机械设计练习题答案

二、选择题1-10、CBDACBADCD11-20、DDCDBBBADD21-30、CCADCAADA31-40、ABABBCADDD41-50、ABABADBCAB51-56、DDDACD三、计算题1、解题要点：（1）．先根据强度条件求出单个螺栓的许用拉力Q；（2）．在求许用工作载荷F。解：根据：][≤43.1=21dQca，解得：Q≤][3.1×421d=80×3.1×4752.202=20814N依题意：FFFFQQP6.26.1由：2.6F=20814，解得：F=8005N汽缸许用载荷：FΣ=zF=8F=64043N根据：6404342maxDpF解得：04.2200640434422maxDFpMPa2、解：(1)将R简化到螺栓组形心，成为一个横向载荷R和一个转矩T，如例3-5图2所示，其中：510123004000RLTNmm(2)求每个螺栓联接承受的分力R的分力：FSR=R/z=4000/4=1000NT的分力：3000100410125zrTrTFiSTN(3求FSmax45cos222maxSTSRSTSRSFFFFF=45cos3000100023000100022=3774N(4)据不滑移条件：QPfm≥KfFSmax所需预紧力QP：fmFKQSfPmax=115.037742.1=30192N(5)根据强度条件：2143.1dQPca≤][例3-5图2求得螺栓小径d1：240301923.14][3.141PQd=14.430mm3、解：(1)各轮的转向如例7-9图2所示。(2)3、4轮的螺旋线方向如图所示。(3)齿轮2、3所受分力如图所示。(4)确定斜齿轮3的螺旋角β3：若使Ⅱ轴不受轴向力，必须：|Fa2|=|Fa3|根据：222sintantaFF333tantaFF得到：22sintantF33tantF即：2323sintantanttFF忽略摩擦损失：T2=T3，Ft2=2T2/dm2则：23332232/2/2mmttdddTdTFF)5.01()5.01(222RRmmzdd，333cos/zmdn5651.71)23/69(tan)/(tan11212zz将上述4式代入前式得到2233sintan)5.01(sinRnmzzm5651.71sin20tan)3.05.01(695.2253=0.176621729.10=10°10′22″4、解题要点：1）各轴的转向如题7-61解图所示。2）2、3轮为左旋、4轮为右旋，如图所示。3）齿轮2、3所受各分力的方向如图所示。计算齿轮2所受分力大小：740.49=9605×9550=9550=11nPTNm225.41=°14cos20×2=cos=3111zmdnmm2413=225.4110×740.49×2=2==31112dTFFttN602=°14tan×2413=tan==1112taaFFFN°14cos/°20tan×2413=cos/tan==1112ntrrFFF=905N例3-5图3例7-9图2题7-61解图计算齿轮3所受分力大小：194.154=20/740.49×62===11223TiTTNm676.76=°12cos25×3=cos=3333zmdnmm4022=676.7610×194.154×2=2=3333dTFtN855=°12tan×4022=tan=33taFFN1496=°12cos/°20tan×4022=cos/tan=333ntrFFN4）为使Ⅱ轴不受轴向力，必须：|Fa2|=|Fa3|根据：122tan=taFF333tantaFF得到：=tan12tF33tantF即：3213=tantanttFF忽略摩擦损失：T2=T3，Ft2=2T2/d2，Ft3=2T3/d3则：1312233323332232tantan=cos/cos/==/2/2=zmzmdddTdTFFnntt将上式整理得到：122333sin=sinzmzmnn=°14sin×62×225×3==0.1463=8.4139°=8°24′50″5、解：1．求内部派生轴向力S1、S2的大小方向S1=0.68R1=0.68×8000=5440NS2=0.68R2=0.68×12000=8160N，方向如图所示。2．