机械设计第八版课后答案.docx
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机械设计第八版课后答案
机械设计
第三章课后习题集参考答案
3-1:
参考答案
3-2:
参考答案
3-3
3-4
3-5
机械设计
第八章课后习题集参考答案
8-1:
8-2
8-3
5-4
机械设计
第九章课后习题集参考答案
9-1:
解图（a）,b所示布置中链轮按逆时针方向旋转合理。
两轮轴线机具置在同王铅垂面内下垂量增大，下链轮的有效啮合齿数减少，降低了传动能力。
应采取：
1、调整
中心距；2、加张紧轮；3、两轮偏置等措施。
9-2
9-4
机械设计第十章齿轮设计课后习题答案
10-2解
（1）齿轮A为主动轮，齿轮B为“惰轮”，也就是说齿轮B既是主动轮
又是从动轮。
当齿轮B与主动轮A啮合时，工作齿面是王侧，当齿轮B与从动轮
C啮合时，工作齿面是另一侧。
对于一个轮齿来讲，是双齿面工作双齿面受载，
弯曲应力是对称循环，接触力是脉动循环，取
10-3答：
齿面接触应力是脉动循环，齿根弯曲应力是对称循环。
在作弯曲强度
计算时，应将图中查出的极限应力值乘以0.7.
10-4答：
一般齿轮材料主要选用锻钢（碳钢或全金钢）。
对于精度要求较低的
齿轮，将齿轮毛坯经正火或调质处理后切齿即为成，这时精度可达8级，精切合
金钢主要是渗碳后淬火，最后进行滚齿等精加工，其精度可达7，6级甚或5级。
对于尺寸较大的齿轮，可适用铸钢或球墨铸铁，正火后切齿也可达8级精度。
10-5
提高轮齿抗弯疲劳强度的措施有：
增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，可降
低齿根应力集中;增大轴和支承的则度，可减小齿面局部受载；采取合适的热处
理方法使轮世部具有足够的韧性；在齿根部进行喷丸、滚压等表面强度，降低齿
轮表面粗糙度，齿轮采用正变位等。
提高齿面抗点蚀能力的措施有：
提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大润滑油
粘度；提高加工、发装精度以减小动载荷；在许可范围内采用较大变位系数正
传动，可增大齿轮传动的综合曲率半径。
10-6
解
（1）选用齿轮的材料和精度等级，由教材表10-1可知，大小齿轮材料均为
45号钢调质，小齿轮齿面硬度为250HBS,大齿轮齿面硬度为220HBS.
选精度等级为7级。
（2）按齿面接触疲劳强度设计。
1、小齿轮传递的转矩
2、初选载荷系数：
初选Kt1.8
3、确定齿宽系数：
小齿轮不对称布置，据教材表10-7选用
4、确定弹性影响系数：
据教材表10-6查得
5、确定区域载荷系数：
按标准直齿圆柱齿轮传动设计ZH2.5
6、齿数比：
7、确定接触许用应力：
循环次数
查教材图10-19曲线I得
查教材10-21（d）得
8、由接触强度计算小齿轮的分度圆直径
9、验算载荷系数：
齿轮的使用系数：
载荷状况以轻微冲击为依据查教材表10-2得
KA1.25
齿轮的圆周速度
由教材图10-8查得：
Kv1.12
对于软齿面齿轮，假设,由教材表10-3查得
齿宽
齿宽与齿高比
由教材表10-4查得,由教材图10-13查得：
接触强度载荷
系数：
10、校正直径：
取标准值m2.5mm
11、齿轮的相关参数：
12、确定齿宽：
圆整后，取b250mm,b155mm.
3校核齿根弯曲疲劳强度。
1、确定弯曲强度载荷系数：
2、查教材表10-5得
3、确定许用应力：
由教材图10-18查得：
取安全系数
由教材图10-20（c）得
按对称循环变应力确定许用弯曲应力
4、校核弯曲强度：
满足弯曲强度。
以上所选参数合适。
10-7
解
（1）材料及精度。
根据小齿轮材料38SiMnMo,调质，查表10-1得：
硬度217-269HBS,大齿轮45号
钢调质，查表10-1得：
硬度217-255HBS,齿轮精度：
8级。
（2）确定载荷系数。
使用系数：
按轻微冲击查表10-2得：
KA1.25，小齿轮的分度圆直径
齿轮的圆周速度
由教材图10-8查得：
Kv1.21
假设由教材表10-3查得：
齿宽?
