機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題解答

機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題解答《教學(xué)日歷上規(guī)定的作業(yè)》注：1藍(lán)色字體表示已用 文檔制出；2黑色字體是圖片，請(qǐng)改為 文檔；3沒(méi)有答案的部分，請(qǐng)將答案做出一章一什么是零件？什么是構(gòu)件？什么是部件？試各舉三個(gè)實(shí)例。答：零件是組成機(jī)器的不可拆的最小單元，可以分為通用零件和專(zhuān)用零件，例如：螺栓、齒輪、軸、彈簧。構(gòu)件是機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體，例如：連桿、曲軸。部件是機(jī)械的一部分，若干裝配在一起的零件所組成，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)、車(chē)身、電氣設(shè)備。一機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容是什么？答：主要是介紹整臺(tái)機(jī)器機(jī)械部分設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，重點(diǎn)討論一般尺寸和常用工作參數(shù)下的通用零件下的設(shè)計(jì)，包括它們的基本設(shè)計(jì)理論和方法以及技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用等。具體內(nèi)容包括：）總論部分—一機(jī)器及零件設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)計(jì)算理論，材料選擇，結(jié)構(gòu)要求，以及摩擦、磨損、潤(rùn)滑等方面的基本知識(shí)；）聯(lián)接部分一一螺紋聯(lián)接，鍵、花鍵及無(wú)鍵聯(lián)接，銷(xiāo)聯(lián)接，鉚接，焊接，膠接與過(guò)盈聯(lián)接等；3傳動(dòng)部分一一螺旋傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)以及摩擦輪傳動(dòng)等；4軸系傳動(dòng)一一滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承，聯(lián)軸器與離合器以及軸等；5其它部分一一彈簧，機(jī)座和箱體，減速機(jī)和變速器等。一字二章一機(jī)械零件主要有哪些失效形式？常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有哪些？答：機(jī)械零件主要失效形式有：）整體斷裂一一過(guò)載、疲勞；）過(guò)大的殘余應(yīng)變一一應(yīng)力超過(guò)屈服極限；3零件的表面破壞一一腐蝕磨損點(diǎn)蝕；）破壞正常的工作條件而引起的失效一一帶傳動(dòng)的打滑，共振，螺紋的松弛。常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有：1強(qiáng)度準(zhǔn)則；剛度準(zhǔn)則；壽命準(zhǔn)則；振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則；5可靠性準(zhǔn)則。一機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選擇材料的原則是什么？答：機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選擇材料的原則有：一，載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)；二，零件的工作情況;三，零件的尺寸及重量；四，零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及工藝性；五，材料的經(jīng)濟(jì)性；六，材料的供應(yīng)狀況。指出下列材料的種類(lèi)，并說(shuō)明代號(hào)中符號(hào)及數(shù)字的含義答： 為黑色金屬，“”代表灰鑄鐵，“”代表最小抗拉強(qiáng)度為 M一為黑色金屬，“”代表鑄鋼，“一”中“”代表最小屈服強(qiáng)度為 ，“”代表最小抗拉強(qiáng)度為。 為黑色金屬，“”代表含碳量為％，“”為加入合金元素。為黑色金屬，“”代表含碳量為％。 為黑色金屬，“”代表低合金高強(qiáng)度鋼，“”代表屈服強(qiáng)度為 。為黑色金屬“o代表含碳量為%，“”代表加入的合金元素。 為黑色金屬，“”代表含碳量為％,“”“”"”為加入的合金元素。為有色金屬，“ ”代表鑄造錫青銅，“"""為合金元素，“o“”為合金元素“"“”的含量分別為%、％?！?*三章一 某材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲疲勞極限。 5屈服極限。 ，強(qiáng)度極限。B 0循環(huán)基數(shù)試求對(duì)稱(chēng)循環(huán)次數(shù)分別為XoXTOC\o"1-5"\h\zX次時(shí)的極限應(yīng)力。解：公式 得：＞。 ,已發(fā)生塑性變形，因此認(rèn)為該點(diǎn)處于當(dāng)X時(shí)， 應(yīng)變疲勞區(qū)，所以取。 。 ；X時(shí)， 4所以取。 ；。 ，所以取。五章題一如圖所示，兩根梁用個(gè)級(jí)普通螺栓與兩塊鋼蓋板相聯(lián)接，梁受到的拉力 8摩擦系數(shù)，控制預(yù)緊力，試確定所需螺栓的直徑。題—受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被連接件間采用橡膠墊片。