机械设计吕宏北京大学出版社课后习题答案

机械设计课后习题答案仅供参考第一章绪论习题答案思考题1.机器是由哪些基本部分构成？各部分作用是什么？2.什么是专用零件？什么是通用零件？试举例说明。3.机械设计的研究对象是什么？学习时应注意哪些问题？4.机械零件的主要失效形式及设计准则是什么？5.设计机器应满足哪些基本要求？1.答：机器是由原动机、传动装置和工作机三大部分组成。原动机是机械设备完成其工作任务的动力来源。传动装置是按执行机构作业的特定要求，把原动机的运动和动力传递给执行机构。执行机构也是工作部分，直接完成机器的功能。2.答：通用零件：是以一种国家标准或者国际标准为基准而生产的零件称为通用零件，像垫片、螺母等等。专用零件：是以自身机器标准而生产的一种零件，在国标和国际标准中均无对应产品的零件称为专用零件，比如，某厂为一台设备而专门生产的一些零件。3.答：本课程是研究普通条件下，一般参数的通用零件的设计理论与设计方法。学习时应注意以下问题：尽量不要逃课……O(∩_∩)O4.答：机械零件的主要失效形式有强度失效（因强度不足而断裂）、刚度失效（过大的变形）、磨损失效（摩擦表面的过度磨损），还有打滑和过热，联接松动，管道泄漏，精度达不到要求等等。设计准则是：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则、热平衡准则、可靠性准则5.设计任何机器都必须满足如下要求①使用要求②经济性要求③安全性要求④其他要求：环保要求、外观要求、体积重量要求等第二章带传动习题1.选择题1)带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，P;是因为V带_C_.机械设计课后习题答案仅供参考A.强度高B.尺寸小C.有楔形增压作用D.没有接头2)带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带A处A.进入主动轮B.进入从动轮C.退出主动轮D.退出从动轮3)带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为_D_.A.带的材料不符合虎克定律B.带容易变形和磨损D.带在带轮上打滑D.带的弹性滑动4)带传动打滑总是__1__.(1)在小轮上先开始(2)在大轮上先开始(3)在两轮上同时开始5)V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_2___.(1)使结构紧凑(2)限制弯曲应力(3)保证带和带轮接触面间有足够摩擦力(4)限制小带轮上的包角6)带传动的主要失效形式之一是带的__3__。(1)松弛(2)颤动(3)疲劳破坏(4)弹性滑动7)带传动正常工作时，紧边拉力1F和松边拉力2F满足关系2。（1）1F=2F（2）1F-2F=F（3）1F+2F=0F2.思考题1)在设计带传动时为什么要限制带速v、小带轮直径d1d和带轮包角1？答：带速大则离心拉应力大，所以限制v＜30m/s；小带轮直径d1小则弯曲拉应力大，造成工作应力过大在交变应力作用下，带将产生疲劳破坏；一般要求带轮包角α≥120°，以防带与带轮接触弧长不足，带在轮上打滑。2)为了避免带的打滑，将带轮上与带接触的表面加工的粗糙些以增大摩擦力，这样处理是否正确，为什么？答：不可以。由于带传动工作时存在弹性滑动，粗糙表面将加速带的疲劳破坏。3)何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？答：弹性滑动：带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小，应变小。当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。这两个过程使带在带轮上产生弹性滑动。弹性滑动不能避免。机械设计课后习题答案仅供参考打滑：由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。打滑能避免。4)为何V带传动的中心距一般设计成可调节的?在什么情况下需采用张紧轮?张紧轮布置在什么位置较为合理?答：由于V带无接头，为保证安装必须使两轮中心距比实际的中心距小，在安挂完了以后，在调整到正常的中心距。另外，由于长时间使用，V带会因疲劳而伸长，为保持必要的张紧力，应根据需要调整中心距。当中心距不能调整时可用张紧轮把带张紧。张紧轮一般布置在松边靠近靠近大带轮处。5)一般带轮采用什么材料?带轮的结构形式有哪些?根据什么来选定带轮的结构形式?答：一般带轮采用铸铁材料。带轮的结构形式有实心式、腹板式、孔板、式椭圆剖面的轮辐式。根据带轮的基准直径d的大小确定。3.设计计算题1)单根普通V带传动，能传递的最大功率P=10KW，主动轮的转速1n=1450r／min，主动轮、从动轮的基准直径分别为1dd＝180mm，2dd＝350mm，中心距a＝630mm，带与带轮间的当量摩擦系数vf＝0.2，试求紧边拉力1F和松边拉力2F。2)设计一带式输送机的传动装置，该传动装置由普通V带传动和齿轮传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功率P=11kW，转速1n=1460r／min，减速器输入轴转速为400r／min，允许传动比误差为±5％，该输送机每天工作16小时，试设计此普通V带传动，并选定带轮结构形式与材料。解：1．计算功率CP由表2.10查得工作情况系数2.1AK，故213112.1。CACPKPkW2．选取普通V带型号根据2.13CPkW，14601nr/min，由图2-17确定选用B型。3．确定小带轮和大带轮基准直径1d、2d,并验算带速v由表2.4,1d应不小于125mm，现取1d=140mm，=1%，由式(2-16)得机械设计课后习题答案仅供参考89.505)01.01(1404001460)1(1212dnndmm由表2.4取直径系列值2d=500mm。