机械设计第八版第五章答案
机械设计制造基础 第五章 练习题与答案
H1. 单项选择第五章练习题1-1锥度心轴限制（）个自由度。
① 2 ② 3 ③ 4 ④ 51-2 小锥度心轴限制（）个自由度。
① 2 ② 3 ③ 4 ④ 51-3 在球体上铣平面，要求保证尺寸 H （习图 1-3），必须限制（）个自由度。
① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4习图 1-31-4 制（ 1-5 在球体上铣平面，若采用习图 1-4 所示方法定位，则实际限 ）个自由度。
① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4过正方体工件中心垂直于某一表面打一通孔，必须限制（1-6 ）个自由度。
① 2 ② 3 ③ 4 ④ 5大批大量生产中广泛采用（）。
习图 1-4① 通用夹具 2. 判断题② 专用夹具 ③ 成组夹具④ 组合夹具2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10在加工工序中用作工件定位的基准称为工序基准。
精基准是指在精加工工序中使用的定位基准。
附加基准是起辅助定位作用的基准。
直接找正装夹可以获得较高的找正精度。
划线找正装夹多用于铸件的精加工工序。
夹具装夹广泛应用于各种生产类型。
欠定位是不允许的。
过定位系指工件实际被限制的自由度数多于工件加工所必须限制的自由度数。
定位误差是由于夹具定位元件制造不准确所造成的加工误差。
组合夹具特别适用于新产品试制。
H（φD ）H3. 分析题3-1 试分析习图 3-1 所示各零件加工所必须限制的自由度：a ）在球上打盲孔 φB ，保证尺寸 H ；b ）在套筒零件上加工 φB 孔，要求与 φD 孔垂直相交，且保证尺寸 L ；c ）在轴上铣横槽，保证槽宽 B 以及尺寸 H 和 L ；d ）在支座零件上铣槽，保证槽宽 B 和槽深 H 及与 4 分布孔的位置度。
ZφBZφBLXYa ）XYb ） ZZLBZZYXXc ）YBd ）H习图 3-13-2 试分析习图 3-2 所示各定位方案中：① 各定位元件限制的自由度；② 判断有无欠定 位或过定位；③ 对不合理的定位方案提出改进意见。
机械制造装备设计第五章习题答案(关慧贞)
第五章机床夹具设计习题答案1.机床夹具的作用是什麽？有那些要求？〔1〕机床夹具的作用1〕保证加工精度 2〕提高生产率 3) 扩大机床的使用范围。
4) 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
〔2〕机床夹具的要求1〕保证加工面的位置精度 2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应3) 安全、方便、减轻劳动强度 4) 排屑顺畅 5〕应有良好的强度、刚度和结构工艺性。
2.机床夹具的组成有那些部分？1〕定位元件及定位装置 2〕夹紧元件及夹紧装置 3〕导向及对刀元件4〕动力装置 5〕夹具体 6〕其它元件及装置不同的生产条件下的夹具，其组成会有不同。
3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？〔1〕六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。
〔2〕定位的非正常情况是指但凡保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况，它可以是完全定位，即限制了六个自由度，也可以是小于六个约束点。
〔3〕定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。
欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。
此情况不能保证加工精度，因此此定位方案是绝对不允许的。
过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。
一般情况下这是不允许的。
但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下，过定位的情况是被允许的。
5－7中a、c方案为什麽属过定位？如何改良的？尚存在什麽问题？图 5.7 a〕：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2个自由度，因此共限制了7个自由度，超出了6个，即y方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。
C〕：工件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。
机械制造装备设计第五章习题答案(关慧贞)
第五章机床夹具设计习题答案1.机床夹具的作用是什麽？有那些要求？（1）机床夹具的作用1）保证加工精度 2）提高生产率 3) 扩大机床的使用范围。
4) 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
（2）机床夹具的要求1）保证加工面的位置精度 2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应3) 安全、方便、减轻劳动强度 4) 排屑顺畅 5）应有良好的强度、刚度和结构工艺性。
2.机床夹具的组成有那些部分？1）定位元件及定位装置 2）夹紧元件及夹紧装置 3）导向及对刀元件4）动力装置 5）夹具体 6）其它元件及装置不同的生产条件下的夹具，其组成会有不同。
3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？（1）六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。
