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机械设计基础_孙立鹏_习题第十四章轴

第十四章轴

题14－1 简述轴的结构设计应满足的基本要求。指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。

题14－1图

解题分析：轴的结构设计应满足的基本要：

1．轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定；

2．轴上零件应便于安装，折卸和调整；

3．轴应具有良好的加工工艺性；

4．力求受力合理，有利提高疲劳强度和刚度。

解答：图中的主要错误分析（题解 14-1 图）

题解14－1图

1．轴肩过高挡住了轴承圈，轴承不便于折卸；

2．与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩，齿轮无法安装；

3．键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视；

4．轴承不便于安装，此处应该有过渡轴肩；

5．此处的轮毂没有确定的位置，且无轴向固定；

6．键过长，且两键不在同一方位，不便于加工；

7．轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。

题14－2根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表（表中轴的类型为按承载情况分）：

方案轴的类型轴上应力应力循环特性

题14－2图

解答：

题14－3 设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b 2＝100 mm ，轴承为7308AC ，两支承间的跨度L ＝200mm ，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm 之间，轴与孔的配合长度为L ′＝60mm 。

解答：1、确定各段轴的直径：

（1）与联轴器配合处的直径d ：选联轴器的型

号为

82YA302

6YC28HL2

??，半联轴器的孔径d =28 mm ，

长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm 。

（2）轴身处直径d 1：考虑半联轴器的定位和固定，应有一个定位轴肩，此段轴为外伸轴，其上装有密封圈，应取相应的标准直径。所以取d 1 =35mm 。（3）安装滚动轴承处轴颈直径d 2、、d 6

：为便于轴承安装，d 1与d 2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一般为1～3 mm ，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。

题14-3 图

因此选择7308AC轴承，径为40 mm，所以d2 = d6 =40 mm。

（4）安装齿轮处轴段直径d3：为装配方便，并考虑强度要求，取直径d3=45 mm。

（5）轴环直径d4：为使齿轮定位可靠和承受轴向力，取d4=55 mm，

（6）轴肩直径d5：考虑到轴承定位和拆卸方便，根据手册，查取d5=50 mm。

2．各段轴的长度：

其中轴径d3和d段的长度应分别比与其配合的轮毂长度短2～3mm，以便可靠定位，其它段长度应考虑零件与零件间的相互位置关系来确定。图中尺寸 A

应考虑箱体与箱外零件不发生干涉和装配、拆卸方便。

3．两键槽位置应在轴的同一母线上，键宽度应根据轴段d3和d的直径来确定。

4．轴的参考结构，如题解14-3 图所示。

题14－4有一带式输送机的双级斜齿圆柱齿轮减速器（如图a所示），功率由带轮输入。已知带传动为水平布置，V带对轴的作用力为F Q＝2300 N（与

F r1在同一平面，且方向与F r1相同）。主动轮1的分度圆直径d1＝120mm，F t1

题解14-3 图

＝5000N，F r1＝1800N,Fɑ1=760 N。计算输入轴的支反力，画出轴的受力图，弯矩图、转矩图、当量弯矩图。

解

答：

1．作轴的空间受力简图，见题解14-4 图（b）-a)。

2．求水平面支反力，作水平面弯矩图，水平面受力见题解14-4 图（b）-b）。

（1）求水平面支反力R H1，R H2：

（2）求水平面弯矩M HC，见题解14-4 图（b）-c)。

3．求垂直面支反力，并作垂直平面弯矩图。垂直面受力，见题解14-4 图（b ）-d)。

（1）求垂直面支反力R VA ，R VB

（2）计算垂直面弯矩，绘制垂直面弯矩图，见题解14-4 图（b ）-e ）。

4.计算合成弯矩，作合成弯矩图，见题解14-4 图（b ）-f ）。

5.计算转矩，作转矩图，见题解14-4 图（b ）-g)。

6.计算当量弯矩，作当量弯矩图，见题解14-4 图（b ）-h)。取α=0.6

m N 57.26276.2988.260m N 36.2618.1588.260m

N 230222

'2'222

2?=+=+=?=+=+=?==C

V HC C VC HC C VA A M M M M M M M M m N d F T t ?=?=?

=3002

120

.05000211

m m N 26088032618080?=?==HB HC R M N 372N )37281800200(N 3728N 230

607603302300180080230233080111=-+=-+==?-?+?=?

