机械设计第五章作业
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。
机械设计基础第5章 轮系习题解答1
45 30 34 15 15 17
12
例2：在下图所示的轮系中，已知z1=20，z2=40，
z2'=20，z3=30，z4=80，试求传动比i1H。
解： i12
n1 n2
z2 z1
40 20
2
i2H4
n2 n4
nH nH
z4 z2
80 4 20
n2 n2
n4 0
联立求解得：
i1H
解: 将轮系分解
4 13
1－2为定轴轮系 2－2’共轴
2
H
H－4－3－2’为周转轮系
2’
定轴轮系： i12＝ω1/ω2 ＝-z2/ z1
周转轮系： iH2’4＝(1- i2’H) =-z4 /z2’
连接条件： ω2＝ω2’
i12 • i2’HBiblioteka 联立解得 i1H1 H
z2 (1 z4 ) 40 (1 20) 10 z1 z2 20
n1 1 991909100
nH
1010000000
n1 19091909011 1100 1 nH 1100000 1010000000 100
iH 1
1 i1H
10100000
例题5.4：如图所示的轮系中 ，已知若 z1=20, z2=40,
z2’=20, z3=30，z4=80，试求传动比i1H。
z2=25，z2'=20，z3=75，齿轮1的转速为200r/min（箭头朝
上），齿轮3的转速为50r/min，求行星架转速的nH大小和
方向。
解： i13H
n1H n3 H
n1 nH n3 nH
z2z3 z1 z2
25 75 25 30 20 8
中南大学2021年《机械设计》第五章例题及答案
1、 图示螺栓联接中，采用两个M20的螺栓，其许用拉应力[]2160mm N =σ，联接件结合面间摩擦系数20.0=f ，防滑系数2.1=s K ，试计算该联接允许传递的静载荷?=F （M20的螺栓mm d 294.171=）。
2、气缸盖结构如图所示，气缸内径D 2=250mm ，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓联接，螺纹小径15.294mm ，[σ]=120MPa ，F 1=1.8F ，求气缸所能承受的最大压强P 。
3、图示为一有气密性要求的压力容器，内装有毒气体，气压p=0.6MPa ，容器直径mm D 600=，螺栓数量z=20，螺栓许用应力[]MPa 180=σ，预紧力N F 16000=，螺栓相对刚度系数()85.0=+=m b b C C C K ，试问：（1）应选用直径多大的螺栓？注意： 普通螺栓的公称直径D 2D 1小径/mm 10.106 13.835 17.294 26.211 …….（2）要求残余预紧力F F 7.11 ，问是否满足要求？4、图示支架用4个普通螺栓联接在立柱上，已知载荷P=12400N ，联接的尺寸参数如图所示，接合面摩擦系数f=0.2，螺栓材料的屈服极限σS =270N/mm 2,安全系数S=1.5，螺栓的相对刚度C b /(C b +C m )=0.3,防滑系数K s =1.2，试求所需螺栓小径d 1 。
F P D解题要点：1）载荷P产生倾覆力矩M, 在M的作用下，左边的两个螺栓所受轴向拉力较大，容易拉断失效，因此所需螺栓小径d1的计算应以左边的两个螺栓为对象；2）在横向载荷P的作用下，支架可能产生滑移，使联接失效。
为此，要保证在螺栓预紧力作用下，联接的接合面产生的摩擦力大于横向载荷与防滑系数的乘积；3）在倾覆力矩M的作用下，支架与立柱接合面的右边部分被进一步压紧，为避免接合面压溃失效，应校核接合面右部的压强。
本题未要求此项计算。
解：在力P的作用下：⑴螺栓组联接承受的倾覆力矩（顺时针方向）：M=P*150=12400*150=1860000Ncm⑵在倾覆力矩M的作用下，左边两螺栓受力较大,所受载荷F max :F max=M l max/∑l i2=1860000*(160/2)/4*(160/2)2=5812.5N⑶在横向载荷P的作用下，支架与立柱接合面可能产生滑移,根据不滑移的条件f F0 z≥K s P 可得：F0≥K s P /fz=1.2*12400/0.2*4=18600N⑷左边螺栓所受总拉力F2：F2= F0+[C b/(C b+C m)]*F=18600+0.3*5812.5=20343.75N⑸螺栓的许用应力：[σ]= σS/S=270/1.5=180MPa⑹螺栓危险截面的直径（螺栓小径d1）：d1≥[4*1.3 F2/3.14*[σ] ]1/2=[4*1.3*20343.75/3.14*180] 1/2=13.677mm题1-3的解题思路：1. ①求预紧力（最大）F0（式5-28）；（28896N）②求F（式5-9）(19264N)2. ①求总拉力（最大）F2（式5-33）；（16949.22N）②求工作拉力（最大）F（式5-29）；(6053.3N)③求压强（最大）p (1.48MPa)3. ⑴: ①求工作拉力F ；(8478N)②求总拉力F2（式5-32）；(8806N)③求d1（式5-34）；(9mm/M12)⑵: 求残余预紧力F1（式5-31）。
机械零件设计第5章 螺栓连接和螺旋传动 作业题与参考答案
第五章 螺纹连接和螺旋传动 作业题与参考答案一、选择题（每小题0.5分，共14分）1、用于传动的螺纹牙型可以是（ D ）。
A ．三角形、矩形、锯齿形；B ．矩形、三角形、梯形；C ．三角形、梯形、锯齿形；D ．矩形、梯形、锯齿形。
