机械设计作业集第5章答案
机设习题答案(第5章)
11. 受力简化： 载荷向螺栓组对称中心简化得二种简单受力情况： ①受横向载荷F Σ作用： F Σ=20 kN②受转矩T 作用: T=F Σ·2. 螺栓所受剪力:①F Σ作用下: F=/Z=20000/8=2500 N ②T 作用下: r max =r i =r=(752+752)1/2=106 mm=0.106 mF T =T ·r max /∑r i =T/8r =6000/8/0.106 =7075.47 N 3. 受载最大的螺栓所受到的F max ：F max =（F 2+F T 2-2FF T cos135 =(25002+7075.472-2×4. 螺栓直径d o 和d: 按栓杆的剪切强度设计45钢、5.6级 P.83. 表5-8 σs =300 MPa 铰制孔联接、变载荷 P.84. 表5-10 S τ=3.5～5.0 [τ]= σs /S τ=300/(3.5～5.0)=60～85.71 MPad o =(4F max /π[τ])1/2=(4×9018.19/π/(60～85.71))1/2=11.574～13.834 mm 查手册,取: d o =14 mm d=12 mm《机械设计》（第八版）濮良贵主编习题参考答案（第5章）5-7．图5-52所示为一拉杆螺纹联接。
已知拉杆所受的载荷F=56KN，载荷稳定，拉杆材料为Q235钢，试设计此联接。
（属松联接，材料性能等级取4.6级）解：1．螺栓的性能等级：属一般联接，取4.6级2．屈服极限σs: Q235(属中碳钢),4.6级别 P.84.表5-9 σs=240 Mpa3. 安全系数S: 松螺栓联接 P.84.表5-10 S=1.2～1.74. 许用应力[σ]: [σ]=σs/S=240/(1.2～1.7)=141.18～200 MPa5. 螺纹小径d1: d1=(4F/π[σ])1/2=18.88～22.47mm6. 公称直径d: 按GB196-81,取d=24mm的粗牙普通螺纹,即M245-9、受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。
机械设计第五章课后习题答案
5-1解：蜗轮 2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即和。
图 5.5图5.6 5-2解：这是一个定轴轮系，依题意有：齿条 6 的线速度和齿轮5 ′分度圆上的线速度相等；而齿轮5 ′的转速和齿轮 5 的转速相等，因此有：通过箭头法判断得到齿轮5 ′的转向顺时针，齿条 6 方向水平向右。
5-3解：秒针到分针的传递路线为： 6→5→4→3，齿轮3上带着分针，齿轮6上带着秒针，因此有：。
分针到时针的传递路线为：9→10→11→12，齿轮9上带着分针，齿轮12上带着时针，因此有：。
图 5.7图5.85-4解：从图上分析这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件为行星架。
则有：∵∴∴当手柄转过，即时，转盘转过的角度，方向与手柄方向相同。
5-5解：这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，构件为行星架。
则有：∵，∴∴传动比为10，构件与的转向相同。
图 5.9 图5.105-6解：这是一个周转轮系，其中齿轮 1为中心轮，齿轮2为行星轮，构件为行星架。
则有：∵，，∵∴∴5-7解：这是由四组完全一样的周转轮系组成的轮系，因此只需要计算一组即可。
取其中一组作分析，齿轮 4、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件1为行星架。
这里行星轮2是惰轮，因此它的齿数与传动比大小无关，可以自由选取。
（1）由图知（2）又挖叉固定在齿轮上，要使其始终保持一定的方向应有：（3）联立（ 1）、（2）、（3）式得：图 5.11 图5.125-8解：这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。
∵，∴∴与方向相同5-9解：这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。
∵设齿轮 1方向为正，则，∴∴与方向相同图 5.13图5.145-10解：这是一个混合轮系。
其中齿轮 1、2、2′3、组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。
机械设计作业集(答案)