-+=

VA r VB

a r VA

R F Q R d

F Q F R mm

N 230000mm N 1002300100mm N 15800mm N 60760297602

mm N 372297608080''?=??-=?-=?-=??-=?

-=??==Q M d

F M M R M VA

a VC VC VB CV

N 57.262m

N 1803006.0 m N 35.317)3006.0(36.261)(m

N 292)3006.0(230)(''2222

2222

?==?=?==?=?+=+=?=?+=+=C caC caD C caC A caA M M T M T M M T M M ααα

机械设计基础第十四章机械系统动力学

第十四章机械系统动力学 14-11、在图14-19中，行星轮系各轮齿数为123z z z 、、，其质心与轮心重合，又齿轮1、2对质心12O O 、的转动惯量为12J J 、，系杆H 对的转动惯量为H J ，齿轮2的质量为2m ，现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量J ν。 2222 2121221 12323121 13212 1 13222 12311212213121313 ( )()()()1()()()( )()()()o H H H o H J J J J m z z z z z z z z z O O z z z z z z z O O J J J J m z z z z z z z z νννωωω ωωωω ωω ωωωωνω=+++=-= += +=+-=++++++解： 14-12、机器主轴的角速度值1()rad ?从降到时2()rad ?，飞轮放出的功 (m)W N ，求飞轮的转动惯量。 max min 122 2 121 ()2 2F F Wy M d J W J ?ν??ωωωω==-=-? 解： 14-15、机器的一个稳定运动循环与主轴两转相对应，以曲柄和连杆所组成的转动副A 的中心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线c A F S ν-如图14-22所示。等效驱动力a F ν为常数，等效构件（曲柄）的平均角速度值25/m rad s ?=， 3 H 1 2 3 2 1 H O 1 O 2

不均匀系数0.02δ=，曲柄长度0.5OA l m =，求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。 (a) W v 与时间关系图（b ）、能量指示图 a 2 24()2 3015m Wy=25N m 25 6.28250.02 c va OA vc OA OA va F W W F l F l l F N Mva N J kg m νν=∏?∏=∏+==∏= =?解：稳定运动循环过程 14-17、图14-24中各轮齿数为12213z z z z =、，，轮1为主动轮，在轮1上加力矩1M =常数。作用在轮 2 上的阻力距地变化为： 2r 22r 020M M M ??≤≤∏==∏≤≤∏=当时，常数；当时，，两轮对各自中心的转动惯量为12J J 、。轮的平均角速度值为m ω。若不均匀系数为δ，则：（1）画出以轮1为等效构件的等效力矩曲线M ν?-；（2）求出最大盈亏功；（3）求飞轮的转动惯量F J 。图14-24 习题14-17图 40Nm 15∏ 12.5∏ 22.5∏ 15Nm ∏ 2∏ 2.5∏ 4∏ 25∏ 1 1 z 2 z 2 r M 2 M ∏ 2∏ 2?

机械设计基础2练习题--轴

一、选择题 1 工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 2工作时只承受弯矩不传递转矩的轴，称为。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 3工作时以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 4 自行车的前轴是。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 5 轴环的作用是。（1）作为轴加工时的定位面（2）提高轴的强度（3）使轴上零件获得轴向定位 6 下列几种轴向定位结构中，定位所能承受的轴向力较大。（1）圆螺母（2）紧定螺钉（3）弹性挡圈 7 在轴的初步计算中，轴的直径是按进行初步确定的。（1）抗弯强度（2）抗扭强度（3）轴段的长度（4）轴段上零件的孔径 8 转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据来进行计算或校核。（1）抗弯强度（2）扭转强度（3）弯扭合成强度 9 图示为起重铰车从动大齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式。图a为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中；图b为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，空套在轴上，轴固定不动；图c 为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中。以上三种形式中的轴，依次为。（1）固定心轴、转动心轴、转轴（2）固定心轴、转轴、转动心轴（3）转动心轴、转轴、固定心轴（4）转动心轴、固定心轴、转轴（5）转轴、固定心轴、转动心轴（6）转轴、转动心轴、固定心轴

二、分析计算题 1 已知图示轴传递的功率kW P 5.5 ，轴的转速min /500r ，单向回转，试按扭转强度条件估算轴的最小直径，并估计轴承处及齿轮处的直径。 2 图示为需要安装在轴上的带轮、齿轮及滚动轴承，为保证这些零件在轴上能得到正确的周向固定及轴向固定，请在图上作出轴的结构设计。

