2011-最新陈立德版机械设计基础第67章课后题答案

第6章间歇运动机构6.1某牛头刨床工作台横向进给丝杆的导程为5mm，与丝杆联动的棘轮齿数为40，求此牛头刨床的最小横向进给量是多少？若要求此牛头刨床工作台的横向进给量为0.5mm，则棘轮每次能转过的角设应为多少？答：牛头刨床的横向进给量最小为min50.125mm40f若要求其横向进给量为0.5mm，则棘轮每次转过的角度应为0.5360360.125406.2某外啮合槽轮机构中槽轮的槽数z=6，圆销的数目k=1，若槽轮的静止时间1s2rt，试求主动拨盘的转速n。答：主动拨盘的转速为：36018036016rs23603n6.3在六角车床上六角刀架转位用的外啮合槽轮机构中，已知槽轮槽数z=6，槽轮停歇时间15sr6t，运动时间m5sr3t，求槽轮机构的运动系数及所需的圆柱销数目。答：运动系数53m551m6323ttt所需圆柱销数目232622(2)(62)zkz6.4内啮合槽轮机构能不能采用多圆柱销拨盘？答：不能。第七章螺纹连接与螺旋传动7.1常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合？答：常用螺纹的种类有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，前两种主要用于联接，后三种主要用于传动。7.2螺纹的主要参数有哪些？怎样计算？答：螺纹的主要参数有：（1）大径d；（2）小径d1；（3）中径d2；（4）螺距P；（5）导程S；（6）升角λ；22tanSnPdd；（7）牙型角α、牙型斜角β。7.3螺纹的导程和螺距有何区别？螺纹的导程S和螺距P与螺纹线数n有何关系？答：螺距是螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，导程则是同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程S、螺距P、螺纹线数n之间的关系：SnP。7.4根据牙型的不同，螺纹可分为哪几种？各有哪些特点？常用的连接和传动螺纹都有哪些牙型？答：根据牙型的不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。各种螺纹特点：普通螺纹的当量摩擦系数较大，自锁性能好，强度高，广泛应用于各种紧固连接；管螺纹分圆柱管螺纹和圆锥管螺纹。圆柱管螺纹用于水、煤气、润滑管路系统等低压场合。圆锥管螺纹适用于高温、高压及密封要求较高的管路连接中。常用的连接螺纹的牙型是三角形牙型。常用的传动螺纹的牙型是矩形、梯形和锯齿形牙型。7.5螺柱连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？答：螺纹连接有四种基本类型。(1)螺柱连接。其结构特点是被连接件的孔中不切制螺纹，装拆方便，结构简单，适用于经常拆卸、受力较大的场合。(2)双头螺栓连接。其结构特点是被连接件中薄件制光孔，厚件制螺纹孔，结构紧凑。适用于连接一厚一薄零件，受力较大、经常拆卸的场合。(3)螺钉连接。其结构特点是螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中，结构简单。适用于连接一厚一薄件，受力较少、不经常拆卸的场合。(4)紧定螺钉连接。其结构特点是紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，螺钉端部顶住另一零件，以固定两零件的相对位置。适用于传递不大的力或转矩的场合。7.6为什么螺纹连接通常要采用防松措施？常用的防松方法和装置有哪些？答：连接用的三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷或温度变化不大、冲击振动不大时不会自行脱落。但在冲击、振动或变载的作用下，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接，必须考虑防松问题。