机械设计作业集（答案）第五章螺纹一、简答题1.相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别?答普通三角螺纹的牙型角为60 º，又分为粗牙螺纹和细牙螺纹，粗牙螺纹用于—般连接，细牙螺纹在相同公称直径时，螺距小、螺纹深度浅、导程和升角也小，自锁性能好，适合用于薄壁零件和微调装置。
细牙螺纹的自锁性能好，抗振动防松的能力强，但由于螺纹牙深度浅，承受较大拉力的能力比粗牙螺纹差。
2.螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同?答(1)普通螺栓连接：被连接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。
装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。
(2)精密螺栓（铰制孔螺栓）连接：装配间无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制扎螺栓连接。
(3)双头螺柱连接：螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母，适于常拆卸而被连接件之一较厚时。
装拆时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。
(4)螺钉连接：适于被连接件之一较厚(上带螺纹孔)、不需经常装拆、受载较小的情况。
一端有螺钉头、不需螺母。
(5)紧定螺钉连接：拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。
可传递不大的轴向力或扭矩。
3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？答绝大多数螺纹连接在装配前都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。
这个预先加的作蝴用力称为顶紧JJ力。
预紧的目的在于增强连接的紧密性和可靠性，以防止被连接件在受力后出现松动、缝隙或发生滑移。
4.连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施?答; 对于一般单线螺纹，螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角，本身能满足自锁条件，但是在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副摩擦力可能减小或瞬时消失，多次反复作用后，就可能松脱。
另外，在温度大幅度变化的情况下，反复的热胀冷缩，也会造成松脱。
精密机械设计第五章课后答案
5.1铰链四杆机构的基本型式有哪几种？曲柄摇杆机构,传动特点：曲柄整周转动，摇杆往复摆动。
双曲柄机构，传动特点：主动曲柄连续等速转动，从动曲柄一般不等速转动。
双摇杆机构，传动特点：两连架杆均作往复摆动。
5.2铰链四杆机构可以通过哪几种方式演化为其他型式的四杆机构?①改变构件的形状和相对尺寸②改变运动副的尺寸③选用不同构件作为机架。
5.3铰链四杆机构曲柄存在的条件是什么？①最短杆为机架或连架杆②最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
5．4何谓四杆机构的压力角和传动角？压力角：四杆机构中，从动杆上受力点所受力的方向与改点速度方向之间的夹角。
传动角：连杆与从动杆轴线之间所夹得锐角。
5.5铰链四杆机构中有可能产生死点位置的机构有哪些？他们发生死点的位置条件是什么？曲柄摇杆机构，若以摇杆为主动件，当连杆与曲柄处于共线位置时产生死点。
曲柄滑块机构：以滑块为主动件时，传动角为零时产生死点。
平行四边形机构：曲柄与连杆共线。
传动角为零，产生死点。
5.6 当给定连杆两个位置时，设计的铰链四杆机构可以有无穷多，若要有唯一确定解。
可以附加哪些条件？给定连杆两个位置，附加条件：最小传动角，曲柄或摇杆长度，固定铰链中心A、D的位置范围要求，主从动件的转角。
5.7写出正弦机构和正切机构的传动特性式和传动表达式；从结构上如何区别正弦机构和正切机构？正弦机构：S=asinΦ正切机构：S=atanΦ区别：正弦机构推杆的工作面为一个面，摆杆的工作面为一球面。
正切机构则相反，推杆工作面是一球面，摆杆工作面为一平面。
5.8何谓机构的原理误差？原理误差：仪器中采用机构的传动特性与要求传动特性不相符而引起的仪器误差。
5.9图5-40所示铰链四杆中，已知BC=50mm，CD=35mm，AD=30mm，AD为计架。
问：⑴若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值。