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4

1－5 自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6

自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10 自由度为： 1 1 28 30 1 )2 2 1 14 2( 10 3 ' )' 2( 3 = -- = - - ? + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 2 24 27 2 1 12 2 9 3 2 3 = -- = ? - ? - ? = - - = H L P P n F 1－11

22 424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω 1 41314133431==P P P P ωω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。

机械设计基础122轴结构设计

第二节轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：1、轴在机器中的安装位置及形式；2、轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；3、载荷的性质、大小、方向及分布情况；4、轴的加工工艺等。因为影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。轴的结构应满足：1、轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；2、轴上的零件应便于装拆和调整；3、轴应具有良好的制造工艺性等。一、拟定轴上零件的装配方案所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。轴主要由轴颈、轴头和轴身三部分组成，轴上被支承的部分叫轴颈，安装轮毂部分叫轴头，连接轴颈和轴头的部分叫轴身。二、轴上零件的定位轴向固定为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行必要的轴向和周向定位，以保证其正确的工作位置。 1、轴上零件的轴向固定零件安装在轴上，要有准确的定位。各轴段长度的确定，应尽可能使结构紧凑。对于不允许轴向滑动的零件，零件受力后不要改变其准确的位置，即定位要准确，固定要可靠。与轮毂相配装的轴段长度, 一般应略小于轮毂宽2～3mm。对轴向滑动的零件, 轴上应留出相应的滑移距离。轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证的。 <1）轴肩与轴环轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类，利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。另外，轴肩过多时也不利于加工。因此，轴肩定位多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h一般取为 h=(0.07～0.1>d，d为与零件相配处的轴径尺寸。为了使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径r必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度没有严格的规定，一般取为1～2mm。注：滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸轴承，其轴肩的高度可查手册中轴承的安装尺寸。轴肩与轴环圆螺母和套筒 <2）<套筒）套筒固定结构简单，定位可靠，轴上不需开槽﹑钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的固定。如两零件的间距较大时，不宜采用套筒固定，

机械设计基础-第12章_轴作业解答

12-7 解：由得： 12-8 解：由得： 12-9 解：对不变转矩α=0.3，45钢调质的[σ-1b ]=60MPa ，则：该轴能满足强度要求。 12-10 解：对不变转矩α=0.3，则：由得： ][1.0)(13 22b e d T M -≤+=σασmm x mm M Fa Ma x 4268.42510 584.1300900030010584.16 6==?-???=-=取x a Fax M +=max Nmm T d M b 622362 23110584.1)23003.0()6010801.0()()][1.0(?=?-???=-≤-ασ][2.01055.936ττ≤?=n d P mm d mm n P d 3828.364010002.040 1055.9][2.01055.93636==????=?≥取τ][2.01055.936ττ≤?= n d P kw nd P 61.711055.9553514502.01055.9][2.06363=????=?≤τ][5.0551.0)10153.0()107(1.0)(132 323322b e MPa d T M -≤=???+?=+=σασ

解：错误说明：(略) 改正图(略) 12-12 解：取d =28mm 12-13 解： 1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为： 1 2 3 4 5 6 1 2

2. 轴的空间受力情况如图a)所示。 3. 垂直面受力简图如图b)所示。垂直面的弯矩图如图c)所示。 4. 水平面受力简图如图d)所示。水平面的弯矩图如图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：

杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解第14章轴【圣才出品】

第14章轴 14.1复习笔记一、轴的功用和类型轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。 1．按承受载荷的不同分类（1）转轴既传递转矩又承受弯矩的轴。（2）传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴。（3）心轴只承受弯矩而不传递转矩的轴。 2．按轴线的形状不同分类按轴线的形状可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。二、轴的材料轴的材料常采用碳钢和合金钢。 1．碳钢 45号钢应用最为广泛，为了改善其力学性能，应进行正火或调制处理。不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。 2．合金钢

