机械设计基础第二版(陈晓南杨培林)题解

1、第三章部分题解3-5图337所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图足通 过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4來实现冲头 上卜冲斥的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。r,: 有，应如何修改？解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图©), itrIdj度为：F = 3x3-2x4-1 = 0其中：滚子为局部自由度计算町知：口由度为冬，故该方案无法实现所耍求的运动，即结 构组成原理上有错谋。解决方法：壇加一个构件和一个低副，如习题35解图(b)所示。 F = 3一 2巧一£ = 3x4-2 x5 -1 = 11习题35解图(町将一个低制改为高副，如习题

2、35解图(c)所示。其口由度为:F = 3n-2E- = 3x3-2 x3-2 = l6习题35解图(b)习题35解图(c)#36画出图338所示机构的运动简图(运动尺寸由图上砒取),丿卜讣算其自由度。图338习题36阳#解(a)习题36(a)图所示机构的运动简图町画成习题36(a)解图(町或习题36(a)解图(b)的两种形式。 计算该机构自由度为：F = 3一 2马一 4 =3x3 2x4 0 = 10 001 m ininA) ® 3-«(a)解图(b)#解(d)习题36(d)图所小机构的运动简图町画成习题3.6(d)解图(小习题36(d)解图(b)、习题3-6(d)解

3、图(c) 等多种形式。2计算该机构自由度为:习题36(d)解图(町F = 一2马一4 = 3x3 2x4-0 = l习题36(d)解图(b)习题3gd)解图(c)3-7计算图3-39所示机构的门由度，并说明*机构应冇的原动件数目。F = 3n-2/- = 3x7-2x10-0 = 1A、B、C、D为复合狡链原动件数目应为1说明：该机构为精确ft线机构。为满足BE=BC=C»DE, AB=AD, AF-CF条件时，E点轨迹是将确宜线，览轨迹垂肖机架 连心线AFF = 3n-2/-=3x5-2x7-0 = lB为复介饺链，移动副E、F中有一个是虚约束原动件数目应为1说明：该机构为匕剪机构

4、，即在物体的运动过程中将其剪切。剪 切时剪刀的水平运动速度与被剪物体的水平运动速度相 等，以防止较厚的被剪物体的压缩或拉伸。方法一：将77看作一个构件F = 3/1-2/- = 3x10-2x14-0 = 2B、C为复介饺链原动件数目应为2方法二：将/7、FH、看作为三个独立的构件F = 3/1-2/-=3x12-2x17-0 = 2B、C、F、H、/为复介饺链原动件数目应为2说明：该机构为眄板机机构，两个剪刀刀II安装在两个滑块上，主动件分别为构件和DE。剪切时仅何一个主动件运动，用丁控制两滑块的剪切运动。而另一个主动件则用丁控制剪刀 的开I I度，以适应不同厚度的物体。尸=(3-1)”一(

5、2-1旳=(3-1)x3 - (2 - 1)x5 = 1原动件数目应为1说明：该机构为全移动副机构(楔块机构)，IX 公共约束数为1.即所有构件均受到不 能绕垂苴于图面轴线转动的约束。F = 3/-2-=3x3-2x3-0 = 3原动件数目应为3解9)解(b)解(C)解(d)B剪刀D7T7F ZZZ 7T7BBDI.I说明：该机构为机械手机构，机械手头部装f弹簧夹手，以便夹取物体。二个构件分别由二个独立 的电动机张动，以满足弹簧夹手的位姿婆求。弹簧夹手与构件3在机构运动时无相对运动， 故应为同一构件。43-10找出图3-42所示机构在图示位说时的所令瞬心。若已知构件1的角速度5,试求图屮机构所

6、示位置解(c)时构件3的速度或角速度（用表达式衣示）。解(b)解(d)第六章部分题解参考6- 9试根据图6-52屮注明的尺寸判断族狡链四杆机构的类型。-1解（a） U+U =110+40 = 150 <£/|tit =90+70 = 160 最短杆为机架该机构为双曲柄机构（b）.* /皿 + /昨=120+ 45 = 165 < 工余=100+70 = 170最短杆邻边为机架该机构为曲柄摇杆机构(c) I /4-/ =100+50 = 150 >Z/= 70+60 = 130 该机构为双摇杆机构（d）J 1“ 100+ 50 = 150 <口聯=90+70 =

