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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。如果對于單線螺紋,導(dǎo)程等于螺距,但對于多線螺紋,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)時為順時針方向旋轉(zhuǎn)的,稱為右旋螺紋;逆時針方向旋轉(zhuǎn)的,稱為左旋螺紋。
13.2 試述螺旋傳動的主要特點(diǎn)及應(yīng)用,比較滑動螺旋傳動和滾動螺旋傳動的優(yōu)缺點(diǎn)。
答:螺旋傳動的特點(diǎn)是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動。它應(yīng)用于機(jī)床,螺旋壓力機(jī)和螺旋千斤頂?shù)葌鲃印?
滑動螺旋結(jié)構(gòu)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0.25~0.7,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(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,不
3、能自鎖。
13.3 試比較螺旋傳動和齒輪齒條傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用。
答:螺旋傳動和齒輪、齒條傳動都可以用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為軸向的直線運(yùn)動。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)簡單,傳動平穩(wěn),噪聲低;5)磨損大,效率低。因此,螺旋傳動主要應(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,應(yīng)用最廣的是梯形傳動螺紋。各種類型螺紋特點(diǎn)和應(yīng)用場所不同,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)用于什么場合?
答:1)螺栓:結(jié)構(gòu)簡單,裝拆方便,對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
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運(yùn)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(jī)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(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,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(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,又迫使被壓縮連接件回彈,變形量減小,在此狀態(tài)下相對應(yīng)的壓力稱為殘余預(yù)緊力,小于預(yù)緊力。總拉伸載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)手冊國家標(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)械性能等級為4.8,由表13.7,得,裝配時不嚴(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)械性能等級為4.8,由表13.7,得,裝配時不嚴(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級小于的螺栓,有表13.7,
符合要求。
查國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(GB-T 196-2003),選用的螺栓。
13.14 如圖13.30所示差動螺旋傳動,機(jī)架1與螺桿2在A處用右旋螺紋連接,導(dǎo)程,螺母3相對機(jī)架1只能移動,不能轉(zhuǎn)動;搖柄4沿箭頭方向轉(zhuǎn)動5圈時,螺母3向左移動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:差動螺旋傳動機(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:
當(dāng)左、右兩段螺紋旋向相反時:
由題意知:手柄逆時針轉(zhuǎn)動5圈(從右向左看,題中的圖未標(biāo)清箭頭方向),螺母3向左移動位移mm, =4mm, =10??芍昂蠖寺菁y旋向相同,且=5mm。
解畢。