机械设计基础课后习题答案

机械设计基础课后习题解答参考1-2题0,7,5hlPPn107253F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。1-3题1,11,8hlPPn1111283F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。1-4题0,11,8hlPPn2011283F机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。1-5题1,8,6hlPPn118263F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。2-1题（a）双曲柄机构；（b）曲柄摇杆机构；（c）双摇杆机构；（d）双摇杆机构。2-2题0e时，曲柄条件：ellBCAB；0e时，曲柄条件：BCABll。2-4题极位夹角3636.1612.112.118011180KK38.2560.2343°30'5610.9949.2452.6971.7646.39R9.5436°19'2318.2442.87R12.3247°11'249.2830.5540°40°2-6题极位夹角3615.115.118011180KK5036°60.6614.02R23.3137.33102-7题极位夹角3615.115.118011180KK45°70.84R49.31120.15169.462-8题3-2题8162410.6721.33324-1题mzmhzdaa)2()2(*所以25.21002252zdmamm主要几何尺寸计算（略）。4-2题略4-3题分锥角43'25684287.681743arctanarctan122zz17'34215713.2190221分度圆5117311mzdmm；12943322mzdmm齿顶圆580.565713.21cos3251cos2111mddamm206.1314287.68cos32129cos2222mddamm齿根圆304.445713.21cos34.251cos4.2111mddfmm353.1264287.68cos34.2129cos4.2222mddfmm锥距358.694317232222221zzmRmm齿顶角44'4237122.3358.693arctanarctanRhaa齿根角7'2744519.4358.696.3arctanarctanRhff根锥角10'7171194.1711ff36'58639768.6322ff顶锥角1'17252835.2511aa27'8721409.7222aa当量齿数28.18cos111zzv；96.116cos222zzv4-4题8011mzdmm；24022mzdmm80)(2112ddamm88)2(2111zmhddaamm232)2(2222zmhddaamm70)5.2(2111zmhddffmm250)5.2(2222zmhddffmm5.1本题为定轴轮系。由图知2132ddd所以602213zzz35.52226202034306020)1(43215432315zzzzzzzzi5-2题本题为定轴轮系。547.426275756)1(2132214zzzzi手轮转1周时，砂轮架的移动距离为660.0547.4/3/14iPLmm5-3题60886460)1(46352zzzziSM12682424)1(11912102zzzziMH5-4题本题为周转轮系。由图知2132ddd所以452/)(132zzzhhhhhhi11311310而715105)1(2132113zzzzih所以25.36712901131hhirad/s5-5题图示轮系，已知各齿轮的齿数为151z，252z，202z，603z，轮1的角速度9.201rad/s，轮3的角速度2.53rad/s。（1）当1、3转向相同；（2）当1、3转向相反时，试分别求系杆H的角速度H的大小和方向。解答：本题为周转轮系。520156025)1(2132113zzzziH而HHHi3113所以6515511313131313HHHii设轮1的转向为正（1）当1、3转向相同时8.769.202.556513Hrad/s转向与轮1相同。（2）当1、3转向相反时85.069.202.556513Hrad/s转向与轮1相反。9-1解答3.6级螺栓180sMPa查表9-2，M20的螺栓不控制预紧力时，取724.0][sMPa查螺纹标准，M20的普通螺纹294.171dmm由][3.1421dQpca得到130033.1472294.1714.33.14][221dQpN由RKfmzQfp得到32512.1115.0130032fpKfmzQRN上式中取15.0f、2.1fK因此允许传递的最大静载荷R为3251牛顿。