201最新陳立德版機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第67章課后題答案

1、第6章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6.1某牛頭刨床工作臺(tái)橫向進(jìn)給絲桿的導(dǎo)程為5 mm,與絲桿聯(lián)動(dòng)的棘輪齒數(shù)為40,求0.5mm，min40二 0.125mm若要求其橫向進(jìn)給量為0.5mm，則棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)為0.53600.12540二 366.2某外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)中槽輪的槽數(shù)z=6，圓銷的數(shù)目k=1，若槽輪的靜止時(shí)間Sr，試求主動(dòng)撥盤的轉(zhuǎn)速n。此牛頭刨床的最小橫向進(jìn)給量是多少？若要求此牛頭刨床工作臺(tái)的橫向進(jìn)給量為 則棘輪每次能轉(zhuǎn)過的角設(shè)應(yīng)為多少?答：牛頭刨床的橫向進(jìn)給量最小為答：主動(dòng)撥盤的轉(zhuǎn)速為:360360 -1802 3603rs6.3在六角車床上六角刀架轉(zhuǎn)位用的外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)中，已知槽輪槽數(shù)z=6，

2、槽輪停歇時(shí)間t1二5Sr，運(yùn)動(dòng)時(shí)間tm，求槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù) 及所需的圓柱銷數(shù)目。答：運(yùn)動(dòng)系數(shù)-tmt1 tm所需圓柱銷數(shù)目k =2z2 6-2(z-2)(6-2)=26.4內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)能不能采用多圓柱銷撥盤?答：不能。第七章螺紋連接與螺旋傳動(dòng)7.1常用螺紋的種類有哪些？各用于什么場合?答：常用螺紋的種類有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋，前兩種 主要用于聯(lián)接，后三種主要用于傳動(dòng)。7.2螺紋的主要參數(shù)有哪些？怎樣計(jì)算?答：螺紋的主要參數(shù)有:（1）大徑d；（2）小徑d1 ；（3）中徑d2；（4）螺距P;（5）導(dǎo)S np程S； (6)升角 人tan&=；(7)牙型角 a牙型斜角3

3、兀 d2 nd27.3螺紋的導(dǎo)程和螺距有何區(qū)別？螺紋的導(dǎo)程S和螺距P與螺紋線數(shù)n有何關(guān)系？答：螺距是螺紋相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離，導(dǎo)程則是同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程S、螺距P、螺紋線數(shù)n之間的關(guān)系：S二nP 7.4根據(jù)牙型的不同，螺紋可分為哪幾種？各有哪些特點(diǎn)？常用的連接和傳動(dòng)螺紋都有 哪些牙型？答：根據(jù)牙型的不同，螺紋可分為普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺 紋。各種螺紋特點(diǎn)：普通螺紋的當(dāng)量摩擦系數(shù)較大，自鎖性能好，強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于各種 緊固連接；管螺紋分圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。圓柱管螺紋用于水、煤氣、潤滑管路系統(tǒng)等低壓場合。圓錐管螺

4、紋適用于高溫、 高壓及密封要求較高的管路連接中。常用的連接螺紋的牙型是三角形牙型。常用的傳動(dòng)螺紋的牙型是矩形、梯形和鋸齒形牙型。7.5螺柱連接的基本形式有哪幾種？各適用于何種場合？有何特點(diǎn)？答：螺紋連接有四種基本類型。(1) 螺柱連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被連接件的孔中不切制螺紋，裝拆方便，結(jié)構(gòu)簡單，適用 于經(jīng)常拆卸、受力較大的場合。(2) 雙頭螺栓連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被連接件中薄件制光孔，厚件制螺紋孔，結(jié)構(gòu)緊湊。 適用于連接一厚一薄零件，受力較大、經(jīng)常拆卸的場合。(3) 螺釘連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中，結(jié)構(gòu)簡單。適用于連接一厚一薄件，受力較少、不經(jīng)常拆卸的場合。(4) 緊定螺釘連