（2）定位的非正常情况是指凡是保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况，它可以是完全定位，即限制了六个自由度，也可以是小于六个约束点。
（3）定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。
欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。
此情况不能保证加工精度，因此此定位方案是绝对不允许的。
过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。
一般情况下这是不允许的。
但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下，过定位的情况是被允许的。
4.试分析图5－7中a、c方案为什麽属过定位？如何改进的？尚存在什麽问题？5.7过定位及其改进图 5.7 a ）：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2个自由度，因此共限制了7个自由度，超出了6个，即y 方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。
C ）：工件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。
机械设计第八版第五章答案
机械设计第五章课后习题5-1分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用5-2将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？5-2分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化？5-4 ?图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F X作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？5-5图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为KN载荷有较大的变动。
试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？5-6已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为 mm 大小为60KN 的载荷作用。
现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种 不知型式所用的螺栓直径较小？为什么？5-7图5-52所示为一拉杆螺纹联接。
已知拉丁所受的载荷F=56KN 载荷稳定，拉丁材料为 Q235钢，试设计此联接。
申ffi5^525-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。
若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的 70%螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。
5-9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。
已知螺栓预紧力Fo=15000N 当受轴向工作载荷F = 10000N 时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
厂r —氏DO-P t J ID ru k 7/h—-125—— 4”ki)5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。
已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mfa、下凸缘厚均为25mm试设计此联接。
机械设计基础5 间歇运动机构习题作业与答案
第五章间歇运动机
习题
5.1判断题
1.棘轮机构中棘轮每次转动的转角都可以进行无级调节。
2.内槽轮机构只能有一个圆销，而外槽轮机构圆销数可不止一个。
3.不完全齿轮机构的主动轮是一个完整的齿轮，而从动轮则只有几个齿。
5.2 选择题
1.下列何种间歇运动机构中，从动件的每次转角可以调节。
A.棘轮机构
B.槽轮机构
C.不完全齿轮机构
2.调整棘轮转角的方法有：①增加棘轮齿数；②调整摇杆长度；
③调整遮盖罩的位置，其中什么方法最有效？
A.①和②
B.②和③
C.①②③都可以
3.自行车飞轮是一种典型的超越机构，这是通过下列哪种机构实现超越的？
A.外啮合棘轮机构
B.内啮合棘轮机构
C.槽轮机构
5.3 设计计算题
1. 有一外啮合槽轮机构，已知槽轮槽数z=6，槽轮的停歇时间为1s，槽轮的运动时间为2s。
求槽轮机构的运动特性系数及所需的圆销数目。
2. 在转动轴线互相平行的两构件中，主动件作往复摆动，从动件作单向间歇转动，若要求主动件每往复一次，从动件转12︒。
试问：
(1)可采用什么机构？
(2)试画出其机构示意图；
(3)简单说明设计该机构尺寸时应注意哪几个问题？
第五章 间歇运动机构
习题答案
5.1 ×√×
5.2 A B B
5.3
①.解：运动特性系数32122=+==
拨盘运动时间槽轮运动时间τ 再由()z
z K 2-=τ及已知z=6，可求得所需的圆销数目为K=1。
②.解：可采用棘轮机构，如下图所示。
机械设计第五章答案西北工业大学第八版1