若控制预紧力，查表9-2可取1267.0][sMPa则227553.14126294.1714.33.14][221dQpN56892.1115.0227552fpKfmzQRN9-2题解答8.8级螺栓640sMPa，则3.2133640][SsMPa螺栓组所受轴向载荷282605.212014.325.04122pDFN每个螺栓所受轴向载荷4710628260zFFN（1）根据螺栓的强度条件求最大预紧力maxpQ查螺纹标准，M16的普通螺纹835.131dmm由][3.1421dQca得到246533.143.213835.1314.33.14][221dQN查表9-1，金属垫片，取25.0)/(FLLCCC由FCCCQQFLLp得到23476471025.024653maxmaxFCCCQQFLLpN（2）根据剩余预紧力求最小预紧力minpQ5.10597471025.2)25.01(5.1FFFCCCQQFLFppN因此，预紧力pQ的取值范围为10597.5牛顿~23476牛顿。9-3题解答（1）按螺栓的剪切强度条件确定螺栓直径每个螺栓所受的工作剪力为1880)2/195(62/195101.12612maxziisrTrFN设螺栓的性能等级为5.6级，则300sMPa查表9-3得，1203004.04.0][sMPa由螺栓的剪切强度条件得到467.412014.318804][401sFdmm（2）按贴合面挤压强度条件确定螺栓直径查表9-3，取铸铁HT200的9020045.045.0][BpMPa，螺栓的2403008.08.0][spMPa根据螺杆与孔壁的挤压强度条件][min0pspLdF由0min25.1dL得到][25.120min0psspdFLdF因此，088.49025.11880][25.102psFdmm因此467.4},max{02010dddmm。9-4题解答每个螺栓的轴向载荷83336100050zFFN查表9-1，铜皮石棉垫片，取8.0)/(FLLCCC油缸缸盖属于有气密性要求的连接，因此取剩余预紧力1250083335.15.1FQpN则20833833312500FQQpN设螺栓的性能等级为5.6级，则300sMPa查表9-2，控制预紧力，取2107.0][sMPa则817.1221014.3208333.14][3.141Qdmm按GB196-81，选用M16的螺栓，835.131dmm12.817mm。9-5题解答由TKDfmQfp21得到34667150215.010006003.1221fmDTKQfpN因此，257.259014.3346673.14][3.141pQdmm按GB196-81，选用M30的普通粗牙螺纹，211.261dmm257.25mm。9-6题解答（1）螺栓的受力分析在水平载荷R作用下，螺栓组联接承受横向力和翻转力矩作用：横向力5000RN翻转力矩6105.13005000300RMN.mm在横向力R作用下，为保证接合面间不产生滑移，则各螺栓所需的预紧力为（取15.0f、2.1fK）10000115.0450002.1zfmRKQfpN在翻转力矩作用下，右侧两螺栓受到加载作用，左侧两螺栓受到减载作用，故右侧两螺栓受力较大，所受的载荷为21431754175105.12262/12maxziiLMLFN查表9-1，无垫片，取2.0)/(FLLCCC螺栓所受的总拉力为1042921432.010000FCCCQQFLLpN（2）确定螺栓的直径8.8级螺栓的640sMPa查表9-2，控制预紧力，取4487.0][sMPa则209.644814.3104293.14][3.141Qdmm按GB196-81，选用M8的螺栓，8dmm，647.61dmm209.6mm。11-1解答：136429980141055.91055.961161nPTNmm409333234'068cos1364292cos/22111112zmTdTFFnttN105534'068cos20tan4093costan112ntrrFFFN58334'068tan4093tan112taaFFFN受力分析如图。11-2略11-3解答（1）如图（2）依题意得32aaFF而222222222222sin2tancos2tanzmTzmTFFnnta1111111111112sin2tancos2tanzmTzmTFFFnntaa333233333333sin2tancos2tanzmTzmTFFnnta因为齿轮2和齿轮3为同一根轴上的输入轮和输出轮，因此有32TT因此，可以得到333222sinsinzmzmnn所以，34'3285428.8)57314sin215arcsin()sinarcsin(222333zmzmnn11-4如图11-5略11-6解答：根据齿根弯曲疲劳强度计算最大功率。（若是闭式齿轮，则应分别按照齿面接触强度和齿根弯曲强度分别算出最大功率，取二者中较小值。）（1）计算许用弯曲应力小齿轮材料45钢调质，查表11-1，齿面硬度为217~255HBS。大齿轮材料HT250，齿面硬度180~269HBS（表11-1）。计算应力循环次数N811108.3)83008(13306060hjLnN7821112105.980/20108.3zzNiNN查图11-17得，0.11NY，0.12NY。查图11-18得，99.01XY，98.02XY取2STY，4.1minFS查图11-16（b）得2101limFMPa（按照硬度217HB