电子版范元勋课后题答案

1、2-2 某材料的对称循环弯曲疲劳极限 s-1 = 180MPa ，取循环基数 No = 5´10 , m = 9 试求循环次数 N 分别为6弯曲疲劳极限。解： N = 70007000，25000，62000次时的有限No ×ss= mg NgN5´106= 9´1807000= 2.07537 ´180= 373.568(MPa)N = 25000No ×ss= mg NgN5´106´1809524.3(MPa)N = 62000oN×sgmN5´106= 9´18062000=

2、1.6287 ´180= 293.167(MPa)2-3 已知材料的机械性能为ss = 260MPa,s-1 =170MPa,j简化极限应力线图（参看图 2-7 A¢D¢G¢C）试绘制此材料的= 2s -1 - s oyaso2s -1= 2 ´170 = 283.3(MPa)s =01+y1+ 0.2a2-4 圆轴轴肩处的为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用上题中的材料，设其强度极限 s B = 420MPa ， 试绘制此零件的简化极限应力成图， 零件的bs = bq = 1。= æ ks+-1ö11解： K&

3、#231; e÷ eseè ssø q式中：= 1+ qs (as -1)2-8： qs = 0.78ks(s B = 420MPa, r = 3mm)查表 2-3：as = 2.08 （插值）（D/d=1.2，r/d=0.067）ks = 1+ 0.78´(2.08 -1) = 1.8424(s B = 420MPa)(D=54mm)2-9： es = 0.81已知： bq = 1bs = 1综合数= æ 1.8424 +1-1ö 1ksç÷ 1è0.810.85ø= (2.2745 +1.1

4、765 -1)= 2.45s -1170= 69.39MPaks2.45s o283.3= 57.82MPa2ks2´ 2.45= æ ks+-1ö11Kç e÷ bsbè ssø q= (2.2745 +1- )´1= 2.2745s -1170= 74.74MPaks2.2745s o283.3= 62.28MPa2ks2´ 2.27452-5 如上题中剖面上的平均应力sm = 20MPa ，应力幅sa = 30MPa ，试分别按：g = C s m = C 求出该截面的计算安全系数 Sca解： g

5、= Cs -1170170Sca = 2.35Ks ×s a +ys ×s m2.2745´ 30 + 0.2´ 2072.235 s m = CSca = s -1 + (Ks-ys )×s m= 170 + (2.2745 - 0.2)´ 20 = 211.49 = 1.85Ks ×(s m + s a )2.2745´(20 + 30)113.74-2为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：（1） 当工作载荷如 2000N 时，求螺栓所受总拉力及被联接件间残余预紧力。（2） 若被联接件间不出现现缝隙，最大

6、工作载荷是多少？ 解：（1）q p = 4000NF = 2000NCbK =CC + Cbm3 Cb = tgqb = tg30 = 0.577353Cm = tgqm = tg45 = 13 / 33 KC = 0.3663 / 3 +13 + 3p + KC × F = 4000 + 0.366´ 2000 = 4732(N )- F = 4732 - 2000 = 2732( N )（2）被联接件出现缝隙临界： Q ¢ = 0P- F= QP + KC F - F= QP + ( KC -1) FQPF =1- KC4000=1- 0.366= 6309(

7、 N )4-3 如图支承杆用三个 M12 铰制孔螺栓联接在机架上，（较孔直径do = 13mm ）若螺杆与孔壁的挤压强度足够，试求作用于该悬壁梁的最大作用力 F。（不考虑构件本身的强度，螺栓材料的屈服极限s s = 600MPa ，取剪切安全系数nt = 2.5 ）解：首先分析 1、2、3 的受力将P 转化到 1、2、3 的中心 2 上产生力矩M=P´(50 +150) 力P（不变）。M100P螺栓 1：力矩产生的横向上横均布向下3P螺栓 2：力矩不产生横横均布向下3M100P螺栓 3：力矩产生的横向下横均布向下3螺栓R= R =+ P = 2P + P = 7 PMmax31003

8、33£ t = s st = p Rnt2do47 P 3£ t p d2o4 P £ p d 2 ´ s s ´3o4n13tp6003=´13 ´´242.57= 13651( N )4-4 凸缘联轴器图 14-2a，用普通螺栓大小联接，分布在 D=100mm 圆周上，接合面磨擦系数f=0.16，联滑系数 Ks = 1.2 ，若联轴器传递扭矩150N × m ，试求螺栓螺纹小径。（螺栓s = 120MPa ）解：六个螺栓承受的横向载荷MF =SD /2 150 ´ 2=100 ´1