机械设计第五章课后习题5-1分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用5-2将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？5-2分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化？5-4?图5-49所示的底板螺栓组联接受外力FΣ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？5-5图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为KN，载荷有较大的变动。
试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？5-6已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为mm、大小为60KN的载荷作用。
现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种不知型式所用的螺栓直径较小？为什么？5-7图5-52所示为一拉杆螺纹联接。
已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定，拉丁材料为Q235钢，试设计此联接。
5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。
若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。
螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。
5-9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。
已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10 000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。
已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。
5-11设计简单千斤顶（参见图5-41）的螺杆和螺母的主要尺寸。
机械设计基础第5章 课后习题参考答案
第五章5-1 齿轮传动的最基本要求是什么？齿廓的形状符合什么条件才能满足上述要求？答： 齿轮传动最基本要求是其瞬时转速比（或传动比）要恒定不变； 如果采用的齿廓曲线能使两齿廓在任何位置啮合时，其公法线都通过中心连线上的定点P，则其任何瞬时传动比都为定值。
5-2 简单叙述齿廓啮合基本定律。
答：两齿轮转动角速度比（传动比i12）等于其中心连线O1O2被齿廓啮合点的公法线分成的两段的反比，即i12=ω1/ω2=O2N2/O1N1=O2P/O1P。
5-3 分度圆和节圆，压力角和啮合角有何区别？答： 以齿轮转动中心（O1、O2）为圆心，过节点P所作的圆称为节圆，在节点P处圆周速度相等，且节圆是在啮合传动时存在，对于单个齿轮并不存在节圆；而分度圆是人为假想的一个圆，齿轮上模数和压力角均为标准值的圆，分度圆对于单个的齿轮是存在的。
当两个标准齿轮在标准中心距间啮合时，节圆与分度圆重合。
压力角是相对分度圆而言的，指齿轮分度圆处法线与速度方向之间所夹的锐角，而啮合角是相对于节圆而言的，指节圆的公切线与啮合线N1N2之间所夹的锐角，一对标准齿轮在标准中心距间啮合传动时，其啮合角α’等于分度圆压力角α；而对非标准中心距啮合传动时，啮合角与压力角关系是：a’*cosα’=a*cosα，其中a是标准中心距，a’是实际啮合中心距。
5-5 某直齿圆柱齿轮传动的小齿轮已丢失，但已知与之相配的大齿轮为标准齿轮，其齿数Z2=52，齿顶圆直径d a2=135mm，标准安装中心距a=112.5mm。
试求丢失的小齿轮的齿数、模数、分度圆直径、齿顶圆直径，齿根圆直径。
答：由公式d a2=d2+2h a=(z2+2h a*)m，且由于是标准齿轮，齿顶高系数h a*=1代入数值，可得模数m=2.5 mm，即小齿轮模数也为2.5 mm标准中心距a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2代入数值，可得小齿轮齿数Z1=38，分度圆直径d1=mz1=95mm齿顶圆直径d a1=d1+2h a=(z1+2h a*)m=(38+2*1)*2.5=100mm齿根圆直径d f1=d1-2h f=(z1-2h a*-2 c*)m=(38-2*1-2*0.25)*2.5=88.75mm5-7 当α=20o的正常齿渐开线标准齿圆柱齿轮的齿根圆和基圆相重合时，其齿数应为多少？又若齿数大于求出的数值，则基圆和齿根圆哪一个大？答： 对于正常齿渐开线标准圆柱齿轮，齿顶高系数h a*=1，顶隙系数c*=0.25齿根圆直径d f=d-2h f=(z-2h a*-2 c*)m基圆直径d b=dcosα=mzcosα联立上述两公式，可求z=41.45，取整z=42此外，d f/d b=(z-2h a*-2 c*)m/ mzcosα=(z-2.5)/zcosα由于压力角α不变，由上述公式可知，若齿数大于求出的数值，则d f/d b＞1，因此齿根圆大。
机械设计第八版课后习题答案
3-23-33-43-55-4和可求得螺栓的最小直径，铰制孔用螺栓时，由公式及挤压强度和剪切强度公式可以计算出此号钢。