7、 160 垠短杆对边为机架该机构为双摇杆机构6- 10在图653所示的四杆机构中,若a = 17, c = 8, d = 21.贝恂在什么范围内时机构有曲柄存在？它是哪个构件？解 分析：根据曲柄存在条件，若存在曲柄，则b不能小丁c：若bc,则不满足曲柄存在条件。所以b定大于c若b>c,则四杆中c为最短杆，若有曲柄，则一定是CD杆。h>d：+/込"+ c余=“ + 图53 习题 6-10 图 bWa + d-c = l7 + 21-8 = 30b<d：+丿皿=d + cW/g=d + b b$d + c-“ = 21 + 8 -17 = 12结论：12W/03O时机构

8、仃Illi柄存在，CD tf为曲柄6- 13设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。AD在铅底线上，要求踏板CD 在水'卜位屋上卜各摆动10 ,且lCD =500min. lAD=lOOOnrni«试用 图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。解 作图步骤：按“产0.01 m/mm比例，作出A、D、C、C】和C?点。 连接AC、AG，以A为圆心AG为半径作圆交AG于 E点。 作EC?的垂直平分线/ n交EC：于F点，则FC2的长 度为曲柄AB的长度。 作出机构运动简图ABCD及弘、B,点、。 测量必要的长度尺寸，得到设计结杲。注：以上作图步骤可以不写出，但图屮必须保留所仃的作图线条。 /u

9、 =45 = 0.01x8 = 0.08 m = 80 mm （计算值：77.85 mm）/m. = /BC = 0.01x112=1.12 m = 1120 mm （计算值:1115.32 mm）-#nEn10HLi:1)lit/i, = 0.01 ni/nun习题613解图6- 14设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度/4 = 100mm,摆角卩=45°,行程速比系数K = 1.25。试根据7迥 M 40“的条件确定其余三杆的尺寸。解 8 = 180= 180°x L25"1 = 20°K + l1.25 + 1lK = PjBCs0.002x73.5

10、= 0.147m =147 mm （计算值:146.68 mm） 沧= 33。（计算值：32.42°）不满足40°传力条件.币:新设计= 40° （计算值:40.16°）满足/皿N 40"传力条件615设计导村机构。已知机架K度/严100mm,行程速比系数/f = 1.4,试用图解法求肋柄的K度。 解 & = 180,兰二! = 180°x Mzl = 30°K + l1.4 + 1ul = 0.002m nun(u = "A耳=0.002 x 13 = 0.026 m = 26 mm (计算值：25.88

11、mm)图6-57习世616图16设计一曲柄滑块机构。如图657所示，己知滑块的行程35 = 50mm 偏距e = 10mm。行程速比系数K = l4。试用作图法求出曲柄和连杆的长度。K 一 11 4- 1解 8 = 180= 180°x -_1 = 30°K + 11.4 + 1lBC = 0.001 x39.5 = 0.0395m = 39.5mm （计算值：39.47 mni）第七章部分题解参考6- 10在图731所示运动规律线图中，以段运动规律未表示完全，请根据给定部分补足其余部分（位移线 图耍求准确画出，速度和加速度线图可用示意图表示）。0H B 9 徵 2*104

12、 ljh 二=图7-31习题710图17- 11 一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心轮苴半径R = 3Qmm，偏心距e = 15mm9滚子 半径rk=lQmm，凸轮顺时针转动，角速度少为常数。试求：画出凸轮机构的运动简图。作出 凸轮的理论那线、基圜以及从动件位移曲线$卩国。解#12按图732所示位移曲线,役汁尖端移动从动件盘形凸轮的廓线。并分析最大压力角发生在何处（提 示：从压力角公式來分析）。#解由压力角计算公式：tana =(% +也7- 13设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。己知凸轮棊圆半径3=40"，滚子半径凸 轮逆时针等速冋转，从动件在推榨中按余弦加速度规律

13、运动，回程中按等加等减速规律运动，从动 件行程h = 32mm :凸轮在一个循环中的转角为：©=150。，卩=30。，©=120。，卩；=60。，试绘制从 动件位移线图和凸轮的廓线。解ft 0.002in mm12 3 4$ 1 fL -0.002 m nun67- 14将713题改为滚子偏置移动从动件。偏距° = 20和试绘制苴凸轮的嘛线. 解7-15如图733所示凸轮机构。试用作图法在图上标出凸轮与滚了从 动件从C点接触到D点接触时凸轮的转角pCD,并标出在D点 接触时从动件的压力角5和位移% O-3-第八章部分题解参考8- 23有一对齿轮传动,m-6 mm,