b160mm
齿宽系数
齿宽与齿高比
由教材表10-4查得,由教材图10-13查得1.40
弯曲强度载荷系数
2.33
接触强度载荷系数
2.23
3确定强度计算各系数。
1、计算斜齿轮的当量齿数：
2、确定齿形系数和应力集中系数：
查教材表10-5得
3、确定斜齿轮端面重合度：
查教材图10-26得
4、螺旋角影响系数：
斜齿轮的纵向重合度
查教材图10-28得：
5、确定弹性影响系数：
据教材表10-6查得ZE189.8MPa
6、确定区域载荷系数：
据教材图10-30查得ZH2.47
4计算许用应力。
1、计算循环次数：
（2）计算弯曲强度许用应力：
由教材图10-18查得：
取安全系数
由教材图10-20C得
按脉动循环变应力确定许用弯曲应力
3计算接触强度许用应力：
查教材图10-19中曲线1得
查教材图10-21（d）得
取安全系数SH1.0，则
4由弯曲强度确定的最大转矩。
比较和
由公式得
（5）由接触强度确定的最大转矩。
由公式
得
6齿轮行动的功率。
由弯曲强度和接触强度计算的转矩可知，此齿轮传动所能
传递的最大转矩为T11827280N.mm
10-8
解1选择齿轮的材料和精度等级。
根据教材表10-1选大小齿轮材料均为
20CrMnTi,渗碳淬火。
小齿轮齿面硬度取62HRC,大齿轮齿面硬度取58HRC，世部
达300HBS.
选精度等级为6级。
（2）按齿根弯曲疲劳强度设计。
1、小齿轮传递的转矩：
2、初选载荷系数：
初选Kt1.6
3、确定齿宽系数：
小齿轮作臂布置，据教材表10-7选取
4、初选螺旋角：
5、计算斜齿轮的当量齿数：
6、确定齿形系数和应力集中系数：
查教材表10-5得
7、确定斜齿轮端面重合度：
查教材图10-26得
8、确定弯曲强度许用应力：
循环次数
由教材图10-18查得
取安全系数SF1.5
由教材图10-20（d）得
按对称循环变应力确定许用弯曲为
9、由弯曲强度计算齿轮的模数。
因,将齿轮1的参
数代入设计公式中得
取标准值.
10、验算载荷系数：
小齿轮的分度圆直径
齿轮的圆周速度
由教材图10-8查得:
假设,由教材表10-3查得
齿宽
由教材表10-4查得,由10-13查得
弯曲强度载荷系数
11、校正模数：
可以得出前面取标准值合适。
12、螺旋仍的确定：
中心距：
圆整中心距a99mm后，螺旋角
13、斜齿轮的相关参数：
对齿宽圆整：
b224mm,b128mm
3齿面接触强度校核。
1、确定接触强度载荷系数：
1.83
2、确定接触强度许用应力：
查教材图10-21（e）得
查教材图10-19中曲线2得
取安全系数：
SH1.0
3、确定弹性影响系数：
据教材表10-6查得
4、确定区域载荷系数：
据教材图10-30查得ZH2.43
5、校核接触强度：
满足接触强度，以上所选参数合适。
机械设计
第十一章课后习题集参考答案
11-1
解：
各轴的回转方向如图11.7所示，蜗转2，4的轮齿螺旋线方向均为右旋。
蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置
及方向如图11.7所示。
11-2
解：
采用渐开线蜗杆（ZI），考虑到是低速中载的蜗杆，蜗杆用45呈钢，蜗杆螺旋齿面要不熟淬火，硬度为45-55HRC，
蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。
（1）按齿面接触疲劳强度设计：
1、确定各计算系数。
由教材表11-5查得KA1.15,取,
则载荷系数
蜗轮为铸锡磷青铜，取ZE16OMPa,假设d1/a0.35,从教材图11-18中查得
2、确定许用接触应力。
根据蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，由教材表117查
得蜗轮的基本许用接触应力.
蜗杆传动的工作寿命Lh12000h,蜗轮轮的应力循环次数为
寿命系数为
蜗轮齿面的许用接触应力为
3、计算中心距,取中心距a125mm,因i1220,故从教材表11-2中取模数m5mm,蜗
杆分度圆直径d150mm,这时d1/a0.4,由教材图11-8查得接触系数,因为因此以上计算结果
可用。
（2）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸：
1、蜗杆。
由教材表11-2查得蜗杆头数z12,直径系数q10,分度圆导程角。
则
轴向齿距
齿顶圆直径
齿根圆直径
蜗杆轴向齿厚
2、蜗轮。
蜗轮齿数z241,变位系数x2-0.5。
验算传动比iz2/z120.5,这时传动比误差为2.5%，是允许的。
蜗轮分度圆直径d2mz2205mm
蜗轮喉圆直径
蜗轮咽喉母圆半径
3校核齿根弯曲疲劳强度：
1、确定各计算系数。
当量齿数
根据x2-0.5和,由教材图11-19查得齿形系数
根据x2-0.5和zv243.48，由教材图11-29查得齿形系数.螺旋角影响系数
2、确定许用弯曲应力。
由教材表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为.