螺母材料选用）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（1.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，A为螺杆螺纹段的危险截面面积，;S为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋，S=3.5-5.0;对于传导螺旋，S=2.5-4.0;对于精密螺杆或水平螺杆，S>4.本题取值为5.故（5）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d=44mm,螺纹内径d1=36mm,螺纹中径d2=40.5mm,螺纹线数n=1,螺距P=7mm.(6)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f=0.09(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。
（7）计算螺母高度H.因选所以H=,取为102mm.螺纹圈数计算：z=H/P=14.5螺纹圈数最好不要超过10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P,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H=70mm,则螺纹圈数z=10,满足要求。
（8）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。
机械设计答案
第五章习题答案5-4 图5-48所示的底板螺栓组连接受外力F∑的作用。
外力F∑作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大?保证连接安全工作的必要条件有哪些？解：1. 载荷分解F∑X= F∑cos θF∑ y= F∑sin θM = F∑ y·l －F∑X·h2. 螺栓上的受力分析（1 ）在竖直方向上，螺栓承受的轴向拉伸工作载荷F = F∑ yz（2 ）在水平方向上，螺栓受力F∑X的作用，需要靠螺栓上的预紧力产生的摩擦力来阻止相对滑动，故 f ×N ≥K S×F∑X( p75 ，5-9 )其中正压力N = z ×F0−C m×F∑ yC m+C b注：K s——防滑系数C m——被连接件刚度C b——螺栓刚度即f ( z F0−C mF∑ y) ≥K S×F∑XC m+C b( 3 ) 在倾覆力矩M作用下，螺栓受的载荷a.若M >0 ，倾覆力矩为逆时针方向右边螺栓受到力的加载作用，使螺栓受力增大；左边螺栓受到力的减载作用，使螺栓受力减小；在这种情况下，右边受力最大，左边受力最小。
b.若M <0 ，倾覆力矩为顺时针方向左边螺栓受到力的加载作用，使螺栓受力增大；右边螺栓受到力的减载作用，使螺栓受力减小；在这种情况下，左边受力最大，右边.受力最小。
3. 保证正常工作的条件：a. 受力最大的螺栓满足强度条件b．受压最大接合面不能被压碎，即最大挤压应力σpmax≤[ σp]c．受压最小接合面不能有间隙，即最小挤压应力σpmin≥0 5-5 图5-49是由两块边板和一块承重焊接的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。
试问：此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？为什么？1. 若采用铰制孔用螺栓连接a. 在20 kN 的横向应力作用下，每个螺栓的横向工作剪力为F = F ∑z = 208 =2.5 kNb ．在转矩T = 20 × 300 = 6000 N ·mm 的作用下，有∑F i z i=1× r i = T其中F i 表示第i 个螺栓所受的工作剪力； 又因为螺栓的剪切变形量与该螺栓轴线到螺栓组对称中心O 的距离成正比，而这里螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离相等。
机械设计第八版课后答案
3.5课后习题详解3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限M P a -σ=1180，取循环基数N ,m =⨯=605109，试求循环次数N 分别为7 000，25 000，620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
解N .M P a --σ=σ=⨯=111803736N.M P a --σ=σ=⨯=111803243N.M P a --σ=σ=⨯=1118022703-2 已知材料的力学性能为s M P a ,M P a ,.-σσ=σ=φ=126017002，试绘制此材料的简化极限应力线图（参看图3.2的A ’D ’G ’C ）。
解 ()()A ',,C ,01702600，由.M P a .σ-σ-σσ-σ⨯φ=⇒σ===σ+φ+10100222170283331102得()D './,./283332283332。
根据点()()()A ',,C ,D '.,.017026001416714167按比例绘出该材料的极限应力线图如3.13所示。
有图3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：D m m ,d m m ,r m m ===72623，材料为C rN i 40，其强度极限a M P a σ=900，屈服极限s M P a σ=750，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数k σ。
解 由于D /d /.,r /d /.====72621163620048，所以查教材附表 3.1，插值得a .σ≈246，查教材附科3.1，插值得q .σ≈090，则()()k q a ...σσσ=+-=+⨯-=11109024612313-4 圆轴的轴肩尺寸为：D m m ,d m m ,r m m ===54453，如用题3-2中的材料，设其强度极限B M P a σ=420，试绘制此零件的简化极限应力线图。
