机械设计基础习题答案第10章要点.docx
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机械设计基础习题答案第10章要点
机械设计基础习题答案第10章要点
10-1证明当升角与当量摩擦角符合时,螺纹副具有自锁性。
当时,螺纹副的效率
所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时,其效率必小于50%。
10-2解教材表10-1、表10-2查得
粗牙,螺距
中径
螺纹升角
,细牙,螺距,
中径
螺纹升角
对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中,细牙螺纹的升角较小,更易实现自锁。
10-3解查教材表10-1得
粗牙螺距
中径
小径
螺纹升角
普通螺纹的牙侧角,螺纹间的摩擦系数
当量摩擦角 拧紧力矩
公式 可得预紧力
拉应力
查教材表9-1得35钢的屈服极限
拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限,螺栓将损坏。
10-4解升角
当量摩擦角
工作台稳定上升时的效率:
稳定上升时加于螺杆上的力矩
螺杆的转速
螺杆的功率
因载荷
作用下等速下降。
该梯形螺旋副不具有自锁性,欲使工作台在
需制动装置。
其制动力矩为
10-5解查教材表9-1得Q235的屈服极限
查教材表10-6得,当控制预紧力时,取安全系数
许用应力
查教材表10-1得的小径
公式得
预紧力
题图可知,螺钉个数,取可靠性系数
牵曳力
10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸,故螺杆受到拉扭组合变形。
查教材表9-1得,拉杆材料Q275的屈服极限
取安全系数,拉杆材料的许用应力
所需拉杆最小直径查教材表10-1,选用螺纹
。
10-7解查教材表9-1得,螺栓35钢的屈服极限,
查教材表10-6、10-7得螺栓的许用应力
查教材表10-1得,的小径
螺栓所能承受的最大预紧力
所需的螺栓预紧拉力
则施加于杠杆端部作用力的最大值
10-8解在横向工作载荷被联接件接触表面受到
挤压;在联接接合面处螺栓杆则受剪切。
假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的,且这种联接的预紧力很小,可不考虑预
紧力和螺纹摩擦力矩的影响。
挤压强度验算公式为:
作用下,螺栓杆与孔壁之间无间隙,螺栓杆和
其中
;
为螺栓杆直径。
螺栓杆的剪切强度验算公式
其中
表示接合面数,本图中接合面数
。
10-9解确定螺栓的长度
教材图10-9a)得:
螺栓螺纹伸出长度
螺栓螺纹预留长度
查手册选取六角薄螺母GB6172-86,厚度为
垫圈GB93-8716,厚度为
则所需螺栓长度
查手册中螺栓系列长度,可取螺栓长度
螺栓所需螺纹长度,
取螺栓螺纹长度
单个螺栓所受横向载荷
螺栓材料的许用应力
表9-1查得被联接件HT250的强度极限
查表10-6取安全系数
被联接件许用挤压应力
查教材表9-1得螺栓35钢的屈服极限,
查表10-6得螺栓的许用剪切应力
螺栓的许用挤压应力校核强度
查手册,六角头铰制孔用螺栓GB28-88,其光杆直径
螺栓的剪切强度 最小接触长度:
挤压强度所用螺栓合适。
10-10解每个螺栓所允许的预紧力查教材表9-1得45钢的屈服极限
查教材表10-6、10-7得,当不能严格控制预紧力时,碳素钢取安全系数
许用应力
查教材表10-1得的小径
公式得
预紧力
每个螺栓所能承担的横向力题图可知
取可靠性系数
横向力
螺栓所需承担的横向力
螺栓的个数
取偶数。
在直径为155的圆周上布局14个的普通螺栓,结构位置不允许。
10-11解初选螺柱个数每个螺柱的工作载荷
螺柱联接有紧密性要求,取残余预紧力
螺柱总拉力
确定螺柱直径
选取螺柱材料为45钢,查表9-1得屈服极限
查教材表10-6得,当不能严格控制预紧力时,暂时取安全系数
许用应力
螺栓小径
查教材表10-1,取知取安全系数
适的。
确定螺柱分布圆直径
是合
螺栓,教材表10-7可
题10-11图可得
取。
验证螺柱间距
所选螺柱的个数和螺柱的直径均合适。
10-12解在力合面数
此时每个
作用下,托架不应滑移,设可靠性系数
接
螺栓所需的预紧力
在翻转力矩作用下,此时结合面不应出现缝隙。
托架有绕螺栓组
形心轴线O-O翻转的趋势,上
边两个螺栓被拉伸,每个螺栓的轴向拉力增大了每个螺栓的轴向力减小了
则有力的平衡关系
故可得
下边两个螺栓被放松。