寿命系数
许用弯曲应力
3、校核计算
满足弯曲强度条件。
4、热平衡计算。
取润滑油的最高工作温度,周围空气温度取,箱体表面传热系数
。
滑动速度为
由教材表11-18插值求得当量摩擦角。
蜗杆传动的总效率为
蜗杆传递的功率为
所需的散热面积为
5结构设计（略）
11-3
解采用渐开线蜗杆（ZI）。
（1）按齿面接触疲劳强度设计：
1、确定作用在蜗轮上的转矩。
按z12估取效率,蜗轮上的转矩为
2、确定各计算系数。
由教材表11-5查得KA1,取,则载荷系数
蜗轮为铸锡磷青铜，取ZE160MPa，假设d1/a0.4,从教材图11-18中查得
3、确定许用接触应力。
根据蜗轮材料为ZCuSn10P1,金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，由教材表11-7查
得蜗轮的基本许用接触应力。
蜗杆传动的工作寿命Lh16800h,蜗轮轮齿的应力循环次数
寿命系数为
蜗轮齿面的许用接触应力为
4、计算中心距
取中心距a200mm,因i23,故从教材表11-2中取模数m8mm,蜗杆分度圆直径d180mm，这时d1/a0.4,与假设
值相符，因此以上计算结果可用。
（2）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸：
1、蜗杆。
从教材表11-2查得蜗杆头数z12,直径系数q10,分度圆导程角。
则
轴向齿距
齿顶圆直径
齿根圆直径
蜗杆轴向齿厚
2、蜗轮。
蜗轮齿数z247,变位系数x2-0.375。
验算传动比iz2/z123.5，这时传动比误差为2.2%，是允许的。
蜗轮分度圆直径d2mz2276mm
蜗轮喉圆直径
蜗轮齿根圆直径
蜗轮咽喉母圆半径
3校核齿根弯曲疲劳强度：
1、确定各计算系数。
法量齿数
根据x2-0.375和，则教材图11-19查得齿形系数。
螺旋角影响系数
2、确定许用弯曲应力。
由教材表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为
.
寿命系数
许用弯曲应力
3、校核计算
满足强度条件。
（4）热平衡计算。
取润滑油的最高工作温度，周围空气温度取,箱体表面传热系数取
.滑动速度为
由教材表11-18插值求得当量摩擦角。
蜗杆传动的总效率为
5结构设计（略）。
11-4
解：
采用开式渐开线蜗杆（ZI）传动。
因为要救济n11460r/min,n2120r/min,
所以i12.17,故按非标准中心距设计。
蜗杆用45号钢，蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-55KRC.蜗轮用铸
锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。
（1）按齿根弯曲疲劳强度设计：
1、确定作用在蜗轮上的转矩。
按z12估取效率,蜗轮上的转矩为
2、确定各计算系数。
由教材表11-5查得KA1.15，取,则载荷系数
假设,当量齿数为
由教材图11-19查得齿形系数.螺旋角影响系数
3、确定许用弯曲应力。
由教材表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为。
蜗杆传动的工作寿命Lh6000h,蜗轮轮齿的应力循环次数
寿命系数
许用弯曲应力
4、计算
取模数m10mm,蜗杆分度圆直径d180mm。
实际中心距a0.5q+z2m160mm
（2）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸：
1、蜗杆。
由教材表11-2查得蜗杆头数z12,直径系数q8，分度圆导程角.则
轴向齿距
齿顶圆直径
齿根圆直径
蜗杆轴向齿厚
2、蜗轮。
蜗轮齿数z224，不变位。
验算传动比iz2/z112,这时传动比误差为-1.4%，是允许的。
蜗轮分度圆直径d2mz2240mm
蜗轮喉圆直径
?
