机械设计基础：第13章 习题及解答

1、第13章习题参考答案13.1 螺纹的主要参数有哪些？螺距和导程有什么区别？如何判断螺纹的线数和旋向？答：螺纹的主要参数有：1）大径d(D)；2）小径d1(D1); 3)中径d2(D2); 4)螺距P; 5)螺纹线数n；6）导程S; 7)螺纹升角；8）牙型角；9)牙型斜角。螺距与导程的区别在于：导程S表示在同一条螺旋线上相邻两螺纹牙同侧齿廓之间的轴向距离，而螺距则仅表示相邻螺纹牙同侧齿廓之间的轴向距离。如果对于单线螺纹，导程等于螺距，但对于多线螺纹，导程和螺距满足关系式S=nP，其中n表示线数。螺纹有单线和多线之分，沿一条 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E8%9E%BA%

2、E6%97%8B%E7%BA%BF&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 螺旋线形成的螺纹称单线螺纹，沿两条或两条以上在轴向 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E7%AD%89%E8%B7%9D&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 等距分布的螺旋线形成的螺纹，称多线螺纹。螺纹有右旋和 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E5%B7%A6%E6%97%8B&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlin

3、k t _blank 左旋之分。当螺纹旋进时为 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E9%A1%BA%E6%97%B6%E9%92%88&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 顺时针方向旋转的，称为 HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%E5%8F%B3%E6%97%8B%E8%9E%BA%E7%BA%B9&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink t _blank 右旋螺纹；逆时针方向旋转的，称为左旋螺纹。13.2 试述螺旋传动的主要特点及应用，比较滑动螺旋

4、传动和滚动螺旋传动的优缺点。 答：螺旋传动的特点是把旋转运动转变为直线运动。它应用于机床，螺旋压力机和螺旋千斤顶等传动。滑动螺旋结构比较简单，螺母和螺杆的啮合连续，工作平稳，易于自锁。但螺纹之间摩擦大、磨损大、效率低（一般在0.250.7，自锁效率低于50%），不适宜用于高速和大功率传动。滚动螺旋摩擦阻力小，传动效率高（90%以上），磨损小，精度易保持，但结构复杂，成本高，不能自锁。13.3 试比较螺旋传动和齿轮齿条传动的特点与应用。 答：螺旋传动和齿轮、齿条传动都可以用于将旋转运动转换为轴向的直线运动。其特点为：1）降速比大；2）可具有自锁性；3）机械作用力大；4)结构简单，传动平稳，噪声低

5、；5）磨损大，效率低。因此，螺旋传动主要应用于起重机、压力机以及功率不大的进给系统和微调装置中。而齿轮齿条多用于进给机构等。13.4 螺纹主要有哪几种类型？根据什么选用螺纹类型？答：按功能区别，螺纹分为连接螺纹和传动螺纹，其中连接螺纹又分为普通连接螺纹和管连接螺纹，应用最广的是普通连接螺纹；按螺纹的牙形角区分，有三角螺纹，矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿型螺纹等，其中三角螺纹用于连接，其它三种用于传动，应用最广的是梯形传动螺纹。各种类型螺纹特点和应用场所不同，应根据各自的特点和应用范围选择。13.5 螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉分别应用于什么场合？答：1）螺栓：结构简单，装拆方便，对通孔加工精度要求

6、低，不受连接材料限制，常用于被连接件不太厚，且有足够安装空间的情况，应用最广泛。2）双头螺柱：两头都有螺纹，常用于被连接件之一太厚不宜加工通孔，且需经常拆装或结构上受到限制不能采用螺栓连接的场合。3）螺钉：直接拧入螺纹孔，不用螺母，常用于被连接件之一较厚，不需经常装拆的场合；4）紧定螺钉：用以固定两个零件的相对位置，并可传递较小的力或力矩，多用于轴上零件连接。13.6 螺纹连接防松的本质是什么？螺纹连接防松主要有哪几种方法？答：螺纹连接防松的本质是防止螺纹副的相对运动。主要防松方法有：摩擦防松（弹簧垫圈，弹性圈螺母，对顶螺母），机械防松（槽形螺母和开口销，圆螺母用带翅垫片，止动垫片），冲点防松