合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能，但价格高。三、轴的结构设计 1．制造安装要求（1）为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形；（2）对于一般剖分式箱体中的轴，其直径从轴端逐渐向中间增大；（3）为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角；（4）轴上磨削的轴端，应有砂轮越程槽；（5）车制螺纹的轴端，应有螺纹退刀槽；（6）在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。 2．轴上零件的定位安装在轴上的零件，必须有确定的轴向定位。阶梯轴上的截面尺寸变化处称为轴肩，可起到轴向定位的作用。 3．轴上零件的固定（1）轴上零件的轴向固定零件轴向固定的方法主要有轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈等。 ①当无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定。 ②为保证轴上零件紧靠轴肩，轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R，轴肩高h必须大于C1或R。 ③轴向力较小时，零件在轴上的固定可采用弹性挡圈或紧定螺钉。（2）轴上零件的周向固定轴上零件的周向固定，大多采用键、花键或过盈配合等连接形式。采用键连接时，为加

机械设计基础-孙立鹏-习题第十四章轴

第十四章轴题14－1 简述轴的结构设计应满足的基本要求。指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。题14－1图解题分析：轴的结构设计应满足的基本要： 1．轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定； 2．轴上零件应便于安装，折卸和调整； 3．轴应具有良好的加工工艺性； 4．力求受力合理，有利提高疲劳强度和刚度。解答：图中的主要错误分析（题解 14-1 图）

题解14－1图 1．轴肩过高挡住了轴承圈，轴承不便于折卸； 2．与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩，齿轮无法安装； 3．键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视； 4．轴承不便于安装，此处应该有过渡轴肩； 5．此处的轮毂没有确定的位置，且无轴向固定； 6．键过长，且两键不在同一方位，不便于加工； 7．轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。题14－2根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表（表中轴的类型为按承载情况分）：方案轴的类型轴上应力应力循环特性 a b c 题14－2图

解答：题14－3 设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b 2＝100 mm ，轴承为7308AC ，两支承间的跨度L ＝200mm ，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm 之间，轴与孔的配合长度为L ′＝60mm 。解答：1、确定各段轴的直径：（1）与联轴器配合处的直径d ：选联轴器的型号为 82YA302 6YC28HL2 ??，半联轴器的孔径d =28 mm ，长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm 。（2）轴身处直径d 1：考虑半联轴器的定位和固定，应有一个定位轴肩，此段轴为外伸轴，其上装有密封圈，应取相应的标准直径。所以取d 1 =35mm 。（3）安装滚动轴承处轴颈直径d 2、、d 6 ：为便于轴承安装，d 1与d 2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一般为1～3 mm ，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。题14-3 图

机械设计基础课后习题答案第11章

11-1 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 11-2解由公式可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：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%。 11-3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（ 1）许用应力查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。查教材图 11-7，查教材图 11-10 , 查教材表 11-4取，故：（ 2）验算接触强度，验算公式为：

其中：小齿轮转矩载荷系数查教材表11-3得齿宽中心距齿数比则：、，能满足接触强度。（ 3）验算弯曲强度，验算公式：其中：齿形系数：查教材图 11-9得、则：满足弯曲强度。 11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。（ 1）许用弯曲应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮 45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得 ,

查教材表 11-4 ，并将许用应用降低30% （ 2）其弯曲强度设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数查教材表11-3得取齿宽系数齿数，取齿数比齿形系数查教材图 11-9得、因故将代入设计公式因此取模数中心距齿宽 11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。

机械设计基础备课14

十四平面连杆机构 1．教学目标 1）铰链四杆机构的基本类型； 2）铰链四杆机构的演化； 3）对曲柄存在的条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数等有明确的概念； 4）平面四杆机构的设计； 2．教学重点和难点 1）曲柄存在条件、传动角、死点、行程速比系数； 2）平面四杆机构的图解法设计； 3）有关曲柄存在条件的杆长关系式的全面分析、平面四杆机构最小传动角的确定等问题。3．讲授方法：多媒体课件正文我们在实际生活中已经见过许多的平面连杆机构，被广泛地使用在各种机器、仪表及操纵装置中。例如内燃机、牛头刨、钢窗启闭机构、碎石机等等，这些机构都有一个共同的特点：其机构都是通过低副连接而成，故此这些机构又称低副机构。根据这一特点，我们定义：若干构件通过低副（转动副或移动副）联接所组成的机构称作连杆机构。连杆机构中各构件的相对运动是平面运动还是空间运动，连杆机构又可以分为平面连杆机构和空间连杆机构。平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。平面连杆机构的使用更加广泛，所以主要讨论平面连杆机构。