14、 Zi-20, <>-80, b-40 mm。为了缩小中心距,耍改用/n-4 mm的一对齿 轮来代替它。设载荷系数K、齿数“、及材料均不变。试问为了保持原有接触疲劳强度，应取多 人的齿宽b?解由接触疲劳强度：% =竺込徑呼+w 巧a V bit载荷系数K、齿数Zn Z2及材料均不变a4b = a'4即 F = /_= 40x6 =90 nimni 4_7- 25 标准渐开线直齿関柱齿轮，测得齿轮顶関瓦径d尸208nim,齿根圆艮径Jr172mm, «数24,试 求该齿轮的模数加和齿顶高系数力;.解、：= （z + 2hjmm= 吒. 若取 /=1.0 贝IJ m=

15、 da .=208=8 millZ + 2h；taz + 2/<24+2x1?'f 取 力;=0.8 贝Im =.= 8.125 mm （非标，舍）Z + 2ha 24+2x0.8答:该齿轮的模数m=8mm，齿顶高系数兀= 1.0。8- 26 -对正确安装的渐开线标准点齿圆柱齿轮（正幣齿制）。已知模数m4 nmi.齿数-25, z2-125o 求传动比i，中心距仏 并用作图法求实际啮介线长和重介度0。解 z=t2/Zi = 125/25 = 5m4a = (：1 + Z:) = y(25 +125) = 300 mmd = mz =4x25 = 100 mm1 1clb =叫 c

16、os a = 4x5cos20° = 93.97 mni= (z. + 2h：)m = (25 + 2xl.0)x4 = 108 mmd. = mz. = 4x125 = 500 mm dbz = mz2 cos a = 4 x 25cos20° = 469.85 mmdaZ = (z2 + 2h)m = (125 + 2x1.0)x4 = 508 mmPh Jun cos a3.14x4cos20o = L78 （计算值：皿7- 29设在图8-54所示的齿轮传动中7=20心=20心=30。齿轮材料均为45钢调质，HES】=240 HBSj=260 HBS5-220o工作寿

17、命为2500ho试确定在卜述两种情况中，轮2的许用接触疲劳应力丙和许用弯 曲疲劳应力如。轮1主动，转速为20r/niHi： (2)轮2主动，转速为20r/niHi.解 轮1主动：yHz-yrz-l （轮2的接触应力为脉动循环，弯曲应力为对称循环） N. = 6Qn2yLk = 60x20x1x2500 = 3x10°p!64图8-34：rV2=1.0p!65图8-35:Zv,=1.25pI64表88：Sf1.25,5Wmin=1.0（失效概率1/100）p!62图832（c）： crflm;=0.7x230=161MPa （轮齿受双向弯曲应力作用） pl63 图 833（c）： &l

18、t;r,/Ua2 = 480MPa= 2.0p!62 式 8-27： q j/M L=?xl.0 = 257.6MPa»buo125p!62 式 8-28： aHZ = x 1.25 = 600.0NPaS u 一1n oua轮2主动：yH：=/r：=2 （轮2的接触应力和弯曲应力均为脉动循环）N. = 60 冬禺=60 x 20 x 2 x 2500 = 6x10°pl64 图 8-34： YNz = 0.99p!65 图 8-35： Zv:=1.2pl64 表 8-8： Sf皿=1.25, SWaan=1.0 （失效概率1/100）pl62 图 832（c）：= 230

19、MPapl63 图 833（c）: aMUm. = 480MPaYr = 2。pi62 式 827： afz =yv： = 230 x 2 x 0.99 = 364.32MPaSg1.25p!62 式 8-28： aH2 = x 1.2 = 576.0MPaS M -18- 30 -闭式单级直齿圜柱齿轮减速器。小齿轮1的材料为40Cr,调质处理，齿面碾度250HBS；人齿轮 2的材料为45钢,调质处理，齿面硬度220HBSo电机驱动.传递功率P=10kW心=960r/mn单 向转动，载荷平稳，工作寿命为5年(每年匸作300犬，单班制工作)。齿轮的基本参数为： 犷25,歼75仇=65mm丄=60