5、接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是緊定螺釘旋入一零件的螺紋孔中，螺釘端部頂住另一 零件，以固定兩零件的相對位置。適用于傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩的場合。7.6為什么螺紋連接通常要采用防松措施？常用的防松方法和裝置有哪些？答：連接用的三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷或溫度變化不大、沖擊振動(dòng)不大時(shí)不會(huì)自行脫落。但在沖擊、振動(dòng)或變載的作用下，螺紋連接會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)松脫現(xiàn)象。因此，設(shè)計(jì) 螺紋連接，必須考慮防松問題。常用的防柱方法有摩擦防松、機(jī)械防松、永入防松和化學(xué)防松四大類。7.7常見的螺栓失效形式有哪幾種？失效發(fā)生的部位通常在何處？答：常見的螺栓失效形式有：(1)螺栓桿拉斷；(2)螺紋的壓潰和剪斷；(3)經(jīng)常裝拆 時(shí)會(huì)因磨損而發(fā)

6、生滑扣現(xiàn)象。失效發(fā)生的部位通常在螺紋處。7.8被連接件受橫向載荷時(shí)，螺栓是否一定受到剪切力？答：被連接件受橫向載荷時(shí)，螺栓不一定全受到剪切力。只有受橫向外載荷的鉸制孔螺 栓連接，螺栓才受剪切力。7.9松螺栓連接與緊螺栓連接的區(qū)別何在？它們的強(qiáng)度計(jì)算有何區(qū)別？答：松螺栓連接在承受工作載荷前，不需把螺母擰緊，即不受預(yù)緊力。而緊螺栓連接在承受工作載荷前，必須把螺母擰緊，螺栓承受預(yù)緊力。松螺栓連接的強(qiáng)度按拉伸強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。緊螺栓連接中，螺紋部分受軸向力作用產(chǎn)生拉伸正應(yīng)力 6,因螺紋摩擦力矩的作用產(chǎn)生 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力T ,螺栓螺紋部分產(chǎn)生拉伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形， 根據(jù)強(qiáng)度理論建立強(qiáng)度條件進(jìn)行 強(qiáng)度計(jì)算

7、。7.10鉸制孔用螺栓連接有何特點(diǎn)？用于承受何種載荷？答：鉸制孔用螺栓連接在裝配時(shí)螺栓桿與孔壁間采用過渡配合，沒有間隙，螺母不必?cái)Q得很緊。工作時(shí)螺栓連接承受橫向載荷， 螺栓在連接結(jié)合面處受剪切作用， 螺栓桿與被連接 件孔壁相互擠壓。7.11在進(jìn)行緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，為什么要將螺栓拉力增加30% ?答：當(dāng)螺栓擰緊后，其螺紋部分不僅受因預(yù)緊力Fo的作用而產(chǎn)生的拉伸正應(yīng)力6,還受因螺紋摩擦力矩下 的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 T ,使螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，可求出螺栓螺紋部分危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力ce 1. ,則強(qiáng)度條件為ce = 1.3-,因拉伸正應(yīng)力=&=二A H

8、d14則強(qiáng)度條件為13F0 lc IHd124可見，緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算可按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算，考慮螺紋摩擦力矩T1的影響，需將螺栓拉力增加30%。7.12判斷下列說法的對錯(cuò)：(1) 對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接有：- F。(2) 緊螺栓連接的強(qiáng)度條件是按拉應(yīng)力建立的，因此沒有考慮剪切應(yīng)力的影響。(3) 受拉螺栓連接只能承受軸向載荷。答：(1)的說法不對。對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接，螺栓所受的軸向總拉力F 2應(yīng)為其所受的工作載荷 F與殘余預(yù)緊力F；之和，即F=F F。(2) 的說法錯(cuò)誤。緊螺栓連接中，螺栓所受拉力會(huì)產(chǎn)生拉伸正應(yīng)力，考慮螺紋摩擦力矩的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，螺栓螺紋部分產(chǎn)生接伸

