機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：第13章 習(xí)題及解答

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1、 第13章習(xí)題參考答案 13.1 螺紋的主要參數(shù)有哪些？螺距和導(dǎo)程有什么區(qū)別？如何判斷螺紋的線數(shù)和旋向？ 答：螺紋的主要參數(shù)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(shù)n；6）導(dǎo)程S; 7)螺紋升角；8）牙型角g；9)牙型斜角。 螺距與導(dǎo)程的區(qū)別在于：導(dǎo)程S表示在同一條螺旋線上相鄰兩螺紋牙同側(cè)齒廓之間的軸向距離，而螺距則僅表示相鄰螺紋牙同側(cè)齒廓之間的軸向距離。如果對(duì)于單線螺紋，導(dǎo)程等于螺距，但對(duì)于多線螺紋，導(dǎo)程和螺距滿足關(guān)系式S=nP，其中n表示線數(shù)。 螺紋有單線和多線之分，沿一條螺旋線形成的螺紋稱單線螺紋，沿兩條或兩條以

2、上在軸向等距分布的螺旋線形成的螺紋，稱多線螺紋。 螺紋有右旋和左旋之分。當(dāng)螺紋旋進(jìn)時(shí)為順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的，稱為右旋螺紋；逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的，稱為左旋螺紋。 13.2 試述螺旋傳動(dòng)的主要特點(diǎn)及應(yīng)用，比較滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)。 答：螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。它應(yīng)用于機(jī)床，螺旋壓力機(jī)和螺旋千斤頂?shù)葌鲃?dòng)。 滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)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0.25～0.7，自鎖效率低于50%），不適宜用于高速和大功率傳動(dòng)。 滾動(dòng)螺旋摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高（90%以上），磨損小，精度易保持，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不

3、能自鎖。 13.3 試比較螺旋傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)的特點(diǎn)與應(yīng)用。 答：螺旋傳動(dòng)和齒輪、齒條傳動(dòng)都可以用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為軸向的直線運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)為：1）降速比大；2）可具有自鎖性；3）機(jī)械作用力大；4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；5）磨損大，效率低。因此，螺旋傳動(dòng)主要應(yīng)用于起重機(jī)、壓力機(jī)以及功率不大的進(jìn)給系統(tǒng)和微調(diào)裝置中。而齒輪齒條多用于進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。 13.4 螺紋主要有哪幾種類型？根據(jù)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(dòng)螺紋，其中連接螺紋又分為普通連接螺紋和管連接螺紋，應(yīng)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，

4、其中三角螺紋用于連接，其它三種用于傳動(dòng)，應(yīng)用最廣的是梯形傳動(dòng)螺紋。各種類型螺紋特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)所不同，應(yīng)根據(jù)各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍選擇。 13.5 螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘分別應(yīng)用于什么場(chǎng)合？ 答：1）螺栓：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，對(duì)通孔加工精度要求低，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(yīng)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(jīng)常拆裝或結(jié)構(gòu)上受到限制不能采用螺栓連接的場(chǎng)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(jīng)常裝拆的場(chǎng)合； 4）緊定螺釘：用以固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置，并可傳遞較小的力或

5、力矩，多用于軸上零件連接。 13.6 螺紋連接防松的本質(zhì)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(zhì)是防止螺紋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。主要防松方法有：摩擦防松（彈簧墊圈，彈性圈螺母，對(duì)頂螺母），機(jī)械防松（槽形螺母和開口銷，圓螺母用帶翅墊片，止動(dòng)墊片），沖點(diǎn)防松法，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(shè)計(jì)計(jì)算公式是否相同？ 答：受拉螺栓的松連接：裝配時(shí)，不擰緊，不受預(yù)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(shè)計(jì)計(jì)算公式為： （N/mm2） 受拉螺栓的緊連接：安裝時(shí)預(yù)緊，已經(jīng)受到了預(yù)緊力，工作中又受到工作拉力。例如，氣缸蓋上

