西北工业大学机械设计第八版第五章答案.doc

第五章参考答案5-1螺纹类型特点应用普通螺纹牙型为等边三角形，牙型角位60，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，抗剪强度高，但因细牙耐磨，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55，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55圆柱管螺纹管接关、旋塞、阀门及其他附件用螺纹密封的55圆柱管螺纹管子、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3，内外螺纹以锥面旋紧不易松动，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3，非工作面的牙侧角30。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尺度高的特点。只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动，如螺旋压力机5-2答：可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓联接的强度。5-3 解：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。5-4 解：将力等效转化到底板面上，可知底板受到轴向力，横向力和倾覆力矩。1) 底板最左侧的螺栓受力最大，应验算该螺栓的拉伸强度，要求拉应力。2) 应验算底板右侧边缘的最大挤压应力，要求最大挤压应力，。3) 应验算底板在横向力的作用下是否会滑移，要求摩擦力。5-5 解：采用铰制孔螺栓联接为宜，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。用普通螺栓时，由公式：和可求得螺栓的最小直径；用铰制孔螺栓时，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用铰制孔螺栓的直径小。5-6 解：螺栓组受到剪力和转矩作用，设剪力分在各螺栓上的力为，转矩分在各螺栓上的力为。在图（a）螺栓布置方案中，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离都为，故，所以各螺栓受力最大为在图（b）螺栓布置方案中，最大螺栓所受的力为： 所以合外力为：由以上可得出，采用（a）所用的螺栓直径较小。5-7 解：该题属于松螺栓连接的题目，拉伸强度条件为。拉杆材料为Q235，其由，所以取螺栓选用的直径为。5-8 解：螺栓数目为2，结合面数为1，取防滑系数，性能等级为4.8的碳钢，则螺栓所需预紧力为，得出。5-9 解：采用橡胶垫片密封，取螺栓的相对刚度，所以螺栓的总拉力为：，残余预紧力为：。5-10 解：（1） 确定螺栓数z和直径d。查教材5-4，螺栓间距，取，取，则螺栓间距：，螺栓直径，取。（2） 选择螺栓性能等级。查教材5-8，选择性能等级8.8级，（3） 受力分析。作用在气缸盖上的最大载荷和单个螺栓所承受的最大载荷分别为：，。取残余预紧力，由公式得螺栓总载荷。（4） 许用应力。按不控制预紧力确定安全系数，查教材表5-10，取，则许用压力为：。（5） 验算螺栓的强度。查手册，螺栓的大径，小径，取螺栓公称长度。螺栓的计算应力满足强度条件。螺栓的标记为，螺栓数量。5-11 解：(1) 选作材料。螺栓材料等选用号钢。螺母材料选用ZCuA19Mn2，查表确定许用压强。(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，为螺杆螺纹段的危险截面面积，；为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋，；对于传导螺旋，；对于精密螺杆或水平螺杆，。本题取值为。故。(4) 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，螺纹内径，螺纹中径，螺纹线数，螺距。(5) 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（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。(6) 计算螺母高度。因选，所以，取为。螺纹圈数计算：。螺纹圈数最好不要超过圈，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，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，则螺纹圈数，满足要求。（6） 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。（7） 螺杆的稳定性计算。当轴向压力大于某一临界值时，