9、與扭轉(zhuǎn)的組合變形，其強(qiáng)度條件根據(jù)強(qiáng)度理論建立的。(3) 的說法錯(cuò)誤。受拉螺栓連接中，承受橫向外載荷的緊螺栓連接采用的是普通螺栓連接，由于處于擰緊狀態(tài)，螺栓受預(yù)緊力的作用，被連接件靠其結(jié)合面間的摩擦力承受橫向外 載荷。7.13螺栓連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求螺栓組對稱布置于連接接合面的形心，理由是什么？ 答：其理由是這樣高計(jì)能保證接合面的受力比較均勻、對稱，而且便于加工制造。7.14進(jìn)行螺栓組連接的受力分析時(shí)，有哪五項(xiàng)假說？答：進(jìn)行螺栓組連接的受力分析時(shí)，有五項(xiàng)假說：(1)螺栓組內(nèi)各螺栓的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸和所受的預(yù)緊力均相同；(2)螺栓組的對稱中心與連接結(jié)合面的形心重合；(3)受載后，連接結(jié)合面仍保持為平

10、面；(4)被連接件為剛體；(5)螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)等。7.15總結(jié)四種典型螺栓組連接的受力分析情況。答：總結(jié)四種典型螺栓組連接的受力分析情況：(1) 受橫向載荷的螺栓組連接。普通螺栓連接。每個(gè)螺栓所受的預(yù)緊力Fofzm鉸制孔螺栓連接。假設(shè)各螺栓受力相等，每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力Fs血z(2) 受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接。普通螺栓連接。fFoAfFo2 亠 亠 fFon KfTFo -KfTf A a4鉸制孔螺栓連接。距離被連接件旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)處的螺栓所受的最大工作剪力為FrmaxTrmax22 2rir2rn(3) 受軸向載荷的螺栓組連接。每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷為Fq(4) 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺

11、栓組連接。距翻轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)的螺栓所受的最大工作拉力為MlmaxmaxFQ=50kN,.l7.16起重滑輪松螺栓連接如題7.16圖所示。已知作用在螺栓上的工作載荷螺栓材料為Q235,試確定螺栓的直徑。題7.16圖Q235,查表7.1得b s=215MPa;查教材表解：(1)確定螺栓的許用應(yīng)力。根據(jù)螺栓材料7.8，取 S=1.4,則，-2151.4一亠153.57MPad。由式(7.4)得(2)確定螺栓直徑查手冊，得螺栓大徑為d=24mm，其標(biāo)記為螺栓 GB/T5780M24 長度。7.17用兩個(gè)普通螺栓連接長扳手，尺寸如題7.17圖所示。兩件接合面間的摩擦系數(shù)f=0.15，扳擰力F=200N，試計(jì)

12、算兩螺栓所受的力。若螺栓的材料為Q235，試確定螺栓的直徑。題7.17圖解：(1)計(jì)算兩螺栓所受的力。此連接為承受橫向外載荷的緊螺栓連接。計(jì)算A、B螺栓承受的橫向載荷 Fro分析右扳手受力，畫受力圖如題7.17答案圖。根據(jù)平衡條件可求出：Fa=1800N , Fb =1600N ,則螺栓承受的橫向載荷Fra=Fa,Frb=Fb。計(jì)算螺栓承受橫向載向載荷所需的預(yù)緊力。取心=1.2，則Sra1.2 1800fm0.15 1Kf Fra1.2 1600fm0.15 1FbF 0A-14400Nh2800N(2)確定螺栓直徑。根據(jù)螺栓材料Q235查表7.7 得：$ 二 220MPa，根據(jù)表 7.8 ,

13、控制預(yù)緊力取S=1.4，則許用應(yīng)力s 二220 =157MPaS 1.4根據(jù)緊螺栓連接的強(qiáng)度條件d124得 d1_43 F04 13 F0Ad1為螺栓小徑，查閱螺紋標(biāo)準(zhǔn)，取螺栓直徑4 1.3 14400: 157d=16mm。=12.33mm7.18如題7.18圖所示為普通螺栓連接，采用2個(gè)M10的螺栓，螺栓的許用應(yīng)力I； I - 160MPa，被連接合面間的摩擦系數(shù)f=0.2，若取摩擦傳力可靠性系數(shù)Kf=1.2，試計(jì)算該連接允許傳遞的最大靜載荷K題7.18圖解：（1）求滿足螺栓螺紋部分強(qiáng)度條件的預(yù)緊力F。由式（7.5 ）得1.3Fo: d k- .1 可得Fo d12 匕 11.3 4（2）

