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機械設計基礎(第五版)課后習題答案(完整版)(參考版)

2025-01-17 14:43本頁面
  

【正文】 在此略。 B 點左邊的彎矩為: B 點右邊的彎矩為: C 點右邊的彎矩為: C 點 左 邊的彎矩為: 5. B 點和 C 點處的合成最大彎矩為: 6. 轉矩圖如圖 ( f )所示,其中 。 4. 水平面受力簡圖如圖 ( d )所示。 3. 垂直面受力簡圖如圖 ( b )所示。得: 圖 ( b )中, 146解           故 。 145解 這兩個軸都是心軸,只承受彎矩。 142解        圓整后取 d=37 mm 。 ( 2)緊邊拉力 離心拉力 由于是水平傳動, K y =7 ,則懸垂拉力 緊邊拉力 根據式( 1319)可得所需極限拉伸載荷 所以選用 10A型鏈不合適。 1312解 ( 1)鏈速 v 由教材表 139得,10A型滾子鏈,其鏈節(jié)距p=,每米質量q=1kg/m,極限拉伸載荷(單排)Q=21800N。 1311解         ( 1 )鏈輪齒數 假定 , 由教材表 1310,取 , ,選 實際傳動比      鏈輪節(jié)數 初選中心距 = 取 由教材表 1313查得 取 估計此鏈傳動工作位于圖 1333所示曲線的左側,由教材表1311得 采用單排鏈, ≤ 由教材圖 1333得當 =960r/min時,08A鏈條能傳遞的功率 滿足要求,節(jié)距 p =。 138 解略。圖 題 133 解圖 134解 ( 1 )        = ( 2 )由教材表 132 得  =1400mm ( 3 )      135解    由教材表 136 得 由教材表 134 得: △ =, 由教材表 133 得: = kW, 由教材表 132 得:,由教材表 135 得: 取 z=3 136解 由教材表 136 得 由圖 1315 得選用 A 型帶 由教材表 133 得 選 初選 取 = = 由教材表 132 得 =2000mm 由教材表 133 得: = kW, 由教材表 134 得: △ = 由教材表 132 得: ,由教材表 135 得: 取 z=4 137解 選用 A 型帶時,由教材表 137 得, 依據例 132 可知: , =2240mm , a =757mm ,i = 。 由于蝸桿轉了 轉,因此應有:  即:  可得:  圖 127解 蝸輪的分度圓直徑:  蝸輪和蝸桿的齒頂高:  蝸輪和蝸桿的齒根高:  蝸桿齒頂圓直徑:  蝸輪喉圓直徑:  蝸桿齒根圓直徑:  蝸輪齒根圓直徑:  蝸桿軸向齒距和蝸輪端面齒距:  徑向間隙:  圖 128解 ,取 , ,則 則油溫 ,小于 ,滿足使用要求。 ( 3)手搖轉臂做了輸入功,等于輸出功和摩擦損耗功二者之和。依題意損耗效率為 ,因此用于損耗的費用為: 126解 (1)重物上升 ,卷筒轉的圈數為: 轉; 由于卷筒和蝸輪相聯(lián), 也即蝸輪轉的圈數為 圈;因此蝸桿轉的轉數為: 轉。 符合表 124給出的使用滑動速度 (說明:此題答案不唯一,只要是按基本設計步驟,滿足設計條件的答案,均算正確。 傳動比 ,查表122,選取 ,則 ( 3 )確定蝸輪軸的轉矩 取 ,傳動效率 ( 4)確定模數和蝸桿分度圓直徑 按齒面接觸強度計算 由表 121 查得 , , , , 。 由于蝸桿選用 ,表面淬火,可估計蝸桿表面硬度 。 ( 2)。由于錐齒輪軸向力指向大端,因此可以判斷出蝸輪軸向力水平向右,從而判斷出蝸桿的轉向為順時針。() ( 2)由題意,根據已知條件,可以得到蝸輪上的轉矩為 蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等,方向相反,即: 蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等,方向相反,即: 蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等,方向相反,即: 各力的方向如圖 123所示。徑向力總是指向其轉動中心;對于錐齒輪2圓周力與其轉動方向相同,對于斜齒輪3與其圓周力方向相反。   