9、0-3= 3´103 ( N )单个螺栓承受的横向载荷/ 6 = 3000 = 500( N )F = FS6需要的预紧力= Ks F Qpf × i= 1.2 ´ 5000.16 ´1= 3750( N )螺纹小径4 ´1.3Qpp s d ³14 ´1.3´ 3750=p ´120 ´106= 0.00719(m)= 7.19(mm)第五章 键销联接凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与器的低速轴相联接。（f70,l = 130 ）5-1（ f90,l = 90 ）。选择键，并校核强度。轴为 4

10、5 钢， T =100N × m ，齿轮为锻钢，半联轴器为灰铸铁，工作时有轻微冲击。解：查手册，选键f 70 处b´ h = 20´12AL=110 或 125f90 处校核强度f 70 ：b´ h = 25´14AL=80= 2T ´103sPkld2 ´1000´1030.5´12´(110 - 20)´ 70= 52.9(或45.35)s = mins ,s ,s = min110,110,55 = 55pp轴p键p联s p £ éës p 

11、9;û 满足挤压强度要求f90 ：= 2T ´103sPkld2 ´1000 ´1030.5´14 ´(80 - 25)´ 90= 57.7s = mins ,s ,s = min110,110,110 = 110pp轴p键p联s p £ éës p ùû 满足挤压强度要求第七章 带传动带传动传递的功率 P = 7.5kw ，平均带速v = 10m / s ，紧边拉力是7-2 V拉力的两倍（ F1 = 2F2 ），试求紧边拉力 F1 ，有效圆周力 Fe ，如预紧力 Fo解：=

12、 P ´1000Fev= 7.5´100010= 750( N )( N ) N )ìF1îF =+ Fe2Þ F = F - FeF = F10012= 1500 - 7502= 1125( N )7-3 V 带传递的功率 P = 5kw ，小带轮直径 D1 = 140mm ，转速 n1=1440r/min，大带轮直径D2=400m，滑动率e =2%，求从动轮转速 n2；有效圆周力 Fe。解：= n1D1 (1- e )i = n1 =nD2D (1- e )Þ n2D22= 1440´140´(1- 2%)40

13、0= 493.92(r/min)v = p D2n2 / 60 ´1000= p 400´ 493.92 / 60´1000= 10.344(m/s)= P ´1000 = 5´1000 = 483.57(N)Fev1.3447-4 C618 车床的电和床头箱之间采用垂直布置的 V 型带传动。已知电功率P=4.5KW，转速 n=1440r/min，传动比 T=2.1，二班制工作，根据机床结构，带轮中心距 a应为 900mm 左右，试设计此带传动。解：1.确定计算功率 Pca，表 7-7，查 KA=1.2 Pca = KA × P =

14、1.2´ 4.5 = 5.4 KW2.选择三角胶带型号，由 Pca，n1，图 7-7 确定 A 型普通V 带3.确定带轮计算直径，表 7-4 取主动带轮 D1=100mm，D2=TD1=2.1×100=210mm，验算带p D1n1 速：U = 7.536m/s < 25m/s ，符合带速要求。60´1004确定带的长度和中心距( D - D )2p2( D)L¢ = 2a + D + 21d0214a0= 2´ 900 + p (212 +100) + (212 -4 ´2= 2290.6mm+ Ld - Ld¢表

15、7-3 选基准长度 L =2240mm，实际中心距a = a= 875mmd025验算主动轮的包角a1= 18= D2 - D1 ´ 601a= 212 -100 ´ 60= 180= 172.4875包角合适。6计算带的根数ZPca( P0 + DP0 ) Ka KLKZ =由表 7-6a，7-6b：P0=1.32KWDP0 =0.17KW表 7-9： Ka = 0.98表 7-10：KL=1.065.4(1.32 + 0.17)´ 0.98´1.06´1K=1， Z = 3取 Z=4 根7计算预紧力 F0æöP2.5 -

16、 KF = 500+ qva2caç÷0vKZ èaø表 7-5，q=0.1kg/mF0=144.536N8.压轴力 QQ = 2ZF sin a102= 2´ 4´144.536sin 172.4572= 1153.78N第八章机驱动装置采用套筒滚子链传动，链带距 P=25.4mm，主动链轮齿数 Z1=17，8-1 一链式从动链轮齿数 Z2=69，主动链轮转速 n1=960r/min，试求：(1)(2)(3)链条的平均速度 v；链条的最大速度 Vmax 和最小速度 vmin； 平均传动比。960解：1) v = n1Z1P =