14、計(jì)算承受橫向外載荷不產(chǎn)生滑移的預(yù)緊力Fo。由式（7.14 ）得KfFRfmz（3）計(jì)算允許傳遞的最大靜載荷根據(jù)螺栓的強(qiáng)度條件和承受橫向外載荷不產(chǎn)生滑移條件可得: d12fmz1.3 4根據(jù)螺栓M10，查手冊得d1=8.376mm。則Fr1.3 4 kf8.37& 160 0.2 2 21.3 4 1.2= 4518.86N該連接只許傳遞的最大靜載荷Fr 為 4518.86N。7.19某氣缸的蒸氣壓強(qiáng) p=1.5MPa,氣缸內(nèi)徑D=200mm。氣缸與氣缸蓋采用螺栓連接 （如圖7.26所示），螺栓分布圓直徑 Do=300mm。為保證緊密性要求，螺栓間距不得大于 80mm，試設(shè)計(jì)此氣缸蓋的螺栓組連接

15、。解：（1）確定螺栓數(shù)目z。由螺栓間距t二:80mm得 z 11.775，取 z=12。（2）確定每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷F。2： D P2-：2001.54Z4 12二3925N4(3)計(jì)算單個(gè)螺栓所受的總拉力。F 廠 F F。-F 1.8F =2.8F =2.8 3925 = 10990N(4) 確定螺栓的對稱直徑 d。 螺栓材料選用35號鋼，由表7.7查得d s=315MPa，若裝配時(shí)不控制預(yù)緊力，假定螺栓直徑d=16mm，由表7.9查得S=3，則許用應(yīng)力315= 105MPa由式(7.10 )確定螺栓小徑d1。d1 -4 1.3Fs4 1.3 10990丘兀二 105=13.17mm

16、根據(jù)d1計(jì)算值，查螺紋標(biāo)準(zhǔn)得螺栓公稱直稱d=16mm,與假定值相等。此氣缸蓋螺栓為螺栓 M16 x L GB5782-86。7.20如題7.20圖所示，機(jī)座用4個(gè)螺栓固定在混凝土壁面上。已知拉力F=4kN,作用在寬度為140mm的中間平面上,= 45：，混凝土的許用擠壓應(yīng)力= 2MPa ,接合(1 )面間摩擦系數(shù)f=0.3，試設(shè)計(jì)此連接。螺栓受力分析。在工作載荷F作用下，螺栓組連接承受以下各力和傾覆力矩的作用:解:Ae-十尢UD軸向力F1=F sin ：4000 sin 45 =2828N橫向力F2二 F cos： =4000 cos45： = 2828N傾翻力矩M 0 F2 160 = 28

17、28 160 =45248oNmm 在軸向力F1作用下，各螺栓所受工作拉力F12828P1-= 707N在傾覆力矩M的作用下,上兩個(gè)螺栓受到加載作用下兩個(gè)螺栓受到減載作用。螺栓6 連接接合面上端不出現(xiàn)間隙，即Cpmin 0所受載荷Pmax二MLmax4524804 130= 870N上面螺栓所受的軸向工作載荷為P=P+Pmax= 707 870=1577N在橫向力F2的作用下，底板接合面不產(chǎn)生滑移的條件為f |lzF0 -1 K根據(jù)連接條件取Kc= 0.2,Kf =1.2。則各螺栓所需要的預(yù)緊力為F0 -KfF21.2 28280.31 -0.2 2828-3393.6N螺栓所受軸向總拉力Fmax 二 PF。根據(jù)式(7.11)F0 =F0 1-Kc P可得&訐0 - 1-Kc P整理后可得Ffax 二 F0 KcP =3393.6 0.2 1577 二 3709N(2)定螺栓直徑。選擇螺栓材料為Q235，由表7.7取b s=205MPa , s=1.3。螺栓材料的2051.3= 158MPa由式(7.10)計(jì)算螺栓的小徑d1d1 -4 1.3Ft4