⑵若此机构为双曲柄机构，求AB的最小值。
⑶若机构为双摇杆机构，求AB的值。
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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。
机械设计作业集参考答案
机械设计作业集参考答案（选择、填空题）第三章机械零件的强度一、选择题二、填空题3-16 最大应力法、安全系数法、σ ≤[σ] 、S ca≥[S]3-17 静、变3-18 疲劳失效、光滑区、粗糙区3-19无限寿命、有限寿命3-20复合（双向）、疲劳或静、复合（双向）、静3-21化学热处理、高频表面淬火、表面硬化加工3-22截面形状突变处、增大第四章摩擦、磨损及润滑概述二、填空题4-11摩擦、磨损及润滑4-12吸附4-13温度、压力4-14干摩擦、边界摩擦、液体摩擦4-15流动阻力4-16降低、降低4-17 高、低4-18齿轮齿面的胶合、齿轮齿面的磨损、齿轮齿面的点蚀4-19相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙、相对速度，其运动方向必须使油由大端流进，小端流出、滑油必须有一定的粘度，且充分供油。
4-20最小厚度h min ≥ 许用油膜厚度[h]第五章螺纹连接二、填空题5-20 60°、联接、30°、传动5-21大、中、小5-22普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹 5-23螺纹升角ψ 、牙型斜角β（牙侧角）5-24螺纹副间的摩擦阻力矩T 1 、螺母环形端面与被联接件（或垫圈）支承面间的摩擦阻力矩T 2 5-25 90、螺纹根部 5-26拉、扭切5-27 接合面间的摩擦力、预紧（拉伸、扭转）、接合面间的滑移、螺栓被拉断、铰制孔用螺栓抗剪切、剪切、挤压、螺杆被剪断、螺杆与孔壁接触面被压溃（碎） 5-28 F 0+FC b /（C b +C m ）、 F 0-FC m /（C b +C m ）、[]σπσ≤⨯=212314d F . 5-29螺栓、被联接件、螺栓的刚度、被联接件的刚度，同时适当增大预紧力 5-30弯曲5-31 摩擦、机械、其它（破坏螺纹副的关系）5-32 求出螺栓组中受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行强度计算5-33合理的确定联接结合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求每个螺栓和联接结合面间受力均匀，便于加工和装配、① 联接结合面设计成轴对称的简单几何形状；② 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理；③螺栓的排列应有合理的间距、边距；④分部在同一圆周上螺栓数目应取成4、6、8等偶数 5-34 受载较大且经常装拆、调整或承受变载荷第六章 键、花键、无键联接和销联接一、选择题二、填空题6-11 普通平键、薄型平键、导向平键、滑键、普通平键、薄型平键、导向平键、滑键 6-12 B 型(方头)键 、键宽20mm 、公称长度80mm 6-13工作面压溃、工作面的过度磨损6-14两侧面、键与键槽侧面的挤压、间隙、上下两面、键的楔紧作用（摩擦力）传递转矩 6-15不6-16 1 、2、120°～130° 6-17小径 、齿形6-18 高、加工精度高，能用磨削的方法消除热处理引起的变形第七章 铆接、焊接、胶接和过盈连接一、选择题二、填空题7-4对接焊缝、角焊缝、同一平面内、不同一平面内 7-5剪切、拉伸第八章 带传动一、选择题二、填空题8-21 初拉力F0、摩擦系数f（当量摩擦系数f V）、小带轮包角 18-22紧边、松边拉应力（σ1、σ2）、离心拉应力σc、弯曲应力（σb1、σb2）、σmax=σ1+σc+σb1、紧边与小带轮接触处8-23 疲劳破坏、打滑、在不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命8-24 1500、7508-25 安装张紧轮、调整中心距8-26小、小带轮包角小于大带轮包角8-27 高速、提高带传动的能力、工作平稳性好及起到过载保护的作用8-28计算功率、小轮转速8-29带两边的拉力差及弹性变形8-30带绕在带轮上的部分第九章链传动9-17内链板和套筒、外链板和销轴、滚子和套筒、套筒和销轴9-18越高、越大、越少9-19链的疲劳破坏、链条铰链的磨损、胶合、链条静力拉断、链板的疲劳强度9-20平均、瞬时9-21 