已知預(yù)緊力 ，當(dāng)工作載荷時(shí)，求螺栓受到的總拉力及被連接件之間的殘余預(yù)緊力。題一 圖示凸緣聯(lián)軸器的型號(hào)為D允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 ?m兩半聯(lián)軸器采用個(gè)的鉸制孔螺栓聯(lián)接，螺栓規(guī)格為 X,螺栓的性能等級(jí)為級(jí)，聯(lián)軸器材料為 ，試校核其聯(lián)接強(qiáng)度?？趎——解：1計(jì)算單個(gè)螺栓的工作剪力.確定許用應(yīng)力聯(lián)軸器的材料為鑄鐵 , 0設(shè)聯(lián)軸器工作時(shí)受變載荷，查表 ，取。螺栓的性能等級(jí)為級(jí)， ，查表1取5許用應(yīng)力[ .驗(yàn)算連接強(qiáng)度查手冊(cè)，鉸制孔用螺栓 X8光桿部分的直徑，光桿部分的長(zhǎng)度為一2 ，因此連接處的最小擠壓高度 ，公式，接合面的擠壓應(yīng)力公式，螺栓桿的剪切應(yīng)力 滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。一解：題一0，試求三個(gè)方案中，受力最大鉸制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示，已知的螺栓所受的力各為多少？哪個(gè)方案較好？八章題—圖示減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器及圓柱齒輪之間分別用鍵聯(lián)接。已知：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩= ?m齒輪材料為鍛鋼，凸緣聯(lián)軸器的材料為 ，工作時(shí)有輕微沖擊，聯(lián)接處軸及輪轂的尺寸如圖示。試選擇鍵的類(lèi)型和尺寸，并校核其聯(lián)接強(qiáng)度。

.許用擠壓應(yīng)力錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)為.許用擠壓應(yīng)力錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)為一解：1確定聯(lián)軸器處鍵的類(lèi)型和尺寸選型平鍵，根據(jù)軸徑 ，查表 得鍵的截面尺寸為： 。 2取鍵長(zhǎng)。鍵的標(biāo)記為：鍵X 。2校核連接強(qiáng)度聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，查表,取5 6b擠壓應(yīng)力 ，公式滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。.確定齒輪處鍵的類(lèi)型和尺寸。選型平鍵，根據(jù)軸徑 。查表得鍵的截面尺寸為： 5 4取鍵長(zhǎng)0鍵的標(biāo)記為：鍵X 00校核連接強(qiáng)度齒輪和軸的材料均為鋼，查表，取 ，am擠壓應(yīng)力 5公式 滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。八章題一帶傳動(dòng)傳遞的功率,帶速0測(cè)得緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即 ，試求緊邊拉力、有效拉力和預(yù)緊力。

取）型號(hào)為型。解：公式，帶傳動(dòng)取）型號(hào)為型。解：公式，帶傳動(dòng)的有效拉力 公式，有效拉力。因此，帶的松邊拉力和緊邊拉力分別為; 公式，帶的初拉力題現(xiàn)設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)部分，該傳動(dòng)部分普通帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組成。齒輪傳動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪減速器。原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，額定功率1轉(zhuǎn)速 ,減速器輸入軸轉(zhuǎn)速為 ，允許傳動(dòng)比誤差為土，該輸送機(jī)每天工作小時(shí)，試設(shè)計(jì)此普通帶傳動(dòng)，并選定帶輪結(jié)構(gòu)形式與材料。九章題—有一鏈傳動(dòng)，小鏈輪主動(dòng)，轉(zhuǎn)速 ,齒數(shù)= ?，F(xiàn)因工作要求，擬將大齒輪的轉(zhuǎn)速降低到^ /鏈條長(zhǎng)度不變，試問(wèn)：⑴若從動(dòng)輪齒數(shù)不變，應(yīng)將主動(dòng)輪齒數(shù)減小到多少？此時(shí)鏈條所能傳遞的功率有何變化？⑵若主動(dòng)輪齒數(shù)不變，應(yīng)將從動(dòng)輪齒數(shù)增大到多少？此時(shí)鏈條所能傳遞的功率有00何變化？—答：1從動(dòng)輪齒數(shù)不變，則主動(dòng)小鏈輪齒數(shù)變?yōu)? 取=0小鏈輪的齒數(shù)從減少到1齒數(shù)系數(shù)增大，根據(jù)公式，在相同的計(jì)算功率的情況下，鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率下降。、主動(dòng)輪齒數(shù)不變，則從動(dòng)大鏈輪齒數(shù)變?yōu)?大鏈輪的齒數(shù)從增加到。其他參數(shù)不變，公式可知，在相同的計(jì)算功率 的情況下，鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率不變。題—設(shè)計(jì)一輸送裝置用的鏈傳動(dòng)。