机械设计基础A2（第五版）课后习题10-16章答案

机械设计基础机械设计基础 A2A2（第五版）课后习题（第五版）课后习题 10-10- 1616 章答案章答案10-710-7 解解 查教材表 10-5 P147 得，螺栓的 屈服极限 s s320MPa320MPa。 当不能严格控制预紧力时，查教材表 10-7 得 S=23 取 S=2.5 螺栓的许用应力 ,查教材表 10-1 得， 的小径 螺栓所能承受的最大预紧力 所需的螺栓预紧拉力 2222aaDfFfF DWL则施加于杠杆端部作用力 的最大值 10-9 解解 （ 1）确定螺栓的长度 由教材图 10-9 a）得：螺栓螺纹伸出长度 螺栓螺纹预留长度 查手册选取六角薄螺母 GB6172-86 ，厚度为 垫圈 GB93-87 16，厚度为 则所需螺栓长度 查手册中螺栓系列长度，可取螺栓长度 螺栓所需螺纹长度 ， 取螺栓螺纹长度 （ 2）每个螺栓所承担的横向力 F=2T/zD=2×630/6×0.13=1615.39N（ 3）每个螺栓所需的预紧力 由题图可知 ，取可靠性系数 Fa=CF/mf=1.3×1615.39/1×0.15=14000.05N（ 4）每个螺栓的应力 查教材表 10-1 得 的小径 由公式 得 a=1.3×14000.05×4/3.14/0.0138352=121.14MPa查教材表 10-6、10-7 得，当不能严格控制预紧力时，碳素钢取安全系数 由许用应力 3 121.14363.42sasMPa 查教材表 10-5 得 螺栓力学性能等级为 5.8 级的屈服极限，400sMPa所以螺栓的力学性能等级为 5.8 级10-1010-10 解解（ 1）初选螺柱个数 （ 2）每个螺柱的工作载荷 （ 3）螺柱联接有紧密性要求，取残余 预紧力 （ 4）螺柱总拉力 （ 5）确定螺柱直径 查教材表 10-5 P147 得，螺栓的屈服 极限 s s400MPa400MPa。 查教材表 10-7 得，当不能严格控 制预紧力时，暂时取安全系数 许用应力螺栓小径 查教材表 10-1，取 螺栓（ ），由教材表 10-7 可知取安全系数 是合适的。（ 6）确定螺柱分布圆直径 由题 10-10 图可得 取。 （ 7）验证螺柱间距 所选螺柱的个数和螺柱的直径均合适。11-111-1 解解 1）由公式可知： 轮齿的工作应力不变，则 则，若 ，该齿轮传动能传递的功率 11-211-2 解解 由公式可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有 关系： 1 2 121HEHHKTuZZbdu1 2 121EHHKTuZZbdu设提高后的转矩和许用应力分别为 、 当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。 11-611-6 解解 斜齿圆柱齿轮的齿数与其当量齿数 之间的关系： （ 1）计算传动的角速比用齿数 。 （ 2）用成型法切制斜齿轮时用当量齿数 选盘形铣刀刀号。 （ 3）计算斜齿轮分度圆直径用齿数。 （ 4）计算弯曲强度时用当量齿数 查 取齿形系数。 11-711-7 解解 见题解图。从题图中可看出，齿 轮 1 为左旋，齿轮 2 为右旋。当齿轮 1 为主动时按左手定则判断其轴向力 ；当齿轮 2 为主动时按右手定则判断其轴向力 。 轮 1 为主动 轮 2 为主动 时 题 11-7 解图 11-911-9 解解 （ 1）要使中间轴上两齿轮的轴 向力方向相反，则低速级斜齿轮 3 的旋向 应与齿轮 2 的旋向同为左旋，斜齿轮 4 的 旋向应与齿轮 3 的旋向相反，为右旋。 （ 2）由题图可知：、 、 、 、 分度圆直径 轴向力 要使轴向力互相抵消，则： 即 11-1011-10 解解 软齿面闭式齿轮传动，分别校 核其接触强度和弯曲强度。 P175 例 11-1 和 P178 例 11-2（ 1）许用应力 查教材表 11-1 小齿轮 40MnB 调质硬度： 241286HBS；大齿轮 35SiMn 调质硬度： 207286HBS。 查教材表 11-1 取：，lim1730HMPa1600FEMPa查教材表 11-1 取： ，lim2700HMPa ； 2580FEMPa查教材表 11-5 取，SH=1，SF =1.25故： ,lim1 17307301H H HMPaSlim2 27007001H H HMPaS,1 1600070.73361.25FE F FMPaS2 25800.70.7324.81.25FE F FMPaS（ 2）验算接触强度，其校核公式 11- 8： P1781 2 121HEHHKTuZZZbdu其中：小齿轮转矩 载荷系数 查教材表 11-3P169 得 齿宽 中心距 齿数比 ZE：材料弹性系数，查表 11-4。ZH：节点区域系数，考虑节点处齿廓曲率 对 H的影响。对标准齿轮传动：ZH=2.5则： cosZ3cosvzZ189.8EZ 1 2 1212HEHHKTuZZZbdu1 1cosnm zd满足接触强度。 H1= H2强度计算时，取H=min(H1 ， H2)。一对齿轮必然有：但：材料、热处理不同H1 H2（3）验算弯曲强度，校核公式： 小齿轮当量齿数 大齿轮当量齿数 齿形系数 查教材图 11-8 得 应力校正系数应力校正系数 查教材图 11-9 得： 1 FFaSaF 1n2KTY YMPabd m11.59SaY21.86SaY12.77FaY22.18FaY1 F1Fa1 Sa1F1 1n2KTY YMPabd m或者满足弯曲强度。 