机械基础课后习题答案1018章.pdf

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 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1.22.5的许可范围内。 10-14解 选用梯形螺纹。 （ 1）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。 （ 2）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 （ 3）校核耐磨性 螺纹的工作高度 则螺纹接触处的压强 合适。 （ 4）校核螺杆的稳定性 起重器的螺母端为固定端，另一端为自由端，故取 ，螺杆危险 截面的惯性半径 ，螺杆的最大工作长度 ，则 螺杆的长细比 临界载荷 取 安全系数 ，不会失稳 （ 5）校核螺纹牙强度 对于梯形螺纹 对于青铜螺母 ，合适。 10-15解 （ 1）初选螺纹直径 查手册，选取梯形螺纹 GB5796-86，选取公称直径 ，中径 ，小径 ， 螺距。 （ 2）验证其自锁性 螺纹升角 当量摩擦角 ，所以满足自锁条件。 （ 3）校核其耐磨性 设 螺栓与螺母参加接触的螺纹圈数 ， 则 螺母的高度 ， ，处于1.22.5的 许可范围内。 螺纹的工作高度 则螺纹接触处的压强 查教材表 10-8，钢对青铜许用压强 ，合适。 （ 4）校核螺杆强度 取 ，则所需扭矩 则危险截面处的强度 对于 45 钢正火，其许用应力 ，故合适。 （ 5）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 ，螺杆危 险截面的惯性半径 ，螺杆的最大工作长度 ， 则螺杆的长细比 ， 不会失稳。 （ 6）校核螺纹牙强度 对于梯形螺纹 对于青铜螺母 ，合适。 （ 7 ）确定手轮的直径 由 得 10-16解 （ 1）选用A型平键，查教材表10-9，由轴的直径 可得平键的截面尺寸 ，；由联轴器及平键长度系列，取键的长度 。 其标记为：键 GB1096-79 （ 2）验算平键的挤压强度 由材料表 10-10查得，铸铁联轴器的许用挤压应力 A型键的工作长度 ，使用平键挤压强度不够，铸铁轴壳键槽将被压溃。这时可 使轴与联轴器孔之间采用过盈配 合，以便承担一部分转矩，但其缺点是装拆不便。也可改用花键联 接。 10-17解 （ 1）选择花键 根据联轴器孔径 ，查手册可知花键小径 最接近，故 选择矩形花键的规格为 花键 GB1144-87 花键的齿数 、小径 ，大径 ，键宽 ，键 长取 ，倒角 . （ 2）验算挤压强度 取载荷不均匀系数 齿面工作高度 平均半径 查教材表 10-11，在中等工作条件、键的齿面未经热处理时，其 许用挤压应力 ， 故合适。 18-1解 1）弹簧丝最大剪应力取 时对应着最大工作载荷 由 弹簧的材料、载荷性质查教材 表18-1得；由弹簧丝直径 查教材表18-2得 。故 由式（ 18-2）可解得最大工作载荷 将 ，及由教材图18-6查得 代入上式，得 在 作用下的变形量 即为最大变形量，由式（18-4）得 2）采用端部磨平结构时，设两端各有3/4圈并紧，其有效圈数为 圈 则其并紧高度 将 代入自由高度计算式，得其自由高度 3）验算稳定性 符合稳定性要求。 18-2解 （ 1）初选弹簧丝直径 根据对结构尺寸的限制条件，此弹 簧的内径应 ，弹簧外径应 ，故弹簧丝直径 ，初选 （ 2）确定许用应力 弹簧用碳素钢丝 组制造，承受冲击载荷，由教材表18-1、 表18-2查得 （ 3）确定弹簧丝直径 由式（ 18-2）可解得 因 ，取 ，则 ，查教材图 18-6得 ，将各值 代入上式，得 说明取 的碳素钢丝满足强度要求。 （ 4）确定弹簧有效圈数 由式（ 18-5）得 将弹簧的刚度 代入上式，得 圈，取 圈 （ 5）计算弹簧的其他尺寸 弹簧内径： 弹簧外径： 弹簧间距： ， 弹簧节距： 螺旋升角： 弹簧总圈数： 两端各并紧 3/4圈磨平，则 圈 弹簧丝的展开长度： 自由高度： 安装高度： （ 6）验算弹簧的稳定性 符合稳定性要求。 18-3解 1）弹簧储存的变形能为： 由题意可知 ， ， ，代入上式可得 则弹簧刚度： 2）由 ，查教材表18-1得 代入式（18-2）得 说明此弹簧的强度足够。 3）弹簧的有效圈数： 圈 18-4解 1）由弹簧的材料、载荷性质查教材表18-1得 ，且 弹簧中径 由旋绕比 ，查教材表18-1得 则极限载荷 由于 ，所以在最大工作载荷 作用时弹簧不会拉断。 2）由式（18-5）得弹簧刚度 则弹簧的工作行程 18-5解 1）计算初拉力 由弹簧的刚度公式可得 将已知数据代入上式： 得： 2）因两根弹簧的尺寸完全相同，故其刚度也完全相同 没有初拉力的弹簧在 时的伸长量： 故此时弹簧高度 18-6解 （1）初选弹簧丝直径 。 （ 2）确定材料的许用应力 由题意知弹簧材料为碳素弹簧，载荷性质为静载，按类载荷 计算，查教材表 18-1及表18-2得 （ 3）初估弹簧中径 ，由弹簧中径标准系列可取 。 （ 4）根据弹簧强度确定弹簧丝直径 由式（ 18-2）可解得 由 ，查教材图18-6得 ，将各值代入上式得 说明取 的碳素钢丝满足强度要求。 （ 5）确定弹簧有效圈数 由式（ 18-5）得 将弹簧的刚度 代入上式，得 圈 （ 5）计算弹簧的其他尺寸 弹簧内径： 弹簧外径： 弹簧间距： ，取 弹簧节距： 螺旋升角： （在59之间） 弹簧总圈数： 两端各并紧 3/4圈磨平,则 圈 弹簧丝的展开长度： 自由高度： （ 6）验算弹簧的稳定性 在弹簧内部有导向杆的条件下 , 虽高径比略高出许用值,也可满足稳 定性。 (7)讨论 本解选用的材料是组碳素弹簧钢丝,其许用应力较小,在此 条件下,设计出的弹簧体积可能不是最 优的。若选用强度好的