蜗轮喉齿根圆直径
蜗轮咽喉母圆半径
3结构设计（略）
11-5
解：
采用渐开线蜗杆（ZI）。
蜗杆材料为20Cr,渗碳淬火，齿面硬度58HRC。
蜗轮用铸锡磷青铜，金属模铸造。
（1）按齿面接触疲劳强度设计：
1、确定作用在蜗轮上的转矩。
按z12估取效率为0.8，蜗轮上的转矩为
2、确定各计算系数。
由教材表11-5查得得KA1，取,则载荷系数
蜗轮为铸锡青铜，取ZE160MPa,分设d1/a0.4,从教材图11-18中查得
3、确定许用接触应力。
根据蜗轮材料为ZCuSn10P1,金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,由教材表11-7查得
蜗轮的基本许用接触应力.蜗杆传动的工作寿命Lh15000h，蜗轮轮齿的应力循环次数
寿命系数
蜗轮齿面的许用接触应力为
4、计算中心距
取中心距a200mm,因i20,故从教材表11-2中取模数m8mm，蜗杆分度圆直径d180mm，这时d1/a0.4，与假
设值相符，因此以上计算结果可用。
（2）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸：
1、蜗杆。
从教材表11-2查和蜗杆头数z12,直径系数q10，分度圆导程角。
计算可得轴向齿距
齿顶圆直径da196mm，齿根圆直径df160.8mm,蜗杆轴向齿厚Sa12.567mm,
2、蜗轮。
蜗轮齿数z241,变位系数x2-0.5。
验算传动比iz2/z120.5,这时传动比误差为2.5%，是允许的。
蜗轮分度圆直径d2328mm
蜗轮喉圆直径da2336mm
蜗轮齿根圆直径df2300.8mm
蜗轮咽喉母圆半径rg232mm
3、校核齿根弯曲疲劳强度：
1、确定各计算系数。
当量齿数：
根据x2-0.5和zv243.48，由教材图11-19查得齿形系数.螺旋角影响系数
2、确定许用弯曲应力。
由教材表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为。
寿命系数
许用弯曲应力
3、校核计算
满足弯曲强度条件。
（4）热平衡计算。
取润滑油的最高工作温度,周围空气温度取，箱体表面传热系数取
.滑动速度为
由教材表11-18插值求得当量摩擦角。
蜗杆传动的总效率为
与预估值相符。
所需的散热面积为
5结构设计（略）。
11-6
解：
蜗杆材料为45号钢，经淬火、磨沙尘暴而成，蜗轮齿圈材料为锡青铜。
从GB/T1089-1988圆弧圆柱蜗杆、
蜗轮精度中选择6级精度。
（1）确定蜗杆与蜗轮的主要几何参数。
因为n1910r/min,n218r/min,所以传动比i50.66。
输入功率为
由教材图11-20可查得中心距a250mm.参考教材表11-10可确定该传动中蜗杆与蜗轮的主要参数为
z11,z250,m8.2mm,d178.6mm,x20.695,d22a-d1-2x2m410mm,q9.59
验算传动比iz2/z150,这时传动比误差为-1.1%，是允许的。
（2）校核蜗轮齿面接触疲劳强度。
蜗轮分度圆周上的圆周力为
系数
蜗轮平均齿宽bm20.45d1+6m57.51mm
因为,由教材表11-13查得蜗杆齿的齿形系数Yz接触应力为
由教材表11-14查得蜗轮与蜗杆的配对材料系数K07.84,寿命系数
滑动速度
速度系数由教材表11-16插值求得,载荷系数。
蜗轮齿面接触疲劳极限为
蜗轮的圆周速度
由教材表11-12查得接触疲劳强度最小安全系数。
蜗轮齿面接触疲劳强度的安全系数为
所以蜗轮齿面接触疲劳强度满足要求。
（3）校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度。
蜗轮平均圆直径
蜗轮平均圆上的最大圆周力为
蜗轮齿宽取为b258mm，蜗轮齿弧长,法向模数。
蜗轮齿根最大应力系
数为
由教材表11-17查得蜗轮齿根应力系数极限值。
蜗轮齿根弯曲疲劳强度的安全系数为
所以蜗轮齿根弯曲疲劳强度满足要求。
（4）计算几何尺寸（略）。
（5）结构设计（略）。
机械设计
第十二章课后习题集参考答案
12-1
解：
轴瓦的材料为ZCuAl10Fe3，查其许用应力[p]15MPa,许用[pv]12MPa.m/s。
（1）轴承的平均压力应满足式（12.1），据此可得
2轴承的Pv值应满足式（12.2），据此可得
综合考虑
（1）和
（2），可知最大径向载荷为.。
12-2
解：
确定轴承的形式：
采用剖分式结构，便于安装和维护。
润滑方式为润滑。
由机械设计手册可初选H4090号
径向滑动轴承。
轴瓦材料采用2CuSn10P1,其中[p]15MPa,[pv]15MPa,[v]10m/s.
