机械设计基础(第五版)9-18单元课后习题答案

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1、机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 1 -9-18 单元课后答案 （来自网络）9-1 答 退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。 正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。 淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。可提高材料的硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。淬火后一般

2、需回火。淬火还可提高其抗腐蚀性。 调质：淬火后加高温回火的热处理方法。可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。 表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。主要用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。 渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。 9-2解 见下表 9-3 解查教材表 9-1，Q235 的屈服极限 查手册 GB706-88 标准，14

3、 号热轧工字钢的截面面积 则拉断时所所的最小拉力为 9-4 解 查教材表 9-1，45 钢的屈服极限 许用应力 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 2 -把夹紧力 向截面中心转化，则有拉力 和弯距 截面面积 抗弯截面模量 则最大夹紧力 应力分布图如图所示 图 9.3 题 9-4 解图 9-5 解 查手册 ，查手册退刀槽宽度 ，沟槽直径 ，过渡圆角半径 ，尾部倒角 设所用螺栓为标准六角头螺栓，对于 的螺栓，最小中心距 ，螺栓轴线与箱壁的最小距离 。 9-6 解 查手册，当圆轴 时，平键的断面尺寸为 且轴上键槽尺

4、寸 、轮毂键槽尺寸 。 图 9.5 题 9-6 解图 9-7 解 （1）取横梁作为示力体，当 位于支承 右侧 处时 由 得 由 得 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 3 -由 得 由 得 （ 2）横梁弯矩图 图 9.7 题 9-7 解图 （ 3）横梁上铆钉组的载荷 力矩水平分力 垂直分力 9-8 解 水平分力 在每个铆钉上产生的载荷 垂直分力 在每个铆钉上产生的载荷 力矩 在每个铆钉上产生的载荷 各力在铆钉上的方向见图所示 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教

5、育出版社王卓研 100820104- 4 -图 9.9 题 9-8 解图 根据力的合成可知，铆钉 1 的载荷最大 9-9 解 铆钉所受最大载荷 校核剪切强度 校核挤压强度 均合适。 9-10 解 支承 可用铸铁 HT200 或铸钢 ZG270-500。其结构立体图见图。 图 9.10 题 9-10 解图 支承 的可能失效是回转副的磨损失效，或回转副孔所在横截面处拉断失效。 9-11 解 （ 1）轮齿弯曲应力可看成是脉动循环变应力。 （ 2）大齿轮循环次数 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 5 -（ 3）对应

6、于循环总次数 的疲劳极限能提高 提高了 1.24 倍。 9-12 答 由图 5-1 可见，惰轮 4 的轮齿是双侧受载。当惰轮转一周时，轮齿任一侧齿根处的弯曲应力的变化规律：未进入啮合，应力为零，这一侧进入啮合时，该侧齿根受拉，并逐渐达到最大拉应力，然后退出啮合，应力又变为零。接着另一侧进入啮合，该侧齿根受压，并逐渐达到最大压应力，当退出啮合时，应力又变为零。所以，惰轮 4 轮齿根部的弯曲应力是对称循环变应力。 9-13 答 在齿轮传动中，轮齿工作面上任一点所产生的接触应力都是由零（该点未进入啮合）增加到一最大值（该点啮合），然后又降低到零（该点退出啮合），故齿面表面接触应力是脉动循环变应力。

7、9-14 解 （ 1）若支承可以自由移动时，轴的伸长量 （ 2）两支承都固定时，因轴的温升而加在支承上的压力 9-15 基孔制优先配合为 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ，试以基本尺寸为 绘制其公差带图。 图 9.13 题 9-15 解图 9-16 答 （1）公差带图见题 9-16 解图。 （ 2） 、 均采用的是基轴制，主要是为了制造中减少加工孔用的刀具品种。 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 6 -图 9.15 题 9-16 解图10-1 证明 当升角 与当量摩擦角 符合 时，螺纹副具有

8、自锁性。 当 时，螺纹副的效率 所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。 10-2 解 由教材表 10-1、表 10-2 查得 ，粗牙，螺距 ，中径 螺纹升角 ，细牙，螺距 ， 中径 螺纹升角 对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。 10-3 解 查教材表 10-1 得 粗牙 螺距 中径 小径 螺纹升角 普通螺纹的牙侧角 ，螺纹间的摩擦系数 当量摩擦角 拧紧力矩 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 7 -由公式 可得预紧力 拉应力 查教材表 9-1 得

9、35 钢的屈服极限 拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。 10-4 解 （1）升角 当量摩擦角 工作台稳定上升时的效率： （ 2）稳定上升时加于螺杆上的力矩 （ 3）螺杆的转速 螺杆的功率 （ 4）因 ，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷 作用下等速下降，需制动装置。其制动力矩为 10-5 解 查教材表 9-1 得 Q235 的屈服极限 ， 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 8 -查教材表 10-6 得，当控制预紧力时，取安全系数 由许用应力 查教材表 10-1 得 的小径 由