解 由D /d /.,r /d /.====5445123450067，所以，查教村附表 3.1,插值得a .σ≈299，查教材附图3.1，插值得q .σ≈078，则()()k q a ...σσσ=+-=+⨯-=1110782291201查教材附图3.2，插值得.σε≈074，按粗车加工工艺，查教材附图3.4，插值得.σβ≈13，则qk .K ....σσσσ⎛⎫⎛⎫=+-=+-⨯= ⎪ ⎪εββ⎝⎭⎝⎭11201111122507408313得()()()A ',,,C ,D '.,.075562600141676296按比例绘出该零件的极限应力线图如图 3.14所示。
机械设计基础习题答案第5章
5-1如图所示的V带在轮槽内的三种安装情况，哪一种正确？为什么？答：第一种安装方式正确。
因为第二种安装方式，使带缠身较大的弯曲变形，带在传动中受到的弯曲应力增大，影响带的使用寿命。
第三种安装方式，使带的工作面与带轮的接触面积减小，影响带传动的传动能力。
5-2什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间的关系？答：紧边和松边拉力的差值为带传动中起传递转矩作用的拉力，称为有效拉力F。
为保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力紧套在带轮上，由于静止不动，带两边承受相等的拉力，称为初拉力F o。
F2F 0 f fe e 1 15-3小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角的计算公式？答：F随α的增大而增大。
增加α会使接触弧上摩擦力的总和增加，从而使F增大，提高其传动能力。
由于大带轮到包角α2大于小带轮的包角α1，打滑首先发生在小带轮，因此，只考虑小带轮的包角α1。
5-4带传动工作时，带的截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？答：（1）拉应力：作用于带的全长。
带的紧边σ1为，松边为σ2，σ1＞σ2。
（2）弯曲应力：绕过带轮处受到弯曲应力的作用。
σb1＞σb2。
（3）离心拉应力：沿带长均匀分布。
当带在紧边绕上小带轮时应力达到最大值，其值为σmax=σ1+σb1+σC5-5带传动的弹性滑动和打滑是如何产生的？它们对带传动的影响？是否可以避免？答：弹性滑动是由于带的弹性变形，只要传递圆周力，就会产生弹性滑动，不可避免。
弹性滑动引起带的传动比的变化。
打滑是由于过载引起的，能够避免。
5-6链传动的主要失效形式有哪几种？答：链板疲劳破坏；滚子和套筒的冲击疲劳破坏；链条铰链磨损；链条铰链的胶合；静力拉断。
5-7链传动为何要适当张紧？与带传动的张紧有什么区别？答：链传动中，不需要给链条初拉力。
链传动张紧的目的，是为了避免松边下垂量过大而引起啮合不良或振动现象。
带传动工作一段时间后会由于塑性变形和磨损而松弛，使初拉力减小，传动能力下降。
机械设计习题 第五章
因: 施加于中间零件上的转矩要克服A, B两种螺纹副间的摩檫力矩
∴ T＇max ＝2Tmax＝2×14866.4＝29732.8 N.mm。
σca ＝1.3F2F2＝F1＋F=2.6F＝26000π( N )
π/4d12
＝1.3×26000×π×4/π×8.9172＝1700.35 N/mm2＞[σ]＝120 N/mm2
∴ 该螺栓组不安全。
2．解：F2＝F0＋Cb/(Cb＋Cm)×F＝1000＋1/2×1000＝1500N
F1＝F0－{1－Cb/(Cb＋Cm)}×F＝1000－1/2×1000＝500N或：F1＝F2－F＝1500－1000＝500N
一、1．C 2．B 3．C 4．B 5．A 6．B 7．B 8．B 9．C 10．A
11．C 12．A 13．C 14．C 15．B16．A 17．A 18．C 19．C 20．C
21 B 22．A 23．C 24．A 25．C 26．A 27．C 28．C 29．B
二、简答题：
1． 螺栓连接；适用于两被联接件均不太厚的场合。
4×1.34×1.3
ψ＝ arctgZP＝ arctg1×2＝ 2.4800＝2°28’47”
πd2π×14.701
ψv＝ arctgfv ＝ arctgff= 0.15β＝α＝ 30°
cosβ2
ψv＝arctg0.15＝9.826°＝ 9°49’35”。
cos 30°
∴ Tmax ＝ Fmax×d2/2×tg(ψ＋ψv) ＝9271.42×14.701×tg(2.480°＋9.826°) ＝ 14866.4 N.mm
双头螺柱联接；适用于被联接件之一较厚，且经常装拆的场合。
螺钉联接；适用于被联接件之一较厚，且不经常装拆的场合。
机械设计作业第5答案解析
第五章螺纹联接和螺旋传动一、选择题5—1 螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性C，传动的效率A；牙型角 增大，则联接的自锁性A，传动的效率C。
A、提高B、不变C、降低5—2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 D 。
A、三角形螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹5—3 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常装拆时，往往采用A 。
A、双头螺柱联接B、螺栓联接C、螺钉联接D、紧定螺钉联接5—4螺纹联接防松的根本问题在于C。
A、增加螺纹联接的轴向力B、增加螺纹联接的横向力C、防止螺纹副的相对转动D、增加螺纹联接的刚度5—5对顶螺母为A防松，开口销为B防松，串联钢丝为B防松。
A、摩擦B、机械C、不可拆5—6在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为B。
A、间隙配合B、过渡配合C、过盈配合5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆C作用。