1115解 ( 1)圓錐齒輪2的相關參數 分度圓直徑   分度圓錐角    平均直徑   軸向力   ( 2)斜齒輪3相關參數 分度圓直徑   軸向力   ( 3)相互關系 因 得: (4)由題圖可知,圓錐齒輪2的軸向力 指向大端,方向向下;斜齒輪3的軸向力 方向指向上,轉動方向與錐齒輪2同向,箭頭指向右。 1114解 開式齒輪傳動只需驗算其彎曲強度 ( 1)許用彎曲應力 查教材表 111小齒輪45鋼調質硬度:210~230HBS取220HBS;大齒輪ZG310570正火硬度:160~200HBS取190HBS。 ( 1)許用應力 查教材表 111齒輪40Cr表面淬火硬度:52~56HRC取54HRC。 查教材圖 117: ; 查教材圖 1110: ; 查教材表 114 取 , 故:            ( 2)按接觸強度設計,其設計公式: 其中:小齒輪轉矩 載荷系數 查教材表113得 齒寬系數 取 中心距 齒數比 將許用應力較小者 代入設計公式 則:         取中心距 初選螺旋角 大齒輪齒數   ,取 齒數比:    模數   ,取 螺旋角  ( 3)驗算其彎曲強度,校核公式: 小齒輪當量齒數  大齒輪當量齒數  齒形系數 查教材圖 119得 、 滿足彎曲強度。 (3)驗算彎曲強度,校核公式: 小齒輪當量齒數          大齒輪當量齒數          齒形系數 查教材圖 119得 、 滿足彎曲強度。 ( 1)許用應力 查教材表 111小齒輪40MnB調質硬度:240~280HBS取260HBS;大齒輪35SiMn調質硬度:200~260HBS,取230HBS。 圖 題118解圖 119解 ( 1)要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反,則低速級斜齒輪3的螺旋經方向應與齒輪2的旋向同為左旋,斜齒輪4的旋向應與齒輪3的旋向相反,為右旋。                         輪1為主動  輪2為主動時 圖 題117解圖 118解 見題118解圖。從題圖中可看出,齒輪1為左旋,齒輪2為右旋。 ( 4)計算彎曲強度時用當量齒數 查取齒形系數。 ( 2)用成型法切制斜齒輪時用當量齒數 選盤形銑刀刀號。 故              ( 2)按彎曲強度設計,設計公式: 其中:小齒輪轉矩   載荷系數 查教材表113得 取齒寬系數 齒數   ,取 齒數比   齒形系數 應將齒形系數較大值代入公式,而齒形系數值與齒數成反比,將小齒輪的齒形系數代入設計公式,查教材圖 119得 因此      取模數 ( 3)驗算接觸強度,驗算公式: 其中:中心距   齒寬    ,取 滿足接觸強度。查教材圖1110得 ,查材料圖117得 。查教材圖1110得, 查教材表 114 ,并將許用應用降低30% 故                ( 2)其彎曲強度設計公式: 其中:小齒輪轉矩    載荷系數 查教材表113得 取齒寬系數 齒數   ,取 齒數比   齒形系數 查教材圖 119得 、 因   故將    代入設計公式 因此    取模數 中心距    齒寬    115解 硬齒面閉式齒輪傳動的主要失效形式是折斷,設計方法是按彎曲強度設計,并驗算其齒面接觸強度。 114解 開式齒輪傳動的主要失效形式是磨損,目前的設計方法是按彎曲強度設計,并將許用應力降低以彌補磨損對齒輪的影響。 查教材圖 117, 查教材圖 1110 , 查教材表 114取 , 故: ( 2)驗算接觸強度,驗算公式為: 其中:小齒輪轉矩 載荷系數 查教材表113得 齒寬 中心距 齒數比 則: 、 ,能滿足接觸強度。 113解 軟齒面閉式齒輪傳動應分別驗算其接觸強度和彎曲強度。 1017解 ( 1)選擇花鍵 根據聯(lián)軸器孔徑 ,查手冊可知花鍵小徑 最接近,故選擇矩形花鍵的規(guī)格為 花鍵 GB114487 花鍵的齒數 、小徑 ,大徑 ,鍵寬 ,鍵長取 ,倒角 .( 2)驗算擠壓強度 取載荷不均勻系數 齒面工作高度  平均半徑  查教材表 1011,在中等工作條件Ⅱ、鍵的齒面未經熱處理時,其許用擠壓應力 ,故合適。這時可使軸與聯(lián)軸器孔之間采用過盈配合,以便承擔一部分轉矩,但其缺點是裝拆不便。 ( 7 )確定手輪的直徑 由 得 1016解 ( 1)選用A型平鍵,查教材表109,由軸的直徑 可得平鍵的截面尺寸 ,;由聯(lián)軸器及平鍵長度系列,取鍵的長度 。 ( 5)校核螺桿的穩(wěn)定性 壓力機的螺母端為固定端,另一端為鉸支端,故取 ,螺桿危險截面的慣性半徑 ,螺桿的最大工作長度 ,則螺桿的長細比 ,不會失穩(wěn)。 螺紋的工作高度 則螺紋接觸處的壓強 查教材表 108,鋼對青銅許用壓強 ,合適。( 2)驗證其自鎖性  螺紋升角   當量摩擦角  ,所以滿足自鎖條件。 ( 4)校核螺桿的穩(wěn)定性 起重器的螺母端為固定端,另一端為自由端,故取 ,螺桿危險截面的慣性半徑 ,螺桿的最大工作長度 ,則 螺桿的長細比  臨界載荷  取 安全系數 ,不會失穩(wěn) ( 5)校核螺紋牙強度 對于梯形螺紋  對于青銅螺母 ,合適。 ( 1)根據耐磨性初選參數 初選 查表 108 螺旋副的許用壓強 ,取 查手冊,選取梯形螺紋 GB579686,選取公稱直徑 ,中徑 ,小徑 ,螺距。1013解 (1)計算手柄長度 查手冊 ,梯形螺紋GB579686,公稱直徑,初選螺距 ,則中徑 ,小徑  螺紋升角   當量摩擦角   所需的轉矩 則 ,手柄的長度  (2)確定螺母的高度  初取螺紋圈數 ,則  螺母的高度  這時 ~。 1012解 ( 1)在力作用下,托架不應滑移,設可靠性系數 ,接合面數 ,此時每個螺栓所需的預緊力 ( 2)在翻轉力矩 作用下,此時結合面不應出現縫隙。( 6)確定螺柱分布圓直徑   由題 1011圖可得      取。 在直徑為 155的圓周上布局14個 的普通螺栓,結構位置不允許。 109解 ( 1)確定螺栓的長度   由教材圖 109 a)得:螺栓螺紋伸出長度    螺栓螺紋預留長度    查手冊選取六角薄螺母 GB617286 ,厚度為   墊圈 GB9387 16,厚度為   則所需螺栓長度    查手冊中螺栓系列長度,可取螺栓長度   螺栓所需螺紋長度  ,   取螺栓螺紋長度 ( 2)單個螺栓所受橫向載荷 ( 3)螺栓材料的許用應力   由表 91查得 被聯(lián)接件HT250的強度極限    查表 106取安全系數    被聯(lián)接件許用擠壓應力    查教材表 91得 螺栓35鋼的屈服極限  ,   查表 106得螺栓的許用剪切應力    螺栓的許用擠壓應力  ( 4)校核強度   查手冊,六角頭鉸制孔用螺栓 GB2888 ,其光桿直徑   螺栓的剪切強度    最小接觸長度:    擠壓強度  所用螺栓合適。   擠壓強度驗算公式為:其中 ; 為螺栓桿直徑。 107解 查教材表 91得,螺栓35鋼的屈服極限 , 查教材表 10107得螺栓的許用應力  查教材表 101得, 的小徑  螺栓所能承受的最大預緊力 所需的螺栓預緊拉力   則施加于杠桿端部作用力 的最大值 108解 在橫向工作載荷 作用下,螺栓桿與孔壁之間無間隙,螺栓桿和被聯(lián)接件接觸表面受到擠壓;在聯(lián)接接合面處螺栓桿則受剪切。其制動力矩為 105解 查教材表91得 Q235的屈服極限  , 查教材表 106得,當控制預緊力時,取安全系數 由許用應力   查教材表 101得 的小徑 由公式   得 預緊力   由題圖可知 ,螺釘個數 ,取可靠性系數 牽曳力   106解 此聯(lián)接是利用旋轉中間零件使兩端螺桿受到拉伸 ,故螺桿受到拉扭組合變形。 103解 查教材表101得   粗牙 螺距 中徑 小徑   螺紋升角    普通螺紋的牙側角  ,螺紋間的摩擦系數    當量摩擦角    擰緊力矩    由公式     可得預緊力   拉應力  查教材表 91得 35鋼的屈服極限 擰緊所產生的拉應力已遠遠超過了材料的屈服極限,螺栓將損壞。 當 時,螺紋副的效率 所以具有自鎖性的螺紋副用于螺旋傳動時,其效率必小于 50%。 ( 2)、 均采用的是基軸制,主要是為了制造中減少加工孔用的刀具品種。 914解 ( 1)若支承可以自由移動時,軸的伸長量 ( 2)兩支承都固定時,因軸的溫升而加在支承上的壓力 915 基孔制優(yōu)先配合為 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ,試以基本
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