17、80;17 ´ 0.0254 = 6.909 m/s602) 链条前进的速度V ¢V ¢ = v cos b = d1w1 cos b2P0.254其中： d1 =180 = 0.138 mm180 sinsinZ117w = 2p n = 2p ´ 960 = 100.481160ùé180 180b Î ê-,úZZë11 û= d1w1 cos 180 = 0.138´100.48 ´cos180 V= 6.815m / smin2Z2171= d1w1 =

18、0 138´100.48 = 6.933Vmax223) T = Z2 = 69 = 4.06Z117第九章 齿轮传动图示两级斜齿轮传动，已知第一对齿轮：Z1=20，Z2=40，mn1=5mm， b1 = 159-6；第二对齿轮：Z3=17，Z4=20，mn2=7mm。今使轴上传动件的轴1. 斜齿轮 3、4 的螺旋角 b2 的大小及齿轮的旋向；2. 用图表示轴上传动件的受力情况（用各分力表示）。解：1.齿轮 3左旋齿轮 4右旋相互抵消，试确定：æT= 9.55´106 P1ö÷ç1nP = P ç÷112 

19、1;P ÷T = 9.55´106 2ç÷2nè2 øT2 = n1= IT = T × i21Tn12Fa1 = Fa3由2T1 tgb = 2T1i × tgb13dd13mn1cos bd = m Z =× Zd = mt × Z1t 1131Z2 × tgbtgb3Z1=1mmn 2cos b n1 × Z× Zcos b1313 sin b1= 2 sin b3mn1Z1mn 2 Z3mn 2 Z3sin b =sin b312m Zn1 17 ´

20、;17×sin152 ´ 5´ 20b2 = b3 = 8.862轴受力如上9-5 蜗杆右旋为主动件，为使轴、上传动件轴相互抵消，求：(1)(2)(3)解：(1)蜗杆的转向；一对斜齿轮 3、4 轮齿的旋向； 轴上传动件的受力情况。 蜗杆顺时针转动；(2) 3右旋4左旋(3)10-5 分析蜗杆传动中各轴的转向，蜗轮轮齿螺旋成方向及蜗杆蜗轮所受各力的作用位置及方向。2 蜗轮右旋4 蜗轮右旋10-6手动绞车，m=8，q=8，Z2=40，D=200mm，问：(1) 欲使 W 上升 1 米，手柄转多少圈，转向？(2) fv=0.2，求传动齿合效率h 1= ? 机构自锁否？解

21、：(1) i = n1= Z2= 40n2Z1 n1 = n2 ×i当 n2=1 圈，重物w 上升p D = 200´p mm，当w 上升 1 米，蜗轮转的圈数= 1000 = 1000n2p D6.28n = 1000 ´ 40 = 63.7圈16.28手柄转向如图=tgg(2) htg (g + j )1vtgg = Z1 = 1 = 0.125q8 g = 7.125jv = arctgfv = arctg0.2 = 11.31 g < jv ,自锁0.125tg (7.125 +11.31 )= 0 125 = 0.375 = 37.5%h =0.3

22、3311-2 如图 11-2 图所示为某器输出轴的结构图，试指出其设计错误，并画出其改正图。链槽太长，应有轴肩。轴承端盖与轴联接处应有密封毡圈，盖与轴不应接触。齿轮在中间，轴承应为正装（而且轴承外圈套筒高度应低于内圈高度。轴的长度小于齿轮轮壳高度。宽边）。内圈左边无。端盖与机座应有调整游隙的垫片。11-3 有一离式水泵，由电带动，传递的功率 P=3KW，轴的转速 n=960r/min，轴的材料为 45 号钢，试按强度要求计算轴所需的直径。Pn解： d ³ A30轴材料 45 号钢，查表 11-3，A0=135106，取 A0=1203960 d ³ 120´ 3=

23、 0.146´120 = 17.547 mm取 d=20mm12-1 非全液体润滑滑的轴承推验算轴承设计时首先也要验算此三项指标？的物理本质是什么？为什么液体动力润滑滑动答 p 避免在载荷作用下，已知润滑油被完全所确导致轴承高度磨损v 当 p 较小， p 及 pv 在范围内也可能由于滑动速度过速磨损pv 限制面积上的磨擦功耗与发热轴承温度由于液体动压润滑的滑动轴承在起动和停车过程中往往处于混合润滑状态，因此在设计时常用以上三个条件性计算作为初步计算12-2 试以方程来分析流体动力润滑的几个基本条件¶ph - h答：= 6h × v ×o¶xh3

