机械设计基础（第2版） 课后习题和作业答案

r/min。试求行星架的转速的大小和方向。图6-30解：该轮系为复合轮系，其组成为：周转轮系：2-2`，4，1-1`，3-3`，H定轴轮系：1`，5，3`由图上可知，a12=a24=a2`3，即z1-z2=z2+z4=z2`+z3=50代入数值可得，z1=75mm，z3=30，定轴轮系中：，即，由图可知，周转轮系中：即，，联立得六、补充：图3所示汽车后桥差速器中，已知z4=60，z5=15，z1=z3，轮距B=1200mm，输入轴转速n5=250r/min，当左转弯半径r′=2400mm时，左右两轮的转速各为多少？图3解：差动轮系1,2,3,H(4):,∴定轴轮系4,5：又(1)、(2)、(3)三式联立,解得:,。

第8章螺纹连接答案8-1答：螺纹升角愈小，自锁性能愈好，因自锁条件为当量摩擦角。螺纹升角愈小，效率愈低，因螺纹副效率的公式为。8-2答：常用螺纹的主要类型有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。前两种主要用于联接，后三种主要用于传动。8-3答：小数点前的数字代表材料的抗拉强度极限的1/100（σB/100），小数点后的数字代表材料的屈服极限与材料的抗拉强度极限之比值的10倍。对于6.8级螺栓，其中的6表示材料的抗拉强度极限为600MPa，即。8表示屈服极限与抗拉强度极限之比为0.8，即。8-4答：在工作载荷和残余预紧力不变的情况下，减小螺栓刚度或增大被联接件刚度，都能减小应力幅，提高螺栓的疲劳强度。减小螺栓刚度的措施有：适当增大螺栓的长度；部分减小螺栓杆直径或作成中空的结构—空心螺栓，在螺母下面安装上弹性元件。增大被联接件的刚度，不用垫片或采用刚度较大的垫片。8-5答：在冲击、振动或变载荷下，或当温度变化大时，满足<（升角小于当量摩擦角）的螺纹联接可能松动，甚至松脱而需防松。防松的根本问题在于防止螺纹副相对转动。按防松原理不同可分为摩擦防松（双螺母、弹簧垫圈、尼龙圈锁紧螺母）、机械防松（开口销与槽形螺母、圆螺母用带翅垫片、止动垫圈、串联钢丝）和破坏螺纹副关系（如端铆、冲点、胶粘）三类。8-6答：受横向载荷FR的两板若用铰制孔用螺栓联接，则螺栓受FR力剪切。若用普通螺栓联接，则螺栓靠拧紧螺母产生足够大的预紧力（，式中f为摩擦系数）和由此产生的摩擦力来传递横向载荷FR，此时螺栓受拉力和螺纹副中的摩擦力矩，这说明螺栓受力与被联接件承受载荷既有联系又有区别，亦同时说明被联接件受横向载荷，采用普通螺栓联接时，螺栓不受剪切。8-7答：1）平键靠键的受剪切传力。当采用两个周向相隔180的平键时可使轴与毂得到较好的对中；2）楔键靠摩擦力传力如图所示，设两楔键间夹角为，两个键上压力的合力为FR，则由力矩的平衡条件可得当时，愈小则T愈大，但太小，则两键距离太近对轴强度不利，因而常取=90～120；3）半圆键因轴槽呈圆弧形且较深，对轴的强度削弱较大，若再将两个半圆键在周向相隔某一角度布置则对轴的削弱更大，所以一般两个半圆键在轴向安置于同一母线上。8-8答：8-9答：用普通螺栓和用铰制孔用螺栓联接的结构如图a和图b所示。普通螺栓联接靠拧紧螺母产生的预紧力在板间产生摩擦力，并使其大于横向力FR来传递横向力，f为摩擦系数，即。铰制孔用螺栓联接，依靠螺栓和孔壁直接接触挤压传递横向力FR。普通螺栓联接主要失效形式考虑螺栓拉伸破坏，强度条件为或式中为螺栓联接许用拉应力，为螺栓小径和计算直径。铰制孔用螺栓联接主要失效形式为螺栓剪断和与被联接件孔壁挤压破坏。强度条件分别为式中为螺栓光杆直径，h为计算对象最小受压高度，分别为螺栓许用切应力、强度较弱零件的许用挤压应力。8-10解：许用拉应力4个螺钉，z＝4，每个螺钉的工作载荷剩余预紧力F1＝0.4F=0.42600=1040N故得螺钉中总拉力按强度条件，螺栓小径8-11解：许用拉应力设每个螺栓所需预紧力为F0，则，故由强度条件，知故8-12解：气罐盖所受总推力每个螺栓的工作载荷取残余预紧力每个螺栓总拉力许用拉应力拉应力所以，强度不足。8-13答：8-14答：参见题图，选择平键（A型）查课本表8-9，取键的尺寸b×h=14×9，取L=70mm键的工作长度，安全。