平面连杆机构的类型很多，单从组成机构的杆件数来看就有四杆、五杆和多杆机构。一般的多杆机构可以看成是由几个四杆机构所组成。所以平面四杆机构不但结构最简单、应用最广泛，而且只要掌握了四杆机构的有关知识和设计方法，就为进行多杆机构的设计和分析奠定了基础，所以本章我们重点讨论四杆机构。 3.1 平面四杆机构的类型及应用一、平面四杆机构的基本型式构件之间都是用转动副联接的平面四杆机构称为铰链四杆机构,如图2-1所示。铰链四杆机构是平面机构的最基本的可以实现运动和力转换的连杆机构型式。也就是说：铰链四杆机构是具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。其它型式的四杆机构都可以看成是在它基础上通过演化而来的。在此机构中，AD固定不动，称为机架；AB、CD两构件与机架组成转动副，称为连架杆；BC称为连杆。在连架杆中，能作整周回转的构件称为曲柄，而只能在一定角度范围内摆动的构件称为摇杆。因此，根据机构中有无曲柄和有几个曲柄，铰链四杆机构又有三种基本形式： 1．曲柄摇杆机构：两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转图2—2 曲柄连杆机构图2－1

陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案

第13章机械传动设计 13.1简述机械传动装置的功用。答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。（2) 实现变速传动。（3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。（4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。（5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。 13.2选择传动类型时应考虑哪些主要因素？答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素：（1）实现运动形式的变换。（2）实现运动转速（或速度）的变化。（3）实现运动的合成与分解。（4）获得较大的机械效益。 13.3常用机械传动装置有哪些主要性能？答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。 13.4机械传动的总体布置方案包括哪些内容？答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。 13.5简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。答：（1）确定传动装置的总传动比。（2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。（3）分配总传动比。（4）计算机械传动装置的性能参数。性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。（5）确定传动装置的主要几何尺寸。（6）绘制传动系统图。（7）绘制装置的装配图。第14章轴和轴毂连接 14.1轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。常见的轴大多数属于转轴。 14.2轴的结构设计应从哪几个方面考虑？答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。

机械设计基础课后习题第9章

习题9 9-1 轴的功用是什么？转轴、传动轴、心轴有何区别？轴由哪些部分组成？答：轴用于支承旋转零件、传递转矩和运动。工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受弯矩很小的轴称为传动轴。轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。 9-2 轴的常用材料有哪些？什么时候选用合金钢？答：轴的常用材料为碳素钢和合金钢。合金钢具有较高的机械性能和更好的淬透性，但价格较贵，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，在一般工作温度下，合金钢和碳素钢具有相近的弹性模量，采用合金钢不能提高轴的刚度。 9-3 为什么一般转轴都做成阶梯形？阶梯轴的各段直径和长度应根据什么原则确定？答：阶梯轴各轴段截面的直径不同，各轴段的强度相近，且有利于轴上零件的装拆和固定。因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。阶梯轴的各段直径是在初估最小直径的基础上，根据轴上零件的固定方式及其受力情况等，逐段增大估算确定；轴的各段长度主要由轴上零件及相互间的距离所决定。 9-4 进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？答：1.便于轴上零件的装配；2.保证轴上零件的准确定位和可靠固定；3.轴的加工和装配工艺性好；4.减少应力集中，改善轴的受力情况 9-5 试从减小轴上载荷、提高轴的强度出发，分别指出图（a）、（b）中哪一种布置形式结构更合理？为什么？（a）（b）习题9-5图答：（a）图第一种布置形式的弯矩图第二种布置形式的弯矩图

根据弯矩图，第二种布置形式更合理。（b）图第一种布置形式的弯矩图第二种布置形式的弯矩图根据弯矩图，第一种布置形式更合理。 9-6 轴上零件常用的轴向固定和周向固定方法有哪些？答：常用的轴向固定方式有；轴肩和轴环套筒和圆螺母；弹性挡圈和紧定螺钉；轴端挡圈和圆锥面；常用的周向固定方式有键联接、花键联接、销联接，成形联接及过盈配合联接9-7 判断图中的1、2、3、4处轴的结构是否合理？为什么？图题9-7 答：1处：轴肩高度超过了轴承的安装尺寸，不合理；2处：轴头长度过长，不能实现齿轮的轴向固定；3、4处：结构合理，能保证轴承的轴向定位。 9-8 如图题9-8所示减速器轴输出轴，分析其结构存在哪些错误。