A系列、链节距为25.4mm9-22 链节距、链速第十章齿轮传动二、填空题10-23 硬、韧、齿面硬度、HBS＜350、30~50、小齿轮的循环次数多、HB S≥350、HBS1 = HBS210-24调质、正火、渗碳淬火、整体淬火、表面淬火10-25 齿面点蚀、断齿、磨损、胶合10-26 节线附近靠近齿根、为单齿啮合区、摩擦力大润滑不良10-27 悬臂梁、模数m 、不相等10-28 赫芝、分度圆直径d1（中心距a）、不变10-29渐轮齿形状对弯曲应力的影响、齿数、C、A10-30脉动10-31对称、脉动循环、-300MPa 、300MPa，、010-32 斜齿轮的优点不能充分发挥、轴向力过大、8°~ 20°、中心距10-33第十一章蜗杆传动11-15 q =d1/m11-16γ≤ϕv11-17 m a1= m t2 = m，α a1 = α t2=α，γ1＝β211-18低、好、1、2、4、611-19合金钢、淬火、锡青铜11-20蜗轮、材料上，蜗轮采用青铜，强度差、结构上，蜗杆的齿是连续的，蜗轮的齿是独立的11-21 相同、导程角11-22 啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、溅油损耗第十二章滑动轴承二、填空题12-15避免过度磨损、限制温升，避免胶合12-16 增大、减小12-17提高、提高、增加12-18 p≤[p] 、pv ≤[pv]、v ≤ [v]12-19 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙、有相对速度，其运动方向必须使油由大端流进，小端流出、润滑油必须有一定的粘度，且充分供油、h min≥[h]第十三章滚动轴承二、填空题13-16 N316/P6 、51316(2) 51316 、N316/P6(3) 6306 /P5 、51316(4) 6306 /P5(5) 3030613-17深沟球轴承的外圈边沿两端厚度一样，公称接触角为0；而角接触球轴承外圈边沿两端有厚薄之分，公称接触角不为0、深沟球轴承可以承受不大的双向轴向力，而角接触球轴承只可承受单向轴向力13-18疲劳寿命13-19静强度13-20 规律性非稳定的脉动循环、稳定的脉动循环13-21 双支点各单向固定（两端固定）、一支点双向固定，另一端支点游动（一端固定、一端游动）、两端游动支承（两端游动）13-22提高轴承的旋转精度、支承刚度、减小机器工作时轴的振动、在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一轴向力，以消除轴承中的游隙13-23精度不同数值较小的负偏差、0、负值13-24为了防止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，并阻止润滑油流失、接触式密封（中低速）、非接触式密封（高速）、混合式密封（密封效果较好）第十四章联轴器和离合器14-11 变刚度、增大14-12 对中榫、铰制孔螺栓14-13齿顶制成球面，具有适当的顶隙和侧隙14-14 工况（计算力矩）、最大转速、轴孔直径14-15 破断式、嵌合式、摩擦式第十五章轴二、填空题15-13转、心、传动、转15-14 便于轴上零件安装定位、近似等强度15-15非对称循环15-16 对称、脉动15-17小于15-18 低速轴受到的转矩大得多15-19轴的强度、轴的刚度15-20轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴挡档圈、挡圈等、键、花键、过盈配合等15-21合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷、改进轴的结构以减小应力集中、改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度15-22 改善轴的支承情况(减小跨距、改悬臂为简支、采用支承刚度大的轴承等)、增大轴的直径、采用空心轴、合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷等。
(机械制造行业)机械设计作业集