6、的螺栓即屬此類。其設(shè)計(jì)計(jì)算公式為： （N/mm2） 13.8 什么情況下使用鉸制孔用螺栓？ 答：當(dāng)要求連接件與被連接件有很高的對(duì)中性，兩者之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，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(qiáng)度計(jì)算中，總載荷是否等于預(yù)緊力與拉伸工作載荷之和？ 答：不是。螺栓受到工作載荷后，被壓連接件受壓縮產(chǎn)生變形量。然后，螺栓受拉伸后伸長(zhǎng)，又迫使被壓縮連接件回彈，變形量減小，在此狀態(tài)下相對(duì)應(yīng)的壓力稱為殘余預(yù)緊力，小于預(yù)緊力?？偫燧d荷等于拉伸工作載荷與殘余預(yù)緊力之和，即。故不是拉伸工作載荷與預(yù)緊力之和。 13.10 影響

7、螺栓連接強(qiáng)度的主要因素有哪些？可以采用哪些措施提高螺栓連接強(qiáng)度？ 答：影響螺紋連接強(qiáng)度的主要因素有材料類型、螺紋加工精度、螺紋連接長(zhǎng)度以及螺紋的牙型。提高螺紋連接強(qiáng)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(yīng)力、減少應(yīng)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(shù)。試求：（1）螺紋升角l；（2）該螺紋副能否自鎖？若用于起重，其效率為多少？ 解：（1）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T196-2003）查得，M24普通粗牙螺紋的螺距，其線數(shù)。 由 （1）

8、 普通螺紋牙側(cè)角，當(dāng)量摩擦角為 故該螺紋副可以自鎖。 若用于起重（正行程），其效率為 解畢。 13.12 如圖13.28所示，帶式運(yùn)輸機(jī)的凸緣聯(lián)軸器，用4個(gè)普通螺栓連接，，傳遞扭矩，接合面摩擦系數(shù)為，試計(jì)算螺栓的直徑。 圖13.28 解：（1）橫向總載荷 （2）每個(gè)螺栓受到的預(yù)緊力 取可靠性系數(shù)，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(jī)械性能等級(jí)為4.8，由表13.7，得，裝配時(shí)不嚴(yán)格控制預(yù)緊力，按表13.8，螺栓許用應(yīng)力為 由式（13.11），得螺紋的小徑為

9、符合要求。 查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（GB-T 196-2003），選用M10的螺栓。 10-13 如圖13.29所示，液壓油缸的缸體與缸蓋用8個(gè)雙頭螺栓連接，油缸內(nèi)徑，缸體內(nèi)部的油壓為 ，螺栓材料為45號(hào)鋼，采用石棉銅皮墊，試計(jì)算螺栓的直徑。 圖13.29 解：（1）螺栓工作載荷 每個(gè)螺栓承受的平均軸向工作載荷為 （2）螺栓總拉伸載荷 根據(jù)密封性要求，對(duì)于壓力容器，殘余預(yù)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(jī)械性能等級(jí)為4.8，由表13.7，得，裝配時(shí)不嚴(yán)格控制預(yù)緊力，按表13.8，螺栓許用應(yīng)力為 由式（13.11），得螺

10、紋的小徑為 故不符合要求。 改選8.8級(jí)小于的螺栓，有表13.7， 符合要求。 查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（GB-T 196-2003），選用的螺栓。 13.14 如圖13.30所示差動(dòng)螺旋傳動(dòng)，機(jī)架1與螺桿2在A處用右旋螺紋連接，導(dǎo)程，螺母3相對(duì)機(jī)架1只能移動(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)；搖柄4沿箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)5圈時(shí)，螺母3向左移動(dòng)5mm，試計(jì)算螺旋副B的導(dǎo)程SB，并判斷螺紋的旋向。 圖13.30 解：差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，螺母3的位移L與螺桿2的轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系： 當(dāng)左、右兩段螺紋旋向相同時(shí)： 當(dāng)左、右兩段螺紋旋向相反時(shí)： 由題意知：手柄逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)5圈（從右向左看，題中的圖未標(biāo)清箭頭方向），螺母3向左移動(dòng)位移mm, =4mm, =10。可知前后端螺紋旋向相同，且=5mm。 解畢。