机械设计基础第10章习题

本章的习题是按旧书的齿形系数Y F 求解的，新书需将齿形系数改为复合齿形系数Y FS 。旧书（新书） 10-3（10-3）标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与什么因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m 1=20 mm ，z 1=20；m 2=2 mm ，z 2=20，其（复合）齿形系数是否相等？答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与齿轮的齿数有关，而与模数无关。由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等，故其（复合）齿形系数是相等的。 10-7（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P ，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σ H2]、[σ H1]各提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？解：由齿轮接触疲劳强度条件 ][≤)1(335 H 2 1 3H σuba KT u σ±= 当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即[] 1.3[]H H σσ'=，在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，有 []1[] 1.3H H σσ'==

得： 21 111.3 1.69T T T '== 11 1.69P P T T P P '=''= 故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69％。 10-8（10-7）单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG310-570正火，P = 4 kW ， n 1=720 r/min ，m =4 mm ，z 1=25，z 2 =73，b 1=84 mm ，b 2 =78 mm ，单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。解：⑴ 齿轮材料的许用应力由表 10-1查得小齿轮材料45钢调质，齿面硬度230HBS ；大齿轮ZG310-570正火，齿面硬度180HBS ，齿轮的材料为软齿面齿轮。分别查图10-6及图 10-7得 σ Hlim1=570 MPa ，σ Hlim2 =370 MPa σ Flim1=190 MPa ，σ Flim2=130 MPa 由表10-5，取S H =1，S F =1.3，得 H lim1 H lim 2 H1H2H H Flim1 Flim 2F1F2F F 570 370 []570MPa,[]370MPa 1 1 190130 []146.2MPa,[]100MPa 1.3 1.3 S S S S σσσσσσσσ==== = == = ==== ⑵ 核验齿面接触疲劳强度

2011-最新陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案要点

第13章机械传动设计 13.1 简述机械传动装置的功用。答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。（2) 实现变速传动。（3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。（4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。（5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。 13.2 选择传动类型时应考虑哪些主要因素？答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素：（1）实现运动形式的变换。（2）实现运动转速（或速度）的变化。（3）实现运动的合成与分解。（4）获得较大的机械效益。 13.3 常用机械传动装置有哪些主要性能？答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。 13.4 机械传动的总体布置方案包括哪些内容？答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。 13.5 简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。答：（1）确定传动装置的总传动比。（2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。（3）分配总传动比。（4）计算机械传动装置的性能参数。性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。（5）确定传动装置的主要几何尺寸。（6）绘制传动系统图。（7）绘制装置的装配图。第14章轴和轴毂连接 14.1 轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。常见的轴大多数属于转轴。 14.2 轴的结构设计应从哪几个方面考虑？答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法；

机械设计基础试题含答案

二、填空题 16．槽轮机构的主要参数是和。 17．机械速度的波动可分为和两类。 18．轴向尺寸较大的回转件，应进行平衡，平衡时要选择个回转平面。 19．当一对齿轮的材料、齿数比一定时，影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是和。 20．直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取处的接触应力为计算依据，其载荷由对轮齿承担。 21．蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜ZCuAl10Fe 制作的蜗轮，承载能力 3 取决于抗制作的蜗轮，承载能力取决于抗能力；锡青铜ZCuSn10P 1 能力。 22．若带传动的初拉力一定，增大和都可提高带传动的极限摩擦力。 23．滚子链传动中，链的链速是常数，而其链速是变化的。 24．轴如按受载性质区分，主要受的轴为心轴，主要受的轴为传动轴。 25．非液体摩擦滑动轴承进行工作能力计算时，为了防止过度磨损，必须使；而为了防止过热必须使。 16．槽数z 拨盘圆销数K 17. 周期性非周期性 18．动两 19. 分度圆直径d （或中心距a）齿宽b 1 20. 节点一21. 胶合点蚀22．包角 α摩擦系数23. 平均 1 瞬时 24．弯矩扭矩25. [][]υ υp p≤ ≤ p p 三、分析题 26．图1所示链铰四杆机构中，各构件的长度为a=250mm,b=650mm, C=450mm,d=550mm。试问：该机构是哪种铰链四杆机构，并说明理由。

