機(jī)械設(shè)計(jì)第五章答案西北工業(yè)大學(xué)第八版1

1、機(jī)械設(shè)計(jì) 第五章 課后習(xí)題5-1 分析比較普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋的特點(diǎn)，各舉一例說(shuō)明它們的應(yīng)用  5-2 將承受軸向變載荷的聯(lián)接螺栓的光桿部分做得細(xì)些有什么好處？ 5-2 分析活塞式空氣壓縮氣缸蓋聯(lián)接螺栓在工作時(shí)的受力變化情況，它的最大應(yīng)力，最小應(yīng)力如何得出？當(dāng)氣缸內(nèi)的最高壓  力提高時(shí)，它的最大應(yīng)力，最小應(yīng)力將如何變化？ 5-4 ?圖5-49所示的底板螺栓組聯(lián)接受外力F作用在包含x軸并垂直于底板接合面的平面內(nèi)。試分析底板螺栓組的受力情況，并判斷哪個(gè)螺栓受力最大？堡證聯(lián)接安全工作的必要條件有哪些？ 5-5 圖5-50是

2、由兩塊邊板和一塊承重板焊成的龍門(mén)起重機(jī)導(dǎo)軌托架。兩塊邊板各用4個(gè)螺栓與立柱相聯(lián)接，托架所承受的最大載荷為KN，載荷有較大的變動(dòng)。試問(wèn)：此螺栓聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接還是鉸制孔用螺栓聯(lián)接為宜？為什么？ 5-6 已知托架的邊板用6個(gè)螺栓與相鄰的機(jī)架相聯(lián)接。托架受一與邊板螺栓組的垂直對(duì)稱軸線相平行、距離為mm、大小為60KN的載荷作用?，F(xiàn)有如圖5-51所示的兩種螺栓不知型式，設(shè)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接，試問(wèn)哪一種不知型式所用的螺栓直徑較??？為什么？ 5-7 圖5-52所示為一拉桿螺紋聯(lián)接。已知拉丁所受的載荷F=56KN,載荷穩(wěn)定，拉丁材料為Q235鋼，試設(shè)計(jì)此聯(lián)接。 5-8 兩

3、塊金屬板用兩個(gè)M12的普通螺栓聯(lián)接。若接合面的摩擦系數(shù)f=0.3,螺栓預(yù)緊力控制在其屈服極限的70%。螺栓用性能等級(jí)為4.8的中碳鋼制造，求此聯(lián)接所能傳遞的橫向載荷。 5-9受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接鋼板間采用橡膠墊片。已知螺栓預(yù)緊力Fo=15000N,當(dāng)受軸向工作載荷F10 000N時(shí)，求螺栓所受的總拉力及被聯(lián)接件之間的殘余預(yù)緊力。 5-10 圖5-24所示為一汽缸蓋螺栓組聯(lián)接。已知汽缸內(nèi)的工作壓力P=01MPa，缸蓋與缸體均為鋼制，直徑D1=350mm,D2=250mm.上、下凸緣厚均為25mm.試設(shè)計(jì)此聯(lián)接。 5-11 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單千斤頂（參見(jiàn)圖5-41）的

4、螺桿和螺母的主要尺寸。起重量為40000N，起重高度為200mm,材料自選。 參考答案5-1:螺紋類型特點(diǎn)應(yīng)用普通螺紋牙形為等力三角形，牙型角60o，內(nèi)外螺紋旋合后留有徑向間隙，外螺紋牙根允許有較大的圓角，以減少應(yīng)力留集中。同一公稱直徑按螺距大小，分為粗牙和細(xì)牙。細(xì)牙螺紋升角小，自鎖性較好，搞剪強(qiáng)度高，但因牙細(xì)在耐磨，容易滑扣一般聯(lián)接多用粗牙螺紋，細(xì)牙螺紋常用于細(xì)小零件、薄壁管件或受沖擊、振動(dòng)和變載荷的連接中，也可作為微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整螺紋用管螺紋牙型為等腰三角形，牙型角55o，內(nèi)外螺紋旋合后無(wú)徑向間隙，牙頂有較大的圓角管聯(lián)接用細(xì)牙普通螺紋薄壁管件非螺紋密封的55o圓柱管螺紋管接關(guān)、旋塞