2、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能（ A ）。
A ．好；B ．差；C ．相同；D ．不一定。
3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹（ A ）。
A ．牙根强度高，自锁性能好；B ．传动效率高；C ．防振性能好；D ．自锁性能差。
4、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的（ B ）。
A ．螺距和牙型角；B ．升角和头数；C ．导程和牙形斜角；D ．螺距和升角。
5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用（ A ）。
A ．升角小，单线三角形螺纹；B ．升角大，双线三角形螺纹；C ．开角小，单线梯形螺纹；D ．升角大，双线矩形螺纹。
6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用（ A ）。
A ．三角形细牙螺纹；B ．梯形螺纹；C ．锯齿形螺纹；D ．多线的三角形粗牙螺纹。
7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓（ D ）。
A ．必受剪切力作用；B ．必受拉力作用；C ．同时受到剪切与拉伸；D ．既可能受剪切，也可能受挤压作用。
8、受轴向变载荷的螺栓联接中，已知预紧力80000=F N ，工作载荷：0min =F ，4000max =F N ，螺栓和被联接件的刚度相等，则在最大工作载荷下，剩余预紧力为（ C ）。
A ．2000 N ；B ．4000 N ；C ．6000 N ；D ．8000 N 。
9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是（ C ）。
A ．提高强度；B ．提高刚度；C ．防松；D ．减小每圈螺纹牙上的受力。
10、若以矩形、梯形及锯齿形螺纹为传动螺纹，当螺旋副材料、螺纹升角、润滑条件均相同时，三者比较其转动效率关系为（ B ）。
大连理工大学 机械设计基础 作业解答：第5章-轮系
齿轮1、2组成定轴轮系，齿轮3、4、 4’、5和行星架组成周转轮系
定轴轮系
i12
n1 n2
Z2 Z1
Z2 17
周转轮系
i3H5
n3H n5H
n3 nH n5 nH
Z5Z4 Z4'Z3
2419 114 20 23 115
nH
n2 , n3
0,所以 n2 n5 n2
114 115
n1 n3
Z3 Z1
85 17
5,所以n3
n1 5
周转轮系中，i4H7
n4H n7H
n4 nH n7 nH
Z7Z5 Z6Z4
63 24 4 2118
nH
n3, n7
nP
,
所以
n4 nP
n1 / 5 n1 / 5
4, nP
n1
n4 4
（1）当n1
10001r
/ min 、n4
5-2 Z1=15， Z2=25 ，Z2＇=15 ，Z3=30，Z3＇=15， Z4=30， Z4＇=2（右旋），Z5=60，Z5＇=20（m=4mm）， 若
n1=500（r/min），求齿条6的线速度。
传动4 .Z 3 .Z 2 Z 4' .Z 3' .Z 2' .Z1
的传动比 iSM 和分针与时针的传动比 iMH 。
秒针S到分针M的传动路线为齿轮 6—5—4—3，所以
i SM
Z3.Z5 Z 4 .Z 6
64 60 88
60
分针M到时针H的传动路线为 齿轮9—10—11—12，所以
iMH
Z12 .Z10 Z11.Z9
24 24 68
12
5-4 Z1 = Z2 =17， Z3 =51。当手柄转过90°时，转盘 H 转过 多少角度？
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。
(完整版)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。
机械设计第05章螺栓
轴线上升的距离。 S= nP 7、升角 ：螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
可见，ψ↑→S↑→效率↑→自锁性↓。 8、牙形角α：螺纹牙两侧边的夹角，对称牙形，α=2β，
β：牙型侧角。
返回目录
前一页
前一页
后一页
退出
机械设计第05章螺栓
三、螺栓连接的强度计算 螺栓的失效形式： 1、受拉螺栓
失效形式：螺栓杆螺纹部分发生断裂。 设计准则：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。
2、受剪螺栓 失效形式：螺栓杆和孔壁的贴合面上出压溃或螺栓杆被剪断。 设计准则：保证螺栓的挤压强度和剪切强度。
返回目录
前一页
后一页
退出
返回目录
前一页
后一页
退出
机械设计第05章螺栓
一、螺栓组连接的结构设计
目的：确定螺栓数目及布置形式。
要求：设计时综合考虑以下六个方面问题 1、连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何 形状，如圆形、环形、矩形、三角形等。便于对称布置螺栓， 使螺栓组的对称中心和连接接合面的形心重合，从而保证连接 接合面受力比较均匀。
返回目录
前一页
后一页
退出
机械设计第05章螺栓