大带轮转速:7.404500)01.011401460)1(2112（ddnnr/min其误差小于|5%|，故允许。验算带速v7.10100060140146014.310006011dnvm/s在5～25m/s范围内，带速合适。4．确定带长和中心距并验算小带轮包角由)(7.021dd0a)(221dd得：4480a1280初步选取中心距a=700mm，由式(2-1)得带长mmaddddaL1.24517004)140500()500140(214.370024)()(22202122100由表2.2选用基准长度dL=2500mm。由式(2-24)可近似计算实际中心距9.74821.24512500700200LLaadmm验算小带轮包角1，由式(2-2)得1204.1523.57180121add合适5．确定V带根数z传动比6.37.404146021nni由表2.5查得0P=2.83kW，由表2.7查得0P=0.46kW由表2.9查得K=0.945，由表2.2查得LK=1.03，由式(12-27)得机械设计课后习题答案仅供参考][0PPZcLCKKPPP)(00125.403.1945.0)46.083.2(2.13取Z=5根。6确定初拉力由表2.1查得q=0.17kg/m，由式(2-28)得单根V带的张紧力NqvKZvPFc5.2227.1017.0)1945.05.2(7.1052.13500)15.2(5002207．求压轴力QF由式(2-29)，压轴力为NZFFQ8.216024.152sin5.222522sin2109．带轮结构设计（略）第三章链传动习题1．选择题1）链传动设计中，一般大链轮最多齿数限制为Zmax＝120，是为了____。（1）减小链传动运动的不均匀性（2）限制传动比（3）减少链节磨损后链从链轮上脱落下来的可能性（4）保证链轮轮齿的强度2）链传动中，限制小链轮最少齿数的目的之一是为了____。（1）减少传动的运动不均匀性和动载荷（2）防止链节磨损后脱链（3）使小链轮轮齿受力均匀（4）防止润滑不良时轮齿加速磨损3）设计链传动时，链节数最好取____。（1）偶数（2）奇数（3）质数（4）链轮齿数的整数倍4）链传动中，链条的平均速度v＝____。(1)(2)(3)(4)5）多排链排数一般不超过3或4排，主要是为了____。（1）不使安装困难（2）使各排受力均匀（3）不使轴向过宽（4）减轻链的质量6）链传动不适合用于高速传动的主要原因是_________。（1）链条的质量大（2）动载荷大（3）容易脱链（4）容易磨损10006011nd10006022nd10006011pnz10006021pnz机械设计课后习题答案仅供参考7）链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大时，宜选用____。(1)大节距单排链（2）小节距多排链（3）小节距单排链（4）大节距多排链2．思考题1）为什么链传动的平均传动比准确、瞬时传动比不准确？2）链传动产生动载荷的原因及影响因素有哪些？3）链传动的失效形式及设计准则是什么？4）链传动中为什么小链轮的齿数不宜过少？而大链轮的齿数又不宜过多？5)套筒滚子链已标准化，链号为20A的链条节距p等于多少？有一滚子链标记为：10A-2×100GB1243.1-1997，试说明它的含义？3．设计计算题1)设计一往复式压气机上的滚子链传动。已知电动机转速n1=960r/min，功率P=3kW，压气机转速n2=320r/min，载荷变动较大，希望中心距不大于650mm（要求中心距可以调节）。2)某单列套筒滚子链传动由三相异步电机驱动，传递的功率P=22kW。主动链轮转数n1=720r/min，主动链轮齿数Z1=23，从动链轮齿数Z2=83。链条型号为12A，链节距p=19.05mm，如果链节数LP=100，两班制工作。采用滴油润滑，试验算该套筒滚子链是否满足要求？若不满足如何改进？第三章链传动答案1．选择题1)(3)2)(1)3）(1)4）（3）5）（2）6）（2）7）（2）2．思考题(略)3．设计计算题1)设计一往复式压气机上的滚子链传动。已知电动机转速n1=960r/min，功率P=3kW，压气机转速n2=320r/min，载荷变动较大，希望中心距不大于650mm（要求中心距可以调节）。解计算与说明主要结果1．选择链轮齿数Z1、Z2根据传动比i=960/320=3，查表3.6，小链轮齿数Z1=23，则大链轮齿数Z2=69。2．确定计算功率PC由于往复式压气机载荷变动较大，由表3.3查得工况系数KA=1.5PC=KAP=3×1.5=4.5kW3．计算中心距及链节数1）初定中心距a。=(30~50)p取a。=40p2）确定链节数Lp3.12740)22369(26923402)2(2220212210ppppapzzzzpaLpZ1=23Z2=69。PC=4.5kW机械设计课后习题答案仅供参考取链节数Lp=1284．计算额定功率1）查齿数系数Kz=1.23（表3.5）2）选单排链多列数系数Km=1（表3.4）3）长度系数KL=1.08（图3.13按曲线1查）4）计算额定功率39.31.0811.234.50LZCKKKPPkW5．确定链条节距根据额定功率P。和转数n查图3.12选择滚子链型号为08A由表3.1查得链节距p=12.7mm6．确定链长和中心距1）链条长度L=Lp．p/1000=1.626m2）计算实际中心距mm25.512])22369(8)26923128()26923128[(47.12])2(8)2()2[(42221222121zzzzLzzLpappa＜650mm,符合设计要求。7．计算压轴力FQ链速67.41000607.129602310006011pnzvm/s工作拉力59.96384.54.510001000VPFN压轴力3.11566.14122121FFQN8．润滑方式选择根据链速67.4vm/s和链节距p=12.7mm，按图3.15查得润滑方式为油浴或飞溅润滑。9．结构设计（略）Lp=128Kz=1.23Km=1KL=1.08P0=3.39kWp=12.7mmL=2