20、mm。试验算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。解儿何参蛟计算：d = mz = 3x25 = 75 mmda = (q + 2h： )m = (25 + 2xl.0)x3 = 81 mmaa = cos"(4 cosa/dj = cos'1 (75 cos 20° / 81) = 29.53°d2 = mz2 =3x75 = 225 mmdai = (z2 + 2h： )m = (75+2x1.0)x3 = 231 mmaitl = cos J (J2 cos a / d=cos"1 (22 5 cos 20°/231) = 23.75

21、°« = (Z. + Z) = x(25 + 75) = 150mm2 2£ = ;1(tanadl 一 tanar)+ z4tanafl 一 tana')2ji*= J_25x(tan29.53°-tail 20°)+75x(tan23.75°-tan20°) = 1.71 lit“ =6 / V = 75 / 25 = 3n2 =® = 25 x 960 / 75 = 320 r/mm载諒计算：'表8亠p!52pl53p!52衣86 图 8-21：p!54p!54K“l0v = J = 

22、3;x75x960 = 3 77mZs 60000 60000齿轮传动精度为9级,但常用为68级，故取齿轮传动梢度为8级 = 1.180厂如二冬“.8"心75K厂1.07 （软齿而，对称布置）K/1.25图 8-24：图 8-25：K = KKKpK =1.0x1.18x1.07x1.25 = 1.587； = 9550 = 9550 x 丄丄二 99.48 Nm®960 许用应力计算：N= 60”皿=60x 960 x 1x(5 x 300 x8) = 6.9 xl0sN、- 6Qn2yLh =60x320x1x(5x300x8) = 2.3x10s pl64 图 8-3

23、4：乙1 = 0.88, YN2 = 0.92 pl65 图 8-35： ZNl = 0.98 , ZN1 = 0.94pl64 表 8-8：Sfnaa=1.25, SHma=l.Q (失效概率1/100)pi62 图 8-32(c)： crfhnil = 220MPa , aflaB, = 270MPa pl63 图 833(c)： aHJiml = 55OMPa , a/bn, = 620MPaY* = 20pI62 式 8-27： aFA =rv. = 220x2 x 0.88 = 309.76MPaSf 皿1.25Q = 6皿人7 丫 = 270x2 x0.92 = 397.44MPa

24、 Sg A- 1-25pl62 式 8-28： crwi = x0.98 = 539MPaS/mm1貉"譽。.94 = 582.8海aw = a/n, a/:mm=539MPa 验算齿轮的接触疲劳强度：pl60 表 8-7： Z£ = 189.8 jMPap!61 图 8-31： Zw = 2.5pl60 式 8-26：p!608-25：189.8x2.5x0.87 “OOxl.58x9948x(3 + 1)；150 V603=460 MPa< aH齿面接触疲劳强度足够 验算齿轮的弯曲疲劳强度：pl57 图 8-28： YFal = 2.64 , YFal = 2.2

25、6pl58 图 8-29： 匕= 1.6,2=1.78pl58 式 823： Ys = 0.25 + = 0.25 + = 0.69 e1.71，"亠2000K7；2000x1.58x99.48 宀 一 tpl58 式 8-22： aFl = 丫皿】岭=：x2.64x 1.6x0.69 = 62.65MPa心妨？75x65x32000K7；2000x1.58x99.4875x60x3x2.26xl.78x 069 = 64.63 MPn% <%齿轮1齿根弯曲疲劳强度足够 % V %齿轮2齿根弯曲疲劳强度足够第九章部分题解9- 6图9J7均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮（或刪

26、杆）的转向，蜗轮齿的倾斜方向，蜗杆、蜗 轮所受力的方向。(b)(c)(d)习题96图解（虚线箭头农示判定得到的旋转方向）图 9-17(a)(b)8- 18 已知一蜗杆传动，蜗杆主动,Zi=4»蜗杆顶圆直径/ai=48mm»轴节p=125664mm,转速/h=1440r/nun. 剧杆材料为45钢，齿面映度HRCN45,磨削、抛出 蜗轮材料为锡疔铜。试求该传动的啮介效率。解*几=力":心=/ + 2hjn.几 12.56644 m = = 4 mm： d= d-Him = 48-2x1x4 = 40 nun1oia1 -r m4x4y = arctan() = ar