机械设计作业集第五章 螺纹一、简答题1. 相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别?2. 螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同?3. 为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？4. 连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施?5. 防松原理和防松装置有哪些?6. 为什么只受预紧力的紧螺栓连接，对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的1．3倍按纯拉伸计算?7. 常见的螺栓中的螺纹是右旋还是左旋、是单线还是多线？ GB5782-2000螺栓M16X100，8.8级，螺栓试问：螺栓的公称直径是多少?100是螺栓哪部分的长度？螺栓的屈服极限是多少？8. 为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？提高螺栓联接强度有哪些主要措施？ 二、计算题1.图示螺栓联接中，采用两个M20的4.6级普通螺栓，其安全系数为 1.5，联接接合面间的摩擦系数f=0.20，防滑系数2.1=s K ，计算该联接允许传递的静载荷F 。
（M20的螺栓mm d 294.171= ）2. 一悬臂粱由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷P=1000N ，螺栓布局和相关尺寸如图所示，试选择螺栓直径d 。
（15分）注：（1）螺栓的性能等级为6.8；安全系数为1.5.（2）图示尺寸单位为mm ； （3）板间摩擦系数f=0.15，防滑系数KS=1.2 ； ；（4）螺纹标准见下表：3.图示刚性联轴器由6个均布于直径mmD 1950=的圆周上的螺栓联接，联轴器传递的转矩 m N T .2600=。
试按下列情况校核该螺栓联接的强度。
螺纹外径d （mm ）56810121416螺纹内径d 1（mm ）4.1344.9176.6478.37610.10611.83513.835（1）采用M16的小六角头铰制孔螺栓，如图方案I ，螺栓受剪处直径mmd 170=，螺栓材料为45钢，许用剪应力MPa 195][=τ；许用挤压应力MPa p 300][1=σ；联轴器的材料为HT250，许用挤压力MPap 100][2=σ。
机械制造装备设计第五章习题答案
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。
机设习题答案(第5章)
11. 受力简化： 载荷向螺栓组对称中心简化得二种简单受力情况： ①受横向载荷F Σ作用： F Σ=20 kN②受转矩T 作用: T=F Σ·2. 螺栓所受剪力:①F Σ作用下: F=/Z=20000/8=2500 N ②T 作用下: r max =r i =r=(752+752)1/2=106 mm=0.106 mF T =T ·r max /∑r i =T/8r =6000/8/0.106 =7075.47 N 3. 受载最大的螺栓所受到的F max ：F max =（F 2+F T 2-2FF T cos135 =(25002+7075.472-2×4. 螺栓直径d o 和d: 按栓杆的剪切强度设计45钢、5.6级 P.83. 表5-8 σs =300 MPa 铰制孔联接、变载荷 P.84. 表5-10 S τ=3.5～5.0 [τ]= σs /S τ=300/(3.5～5.0)=60～85.71 MPad o =(4F max /π[τ])1/2=(4×9018.19/π/(60～85.71))1/2=11.574～13.834 mm 查手册,取: d o =14 mm d=12 mm《机械设计》（第八版）濮良贵主编习题参考答案（第5章）5-7．图5-52所示为一拉杆螺纹联接。
已知拉杆所受的载荷F=56KN，载荷稳定，拉杆材料为Q235钢，试设计此联接。
（属松联接，材料性能等级取4.6级）解：1．螺栓的性能等级：属一般联接，取4.6级2．屈服极限σs: Q235(属中碳钢),4.6级别 P.84.表5-9 σs=240 Mpa3. 安全系数S: 松螺栓联接 P.84.表5-10 S=1.2～1.74. 许用应力[σ]: [σ]=σs/S=240/(1.2～1.7)=141.18～200 MPa5. 螺纹小径d1: d1=(4F/π[σ])1/2=18.88～22.47mm6. 公称直径d: 按GB196-81,取d=24mm的粗牙普通螺纹,即M245-9、受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。
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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。 A、 要求精度高 B、 减少应力集中 C、 防止拧紧时过载拧断 D、 便于装配