5、、閥門(mén)及其他附件用螺紋密封的55o圓錐管螺紋管子、管接關(guān)、旋塞、閥門(mén)及其他螺紋連接的附件米制錐螺紋氣體或液體管路系統(tǒng)依靠螺紋密封的聯(lián)接螺紋梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙側(cè)角3o，內(nèi)外螺紋以錐面巾緊不易松動(dòng)，工藝較好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好最常用的傳動(dòng)螺紋鋸齒形螺紋牙型不為等腰梯形，工作面的牙側(cè)角3o，非工作面的牙側(cè)角30o。外螺紋牙根有較大的圓角，以減少應(yīng)力集中。內(nèi)外螺紋旋合后，大徑處無(wú)間隙，便于對(duì)中。兼有矩形螺紋傳動(dòng)效率高和梯形螺紋牙根旨度高的特點(diǎn)只能用于單向受力的螺紋聯(lián)接或螺旋傳動(dòng)，如螺旋壓力機(jī) 5-2答：可以減小螺栓的剛度，從而提高螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度。 5-3  解：

6、最大應(yīng)力出現(xiàn)在壓縮到最小體積時(shí)，最小應(yīng)力出現(xiàn)在膨脹到最大體積時(shí)。當(dāng)汽缸內(nèi)的最高壓力提高時(shí)，它的最大應(yīng)力增大，最小應(yīng)力不變。 5-4 5-5采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接為宜，因?yàn)橥屑芩惺艿妮d荷有較大變動(dòng)，普通螺栓聯(lián)接靠接合面產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩。由公式和 可求得螺栓的最小直徑，鉸制孔用螺栓時(shí)，由公式及擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度公式可以計(jì)算出此時(shí)的最小直徑，兩個(gè)直徑進(jìn)行比較可得出鉸制孔用螺栓的直徑小。  5-6 5-7 5-8 5-9 5-10 5-11解： (1) 選作材料。螺栓材料等選用45號(hào)鋼。螺母材料選用ZCu

7、A19Mn2,查表確定需用壓強(qiáng)P=15MPa.(2)確定螺紋牙型。梯形螺紋的工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，本題采用梯形螺紋。（3）按耐磨性計(jì)算初選螺紋的中徑。因選用梯形螺紋且螺母兼作支承，故取，根據(jù)教材式（5-45）得1. 按螺桿抗壓強(qiáng)度初選螺紋的內(nèi)徑。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，其強(qiáng)度條件為 但對(duì)中小尺寸的螺桿，可認(rèn)為，所以上式可簡(jiǎn)化為式中，A為螺桿螺紋段的危險(xiǎn)截面面積，;S為螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，對(duì)于傳力螺旋，S=3.5-5.0;對(duì)于傳導(dǎo)螺旋，S=2.5-4.0;對(duì)于精密螺桿或水平螺桿，S>4.本題取值為5.故（5）綜合考慮，確定螺桿直徑。比較耐磨性計(jì)算和抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果，可知本題

8、螺桿直徑的選定應(yīng)以抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果為準(zhǔn)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5796-1986選定螺桿尺寸參數(shù)：螺紋外徑d=44mm,螺紋內(nèi)徑d1=36mm,螺紋中徑d2=40.5mm,螺紋線數(shù)n=1,螺距P=7mm.(6)校核螺旋的自鎖能力。對(duì)傳力螺旋傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，一般應(yīng)確保自鎖性要求，以避免事故。本題螺桿的材料為鋼，螺母的材料為青銅，鋼對(duì)青銅的摩擦系數(shù)f=0.09(查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè))。因梯形螺紋牙型角,所以因,可以滿足自鎖要求。注意：若自鎖性不足，可增大螺桿直徑或減沾上螺距進(jìn)行調(diào)整。（7）計(jì)算螺母高度H.因選所以H=,取為102mm.螺紋圈數(shù)計(jì)算：z=H/P=14.5螺紋圈數(shù)最好不要超過(guò)10圈，因此宜作調(diào)整。一般手段是在不影響自鎖性要求的前提下，可適當(dāng)增大螺距P,而本題螺桿直徑的選定以抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果為準(zhǔn)，耐磨性已相當(dāng)富裕，所以可適當(dāng)減低螺母高度?，F(xiàn)取螺母高度H=70mm,則螺紋圈數(shù)z=10,滿足要求。（8）螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算。由于螺桿材料強(qiáng)度一般遠(yuǎn)大于螺母材料強(qiáng)度，因此只需校核螺母螺紋的牙根強(qiáng)度。根據(jù)教材表5-13，對(duì)于青銅螺母,這里取30MPa,由教材式（5-50）得螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切應(yīng)力為滿足要求螺母螺紋根部一般不會(huì)彎曲折斷，通?？梢圆贿M(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。（9）螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算。當(dāng)軸向壓力大于某一臨界值時(shí)，螺