11-1611-16 解解 见题 11-16 解图。径向力总是 指向其转动中心；对于锥齿轮 2 圆周力与 其转动方向相同，对于斜齿轮 3 与其圆周 力方向相反。图 11.16 题 11-16 解图 1 F2Fa2 Sa2F2 1n2KTY YMPabd mFa2 Sa2 F2F1F2 Fa1 Sa1Y YMPaY Y12-212-2 图 12.2 解解 ：（ 1）从图示看，这是一个左旋蜗 杆，因此用右手握杆，四指 ，大拇指 ，可以得到从主视图上看，蜗轮顺时针旋 转。（见图 12.2） （ 2）由题意，根据已知条件，可以得 到蜗轮上的转矩为 蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等， 方向相反，即： 蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等， 方向相反，即： 蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等， 方向相反，即： 各力的方向如图 12-2 所示。 12-312-3 图 12.3 解解 ：（ 1）先用箭头法标志出各轮的转 向，如图 12.3 所示。由于锥齿轮轴向力指 向大端，因此可以判断出蜗轮轴向力水平 向右，从而判断出蜗杆的转向为顺时针， 如图 12.3 所示。因此根据蜗轮和蜗杆的转 向，用手握法（左手）可以判定蜗杆螺旋 线为右旋。 （ 2）各轮轴轴向力方向如图 12.3 所示。12-612-6 解解 （1）重物上升 ，卷筒转的圈 数为： 转； 由于卷筒和蜗轮相联， 也即蜗轮转的圈 数为 圈；因此蜗杆转的转数为： 转。 （ 2）该蜗杆传动的蜗杆的导程角为： 而当量摩擦角为 比较可见 ，因此该机构能自锁。 （ 3）手摇转臂做了输入功，等于输出 功和摩擦损耗功二者之和。 输出功 焦耳； 依题意本题摩擦损耗就是蜗轮蜗杆啮合 损耗，因此啮合时的传动效率 则输入功应为 焦 耳。 由于蜗杆转了 转，因此应有： 即： 可得： 图 12.6 12-812-8 解解 ，取 ， ，则 则油温 ，小于 ，满 足使用要求。13-1 解解 （ 1 ） （ 2 ） = =2879.13mm （ 3 ）不考虑带的弹性滑动时， （ 4 ）滑动率 时， 13-2 解（解（ 1 ）（ 2 ） = （ 3 ） = = 13-5 解解 由教材表 13-8 得 P221 例 13-2由图 13-15 P219 得选用 A 型带 (n1=150r/min )由教材表 13-3 P214 得 表 13-9 P219 选得 初选 取 = =1979.03mm 由教材表 13-2 P213 得 =2000mm 由教材表 13-3 得： =1.92 kW， 由教材表 13-5 得： =0.17kW 由教材表 13-2 得： ，由教材表 13- 得： 取 z=4 13-11 解解 例例 （ 1 ）链轮齿数 假定 ， 由教材表 13-12 P232，取 z1=25，725 选 实际传动比 2.92链轮节数 初选中心距 由式 13-得 = 130.46取 130由教材表 13-15 查得 取 估计此链传动工作位于图 13-32 所示曲线的左侧，由教材表 13-13 得 1.35采用单排链表 13-14 得， 2.12KW由教材图 13-33 得当 =960r/min 时，08A链条能传递的功率 满足要求，表 13-11 P226 节距 p =12.7mm。 （ 4 ）实际中心距 （ 5）验算链速 由式 13-得 5.08m/s，符合原来假定。 13-12 解解 例例（ 1）链速 v 由教材表 13-得，10A 型滚子链，其链节距 p=15.875mm，每米质量 q=1kg/m，极限拉伸载荷（单排）Q=21800N。由式 13-得速度 ，故应验算静强度。 （ 2）紧边拉力 离心拉力 由于是水平传动， K y =（）7， ，则悬垂拉力 紧边拉力 由教材表 13-15 查得 取 根据式（ 13-）可得所需极限拉伸载荷 所以选用 10A 型链不合适。14-1 解解 I 为传动轴， II 、 IV 为转轴， III 为心轴。 14-6 解解 /103=1。429510Nmm3522 211 11821.429 106.51 1018ZZTTTNmmZZ1122 1429004224.195coscos4 18 cos20t nFTFNmz4224195 180/ 4190088.84nFLMNmm扭切应力为脉动循环变应力，取折合系数扭切应力为脉动循环变应力，取折合系数0.62222 2190088.80.6 651000434398.6eMMTNmm选选 4545 钢钢，调质调质，表，表 4-14-1 b b =650=650 MPa,MPa, 表表 4-34-3 -1b-1b =60=60 MPaMPa 41.68 mm故 42 mm。 14-8 解解 1. 计算中间轴上的齿轮受力 中间轴所受转矩为： 图 14.8 题 14-8 解图 2. 轴的空间受力情况如图 14.8 （ a ）所示。 3. 垂直面受力简图如图 14.8 （ b ）所示。 垂直面的弯矩图如图 14.8 （ c ）所示。 4. 水平面受力简图如图 14.8 （ d ）所示。 水平面的弯矩图如图 14.8 （ e ）所示。 B 点左边的弯矩为： B 点右边的弯矩为： C 点右边的弯矩为： C 点 左 边的弯矩为： 5. B 点和 C 点处的合成最大弯矩为： 6. 转矩图如图 14.8 （ f ）所示，其中 。 7