图1 最短杆与最长杆长度之和（250+650）小于其余两杆长度之和（450+550），满足存在曲柄的必要条件，且最短杆为连架杆。故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。 27．图2所示展开式二级斜齿圆柱齿轮传动，I 轴为输入轴，已知小齿轮1的转向n 1和齿轮1、2的轮齿旋向如图所示。为使中间轴II 所受的轴向力可抵消一部分，试确定斜齿轮3的轮齿旋向，并在图上标出齿轮2、3所受的圆周力 F t3和轴向力F a2、F a3的方向。（垂直纸面的力，向纸内画稍，向纸外画⊙） 27．答案参见第27题答案图斜齿轮3、4的轮齿旋向 Ft2、Fa2、Ft3、Fa3的方向四、计算题 28．计算图 3所示机构的自由度（若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时，应具体指出）。图3 解 E 、F 处之一为虚约束 29．一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知标准中心距a =160mm ，传动比i 12=3,大齿轮齿数Z 2=60，齿顶高系数h *a =1,径向间隙系数C *=0.25，分度圆压力角a =20°.试求出：（1）齿轮的模数m ,小齿轮1的分度圆半径r 1;基圆半径r b1;分度圆上的齿厚S 。（2）若实际安装中心距a =164mm 时，计算啮合角a ，及小齿轮的节圆半径r 1 解（1）小齿轮齿数 2036021=== i z z 模数 mm z z a m 460201602221=+?=+= 分度圆半径 mm mz r 40220421=?== 基圆半径 mm r r b 59.3720cos 40cos 11=?==α 分度圆齿厚 mm m s 28.62 414.32=?= =π （2）9168.020cos 160cos cos ='?='='a a ααα ?='54.23α 节圆半径?='='54.23cos /59.37cos /11αb r r =41.00mm

河海机械设计基础复习(10～14章)

机械设计基础第十章连接一、填空题： 1、按照螺纹牙型不同，常用的螺纹分为（）螺纹、（）螺纹、（）螺纹和（）螺纹。 2、普通螺纹的主要参数有（）、（）、（）、（）、（）、（）和（）等。 3、（）螺纹常用于联接，（）螺纹和（）螺纹常用于传动。 4、螺纹的公称直径是（），强度计算用（），计算螺纹升角用（）。 5、螺纹联接的主要类型有（）、（）、（）和（）四种。 6、螺纹联接防松的实质是（）。 7、被联接件受横向载荷，当用普通螺栓联接时，靠（）来传递载荷；当用铰制孔用螺栓联接时，靠（）来传递载荷。 8、受轴向工作载荷F作用的紧螺栓联接，螺栓所受的轴向总载荷等于（）和（）之和。 9、普通螺栓联接中螺栓所受的力为（）力，而铰制孔螺栓联接中螺栓所受的力为（）力。 10、采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了（）。 11、在螺纹联接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是（）。二、选择题： 1、联接螺纹采用三角形螺纹是因为三角形螺纹（）。（1）牙根强度高，自锁性能好（2）防振性好（3）传动效率高 2、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用（）。（1）螺栓联接（2）双头螺柱联接（3）螺钉联接（4）紧定螺钉联接 3、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接需要经常拆装时，往往采用（）。（1）螺栓联接（2）双头螺柱联接（3）螺钉联接（4）紧定螺钉联接 4、常用螺纹中，传动效率最高的是（）。（1）三角形螺纹（2）梯形螺纹（3）矩形螺纹（4）锯齿形螺纹 5、螺母和弹性垫圈是（）。（1）用机械方法的防松装置（2）靠摩擦力的防松装置（3）靠增加零件的强度和弹性的防松装置 6、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是（）（1）三角形螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）矩形螺纹 7、只受预紧力的紧螺栓联接，在强度计算时将螺栓所受的拉力乘以1.3，是由于( )。（1）为了保证足够的预紧力；（2）增大安全系数；（3）防止松脱；（4）计入扭转剪应力 8、普通平键联接的用途是使轴与轮毂之间( ) （1）沿轴向固定并传递轴向力；（2）沿周向固定并传递转矩；（3）沿轴向可相对滑动起导向作用；（4）既沿轴向固定又沿周向固定；（5）同时传递轴向力和转矩 9、键的剖面尺寸通常是根据( )按标准选择。