机械设计第十章课后习题答案详解

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解由教材表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

由公式可得预紧力

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（1）升角

当量摩擦角

工作台稳定上升时的效率：

（ 2）稳定上升时加于螺杆上的力矩

（ 3）螺杆的转速

螺杆的功率

（ 4）因，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等速下降，

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

由许用应力

查教材表 10-1得的小径

由公式得

预紧力

由题图可知，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解在横向工作载荷作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和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：

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（ 1）确定螺栓的长度

由教材图 10-9 a）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 GB93-87 16，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

（ 2）单个螺栓所受横向载荷

（ 3）螺栓材料的许用应力

由表 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

（ 4）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（ 1）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，碳素钢取安全系数由许用应力

查教材表 10-1得的小径

由公式得

预紧力

（ 2）每个螺栓所能承担的横向力

由题图可知，取可靠性系数

横向力

（ 4）螺栓所需承担的横向力

（ 5）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（ 1）初选螺柱个数

（ 2）每个螺柱的工作载荷

（ 3）螺柱联接有紧密性要求，取残余预紧力

（ 4）螺柱总拉力

（ 5）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，取螺栓（），由教材表10-7可知取安全系数是合

适的。

（ 6）确定螺柱分布圆直径

由题 10-11图可得

取。

（ 7）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（ 1）在力作用下，托架不应滑移，设可靠性系数，接合面数，此时每个

螺栓所需的预紧力

（ 2）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，下边两个螺栓被放松，每个螺栓的轴向力减小了

，则有力的平衡关系，故可得

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

（ 3）每个螺栓所需总的预紧力

（ 4）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，取螺栓（），由教材表10-7可知取安全系数

也是合适

的。

10-13解(1)计算手柄长度

查手册,梯形螺纹GB5796-86，公称直径，初选螺距,则中径，小径

螺纹升角