为使上边两个螺栓处结合面间不出现缝隙,也即残余预紧力刚为零,则所需预紧力
每个螺栓所需总的预紧力
确定螺栓直径
选取螺栓材料为35钢,查教材表9-1屈服极限
查教材表10-6得,当不能严格控制预紧力时,暂时取安全系数
许用应力
螺栓小径
查教材表10-1,取安全系数
也是合适
螺栓,教材表10-7可知取
的。
10-13解
(1)计算手柄长度
查手册,梯形螺纹GB5796-86,公称直径中径
初选螺距
,则
小径
螺纹升角
当量摩擦角所需的转矩
则,手柄的长度
(2)确定螺母的高度初取螺纹圈数
,则
螺母的高度
这时处于~的许可范围内。
10-14解选用梯形螺纹。
根据耐磨性初选参数初选
查表10-8螺旋副的许用压强,取
查手册,选取梯形螺纹GB5796-86,选取公称直径
中径,小径
螺距。
初选螺母初步计算螺母的高度
则螺栓与螺母接触的螺纹圈数,取
螺母的高度
系数
校核耐磨性螺纹的工作高度
则螺纹接触处的压强
合适。
校核螺杆的稳定性
起重器的螺母端为固定端,另一端为自端,故取惯性半径
螺杆的最大工作长度
则
螺杆危险截面的
螺杆的长细比
临界载荷
取安全系数
不会失稳
校核螺纹牙强度对于梯形螺纹
对于青铜螺母
合适。
10-15解初选螺纹直径
查手册,选取梯形螺纹GB5796-86,选取公称直径
小径
中径
螺距。
验证其自锁性
螺纹升角
当量摩擦角校核其耐磨性
设螺栓与螺母参加接触的螺纹圈数
所以满足自锁条件。
则螺母的高度的许可范围内。
螺纹的工作高度则螺纹接触处的压强
,处于~
查教材表10-8,钢对青铜许用压强校核螺杆强度取
则所需扭矩
合适。
则危险截面处的强度
对于45钢正火,其许用应力校核螺杆的稳定性
压力机的螺母端为固定端,另一端为铰支端,故取的惯性半径
螺杆的最大工作长度
螺杆危险截面
则螺杆的
故合适。
长细比
不会失稳。
校核螺纹牙强度对于梯形螺纹
对于青铜螺母
确定手轮的直径
得
合适。
10-1证明当升角与当量摩擦角符合时,螺纹副具有自锁性。
当时,螺纹副的效率
所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时,其效率必小于50%。
10-2解教材表10-1、表10-2查得
粗牙,螺距
中径
螺纹升角
,细牙,螺距,
中径
螺纹升角
对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中,细牙螺纹的升角较小,更易实现自锁。
10-3解查教材表10-1得
粗牙螺距
中径
小径
螺纹升角
普通螺纹的牙侧角,螺纹间的摩擦系数
当量摩擦角 拧紧力矩
公式 可得预紧力
拉应力
查教材表9-1得35钢的屈服极限
拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限,螺栓将损坏。
10-4解升角
当量摩擦角
工作台稳定上升时的效率:
稳定上升时加于螺杆上的力矩
螺杆的转速
螺杆的功率
因载荷
作用下等速下降。
该梯形螺旋副不具有自锁性,欲使工作台在
需制动装置。
其制动力矩为
10-5解查教材表9-1得Q235的屈服极限
查教材表10-6得,当控制预紧力时,取安全系数
许用应力
查教材表10-1得的小径
公式得
预紧力
题图可知,螺钉个数,取可靠性系数
牵曳力
10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸,故螺杆受到拉扭组合变形。
查教材表9-1得,拉杆材料Q275的屈服极限
取安全系数,拉杆材料的许用应力
所需拉杆最小直径查教材表10-1,选用螺纹
。
10-7解查教材表9-1得,螺栓35钢的屈服极限,
查教材表10-6、10-7得螺栓的许用应力
查教材表10-1得,的小径
螺栓所能承受的最大预紧力
所需的螺栓预紧拉力
则施加于杠杆端部作用力的最大值
10-8解在横向工作载荷被联接件接触表面受到
挤压;在联接接合面处螺栓杆则受剪切。
假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的,且这种联接的预紧力很小,可不考虑预
紧力和螺纹摩擦力矩的影响。
挤压强度验算公式为:
作用下,螺栓杆与孔壁之间无间隙,螺栓杆和
其中
;
为螺栓杆直径。
螺栓杆的剪切强度验算公式
其中
表示接合面数,本图中接合面数
。
10-9解确定螺栓的长度
教材图10-9a)得:
螺栓螺纹伸出长度
螺栓螺纹预留长度
查手册选取六角薄螺母GB6172-86,厚度为
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