第10章轴答案10-8解：根据传动轴强度计算公式可以求得轴的直径d=36.61mm.如果此轴段上有键槽，则需要将此轴段相应加大，同时，与安装的零件的基本直径相等，还要考虑直径的标准问题。10-9解：根据传动轴的强度计算公式求得轴传动的功率是59.78KW。10-10解答：解题思路：齿轮传动的轴一般都是转轴。先求出作用在小齿轮上的力；再求得轴所受弯矩和扭矩；再根据弯扭组合强度计算轴的直径。1.小齿轮的直径2.作用在小齿轮上的力圆周力径向力3.建立计算的力学模型，计算支反力由于齿轮是对称安装，所以再支承1和支承2处的支反力是相等的。4.计算轴上的弯矩和扭矩水平面弯矩垂直面弯矩计算轴上的扭矩合成弯矩：5.材料为45号钢调质的强度指标弯曲许用应力6.根据转轴强度计算公式计算出危险截面直径由于弯矩最大再轴的中间，因此，计算出的轴直径是轴中间部分的直径。由于没有说明电机的运行条件，按照一般情况处理，轴的应力按照脉动循环处理，而因此有：所以d=13.92mm此处安装齿轮，应该把此轴段相应加大。10-11答：说明：用标号标注错误之处，并用文字说明错误原因。1.轴承端盖与箱体间缺少调整垫片；2.定位轴承的轴肩高度过高，无法拆卸轴承；3.安装齿轮的轴段长度应比齿轮轮毂长度短2~3mm；4.键太长，套筒无法装入；5.定位轴承的套筒高度过高，无法拆卸轴承；6.安装轴承的轴段精加工面过长，且不便于轴承的装拆，应设为阶梯轴；7.轴与轴承端盖接触；8.无密封；9.联轴器与端盖直接接触，应采用轴肩定位；10.联轴器的键槽应为通槽；11.键应与齿轮处的键布置在同一母线上；12.安装联轴器的轴段长度应比联轴器轮毂长度短2~3mm；10-12解答：这道题与课本中的例题10-1相似，参考课本例题即可。

第11章轴承答案11-9解：解题过程参考例题11-2.注意以下几点：1.把圆锥滚子轴承换成6308轴承。由于轴承类型变化，6类轴承的公称接触角为零，所以，没有内部轴向力产生。2.需要判断齿轮上的轴向力由左右哪一个轴承来承担。设左右轴承分别是轴承1和轴承2.根据6类轴承的支承结构分析，齿轮上的轴向力是由轴承2承受。因此，2轴承所受轴向力，而轴承1不承受轴向力，只受径向力作用。3.求轴承1、轴承2上的径向支反力。①求水平径向分力Fr1H、Fr2H。水平面内的作用力包括齿轮的径向分力、两轴承所受的水平径向支承反力，以及轴向力产生的弯矩。根据力和弯矩的平衡有：可解得：Fr1H=-905.66N，Fr2H=3905.66N;②求垂直径向分力，根据力和弯矩的平衡有：可解得：Fr1V=2415.09N，Fr2V=5584.91N;因此轴承1和轴承2的径向力分别为：4.求两轴承当量动载荷：轴承1承受的径向力就是轴承的径向支反力；轴承2既承受的径向力（轴承的径向支反力）同时又承受轴向力。所以：对于轴承2，因为6308轴承的,轴承2的相对轴向载荷为：；由表11-5可得判断系数。因为，查表11-5可确定X2=0.56,Y2=1.55,带入公式中即可计算出5.由于一根轴上的两个轴承的型号完全相同，因此：轴承1的寿命轴承2的寿命因此：。11-10解：（1）轴承径向载荷Fr=6000N，无轴向载荷，且载荷平稳，常温下工作，因此：动载荷系数fd=1，温度修正系数ft=1；当量动载荷：P=Fr=6000N寿命为剩余寿命为（2）根据轴承寿命计算公式，，当载荷降低为原来的50%后，寿命应变成23=8倍。即11-11解：（1）由于轴承在常温下工作，载荷平稳，则fd=1，ft=1；寿命为，能达到或超过此寿命的概率为90%。（2）当载荷降为2KN时，载荷变为原来的1/2，根据轴承寿命计算公式，寿命应变为原来的8倍，即8536h。该轴承的基本额定寿命求法与上面的解答相同。能达到或超过此寿命的概率是90%。这是考查学生对概念的掌握情况；将载荷改为2KN后再按照前面的公式也就求得其寿命的值。11-12解答：答案不唯一。解题思路：1.根据给定的条件，可以先选择轴承型号再校核轴承是不是满足要求；也可以是根据要求看需要轴承的基本额定动载荷是多少，再根据手册查得满足要求的轴承尺寸。2.试选7208AC轴承，查得Cr=6.8kN，动载荷系数fp=1.5，温度系数ft=1，判断系数e=0.68。3.求当量动载荷先按照派生轴向力的公式：求出两个轴承的派生轴向力的值，并判断