5— 12 紧螺栓联接强度计算时将螺栓所受的轴向拉力乘以
则螺栓的应
D、 螺母和螺栓变形性质不同
5— 18 螺栓的材料性能等级为 6.8 级，则螺栓材料的最小屈服极限近似为 A。
A、 480MPaB、 6 MP aC、 8 MP a D、 0.8 MP a
5— 19 采用凸台或沉头座作为螺栓头或螺母的支承面，是为了
A。
A、 避免螺栓受弯曲应力 B、 便于放置垫圈 C、 减小预紧力 D、 减小挤压应力 5— 20 设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但该组螺栓仍采用相同的规格 （材料、直径和长度均相同） ，这主要是为了 C。
5— 41 在螺栓联接中，不同的载荷类型要求不同的螺纹余留长度，这是为什么？
答：螺纹的余留长度越长， 则螺栓杆的刚度 Cb 越低 , 这对提高螺栓联接的疲劳强度有利。 因此， 承受变载荷和冲击载荷的螺栓联接，要求有较长的余留长度。
5— 42 联接螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需要防松装置？试各举出两个机械防松
机械设计作业集
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
答： 普 通紧 螺栓联 接所受 到的轴向工作载荷 为脉动循 环时，螺栓上的 总载 荷 为
F F0
Cb F ，即同方向（不变号）的非对称循环变载荷，
Cb Cm
为脉动循环时，螺栓上的总载荷为预紧力，即大小不变的静载荷，
0＜r ＜ 1；所受到的横向工作载荷 r=1 。
5— 47 螺栓的为 8.8 级，与它相配的螺母的性能等级应为多少？性能等级数字代号的
A、 外形美观 B、 购买方便 C、便于加工和安装 D、 受力均匀
5— 21 传动螺旋工作时，其最主要的失效形式为
D。
A、 螺杆的螺纹圈被剪断 B、 螺母的螺纹圈被剪断
C、 螺纹工作面被压碎 D、 螺纹工作面被磨损
二、填空题
5— 22 三角形螺纹的牙型角 =60°，适用于 联接 ；而梯形螺纹的牙型角 =30°，适用于 传动 。
成绩
实践中很少发生失效，因此，通常不需进行其 强度计算。
5— 45 松螺栓联接和紧螺栓联接的区别是
姓名 学号
任课 教师 批改 日期
-3-
机械设计作业集
什么？在计算中如何考虑这些区别？
答：松螺栓联接，装配时螺母不需要拧紧。在承受载荷之前，螺栓不受力。
紧螺栓联接，装配时螺母需要拧紧。在拧紧力矩作用下，螺栓除受预紧力
4 1.3F2
。
d
2 1
5— 33 受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接， 当预紧力为 F 0 和工作载荷 F 一定时，为减小螺 栓所受的总拉力 F2，通常采用的方法是减小 螺 栓的刚度或增大 被联接件 的刚度；当工作载荷
班级 姓名 学号
成绩 任课 教师 批改 日期
-2-
机械设计作业集
F 和残余预紧力 F 1 一定时，提高螺栓的疲劳强度，可以减小 螺栓的刚度 或增大 被联接件的刚度 。
②螺杆与孔壁接触面被压溃（碎）
计算准则：
F
螺杆的剪切强度螺杆与孔壁接触面的挤压强度
2
d0 4
F
P
P
d 0 L min
5— 44 计算普通螺栓联接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺
母和螺纹牙的强度？
答：螺栓头、螺母和螺纹牙的结构尺寸是 根据与螺杆的等强度条件及使用经验规定的，
班级
5— 38 螺栓组联接结构设计的目的是 合理的确定联接结合面的几何形状和螺栓的布置形式，
力求每个螺栓和联接结合面间受力均匀，便于加工和装配
；应考虑的主要问题有 ①联接结合面设
计成轴对称的简单几何形状；②螺栓的布置应使各螺栓的受力合理；③螺栓的排列应有合理的间
距、边距；④分部在同一圆周上螺栓数目应取成
含义是什
么？
答：与之相配的螺母的性能等级应为 8 级或 9 级（ d＞ 16～39mm）。
性能等级 8.8 ，表示小数点前的数字 8 代表材料的抗拉强度极限的 1/100( B /100 ， B =8×100MPa) ，
小数点后的 数字 8 代表材料 的屈服 极限 ( s)与抗拉强 度极限 ( B) 之比值 ( 屈强比 ) 的 10 倍
F0 的拉伸而产生的
拉应力外还受摩擦力矩 T1 的扭转而产生的扭切应力，使螺栓处于拉伸与扭转的复合应力状态。
强度计算时，松螺栓联接只考虑工作载荷即可。 紧螺栓联接应综合考虑拉应力和扭切应力的作用，计入扭切应力的影响，即螺栓所受的轴向 拉力乘以 1.3 。