A、受剪切应力B、受拉应力C、受扭转切应力和拉应力D、既可能只受切应力又可能只受拉应力5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠A来承载。
A、接合面间的摩擦力B、螺栓的剪切和挤压C、螺栓的剪切和被联接件的挤压5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为B；受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为A；受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中，螺栓所受的载荷是A；受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷是D。
A、工作载荷B、预紧力C、工作载荷+预紧力D、工作载荷+残余预紧力E、残余预紧力5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。
假设螺栓的刚度C b与被联接件的刚度C m相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F等于预紧力F0时，则D。
A、联接件分离，联接失效B、被联接件即将分离，联接不可靠C、联接可靠，但不能再继续加载D、联接可靠，只要螺栓强度足够，工作载荷F还可增加到接近预紧力的两倍5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12，这是因为C。
机械设计作业第5答案
第五章螺纹联接和螺旋传动一、选择题5—1螺纹升角书增大，则联接的自锁性_J，传动的效率；牙型角增大，则联接的自锁性_A_，传动的效率_C_。
A、提高B、不变C降低5—2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是_ D _。
A、三角形螺纹B梯形螺纹C、亦齿形螺纹D、矩形螺纹5—3当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常装拆时，往往采用A 。
—A、双头螺柱联接B、螺栓联接 C 、螺钉联接 D 、紧定螺钉联接5—4螺纹联接防松的根本问题在于_ C_。
A、增加螺纹联接的轴向力B、增加螺纹联接的横向力C防止螺纹副的相对转动D、增加螺纹联接的刚度5—5对顶螺母为—A _防松，开口销为—B_防松，串联钢丝为—B_防松。
A、摩擦B、机械C、不可拆5—6在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为_B_。
A、间隙配合B、过渡配合C过盈配合5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆_C_作用。
A、受剪切应力B、受拉应力C受扭转切应力和拉应力D既可能只受切应力又可能只受拉应力5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠_A_来承载。
A、接合面间的摩擦力B、螺栓的剪切和挤压C螺栓的剪切和被联接件的挤压5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为—B _；受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为_A_;受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中，螺栓所受的载荷是_A_ ;受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷是—D _。
A、工作载荷B、预紧力C工作载荷+预紧力D工作载荷+残余预紧力E、残余预紧力5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。
假设螺栓的刚度C b与被联接件的刚度G相等，联接的预紧力为F。
，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F等于预紧力F o时，则DA 。
联接件分离，联接失效B被联接件即将分离，联接不可靠C联接可靠，但不能再继续加载D联接可靠，只要螺栓强度足够，工作载荷F还可增加到接近预紧力的两倍5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12这是因为C。
机械设计(第八版)课后答案高等教育出版社第五章习题ppt(1)
解: 1. 联接受力分析 受力平移
T
T
1
竖向载荷 FΣ= 60kN
转矩 T = FΣL = 60× 250 = 15000N ?m 2. 螺栓受力
1
F F1
F2
F1
F F2
在F作用下,每个螺栓受到的横向力
F1 = FΣ/ 6 = 10kN
T下,每个螺栓受到切向力
a情况 b情况
F2 = T /6× 125 = 20kN
解: 1. 联接受力分析 受力平移
竖向载荷 FΣ= 20kN
转矩 T = FΣL = 20× 300 = 6000N ?m
2. 螺栓受力 在F作用下 ,每个螺栓受到的横向力
F2
1 F1
T2
F1 F2
F2 3 F1
F4
F2 F1
F1 = FΣ/8 = 2.5kN
T下,每个螺栓受到切向力
2
2
如图所示，受力最大的为 2、4螺栓，其值为：
=
1.2× 9 0.15× 1
=
72kN
F2
1 F1
T2
F1 F2
3
F4
F2 F1 F2 F1
d1 ≥
4× 1.3F0
π [σ] =
4× 1.3F0S
πσ S
查表5-10(控制预紧力 ) S = 1.5 d1 ≥23.6mm
不控制预紧力 S = 12.5 d1 ≥68.2mm