27、ctan() = 21.801°(L 2tdi 402x1440、 XL x叫 200060200060v = cosy cosypl99表95：线性插值tany7 = 3.248 m scos(21.801)fr = 0.024 + 0028 0024 (4i0 - 3.248) = 0.0274.0-3.0tan(21.801)(p、= arctan(/J = 1.547°= 0.927tan(/ + ip、)tan(21.801 + 1.547)920乎动绞车的简图如图9J9所示。乎柄1与蜗杆2固接，蜗轮3与卷筒4固接。已知 <=63nun. z2=50.蜗杆蜗

28、轮齿而间的肖駅靡擦因数/=0.2,手柄1的宵长"320mm,卷筒4 ft径 d尸200mm重物 VV=1000No 求：（1）在图上画出重物上升时蜗杆的转向及蜗杆、蜗轮齿上所受各分力的方向;（2）蜗杆传动的啮合效率：（3）若不考虑轴承的效率，欲使雨物匀速上升，手柄上应施加多人的力？（4）说明该传动是否貝有自锁性？wVw图9-19习题920图解（1）蜗杆的转向及蜗杆、蜗轮齿上所受各分力的方向如图(2)啮合效率:z Z./M、y = arctan() = arctan("=tan(/ + <p.) = tan(7237 +11.310) = °3?85)=7.2

29、37° 63© = de tan f、= arctan(0.2) = 11.310°tan/tan(7237)手柄上的力： EM2 2：牛=tan(y + e)- = FL2或：T T3=TJq自锁性:T r<<p.机构具有自锁性d, mzzn 1000 = 500 N8x50Fl2 = Flz tan(/ +(pv) = 500tan(7.237 +11.310) = 167.754 NF 旦67.754x63 *3 N 2L 2x320W(L=FLirj-3-第十章部分题解参考10-4解在图1023所示的轮系屮，已知*轮齿数，丁为单头右旋蜗杆，求传

30、动比心。 f _6二_0乙3 二 °乙屆5 = 30x60x30 二 go«5 ZiZ2zyz20x1x30tK20）十2(25)4(60)77Z.型4：01TTT5(30)丄 3QD)3(60)22(25)1(15)II均为标准齿轮，若 z/i"200r/nun» /3-50i/niuiv 求齿2）小、，反向时。777-10-6解图10-25所示轮系中,所有齿轮的模数相等,数3及杆4的转速心。当1）fh同向时:10-8解. mm y(i + E)=E)Z2. = -22 = 60-15-25 = 20儿5x60= §13 n3 -n4 ZiZ

31、y 15x20： nA = (/»! + 5/ij)/6设6为“+”则 1) n3 同向时：n4 = (n1 + 5n3)/6 = (200+5x50)/6=+75 r/min (山与心同向)2)心、眄 反向时：n4 = (fij + 5n)/6 = (200-5x50)/6=-8.33 r/min (心与心 反向) 图1427所示为卷扬机的减速器，各轮齿数在图中示出。求传动比如。12347周转轮系，5-6-7 轴轮系;? _ 也-心 _7 "14 _ _52x78= 16924x21 一一 N心亠弋心 Z5 1813T10-9解«4 =小/i17 = = 2&q

32、uot;7 = 43.92 （/“ 与仍同向）n7 63图10-28所示轮系，乞轮齿数如图所示。求传动比.h 心一叶ZvZ3 33x90 55n3 - nHZ4Z2 87x36 58n3 = 0i14 = = - = 6x = 116 (/j 与 n4 同向) «4532.=/!l = =99=99'"2 勺 1nv ZyZ 100x10010000il4 =<v "4 _ nH10g 门100009- 11图1030示减速器中，已知蜗杆1和5的头数均为1 （右旋），Z；=1OE 6=99.二=乙_二=100,Z；=100,求传动比治。解1-2定轴轮

33、系，115S4定轴轮系，234-H周转轮系小=生I） 99ZvZs 101x1101- Hu Zu1 z=_1%= -0»r + n4) Zv211 z /l 101/rw 2 -42 99100001980000= 1980000-3-第十一章部分题解10- 11设V带传动中心距a=2000mm,小带轮基准直径d=25 mm,心=960 r/niin,大带轮基准直径412=500 滑动率尸2%。求：（1） V带基准长度：（2）小帯轮包角务：（3）人帯轮实际转速。解（1）V带基准长度：Ld 龙 + d,）+ ®=2x 2000 + -（125 + 500） +（'&