7、法，粘合防松等。13.7 受拉螺栓的松连接和紧连接有何区别？它们的设计计算公式是否相同？答：受拉螺栓的松连接：装配时，不拧紧，不受预紧力。工作中只承受轴向工作拉力F，如起重吊钩或滑轮。其设计计算公式为： （N/mm2）受拉螺栓的紧连接：安装时预紧，已经受到了预紧力，工作中又受到工作拉力。例如，气缸盖上的螺栓即属此类。其设计计算公式为： （N/mm2）13.8 什么情况下使用铰制孔用螺栓？答：当要求连接件与被连接件有很高的对中性，两者之间不发生相对滑动时，或者螺栓需要承受较大挤压力和横向剪切力，采用铰制孔用螺栓。13.9 在受拉螺栓连接强度计算中，总载荷是否等于预紧力与拉伸工作载荷之和？答：不是

8、。螺栓受到工作载荷后，被压连接件受压缩产生变形量1。然后，螺栓受拉伸后伸长，又迫使被压缩连接件回弹，变形量1减小，在此状态下相对应的压力称为残余预紧力Qr，Qr小于预紧力Q。总拉伸载荷等于拉伸工作载荷与残余预紧力之和，即Q=QF+Qr。故不是拉伸工作载荷与预紧力之和。13.10 影响螺栓连接强度的主要因素有哪些？可以采用哪些措施提高螺栓连接强度？答：影响螺纹连接强度的主要因素有材料类型、螺纹加工精度、螺纹连接长度以及螺纹的牙型。提高螺纹连接强度的途径有：（1）改善螺纹牙间的载荷分布；（2）减少或避免附加应力、减少应力集中，等。13.11 已知一普通粗牙螺纹，大径，中径，螺纹副间的摩擦系数。试求

9、：（1）螺纹升角；（2）该螺纹副能否自锁？若用于起重，其效率为多少？解：（1）由机械设计手册国家标准（GB/T196-2003）查得，M24普通粗牙螺纹的螺距p=3mm，其线数n=1。由 S=d2tan=3.1422.051tan =2.48普通螺纹牙侧角=602=30，当量摩擦角为,=arctanfcos=arctan0.17cos30=arctan0.1962=11.1,故该螺纹副可以自锁。 若用于起重（正行程），其效率为=tantan（+,）=tan2.48tan(11.1+2.48)=0.04330.2416=17.93%解毕。13.12 如图13.28所示，带式运输机的凸缘联轴器，用

10、4个普通螺栓连接，传递扭矩，接合面摩擦系数为，试计算螺栓的直径。图13.28解：（1）横向总载荷（2）每个螺栓受到的预紧力取可靠性系数，由式（13.12）得（3）螺栓直径选取螺栓材料为45钢，初估选用规格小于的螺栓，选机械性能等级为4.8，由表13.7，得，装配时不严格控制预紧力，按表13.8，螺栓许用应力为由式（13.11），得螺纹的小径为符合要求。查国家标准规范（GB-T 196-2003），选用M10的螺栓。如图13.29所示，液压油缸的缸体与缸盖用8个双头螺栓连接，油缸内径，缸体内部的油压为 ，螺栓材料为45号钢，采用石棉铜皮垫，试计算螺栓的直径。 图13.29解：（1）螺栓工作载荷每个螺栓承受的平均轴向工作载荷为（2）螺栓总拉伸载荷根据密封性要求，对于压力容器，残余预紧力（3）螺栓直径选取螺栓材料为45钢，初估选用规格小于的螺栓，选机械性能等级为4.8，由表13.7，得，装配时不严格控制预紧力，按表13.8，螺栓许用应力为由式（13.11），得螺纹的小径为故不符合要求。改选8.8级小于的螺栓，有表13.7，符合要求。查国家标准规范（GB-T 196-2003），选用的螺栓。13.14 如图13.30所示差动螺旋传动，机架1与螺杆2在A处用右旋螺纹连接，导程，螺母3相对机架1只能移动，不能转动；摇柄4沿箭头方向转动5圈时，螺母3向