（三）承受工作剪力的紧螺栓连接 这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切力来承受载荷F的。 失效形式：螺杆被剪断及螺杆或孔壁被压溃。
螺栓杆的剪切强度条件为：
挤压强度条件为：
返回目录
前一页
后一页
退出
机械设计第05章螺栓
第六节 螺纹连接件的材料及许用应力
一、螺纹连接件材料
返回目录
前一页
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。
机械设计基础第5章 轮系习题解答2
5-1在如图所示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为z 1＝20，z 2＝50，z 3＝15，z 4=30，z 6＝40。
试求传动比i 16并指出提升重物时手柄的转向。
题5-1图解：2001152040305053164216=⨯⨯⨯⨯==z z z z z z i 方向：从左往右看为顺时针方向。
5-3在图示某传动装置中，已知：z 1=60，z 2=48，z 2'=80，z 3＝120，z 3'=60，z 4=40，蜗杆z 4'＝2(右旋)，蜗轮z 5=80，齿轮z 5'＝65，模数m ＝5mm,主动轮1的转速为n 1＝240/min ，转向如图所示。
试求齿条6的移动速度v 6的大小和方向。
题5-3图题5-4图解：齿条的移动方向如图所示，其轮系传动比为：322608060804012048'4'3'2154325115=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===z z z z z z z z n n i 则齿轮5’的转速为：min /5.7322401515r i n n ===又齿轮5’分度圆直径为：mm m z d 325565'5'5=⨯==所以齿条的移动速度为：s m n d v /128.0600005.73251000605'56=⨯⨯=⨯=ππ5-4如图所示为一电动卷扬机的传动简图。
已知蜗杆1为单头右旋蜗杆，蜗轮2的齿数z 2=42，其余各轮齿数为z 2'=18，z 3＝78，z 3'=18，z 4=55；卷筒5与齿轮4固联，其直径D 5＝400mm ，电动机转速。
n 1＝1500r/min ，试求:(1)转筒5的转速n 5的人小和重物的移动速度v 。
(2)提升重物时，电动机应该以什么方向旋转?解：1.其轮系传动比为：11.5569500518181557842'3'214324114==⨯⨯⨯⨯===z z z z z z n n i 则齿轮4的转速（即转筒5的转速）为：min /70.211.556150014145r i n n n ====所以重物的移动速度为：s m n D v /057.0600007.2400100060556=⨯⨯=⨯=ππ5-5在如图所示周转轮系中，已知各轮齿数为z 1=60，z 2=20，z 2'=20，z 3＝20，z 4=20，z 5=100，试求传动比i 41。
机械设计作业集
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个均布于直径螺纹外径d （mm ）568 10 121416螺纹内径d 1（mm ）4.1344.9176.6478.37610.10611.83513.835mmD 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。
（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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械设计第五章作业
姓名：学号：成绩：
一、选择题
1、若螺丝纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的（）。
A螺距和牙型角B升角和头数C导程和牙型斜角D螺距和升角
2、计算采用三角形螺纹的紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将
拉伸载荷增加到原来的（）倍。
A．1.1 B。
1.3 C。
1.25 D。
0.3
3、采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递扭矩时，（）。
A．螺栓的横截面受剪切B。
螺栓与螺栓的配合面受挤压
C．螺栓同时受挤压和剪切D。
螺栓受拉伸与扭转作用。
4、当两个被连接件之一太厚，不易制成通孔且连接不需要经常拆卸时，往往采用（）
连接。
A．螺栓连接B。
螺钉连接C。
双头螺柱连接D。
紧定螺钉连接5、相同公称尺寸的细牙螺纹与粗牙螺纹相比，因细牙螺纹的螺距小，内径大，故细牙螺纹
（）。
A．自锁性好，强度低B。
自锁性好，强度高
C。
自锁性差，强度高D。
自锁性差，强度低
6、下列三种具有相同公称直径和螺距，并采用相同材料配对的螺旋副中，传动效率最高的
是（）。
A．单线矩形螺旋副B。
单线梯形螺旋副
C。
双线矩形螺旋副D双线梯形螺旋副
7、若要提高轴向变载荷作用的紧螺栓疲劳强度，则可（）。
A在被连接件间加橡胶垫片B增大螺栓长度
C采用精制螺栓D加防松装置
8、有一单个紧螺栓联接，要求被联接件接合面不分离，已知螺栓与被联接件的刚度相同，
螺栓的预紧力为F1,当对联接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷F与预紧力F1相等时，则( ).