4. 螺栓比较 取控制预紧力的普通螺栓联接， M30 (GB196-81)
F=
2
F1 + F2
2
+
2F1F2
cos45°
= 9kN
3. 设计螺栓
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机械设计第五章课后习题
5-分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应
5-将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处
5-分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当缸内的最高力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化
5- 5-4所示的底板螺栓组联接受外作用在包轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？
5-5图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为KN，载荷有较大的变动。
试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？
5-6已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为mm、大小为60KN的载荷作用。
现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种不知型式所用的螺栓直径较小？为什么？
5-5-5所示为一拉杆螺纹联接。
已知拉丁所受的载F=56KN载荷稳定，拉丁材料Q23钢，试设计联接
5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。
若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。
螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。
5-9
受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。
已知螺栓预紧力
Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10
000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。
已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa，
缸盖与缸体均为钢制，直径试设计此联接。
25mm.上、下凸缘厚均为
D1=350mm,D2=250mm.
5-11设计简单千斤顶（参见图5-41）的螺杆和螺母的主要尺寸。
起重量为40000N，起重高度为200mm,材料自选。
5-
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
5-5
采用铰制孔用螺栓联接为宜，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抗转矩
由公
和
可求得螺栓的最小直径，铰制孔用螺栓时，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铰制孔用螺栓的直径小。
5-6
5-7
5-8
5-9
5-10
5-11
解： (1) 选作材料。
螺栓材料等选用45号钢。
螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强[P]=15MPa.
(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
1.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
，所以上式可简化为但对中小尺寸的螺杆，可认为
式中，A为螺杆螺纹段的危险截面面积，。
S为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋，S=3.5-5.0。
对于传导螺旋，S=2.5-4.0。
对于精密螺杆或水平螺杆，S>4.
本题取值为5.故
（5）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d=44mm,螺纹内径d1=36mm,螺纹中径d2=40.5mm,螺纹线数n=1,螺距P=7mm.
(6)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
f=0.09(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。
（7）计算螺母高度H.因选所以H=,取为102mm.螺纹圈数计算：z=H/P=14.5 螺纹圈数最好不要超过10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P,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H=70mm,则螺纹圈数z=10,满足要求。
（8）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。
（9）螺杆的稳定性计算。
当轴向压力大于某一临界值时，螺杆会发生侧向弯曲，丧失稳定性。
好图所示，取B=70mm.则螺杆的工作长度
l=L+B+H/2=305mm
螺杆危险面的惯性半径i=d1/4=9mm
螺杆的长度：按一端自由，一段固定考虑，取
为中柔度压杆。
棋失稳时的临界载荷按欧拉公式计算,因此本题螺杆螺杆的柔度：, 得．
所以满足稳定性要求。