10、公式 得 预紧力 由题图可知 ，螺钉个数 ，取可靠性系数 牵曳力 10-6 解 此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸 ,故螺杆受到拉扭组合变形。 查教材表 9-1 得，拉杆材料 Q275 的屈服极限 ， 取安全系数 ，拉杆材料的许用应力 所需拉杆最小直径 查教材表 10-1，选用螺纹 （ ）。 10-7 解 查教材表 9-1 得，螺栓 35 钢的屈服极限 ， 查教材表 10-6、10-7 得螺栓的许用应力 查教材表 10-1 得， 的小径 螺栓所能承受的最大预紧力 所需的螺栓预紧拉力 则施加于杠杆端部作用力 的最大值 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生

11、主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 9 -10-8 解 在横向工作载荷 作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到挤压；在联接接合面处螺栓杆则受剪切。 假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的，且这种联接的预紧力很小，可不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。 挤压强度验算公式为：其中 ； 为螺栓杆直径。 螺栓杆的剪切强度验算公式 其中 表示接合面数，本图中接合面数 。 10-9 解 （ 1）确定螺栓的长度 由教材图 10-9 a）得：螺栓螺纹伸出长度 螺栓螺纹预留长度 查手册选取六角薄螺母 GB6172-86 ，厚度为 垫圈 GB93-87 16，厚度为 则所需螺

12、栓长度 查手册中螺栓系列长度，可取螺栓长度 螺栓所需螺纹长度 ， 取螺栓螺纹长度 （ 2）单个螺栓所受横向载荷 （ 3）螺栓材料的许用应力 由表 9-1 查得 被联接件 HT250 的强度极限 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 10 -查表 10-6 取安全系数 被联接件许用挤压应力 查教材表 9-1 得 螺栓 35 钢的屈服极限 ， 查表 10-6 得螺栓的许用剪切应力 螺栓的许用挤压应力 （ 4）校核强度 查手册，六角头铰制孔用螺栓 GB28-88 ，其光杆直径 螺栓的剪切强度 最小接触长度： 挤压强度

13、 所用螺栓合适。 10-10 解 （ 1）每个螺栓所允许的预紧力 查教材表 9-1 得 45 钢的屈服极限 ， 查教材表 10-6、10-7 得，当不能严格控制预紧力时，碳素钢取安全系数 由许用应力 查教材表 10-1 得 的小径 由公式 得 预紧力 （ 2）每个螺栓所能承担的横向力 由题图可知 ，取可靠性系数 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 11 -横向力 （ 4）螺栓所需承担的横向力 （ 5）螺栓的个数 取偶数 。 在直径为 155 的圆周上布局 14 个 的普通螺栓，结构位置不允许。10-11 解

14、（ 1）初选螺柱个数（ 2）每个螺柱的工作载荷 （ 3）螺柱联接有紧密性要求，取残余预紧力 （ 4）螺柱总拉力 （ 5）确定螺柱直径 选取螺柱材料为 45 钢，查表 9-1 得 屈服极限 ， 查教材表 10-6 得，当不能严格控制预紧力时，暂时取安全系数 许用应力 螺栓小径 查教材表 10-1，取 螺栓（ ），由教材表 10-7 可知取安全系数 是合适的。（ 6）确定螺柱分布圆直径 由题 10-11 图可得 取 。 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 12 -（ 7）验证螺柱间距 所选螺柱的个数和螺柱的直径均

15、合适。 10-12 解 （ 1）在力 作用下，托架不应滑移，设可靠性系数 ，接合面数 ，此时每个螺栓所需的预紧力 （ 2）在翻转力矩 作用下，此时结合面不应出现缝隙。托架有绕螺栓组形心轴线 O-O 翻转的趋势，上边两个螺栓被拉伸，每个螺栓的轴向拉力增大了 ，下边两个螺栓被放松，每个螺栓的轴向力减小了，则有力的平衡关系 ，故可得 为使上边两个螺栓处结合面间不出现缝隙，也即残余预紧力刚为零，则所需预紧力（ 3）每个螺栓所需总的预紧力 （ 4）确定螺栓直径 选取螺栓材料为 35 钢，查教材表 9-1 屈服极限 ，查教材表 10-6 得，当不能严格控制预紧力时，暂时取安全系数 许用应力 螺栓小径 查教材表 10-1，取 螺栓（ ），由教材表 10-7 可知取安全系数 也是合适的。10-13 解 (1)计算手柄长度 查手册 ,梯形螺纹 GB5796-86，公称直径 ，初选螺距 ,则中径 ，小径 机械设计基础(第五版)课后习题答案( 完整版)_杨可竺、程光蕴、李仲生主编 _高等教育出版社王卓研 100820104- 13 -螺纹升角 当量摩擦角 所需的转矩 则 ,手柄的长度 (2)确定螺母的高度 初取螺纹圈数 ,则 螺母的高度 这时 处于 1.22.5 的许可范围内。 10-14 解 选用梯形螺纹。 （ 1）根据耐磨性初选参数 初选 查表 10-8