34、quot;一必广=4999.33 mind2 鉅 2 4a24x2000p255 査表 11-5： Lj=50QQ mm（2）小带轮包角:a=n-心厂几'"J" = 2.95409 iad = 169.257°1n2000人带轮实际转速： ；d机«：dd-£）心（1-£）125x（1-0.02） “a（几= 叫= x960 = 235.2 r/min ddz50011-13某V带传动传递功率P=7.5kW带速v=10m/s紧边拉力是松边拉力的2倍，求紧边拉力F】及有 效工作拉力Fco解 I P = 1000又1000PV叱艺=

35、75010F=2F =2x750 = 1500 N211-14设V带传动的主动带轮转速心=1450 r/mm,传动比i=2.带的基准长度Ld=2500 mm.匸作平稳， 一班制工作，当主动帯轮娠准苴径分别为Jdl=140 nim和t/dl=180 mm时，试计算相应的单根B型 V带所能传递的功率，它们的差值是多少？解当 t/dl=140 niui 时：: < = = 4<：=匚山严2几nl九中心距2乙- 3兀 + J（2L“ 一3兀血）一 8d：= 917.5 nun8小带轮包角a.严 it- 一" = /r- a% -7T- 140 -2.989rad= 171.26&

36、#176;a917.5p25311-3：打= 2.82 kWp255 表 11-4：=0.98+10-°-98180-170X(171.26-170) = 0.983 (线性插值)p255 表 11-5：=1.03p256 表 11-6：K严 265xl(Tp256 表 117：ATf =1.12p257 表 11-8：K严 1.02 x 2500-3x140/r + yj(2 x 2500 - 3 x 140- 8 x 140:打=K(“(l - - ) = 2.65xl0_sxl450x(l - -) = 0.412 kWK.1« 121.0F (< + 乂)心匕

37、 _ (282 + 0412)x0983xl03 =3 27 kW140K为 d<nT80 nun 时：中心距 Jr "（血+厶）+皿+心）-8（厶-厶）_ 2乙 _ 3兀+ J(2d _一_ 82 x 2500-3 xl80 + J(2x2500-3xl80)2-8xl80: = 821.0 nun8”、'；|F丰仑包a/r- _ -Jt-=龙一= 2.922 rad = 167.44°1aa821p253表 11-3：打=4.39 kWp25511-4： Ka = 0.95 + °98"095 x(167.44-160) = 0.972

38、 (线性插值) 170-160p _ (打+(4.39 + 0.4 x0.972xl.03 _ 彳Rw180K,1.0差值:AP = 4.81-3.27 = 1.54 kW第十二章部分题解11- 7某自动机上装仃一个单拨销六權外槽轮机构，己知槽轮停歇时进行工艺动作，所需工艺时间为30 秒，试确定拨盘转速。解六槽外槽轮机构两榊间夹角：2q>2=360o 6=60°主动拨盘对应转过角度：25=180。292=120。主动拨盘转过360。-2<1产240。时，槽轮处停歇阶段，所用时间为30秒，设拨盘匀速转动，则其转速:30r/min12-9在牛头刨床的进给机构屮，设进给丝杠的导

39、程为5innh而与丝杠固结的棘轮有28个齿。问该牛头 创床的最小进给量是多少？解 棘轮转过28个齿时，丝杠转一周，进给机构移动一个导程(5nmi)故牛头刨床的最小进给最为：詁 0.18 mm第十四章部分题解14- 11在图14-19中,行星轮系各轮齿数为Z八Z2、看，其质心与轮心重合,又齿轮1、2对其质心0三的转动惯量为丿八g系杆H对0,的的转动惯吊为J小齿轮2的质灵为叫现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯最人。解由公式（14-18）：6=0：H _ 3厂叫_石L _ 3、一3” J图14-19习题1411图求鱼:G）求斗（0（3）求仝:3、3h 二 J3、© + 石b E冋一

40、 RmS R _一一'A/f 一 匕0：5 + J仝二色亠辱03 厂J3, _。一。 J3, © _ & J 石11解求凡:1i15 . ppg 2讹业-4尺仏|-一 T运功街环一1图14-22习题14-15图14-15机器一个稳定运动循环与主轴两转相対应。以曲柄与连杆所组成的转动副A的屮心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线FSa如图1422所示。等效驱动力几为常数,等效构件（曲柄）的平 均角速度值 轴=25 nid/s,不均匀系数5=0.02,曲柄K lOA=0.5ni. 求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯届。仁x 4心=80x（血+気）故 Flw = 30 N能