求外部轴向合力FAFA=Fa2－Fa1=5000－3000=2000N，方向与Fa2的方向相同，如图所示。3．求轴承所受的轴向力A1、A2∵S2+FA=8160+2000=10160N，S2+FA＞S1=5440N，轴承1被压紧。∴A1=S2+FA=10160N，A2=S2=8160N4．轴承的当量动载荷P1、P2据：A1/R1=10160/8000=1.27＞e=0.68，得：X1=0.41，Y1=0.87P1=fd（X1R1+Y1A1）=0.41×8000+0.87×10160=12119N据：A2/R2=8160/12000=0.68=e，得：X2=1，Y2=0P2=fd（X2R2+Y2A2）=8000N6、解：1．求内部派生轴向力S1、S2的大小方向20005.126000211YRSN55005.1216500222YRSN方向如图所示。2．求轴承所受的轴向力A1、A2公式归纳法：},max{211AFSSA2500}300055002000max{,N55003000}2000,5500{}S,max{122AFSAN，3．轴承的当量动载荷P1、P2据：A1/R1=2500/6000=0.417＞e=0.40，得：X1=0.4，Y1=1.5P1=fd（X1R1+Y1A1）=0.4×6000+1.5×2500=6150N据：A2/R2=5500/16500=0.33＜e，得：X2=1，Y2=0P2=fd（X2R2+Y2A2）=R2=16500NP2＞P1，用P2计算轴承寿命。4．计算轴承寿命3106610165009780050060106010PCnLh12562h7、存在问题分析：1．轴承的轴向固定、调整，轴向力传递方面错误1）轴系采用全固式结构，两轴承反装不能将轴向力传到机架，应该为正装。2）全固式结构中，轴左端的弹性挡圈多余，应去掉。3）端盖处没有调整垫片，不能调整轴承游隙。2．转动零件与固定零件接触，不能正常工作方面错误1）轴右端的联轴器不能接触端盖，用端盖轴向定位更不行。2）轴与右端盖之间不能接触，应有间隙。3）定位齿轮的套筒径向尺寸过大，与轴承外圈接触。4）轴的左端端面不能与轴承端盖接触。3．轴上零件装配、拆卸工艺性方面错误1）右轴承的右侧轴上应有工艺轴肩，轴承装拆路线长（精加工面长），装拆困难。2）套筒径向尺寸过大，右轴承拆卸困难。3）因轴肩过高，右轴承拆卸困难4）齿轮与轴联接的键过长，套筒和轴承不能安装到位。4．轴上零件定位可靠方面错误1）轴右端的联轴器没有轴向定位，位置不确定。2）齿轮轴向定位不可靠，应使轴头长度短于轮毂长度。3）齿轮与轴联接键的长度过大，套筒顶不住齿轮。5．加工工艺性方面错误1）两侧轴承端盖处箱体上没有凸台，加工面与非加工面没有分开。2）轴上有两个键，两个键槽不在同一母线上。3）联轴器轮毂上的键槽没开通，且深度不够，联轴器无法安装。例11-3图2例11-6图28、没找到。。。四、简答题1、答：5种：（1）改善载荷在螺纹牙间的分配，如：环槽螺母，目的是使载荷上移悬置螺母，使螺杆螺母都受拉。（2）减小螺栓的应力幅，如采用柔性螺栓，目的是减小联接件的刚度。（3）减小应力集中，如采用较大的过渡圆角或卸荷结构。（4）避免附加弯曲应力，如采用凸台和沉头座。（5）采用合理的制造工艺，如：滚压、表面硬化处理等。2、(1)相对运动的两表面必须构成收敛的楔形间隙；(2)两表面必须有一定的相对速度，其运动方向应使润滑油从大口流入、从小口流出；(3)润滑油必须具有一定的粘度，且供油要充分。3、联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。二者区别是：用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，只有在停机后拆卸零件才能分离两轴，而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。4、参考书13页5、参考书308页6、参考书186页7、参考书150页8、参考书313页9、有3种。（1）摩擦防松：靠维持螺纹牙间不变的正压力来保证足够的摩擦力，如双螺母。（2）机械防松：用机械固定的方法使螺纹副之间无相对运动。如止动垫圈。（3）破坏螺纹副：使螺纹副破坏，如冲点法。