已知傳動(dòng)的功率,主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 ，傳動(dòng)比n1 m水平布置。原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作載荷沖擊較大，中心距十章題—一對(duì)正確嚙合的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪作減速傳動(dòng)時(shí)，如兩齒輪的材料、熱處理及齒面硬度相同，則齒根彎題一圖空心軸比實(shí)心軸減輕重量％解:空心軸比實(shí)心軸減輕重量％解:TOC\o"1-5"\h\z.計(jì)算小錐齒輪軸的支反力 ；? ?; ;解得1 , ,5 2a2計(jì)算小錐齒輪軸的彎矩和扭矩題解一圖題—試指出圖示斜齒圓柱齒輪軸系中的錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)，并畫(huà)出正確結(jié)構(gòu)圖。題一圖題解一圖一答：①處兩軸承應(yīng)當(dāng)正裝；②處應(yīng)有間隙并加密封圈；③處應(yīng)有軸肩；④處鍵不能伸入蓋端，軸的伸出部分應(yīng)加長(zhǎng)；⑤處齒輪不能保證夾緊；⑥處應(yīng)有軸肩定位；⑦處應(yīng)加調(diào)整片；⑧處套筒直徑應(yīng)減小，以便拆軸承。改正圖從略。題解一圖《教學(xué)日歷上規(guī)定的作業(yè)》注：、藍(lán)色字體表示已用 文檔制出；、黑色字體是圖片，請(qǐng)改為 文檔；3沒(méi)有答案的部分，請(qǐng)將答案做出一章一什么是零件？什么是構(gòu)件？什么是部件？試各舉三個(gè)實(shí)例。答：零件是組成機(jī)器的不可拆的最小單元，可以分為通用零件和專(zhuān)用零件，例如：螺栓、齒輪、軸、彈簧。構(gòu)件是機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體，例如：連桿、曲軸。部件是機(jī)械的一部分，若干裝配在一起的零件所組成，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)、車(chē)身、電氣設(shè)備。一機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容是什么？答：主要是介紹整臺(tái)機(jī)器機(jī)械部分設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，重點(diǎn)討論一般尺寸和常用工作參數(shù)下的通用零件下的設(shè)計(jì)，包括它們的基本設(shè)計(jì)理論和方法以及技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用等。具體內(nèi)容包括：）總論部分—一機(jī)器及零件設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)計(jì)算理論，材料選擇，結(jié)構(gòu)要求，以及摩擦、磨損、潤(rùn)滑等方面的基本知識(shí)；）聯(lián)接部分—一螺紋聯(lián)接，鍵、花鍵及無(wú)鍵聯(lián)接，銷(xiāo)聯(lián)接，鉚接，焊接，膠接與過(guò)盈聯(lián)接等；）傳動(dòng)部分—一螺旋傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)以及摩擦輪傳動(dòng)等；4軸系傳動(dòng)一一滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承，聯(lián)軸器與離合器以及軸等；5其它部分一一彈簧，機(jī)座和箱體，減速機(jī)和變速器等。一字二章一機(jī)械零件主要有哪些失效形式？常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有哪些？答：機(jī)械零件主要失效形式有：）整體斷裂一一過(guò)載、疲勞；）過(guò)大的殘余應(yīng)變一一應(yīng)力超過(guò)屈服極限；3零件的表面破壞一一腐蝕磨損點(diǎn)蝕；）破壞正常的工作條件而引起的失效一一帶傳動(dòng)的打滑，共振，螺紋的松弛。常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有：1強(qiáng)度準(zhǔn)則；剛度準(zhǔn)則；壽命準(zhǔn)則；振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則；）可靠性準(zhǔn)則。一機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選擇材料的原則是什么？答：機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選擇材料的原則有：一，載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)；二，零件的工作情況;三，零件的尺寸及重量；四，零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及工藝性；五，材料的經(jīng)濟(jì)性；六，材料的供應(yīng)狀況。一指出下列材料的種類(lèi)，并說(shuō)明代號(hào)中符號(hào)及數(shù)字的含義： ， 一 ，答： 為黑色金屬，“”代表灰鑄鐵，“”代表最小抗拉強(qiáng)度為 M一為黑色金屬，“”代表鑄鋼，“一”中“”代表最小屈服強(qiáng)度為 ，“”代表最小抗拉強(qiáng)度為。 為黑色金屬，“”代表含碳量為％，“”為加入合金元素。為黑色金屬，“5代表含碳量為％。 為黑色金屬，“”代表低合金高強(qiáng)度鋼，“”代表屈服強(qiáng)度為 。為黑色金屬“0代表含碳量為％，“r代表加入的合金元素。 為黑色金屬，“”代表含碳量為％,"r"“”"”為加入的合金元素。