机械设计第八版第五章课后习题答案

机械设计第八版第五章课后习题答案
机械设计第八版第五章课后习题答案

机械设计第八版第五章课后习题答案
机械设计第五章课后习题
5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点,各举一例说明它们的应用

_5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处?

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5-3 分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况,它的最大应力,最小应力如何得出?当气缸内的最高压 力提高时,它的最大应力,最小应力将如何变化?

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5-4 ?图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F∑作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内.试分析底板螺栓组的受力情况,并判断哪个螺栓受力最大?堡证联接安全工作的必要条件有哪些?


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5-5 图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架.两块边板各用4个螺栓与立柱相联接,托架所承受的最大载荷为KN,载荷有较大的变动.试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜?为什么?


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5-6 已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接.托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为mm、大小为60KN的载荷作用.现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式,设采用铰制孔用螺栓联接,试问哪一种不知型式所用的螺栓直径较小?为什么?


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5-7 图5-52所示为一拉杆螺纹联接.已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定,拉丁材料为Q235钢,试设计此联接.


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5-8 两块金属板用两个M12的普通螺栓联接.若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%.螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造,求此联接所能传递的横向载荷.

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5-9
受轴向载荷的紧螺栓联接,被联接钢板间采用橡胶垫片.已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10 000N时,求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力.

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5-10 图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接.已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa,缸盖与缸体均为钢制,直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接.


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5-11 设计简单千斤顶（参见图5-41）的螺杆和螺母的主要尺寸.起重量为40000N,起重高度为200mm,材料自选.


参考答案
5-1:
螺纹类型 特点 应用
普通螺纹 牙形为等力三角形,牙型角60o,内外螺纹旋合后留有径向间隙,外螺纹牙根允许有较大的圆角,以减少应力留集中.同一公称直径按螺距大小,分为粗牙和细牙.细牙螺纹升角小,自锁性较好,搞剪强度高,但因牙细在耐磨,容易滑扣 一般联接多用粗牙螺纹,细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中,也可作为微调机构的调整螺纹用
管螺纹 牙型为等腰三角形,牙型角55o,内外螺纹旋合后无径向间隙,牙顶有较大的圆角 管联接用细牙普通螺纹 薄壁管件
非螺纹密封的55o圆柱管螺纹 管接关、旋塞、阀门及其他附件
用螺纹密封的55o圆锥管螺纹 管子、管接关、旋塞、阀门及其他螺纹连接的附件
米制锥螺纹 气体或液体管路系统依靠螺纹密封的联接螺纹
梯形螺纹 牙型为等腰梯形,牙侧角3o,内外螺纹以锥面巾紧不易松动,工艺较好,牙根强度高,对中性好 最常用的传动螺纹
锯齿形螺纹 牙型不为等腰梯形,工作面的牙侧角3o,非工作面的牙侧角30o.外螺纹牙根有较大的圆角,以减少应力集中.内外螺纹旋合后,大径处无间隙,便于对中.兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根旨度高的特点 只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动,如螺旋压力机

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5-2
答：可以减小螺栓的刚度,从而提高螺栓联接的强度.

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5-3


最大应力出现在压缩到最小体积时,最小应力出现在膨胀到最大体积时.当汽缸内的最高压力提高时,它的最大应力增大,最小应力不变.

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5-4


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5-5
采用铰制孔用螺栓联接为宜,因为托架所承受的载荷有较大变动,普通螺栓联接靠接合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩.
由公式
和
可求得螺栓的最小直径,铰制孔用螺栓时,由公式 及挤压强度和剪切强度公式可以计算出此时的最小直径,两个直径进行比较可得出铰制孔用螺栓的直径小.


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5-6


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5-7


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5-8


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5-9


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5-10


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5-11
(1) 选作材料.螺栓材料等选用45号钢 .螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强[P]=15MPa.
(2)确定螺纹牙型.梯形螺纹的工艺性好,牙根强度高,对中性好,本题采用梯形螺纹.
（3）按耐磨性计算初选螺纹的中径.因选用梯形螺纹且螺母兼作支承,故取 ,根据教材式（5-45）得

按螺杆抗压强度初选螺纹的内径.根据第四强度理论,其强度条件为

但对中小尺寸的螺杆,可认为 ,所以上式可简化为

式中,A为螺杆螺纹段的危险截面面积, ;S为螺杆稳定性安全系数,对于传力螺旋,S=3.5-5.0;对于传导螺旋,S=2.5-4.0;对于精密螺杆或水平螺杆,S>4.本题取值为5.故

（5）综合考虑,确定螺杆直径.比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果,可知本题螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准,按国家标准GB/T5796-1986选定螺杆尺寸参数：螺纹外径d=44mm,螺纹内径d1=36mm,螺纹中径d2=40.5mm,螺纹线数n=1,螺距P=7mm.
(6)校核螺旋的自锁能力.对传力螺旋传动来说,一般应确保自锁性要求,以避免事故.本题螺杆的材料为钢,螺母的材料为青铜,钢对青铜的摩擦系数f=0.09(查《机械设计手册》).因梯形螺纹牙型角 ,所以

因 ,可以满足自锁要求.
注意：若自锁性不足,可增大螺杆直径或减沾上螺距进行调整.
（7）计算螺母高度H.因选 所以H= ,取为102mm.螺纹圈数计算：z=H/P=14.5
螺纹圈数最好不要超过10圈,因此宜作调整.
一般手段是在不影响自锁性要求的前提下,可适当增大螺距P,而本题螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准,耐磨性已相当富裕,所以可适当减低螺母高度.现取螺母高度H=70mm,则螺纹圈数z=10,满足要求.
（8）螺纹牙的强度计算.由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度,因此只需校核螺母螺纹的牙根强度.根据教材表5-13,对于青铜螺母 ,这里取30MPa,由教材式（5-50）得螺纹牙危险截面的剪切应力为
满足要求
螺母螺纹根部一般不会弯曲折断,通常可以不进行弯曲强度校核.
（9）螺杆的稳定性计算.当轴向压力大于某一临界值时,螺杆会发生侧向弯曲,丧失稳定性.好图所示,取B=70mm.则螺杆的工作长度
l=L+B+H/2=305mm
螺杆危险面的惯性半径i=d1/4=9mm
螺杆的长度：按一端自由,一段固定考虑,取
螺杆的柔度： ,因此本题螺杆 ,为中柔度压杆.棋失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得

所以满足稳定性要求.
公式、图片发不了,你写个邮箱吧!