5— 46 普通紧螺栓联接所受到的轴向工作载荷或横向工作载荷为脉动循环时，螺栓上的总载 荷各是什么循环？
5— 23 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的 中径，计算螺纹的危险截面时使用的是螺纹的
大径，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的 小 径。
5— 24 常用螺纹的类型主要有 普通螺纹 、 米制锥螺纹 、 管螺纹 、梯形螺纹 、 矩形螺纹 、和 锯 齿形螺纹 。
5— 25 联接螺纹必须满足 自锁 条件，传动用螺纹的牙型斜角比联接用螺纹的牙型斜角 主要是为了 减小当量摩擦系数，提高传动效率 。
4、 6、 8 等偶数 。
5— 39 螺栓联接件的制造精度共分为 常装拆、调整或承受变载荷 的联接。
A、B 、C 三个精度等级，其中 B 级多用于 受载较大且经
三、分析与思考题
5— 40 常用螺纹有哪几种类型？各用于什么场合？对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同？
答：常用螺纹的类型和应用参看教科书 P60 表 5— 1。： 对联接螺纹的要求 : 联接可靠，当量摩擦系数大，自锁性能好。 对传动螺纹的要求 : 当量摩擦系数系数小，传动效率高。
5— 34 螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加
弯曲 应力。
5— 35 采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了
避免螺栓受附加弯曲应力 。
5— 36 螺纹联接防松， 按其防松原理可分为 摩擦 防松、 机械 防松和 其它（破坏螺纹副的关系）
防松。
5— 37 进行螺栓组联接受力分析的目的是 求出螺栓组中受力最大的螺栓及其所受的力，以便 进行强度计算 。
1.3，是由于 D 。
A、 安全可靠 B 、保证足够的预紧力 C、 防止松脱 D、 计入扭转剪应力
5— 13 对于工作载荷是轴向变载荷的重要联接， 的应力变化规律按 C。
螺栓所受总拉力在 F 0与 F2 之间变化， 则螺栓
A、 r= 常数 B、 m=常数 C、 min =常数
5— 14 对承受轴向变载荷的普通紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强 度的有效措施是 B。
小 ，这
5— 26 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数已定， 则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的 和牙型斜角 （牙侧角）。
螺纹升角 ψ
5— 27 螺纹联接的拧紧力矩等于 螺纹副间的摩擦阻力矩 T1 和螺母环形端面与被联接件（或垫 圈）支承面间的摩擦阻力矩 T2 之和。
5— 28 螺纹联接防松的实质在于 防止螺纹副在受载时发生相对转动 。 5— 29 在螺栓联接的破坏形式中，约有 90 %的螺栓属于疲劳破坏，疲劳断裂常发生在 螺纹根部 。
对顶螺母、弹簧垫圈为摩擦防松。
5— 什么？计算准则各是什么？
答：普通螺栓联接（受横向载荷）的主要失效形式：①
接合面滑移 ②螺栓杆被拉断
计算准则： 承载条件
F0
K SF
if
螺杆的拉伸强度
1. 3F 0
2
d1 4
铰制孔用螺栓联接的主要失效形式：①螺杆被剪断
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
Cb 与被联接件的刚度 Cm 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 F 0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
和摩擦防松的例子。
答：在冲击、振动或变载荷的作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，这种现象多
次重复后，就会使联接松脱。在高温或温度变化较大的情况下，由于螺纹联接件和被联接件的材
料发生蠕变和应力松弛，也会使联接中的预紧力和摩擦力逐渐减小，最终导致联接失效。因此螺
纹联接需要防松。
例：开口销与六角开槽螺母、止动垫圈为机械防松；
5— 30 普通紧螺栓联接，受横向载荷作用。则螺栓中受
拉 应力和 扭切 应力作用。
5— 31 普通螺栓联接承受横向工作载荷时，依靠 接合面间的摩擦力 承载，螺栓本身受 预紧 （拉伸、扭转） 力作用，则联接可能的失效形式为 接合面间的滑移、螺栓被拉断 ；铰制孔用螺栓