41、最指示图（见习题14U5解图”求Wy：作等效力曲线、1图屮： ah = 一50兀4 Nm . hc = 30砒” Nm、cd = -25nlOA Nm、da = 45矶人 Nm故W = 50川加=50/r x 0.5 = 25/r Nm求JF：一应一 25、002=6.28 kgm:-2-14-19图14-26丹际冋转构件的各偏心质；ith=100g.心=150g、加3=200g. 100g,它们的质心至转动 轴线的距离分別为几=400mm、y严300mm、心TOOnim,各偏心质磺所在平而间的距离为 22 /34=200mm幷偏心质灵的方位/fia1:=120 4=60。. a,=90S如加

42、在平衡面厂和中的平薪质M：卅及加"的质心至转动轴线的距离分别为尸和" 且尸=严=500mm,试求M和加"的大小及方位。1 A： 111卩平衡面：图14-26习题14-19图m r = mj = 100 x 400 = 40000 gmm广平衡而:200 + 200200 + 200 + 200x 150x300 = 30000gmm处丙訂/。总+2。岸如叫"3 I.200gmm200"Q 丙丸叱=200 + 200 + 200 小0x300=15000gnim200 + 200200 + 200+200x 200x200 =26667gmm图解

43、法结果见习题14-19解图由解图可得:mV = 28.5x1000 = 28500 gmm （计算值：）nfr" = 38x1000 = 38000 ginni空竺57500a1 = 114°型四”6500” = 116。-2-第十五章部分题解15- 12已知气缸的工作压力在0、0.5MPa间变化。气缸内径Z>500mm,气缸盖螺栓数口为16,接介而间 采用铜皮石棉華片。试计算气缸盖螺栓直径。解汽缸盖螺栓连接需要满足气密性、强度等要求p349表15-5：确定螺栓力学性能：性能级别：8.8级，材料：35钢，ah=800MPa, a = 640 MPa 注：性能等级与适用

44、场合 经济性 制進工艺等有关，一般选用6.8或8.8级.汽缸最人载荷：Fy=P = -x0.5 = 98175 N4 4螺栓匸作载荷：I冬=空皂=6136 N16 16残余锁紧力：Fm = 1.5F = 1.5x6136 = 9204 N 注：p346压力容器尸 （1.51.8）月螺栓最人拉力：fi = Fr+F = 9204+6136 = 15340 N取安全系数：S = 2 注：压力容器一般使用定力矩扳手，p349用测力矩或定力矩扳手，S=1.62 许用拉应力：6 = %二空=320 MPa5 2册4占以、/4xl.3F（4x13x15340 o A1螺栓直栓：d. M= J= &

45、91 inm1*7raV320兀确定螺栓直径：査机械设计手册普通螺纹基本尺寸（GB/T 196-2003）选：M12, -lO.lOdnmi 螺栓疲劳强度校核：p346表152： f = 0.8 （铜皮石棉垫片）G + c应力幅：a = ° = 0.8x "613& = 3O.6O MPaCx + C 7Td；10.106*材料疲劳极限：（7 = 0.32 = 032x800 = 256 MPap347 取：e = l （表 15-3）> 心=1.25、K“=l、S“=2 （控制预紧力）、心=4.8 （表 15>4）宀从訐r、sKKg x 1x1.25x

46、1x256I卜用应力幅:6 = 小 少= 33.33 MPaSaKa2x4.8安全15-13一托架用6个狡制孔用螺栓与钢柱相联接，作用在托架上的外栽荷2=5X10'。就图15/8所示 的三种螺栓组布置形式，分析哪一种布置形式螺栓受力最小。(b)图15,8习題15J3图（托架与机架连接螺栓组三种不同布代方案）解 外载荷向螺栓组中心简化，则各螺栓组受横向力和旋转力矩1=300Fv 在横向力作用卜，各螺栓组中单个螺栓所受剪力：F严工6在旋转力矩丁作用1=各螺栓组中单个螺栓所受最人剪力分析：图（a）：螺栓1、3、5受剪力最大:F =尸=尸=F =_ 300qxl00VJ4* 尸<“一辺一

47、曲一"一才 + 疋 + h f f + q： - 3（/f + V）一 3xK100$）： + （5071）： 一 "FF 图（b）：螺栓组中各螺栓受剪力相等:300©6x1503图（c）：螺栓1、3、4、6受剪力最大HOMTrJ f吨讥=才+严疋+厅+:=石龙300©x75VJ_2忑 /4x(7575/+2x75: TF °在横向力和旋转力矩T作用卜，各螺栓组中螺栓受力如图所示。各螺栓组中受最人剪力螺栓上所受合力: 图（a）：螺栓3受力最大:a = 30。#巧,=J（半 + 耳,cos a）： + （凡,sin a）： = （半 +丰）：+