A、被联接件发生分离，联接失效
B被连接件将发生分离，联接不可靠
C联接可靠，但不能再继续加载
D连接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷F接近但小于预紧力F1的两倍。
二、填空题
1、螺旋副的自锁条件是螺旋升角小于当量摩擦角
2、三角螺纹的牙型角等于60度，适用于连接；
梯形螺纹的牙型角等于30度，适用于传动。
3、受轴向工作载荷F作用的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力等于工作拉力和残余预紧力之和。
.4、螺纹连接的防松实质是防止螺纹副之间相对转动。
5、采用凸台或沉孔作为螺栓头或螺母的支撑面是为了避免螺栓收到弯曲应力。
6、滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损，故通常根据旋合螺纹间的耐磨性
条件确定螺杆的直径和螺母高度。
对其他可能发生的失效形式也相应进行校核螺杆的危险截面、螺母螺纹牙的根部强度以及自锁
条件和稳定性。
三、问答题
1、在螺栓连接中，不同的载荷类型要求不同的螺纹余留长度，为什么？
螺纹余留长度越长，则螺栓杆刚度越低，这对提高螺栓连接的疲劳强度有利。
因此，承载变载荷和冲击载荷的螺栓连接，要求有较长的余留长度。
2、紧螺栓连接所受轴向变载荷在0到F之间变化，当预紧力F0一定时，改变螺栓或者被
连接件的刚度，对螺栓连接的疲劳强度和连接的紧密性有何影响？
降低螺栓的刚度或者增大被连接件的刚度，将会提高螺栓连接的疲劳强度，降低连接的紧密性；反之则降低螺栓连接的疲劳强度，提高连接的紧密性。
3、计算普通螺栓连接时，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？
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，实践中很少发生失效，因此通常情况下不需要进行强度校核。
4、滚动螺旋传动与滑动螺旋传动相比较，有何优缺点？
滚动螺旋与滑动螺旋相比较具有传动效率高，启动力矩小，传动灵敏稳定，工作寿命长等
优点，其缺点是制造工艺比较复杂，特别是长螺杆更难保证热处理及磨削工艺质量，刚性和抗振性能较差。
四、计算题
1有一紧螺栓联接，要求残余预紧力F1=3000N，该连接件的刚度C m与螺栓的刚度C b之比为1:4，问：
（1）当螺栓受到的工作压力F=7000N时，需要多大的预紧力F0？
（2）在已计算出来的预紧力F0的条件下，联接接合面间不出现间隙时，该螺栓能承受的最大工作拉力F max等于多少？
2 、一牵曳钩用2
个M10（d l=8.376 mm）的普通螺栓固定于机体上，如图所示。
已知接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服极限
σs=360MPa，许用安全系数[S]=3。
试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力F R max。
3、教科书习题5-7（P101）。
4、所示钢带AB，用三个直径与材料均相同的铆钉与接头相连接，钢带承受轴向载荷F作
用。
已知载荷F=6kN，带宽b=40mm，带厚δ=2mm，铆钉直径d=8mm，孔的边距a=20mm，钢带材料的许用切应力[τ]=100MPa，许用挤压应力[σbs]=300MPa，许用应力[σ]=160MPa。
试校核钢带的强度(三个方面)，并用虚线画出且标注被用于切应力校核的部位。
（注意：是对钢带校核）。