常用的防柱方法有摩擦防松、机械防松、永入防松和化学防松四大类。7.7常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在何处？答：常见的螺栓失效形式有：（1）螺栓杆拉断；（2）螺纹的压溃和剪断；（3）经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。失效发生的部位通常在螺纹处。7.8被连接件受横向载荷时，螺栓是否一定受到剪切力？答：被连接件受横向载荷时，螺栓不一定全受到剪切力。只有受横向外载荷的铰制孔螺栓连接，螺栓才受剪切力。7.9松螺栓连接与紧螺栓连接的区别何在？它们的强度计算有何区别？答：松螺栓连接在承受工作载荷前，不需把螺母拧紧，即不受预紧力。而紧螺栓连接在承受工作载荷前，必须把螺母拧紧，螺栓承受预紧力。松螺栓连接的强度按拉伸强度条件进行强度计算。紧螺栓连接中，螺纹部分受轴向力作用产生拉伸正应力σ，因螺纹摩擦力矩的作用产生扭转剪应力τ，螺栓螺纹部分产生拉伸与扭转的组合变形，根据强度理论建立强度条件进行强度计算。7.10铰制孔用螺栓连接有何特点？用于承受何种载荷？答：铰制孔用螺栓连接在装配时螺栓杆与孔壁间采用过渡配合，没有间隙，螺母不必拧得很紧。工作时螺栓连接承受横向载荷，螺栓在连接结合面处受剪切作用，螺栓杆与被连接件孔壁相互挤压。7.11在进行紧螺栓连接的强度计算时，为什么要将螺栓拉力增加30%？答：当螺栓拧紧后，其螺纹部分不仅受因预紧力Fo的作用而产生的拉伸正应力σ，还受因螺纹摩擦力矩下T1的作用而产生的扭转剪应力τ，使螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。根据第四强度理论，可求出螺栓螺纹部分危险截面的当量应力e1.3，则强度条件为e1.3因拉伸正应力oo214FFdA则强度条件为o211.34Fd可见，紧螺栓连接的强度计算可按纯拉伸强度计算，考虑螺纹摩擦力矩T1的影响，需将螺栓拉力增加30%。7.12判断下列说法的对错：（1）对于受轴向工作载荷的紧螺栓连接有：oFFF。（2）紧螺栓连接的强度条件是按拉应力建立的，因此没有考虑剪切应力的影响。（3）受拉螺栓连接只能承受轴向载荷。答：（1）的说法不对。对于受轴向工作载荷的紧螺栓连接，螺栓所受的轴向总拉力FΣ应为其所受的工作载荷F与残余预紧力0F之和，即'oFFF。（2）的说法错误。紧螺栓连接中，螺栓所受拉力会产生拉伸正应力，考虑螺纹摩擦力矩的作用而产生的扭转剪应力，螺栓螺纹部分产生接伸与扭转的组合变形，其强度条件根据强度理论建立的。（3）的说法错误。受拉螺栓连接中，承受横向外载荷的紧螺栓连接采用的是普通螺栓连接，由于处于拧紧状态，螺栓受预紧力的作用，被连接件靠其结合面间的摩擦力承受横向外载荷。7.13螺栓连接的结构设计要求螺栓组对称布置于连接接合面的形心，理由是什么？答：其理由是这样高计能保证接合面的受力比较均匀、对称，而且便于加工制造。7.14进行螺栓组连接的受力分析时，有哪五项假说？答：进行螺栓组连接的受力分析时，有五项假说：（1）螺栓组内各螺栓的材料、结构、尺寸和所受的预紧力均相同；（2）螺栓组的对称中心与连接结合面的形心重合；（3）受载后，连接结合面仍保持为平面；（4）被连接件为刚体；（5）螺栓的变形在弹性范围内等。7.15总结四种典型螺栓组连接的受力分析情况。答：总结四种典型螺栓组连接的受力分析情况：(1)受横向载荷的螺栓组连接。①普通螺栓连接。每个螺栓所受的预紧力fRoKFFfzm。②铰制孔螺栓连接。假设各螺栓受力相等，每个螺栓所受的横向工作剪力RsFFz（2）受旋转力矩的螺栓组连接。①普通螺栓连接。01020nff012nfFrfFrfFrKTKTFfrrr②铰制孔螺栓连接。距离被连接件旋转中心最远处的螺栓所受的最大工作剪力为maxmax22212RnTrFrrr(3)受轴向载荷的螺栓组连接。每个螺栓所受的轴向工作载荷为QFFz(4)受翻转力矩的螺栓组连接。距翻转轴线最远的螺栓所受的最大工作拉力为maxmax22212nMlFlll7.16起重滑轮松螺栓连接如题7.16图所示。