機械設計基礎：第13章 習題及解答

1、第13章習題參考答案13.1 螺紋的主要參數有哪些？螺距和導程有什么區(qū)別？如何判斷螺紋的線數和旋向？答：螺紋的主要參數有：1）大徑d(D)；2）小徑d1(D1); 3)中徑d2(D2); 4)螺距P; 5)螺紋線數n；6）導程S; 7)螺紋升角；8）牙型角；9)牙型斜角。螺距與導程的區(qū)別在于：導程S表示在同一條螺旋線上相鄰兩螺紋牙同側齒廓之間的軸向距離，而螺距則僅表示相鄰螺紋牙同側齒廓之間的軸向距離。如果對于單線螺紋，導程等于螺距，但對于多線螺紋，導程和螺距滿足關系式S=nP，其中n表示線數。螺紋有單線和多線之分，沿一條 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E8%9E%BA%

2、E6%97%8B%E7%BA%BF&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 螺旋線形成的螺紋稱單線螺紋，沿兩條或兩條以上在軸向 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E7%AD%89%E8%B7%9D&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 等距分布的螺旋線形成的螺紋，稱多線螺紋。螺紋有右旋和 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E5%B7%A6%E6%97%8B&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlin

3、k t _blank 左旋之分。當螺紋旋進時為 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E9%A1%BA%E6%97%B6%E9%92%88&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 順時針方向旋轉的，稱為 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E5%8F%B3%E6%97%8B%E8%9E%BA%E7%BA%B9&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 右旋螺紋；逆時針方向旋轉的，稱為左旋螺紋。13.2 試述螺旋傳動的主要特點及應用，比較滑動螺旋

4、傳動和滾動螺旋傳動的優(yōu)缺點。 答：螺旋傳動的特點是把旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動。它應用于機床，螺旋壓力機和螺旋千斤頂等傳動?；瑒勇菪Y構比較簡單，螺母和螺桿的嚙合連續(xù)，工作平穩(wěn)，易于自鎖。但螺紋之間摩擦大、磨損大、效率低（一般在0.250.7，自鎖效率低于50%），不適宜用于高速和大功率傳動。滾動螺旋摩擦阻力小，傳動效率高（90%以上），磨損小，精度易保持，但結構復雜，成本高，不能自鎖。13.3 試比較螺旋傳動和齒輪齒條傳動的特點與應用。 答：螺旋傳動和齒輪、齒條傳動都可以用于將旋轉運動轉換為軸向的直線運動。其特點為：1）降速比大；2）可具有自鎖性；3）機械作用力大；4)結構簡單，傳動平穩(wěn)，噪聲低

5、；5）磨損大，效率低。因此，螺旋傳動主要應用于起重機、壓力機以及功率不大的進給系統和微調裝置中。而齒輪齒條多用于進給機構等。13.4 螺紋主要有哪幾種類型？根據什么選用螺紋類型？答：按功能區(qū)別，螺紋分為連接螺紋和傳動螺紋，其中連接螺紋又分為普通連接螺紋和管連接螺紋，應用最廣的是普通連接螺紋；按螺紋的牙形角區(qū)分，有三角螺紋，矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒型螺紋等，其中三角螺紋用于連接，其它三種用于傳動，應用最廣的是梯形傳動螺紋。各種類型螺紋特點和應用場所不同，應根據各自的特點和應用范圍選擇。13.5 螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘分別應用于什么場合？答：1）螺栓：結構簡單，裝拆方便，對通孔加工精度要求

6、低，不受連接材料限制，常用于被連接件不太厚，且有足夠安裝空間的情況，應用最廣泛。2）雙頭螺柱：兩頭都有螺紋，常用于被連接件之一太厚不宜加工通孔，且需經常拆裝或結構上受到限制不能采用螺栓連接的場合。3）螺釘：直接擰入螺紋孔，不用螺母，常用于被連接件之一較厚，不需經常裝拆的場合；4）緊定螺釘：用以固定兩個零件的相對位置，并可傳遞較小的力或力矩，多用于軸上零件連接。13.6 螺紋連接防松的本質是什么？螺紋連接防松主要有哪幾種方法？答：螺紋連接防松的本質是防止螺紋副的相對運動。主要防松方法有：摩擦防松（彈簧墊圈，彈性圈螺母，對頂螺母），機械防松（槽形螺母和開口銷，圓螺母用帶翅墊片，止動墊片），沖點防松