24、A 点左测： h > ho 代入上式¶p¶x > 0 油压随 x 增加A 点右测： h > ho 代入上式¶p¶x < 0 油压随 x 降低A 点： h = ho 处最大油压油楔内部高于人口、出口形成动压油膜的条件相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形油膜。被油膜的两表面必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油从大口流进， 小口流出。润滑油要有一定粘度，供油要充分。12-3 某全液体润滑径向滑动轴承，已知：轴径直径 d=200mm，轴承宽度 B=20mm，轴颈转速 n=300r/min，轴瓦材料为 ZCuSn10P1，试问它

25、可以承受的最大径向载荷是多少？解：查表 12-1ZCuSn10P1 的p=15(MPa)v=10(m/s) pv=15(MPa·m/s)1根据平均比压F£ pp =d × BÞ F £ p´ d × B= 6 ´105 (N)2根据 pv 值p × v = F ´ p dn£ p × vd × B60 ´1000Þ F £ p × v´ d × B ´ 60´1000p dn= 15&#

26、180;106 ´ 200 ´10-3 ´ 200 ´10-3 ´= 1.9´105 (N)60 ´100p ´ 200 ´ 300它可承受的最大径向载荷为 1.9×105。13-71. 端盖和轴不应接触。2. 此处应有挡油板。3轴段应比齿轮壳短，保证齿轮可靠。4. 应有轴肩对联轴器轴向5. 应有键。6不需弹性挡圈（两端单向固定，挡圈没必要）。7面太长，应有轴肩。8联轴器的打通。9. 应有凸台，区分10. 轴肩太高。11. 键太长。12. 应有凸台，区分13. 应有挡油板。14. 应有密封装置。

27、面。面。第十三章 滚动轴承13-1 试说明下列滚动轴承的类型，公差等级，游隙，7207C/P4系列和内径：6201，N208，答：6201深沟球轴承，公差等级为普通级（0 级），游隙为 0 组，宽度为 0 系列，直径为 2（轻）系列，内径为 12mm。N208圆柱滚子轴承 公差等级为普通级（0 级），游隙为 0 组，宽度为 6 系列，直径为 2（轻）系列，内径为 40mm。7207C/P4角接触球轴承，公差等级为 4 级，游隙为 0 组，宽度为 0 系列直径为 2（轻）系列，内径为 35mm，接触角a = 1513-2 试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？哪个高？哪个承受径向

28、载荷能力最大？哪个不能承受径向载荷？答：6208/P2、30208、5308/P6，N2208内径均为 40mm的极限转速最6208/P26208/P2 N2208 5308/P6公差等级最高的极限转速最高 承受径向载荷能力最大不能承受径向载荷随堂测试 3Fr1 + Fr 2 = 4000 4000 ´ 40 = Fr1 ´120ìFr1 = 1333ïíF= 16000ïîr 23= Fr11333= 350.79S12 y2 ´1.9= Fr 23667= 1404S22 y2 ´1.9S1 = 35

29、0.79 < S2 ´ Fa = 1404 +1500 1 被“压紧”，2“放松”Fa1 = S2 + Fa = 2904Fa 2 = S2 = 1404F a1Fr1= 2904 > 0.32 = e1333X1=0.4，Y1=1.9P1 = X1Fr1 + Y1Fa1= 0.4´1333 +1.9´ 2904= 533 + 4181= 6051NFa 2Fr 2140416000= 0.26 < e3X2=1，Y2=0 P2=X2Fr2=5333Næ C öe106=ç÷60n PLhè

30、48;P1 > P2Lh1 < Lh21 是轴承。已知齿轮受切Fa = 400N ，1某斜齿轮轴在轴的两端滚子轴承，齿轮分度圆直径 d = 314mm ，轴转速 n = 520r / min ，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算Lh =15000n 。设初选两个轴承型号均为 30205，其C = 32200N 、Cb = 37000N ，计算系数e = 0.37 ， Y = 1.4 ， Yo = 0.9 。试验算该对轴承能否达到预期答：1. 求轴承支反力（1）水平支反力。如 a 图Ft ´ 320 = 2200 ´ 320R=1H200 + 320520= 1353.846( N )Ft ´ 200 = 2200 ´ 200R=2 H200 + 320520= 846.15(