已知作用在螺栓上的工作载荷FQ=50kN，螺栓材料为Q235，试确定螺栓的直径。题7.16图解：（1）确定螺栓的许用应力。根据螺栓材料Q235，查表7.1得σs=215MPa;查教材表7.8，取S=1.4,则215153.57MPa1.4sS（2）确定螺栓直径d。由式（7.4）得3144501020.36mm153.57Fd查手册，得螺栓大径为d=24mm，其标记为螺栓GB/T5780M24长度。7.17用两个普通螺栓连接长扳手，尺寸如题7.17图所示。两件接合面间的摩擦系数f=0.15，扳拧力F=200N，试计算两螺栓所受的力。若螺栓的材料为Q235，试确定螺栓的直径。题7.17图解：（1）计算两螺栓所受的力。此连接为承受横向外载荷的紧螺栓连接。①计算A、B螺栓承受的横向载荷FR。分析右扳手受力，画受力图如题7.17答案图。根据平衡条件可求出：1800NAF，1600NBF，则螺栓承受的横向载荷FRA=FA,FRB=FB。②计算螺栓承受横向载向载荷所需的预紧力。取Kf=1.2，则RA0RA01.2180014400N0.1511.2160012800N0.151fAfBKFFfmKFFfm（2）确定螺栓直径。根据螺栓材料Q235查表7.7得220SMPa，根据表7.8，控制预紧力取S=1.4，则许用应力220157MPa1.4sS根据紧螺栓连接的强度条件0211.34eFd得00141.341.341.31440012.33mm157AFFdd1为螺栓小径，查阅螺纹标准，取螺栓直径d=16mm。7.18如题7.18图所示为普通螺栓连接，采用2个M10的螺栓，螺栓的许用应力160MPa，被连接合面间的摩擦系数f=0.2，若取摩擦传力可靠性系数Kf=1.2，试计算该连接允许传递的最大静载荷KR。题7.18图解：（1）求满足螺栓螺纹部分强度条件的预紧力F。由式（7.5）得0211.34Fd可得2101.34dF（2）计算承受横向外载荷不产生滑移的预紧力0F。由式（7.14）得f0RKFFfmz（3）计算允许传递的最大静载荷FR。根据螺栓的强度条件和承受横向外载荷不产生滑移条件可得21f1.34RdKFfmz根据螺栓M10，查手册得d1=8.376mm。则2121.348.3761600.2221.341.24518.86NRfdfmzFk该连接只许传递的最大静载荷FR为4518.86N。7.19某气缸的蒸气压强p=1.5MPa,气缸内径D=200mm。气缸与气缸盖采用螺栓连接（如图7.26所示），螺栓分布圆直径Do=300mm。为保证紧密性要求，螺栓间距不得大于80mm，试设计此气缸盖的螺栓组连接。解：（１）确定螺栓数目z。由螺栓间距080mmDtz得11.775z，取z=12。（２）确定每个螺栓所受的轴向工作载荷Ｆ。222001.53925N4412DPFZ（３）计算单个螺栓所受的总拉力。0'1.82.82.8392510990NFFFFFF（4）确定螺栓的对称直径d。①螺栓材料选用35号钢，由表7.7查得σs=315MPa，若装配时不控制预紧力，假定螺栓直径d=16mm，由表7.9查得S=3，则许用应力315105MPa3sS②由式（7.10）确定螺栓小径d1。s141.341.31099013.17mm105Fd根据d1计算值，查螺纹标准得螺栓公称直称d=16mm,与假定值相等。此气缸盖螺栓为螺栓M16ⅹLGB5782-86。7.20如题7.20图所示，机座用4个螺栓固定在混凝土壁面上。已知拉力F=4kN,作用在宽度为140mm的中间平面上，45，混凝土的许用挤压应力2MPap，接合面间摩擦系数f=0.3，试设计此连接。题7.20图解：如题7.20图所示，螺栓数z=4，对称布置。（1）螺栓受力分析。①在工作载荷F作用下，螺栓组连接承受以下各力和倾覆力矩的作用：轴向力1sin4000sin452828NFF横向力2cos4000cos452828NFF倾翻力矩1201602828160452480NmmMFF②在轴向力F1作用下，各螺栓所受工作拉力112828707N4Fpz