（1）确定轴承宽度。
对二起重装置，轴承的宽径比可以取大一些，取B/d1.5,则轴承宽度B1.5*d135mm
2验算轴承强度。
根据式（12.1）得
从上面的验算可以看出选材俣理。
（4）选择配合。
滑动轴承常有的配合有,等，参考同类机械的使用经验取第三个。
12-3
解：
按查L-AN32的运动粘度，查得换算出L-AN32时的动力黏度
轴径转速
承受最大载荷时，考虑到表面几何形状误差和轴径挠曲变形，选安全系数为2，根据式（12.9），式（12.10）
得
所以
由B/d1及查教材表12-8得有限宽轴承的承载量系数
因为
所以，可以实现液体动力润滑。
12-4
解：
（1）选择轴承材料及轴瓦结构。
该轴承转速较高，帮选用带轴承衬套的轴瓦，且安装方便，轴瓦采用剖分
式结构，轴瓦材料为ZQSn6-6-3，导热性好。
轴承衬套采用ZChSnSb11-6,，由机械说干就干手册查得
由于起停车时，轴承会处于非液体摩擦状态，进行混合润滑计算。
（2）选宽径比，确定轴承宽度取B/d1,则B0.15M.
（3）按混合润滑计算
帮轴承材料合适。
（4）选择润滑油。
参考同类机器，选用L-AN22号机械油，在时动力黏度为。
（5）选相对间隙
轴承半径间隙
1.算承载系数Cp
7求偏心北和阻力系数Cf及耗油量。
根据Cp及B/d查表得
耗油量
8求最小油膜厚度
（9）确定许用油膜厚度[h]。
取轴颈表面粗糙度,轴瓦表面粗糙度，安全系数S2.
则,可以形成液体动压润滑。
（10）计算润滑油流量。
由得
q
（11）计算摩擦系数f
12计算轴承温升和轴承平均温度.取
由式（12.15）得
平均温度为
（13）选择配合。
根据间隙c0.1005mm,直径间隙,选配合H9/d9,孔为,轴。
最
大间隙为，最小间隙为。
直径间隙在二者之间且接近平
均值，所用合理。
（14）绘制轴瓦与零件工作图（从略）。
第十三章滚动轴承课后习题参考答案
13-1:
解：
各轴承的内径均为35mm;6208/P2轴承公差等级最高；6207/P2轴承允许的转
速最高；N307/P4轴承承受径向载荷能力最高；51307/P6轴承不能承受径向载荷。
13-2
解：
8小时20分时转动的圈数为L8*60+20*20001000000
此寿命刚好为1000000r,且轴承在基本额定动载荷下试验，所以其失效率应为10%，应约
有50*10%5个轴承已失效。
13-3解：
根据式（13.3），有
13-4解：
由于轴径已确定，所以采用验算的方法确定轴承的型号。
初选6207轴承，其基
本额定动载荷C25500N,基本额定静载荷C015200N,验算如下：
（1）求相对轴向载荷对应的e值和Y值。
根据教材表13-5注1，对深沟球轴承取,
则相对轴向载荷
在表中介于0.689-1.03之间，对应的e值为0.26-0.28，由于,显然比e大，所
以Y值为1.71-1.55
（2）用线性插值法求Y值
故X0.56,Y1.7
3求当量动载荷P.取载荷系数，则
（4）验算轴承寿命
所以所选轴承不能满足说干就干要求。
改选6307轴承重新计算。
结果如下：
C33200N,Co19200N
Y1.81,P2705.95N,Lh10614.65h6000h
所以选6307轴承可满足设计要求。
13-5
解：
1求派生轴向力Fd根据教材表13-7得
2计算各轴承轴向力
3确定X,Y。
根据教材表13-5，因为,所以X11,Y10.因为，所以
X20.41,Y20.87.
4计算当量动载荷P。
取载荷系数,则
（5）计算轴承寿命。
由于题目中未给出轴承的具体代号，不能确定轴承的基本额定静载
荷C0,这里选7207AC，查轴承手册得其基本额定动载荷C29000N.由于P1P2,所以用
P1计算轴承寿命
13-6解：
（1）求两轴承受到的径向载荷Fr1和Fr2同教材例题。
（2）求两轴承的计算轴向力Fa1和Fa2。
查轴承手册得30207轴承
e0.37,Y1.6,Cr54200N。
根据教材表13-7得
（3）求轴承当量动载荷P1和P2，因为
?
根据教材表13-5得径向载荷系数和轴向载荷系数为
对轴承1?
X10.4,Y11.
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