7、法，粘合防松等。13.7 受拉螺栓的松連接和緊連接有何區(qū)別？它們的設計計算公式是否相同？答：受拉螺栓的松連接：裝配時，不擰緊，不受預緊力。工作中只承受軸向工作拉力F，如起重吊鉤或滑輪。其設計計算公式為： （N/mm2）受拉螺栓的緊連接：安裝時預緊，已經受到了預緊力，工作中又受到工作拉力。例如，氣缸蓋上的螺栓即屬此類。其設計計算公式為： （N/mm2）13.8 什么情況下使用鉸制孔用螺栓？答：當要求連接件與被連接件有很高的對中性，兩者之間不發(fā)生相對滑動時，或者螺栓需要承受較大擠壓力和橫向剪切力，采用鉸制孔用螺栓。13.9 在受拉螺栓連接強度計算中，總載荷是否等于預緊力與拉伸工作載荷之和？答：不是

8、。螺栓受到工作載荷后，被壓連接件受壓縮產生變形量1。然后，螺栓受拉伸后伸長，又迫使被壓縮連接件回彈，變形量1減小，在此狀態(tài)下相對應的壓力稱為殘余預緊力Qr，Qr小于預緊力Q?？偫燧d荷等于拉伸工作載荷與殘余預緊力之和，即Q=QF+Qr。故不是拉伸工作載荷與預緊力之和。13.10 影響螺栓連接強度的主要因素有哪些？可以采用哪些措施提高螺栓連接強度？答：影響螺紋連接強度的主要因素有材料類型、螺紋加工精度、螺紋連接長度以及螺紋的牙型。提高螺紋連接強度的途徑有：（1）改善螺紋牙間的載荷分布；（2）減少或避免附加應力、減少應力集中，等。13.11 已知一普通粗牙螺紋，大徑，中徑，螺紋副間的摩擦系數。試求

9、：（1）螺紋升角；（2）該螺紋副能否自鎖？若用于起重，其效率為多少？解：（1）由機械設計手冊國家標準（GB/T196-2003）查得，M24普通粗牙螺紋的螺距p=3mm，其線數n=1。由 S=d2tan=3.1422.051tan =2.48普通螺紋牙側角=602=30，當量摩擦角為,=arctanfcos=arctan0.17cos30=arctan0.1962=11.1,故該螺紋副可以自鎖。 若用于起重（正行程），其效率為=tantan（+,）=tan2.48tan(11.1+2.48)=0.04330.2416=17.93%解畢。13.12 如圖13.28所示，帶式運輸機的凸緣聯軸器，用

10、4個普通螺栓連接，傳遞扭矩，接合面摩擦系數為，試計算螺栓的直徑。圖13.28解：（1）橫向總載荷（2）每個螺栓受到的預緊力取可靠性系數，由式（13.12）得（3）螺栓直徑選取螺栓材料為45鋼，初估選用規(guī)格小于的螺栓，選機械性能等級為4.8，由表13.7，得，裝配時不嚴格控制預緊力，按表13.8，螺栓許用應力為由式（13.11），得螺紋的小徑為符合要求。查國家標準規(guī)范（GB-T 196-2003），選用M10的螺栓。如圖13.29所示，液壓油缸的缸體與缸蓋用8個雙頭螺栓連接，油缸內徑，缸體內部的油壓為 ，螺栓材料為45號鋼，采用石棉銅皮墊，試計算螺栓的直徑。 圖13.29解：（1）螺栓工作載荷每個螺栓承受的平均軸向工作載荷為（2）螺栓總拉伸載荷根據密封性要求，對于壓力容器，殘余預緊力（3）螺栓直徑選取螺栓材料為45鋼，初估選用規(guī)格小于的螺栓，選機械性能等級為4.8，由表13.7，得，裝配時不嚴格控制預緊力，按表13.8，螺栓許用應力為由式（13.11），得螺紋的小徑為故不符合要求。改選8.8級小于的螺栓，有表13.7，符合要求。查國家標準規(guī)范（GB-T 196-2003），選用的螺栓。13.14 如圖13.30所示差動螺旋傳動，機架1與螺桿2在A處用右旋螺紋連接，導程，螺母3相對機架1只能移動，不能轉動；搖柄4沿箭頭方向轉動5圈時，螺母3向