為有色金屬，“ ”代表鑄造錫青銅，“"""為合金元素，“o“”為合金元素“"“”的含量分別為%、％?！?*三章TOC\o"1-5"\h\z一某材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲疲勞極限。 5屈服極限。 ，強(qiáng)度極限。B 0循環(huán)基數(shù)oX 試求對(duì)稱(chēng)循環(huán)次數(shù)分別為X、X、X次時(shí)的極限應(yīng)力。解：公式 得：＞。 ,已發(fā)生塑性變形，因此認(rèn)為該點(diǎn)處于當(dāng)X時(shí)， 應(yīng)變疲勞區(qū)，所以取。 。 ；X時(shí)， 4所以取。 ；5所以取1五章題一如圖所示，兩根梁用個(gè)級(jí)普通螺栓與兩塊鋼蓋板相聯(lián)接，梁受到的拉力 8摩擦系數(shù)，控制預(yù)緊力，試確定所需螺栓的直徑。題—受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被連接件間采用橡膠墊片。已知預(yù)緊力 ，當(dāng)工作載荷時(shí)，求螺栓受到的總拉力及被連接件之間的殘余預(yù)緊力。題一 圖示凸緣聯(lián)軸器的型號(hào)為D允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 ?m兩半聯(lián)軸 器采用個(gè)的鉸制孔螺栓聯(lián)接，螺栓規(guī)格為 X0螺栓的性能等級(jí)為級(jí)，聯(lián)軸器材料為 ，試校核其聯(lián)接強(qiáng)度?？趎——解：.計(jì)算單個(gè)螺栓的工作剪力.確定許用應(yīng)力聯(lián)軸器的材料為鑄鐵, 0設(shè)聯(lián)軸器工作時(shí)受變載荷，查表，取。螺栓的性能等級(jí)為級(jí)， ，查表，取5許用應(yīng)力[ .驗(yàn)算連接強(qiáng)度查手冊(cè)，鉸制孔用螺栓 X8光桿部分的直徑，光桿部分的長(zhǎng)度為一的，因此連接處的最小擠壓高度 ，公式，接合面的擠壓應(yīng)力公式，螺栓桿的剪切應(yīng)力 滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。一解：題一0 ，試求三個(gè)方案中，受力最大鉸制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示，已知的螺栓所受的力各為多少？哪個(gè)方案較好？八章題—圖示減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器及圓柱齒輪之間分別用鍵聯(lián)接。已知：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩= ?m齒輪材料為鍛鋼，凸緣聯(lián)軸器的材料為 2工作時(shí)有輕微沖擊，聯(lián)接處軸及輪轂的尺寸如圖示。試選擇鍵的類(lèi)型和尺寸，并校核其聯(lián)接強(qiáng)度。TOC\o"1-5"\h\z2許用擠壓應(yīng)力 錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)為 .一解：1確定聯(lián)軸器處鍵的類(lèi)型和尺寸選型平鍵，根據(jù)軸徑 ，查表 得鍵的截面尺寸為： 。 2取鍵長(zhǎng)。鍵的標(biāo)記為：鍵X 12校核連接強(qiáng)度聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，查表,取5 6b擠壓應(yīng)力 ，公式滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。.確定齒輪處鍵的類(lèi)型和尺寸。選型平鍵，根據(jù)軸徑 。查表得鍵的截面尺寸為： 5 4取鍵長(zhǎng)。鍵的標(biāo)記為：鍵X --校核連接強(qiáng)度齒輪和軸的材料均為鋼，查表 ，取 1am擠壓應(yīng)力 5公式 滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。八章題一帶傳動(dòng)傳遞的功率,帶速-測(cè)得緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即 ，試求緊邊拉力、有效拉力和預(yù)緊力。?。┬吞?hào)為型。一解：公式，帶傳動(dòng)的有效拉力 公式，有效拉力。因此，帶的松邊拉力和緊邊拉力分別為； 公式，帶的初拉力題現(xiàn)設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)部分，該傳動(dòng)部分普通帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組成。齒輪傳動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪減速器。原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，額定功率1轉(zhuǎn)速0減速器輸入軸轉(zhuǎn)速為，允許傳動(dòng)比誤差為土，該輸送機(jī)每天工作小時(shí)，試設(shè)計(jì)此普通帶傳動(dòng)，并選定帶輪結(jié)構(gòu)形式與材料。九章題—有一鏈傳動(dòng)，小鏈輪主動(dòng)，轉(zhuǎn)速 0齒數(shù)= ?，F(xiàn)因工作要求，擬將大齒輪的轉(zhuǎn)速降低到^ /鏈條長(zhǎng)度不變，試問(wèn)：⑴若從動(dòng)輪齒數(shù)不變，應(yīng)將主動(dòng)輪齒數(shù)減小到多少？此時(shí)鏈條所能傳遞的功率有何變化？⑵若主動(dòng)輪齒數(shù)不變，應(yīng)將從動(dòng)輪齒數(shù)增大到多少？此時(shí)