48、（址雪）：=0.612图（b）：螺栓4受力最人： 你严立+凡产2+& = 0.5©“4663°图（c）：螺栓3、4受力最大:c 751巴严 J = J（辛+ J cos。）' + （行,smpy = *¥ +非+斗J 新=0.56%结论：比较三种螺栓组布置形式屮螺栓组屮受最人眄力的螺栓町知：图布賢形式螺栓受力瑕小c 1502CUS P =尸“=V150: + 75z V51544图1X9是由两块边板焊成的龙门式起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立.（工字钢）相连 接，支架所承受的最人载荷为20000N,试设计：（1）采用普通螺栓联接（靠摩擦传力

49、）的螺栓直径d;（2）采用饺制孔用螺栓联接（常剪切传力）的螺栓育径d.设已知螺栓的 门为28XIPao#外载荷向螺栓组中心简化则：螺栓组受横向力f>20kN螺栓组受旋转力矩P=2Ox3OO=6xlO3 kNnmi在横向力作用下，单个螺栓受力：f；=- = = 2.5 kN2x48在旋转力矩T作用下，单个螺栓所受力：F,严FjFF严二=罢竺= 7.07 kN 8 厂 8r 8xj75： + 75：螺栓组受力如图所示，其中螺栓2、3所受载荷最人，最人载荷为：F® = &F, + 几 cos 45。）' + （巴：sin 45。）' = J（2.5 + 7.0

50、7 x 耳）'+ （7.07 x 耳）'=9.01 kN（1）采用普通螺栓连接（靠摩擦传力）的螺栓直径& 由摩擦力与我荷平衡条件：fFni = KfFiat3X取：/-0.1 （p353 表 157）、Ky-1.2. m则预紧力：尸=£=1；：9：1 =08 12 kNjm0.1x1p349表155：确定螺栓力学性能:性能级别:6.8级,材料:45钢，<y, = 600MPa, a, = 480MPa 取安全系数：S=2 （控制预紧力） 则许用应力：6 =玉=理= 240 MPaS 2p343式69： Q 匡丘 严五吋 = 27.31 mmV 龙6V x

51、240（2）采用饺制孔用螺栓连接（靠剪切传力）的螺栓杆剪切而12径dop348 式 15-20：=20.24 mm /4x9.01xl03 r = V-zrx28_第十六章部分题解16- 9设图1640中在轴h A段上装一齿轮,采用（H7/S7）配合：在B段上装两个圆螺母用以固定齿轮 的轴向位置；在C段上装一向心球轴承。试选定轴上人几 门和B段螺纹的型式及其公称直径（外径）。解 （1）轴头长度人（2）貢径d】：（3）圆角几:（4）圆螺母：d=24mm （轴承内圈d】轴承内径 2r=17+2xl.5=20nmi）几=1 mm （rr =1.5）M27X1.5 外螺纹小径=25.376 mm（细分

52、螺纹防松性好，对轴消弱小。30mm公称百径外螺纹小径=24111111）（5）退刀槽直径丛:d严25 mm （厶W外螺纹小径）16-13已知图1641屮所示氏齿轮减速器输出轴在安装齿轮处的苴径d二65mm,齿轮毂长85mm,齿轮和N 16-41 习题 16-13 图轴的材料均为45钢。齿轮分度圆直径为Jo=3OOmin,所受圆周力F产8000N,戟荷仃轻微冲击。试 选择该处平键的尺寸。如果轮毂材料为铸铁.则该T键所能传递的转矩厂冇多人？1（1）选择平键尺寸： p385 表 16-8： :则键强度校核：d二65 mm键宽亦键A =18x11键长厶=殺长乙'（510尸85（510）二8075 mm 取L=80 nini （满足标准键长）键冇效长度 / =£-/?=80-18=62 nunp385 式 16-12： aF= = CcrpA dhlp385 表 169： <rJ = 110 MPa (载荷有轻微冲击:aj= 100-120MPa)7 r = = 80(X)x = 1.2xl0- Nmm#4TOp =dhl4x1.2x10。65 x 11 x