机械设计基础(第五版)17-18章答案

1、17-1解 1）选择型号：因此类机组一般为中小型，所需传递的功率中等，直流发电机载荷平稳，轴的弯曲变形较小，联接之后不再拆动，故选用传递转矩大、结构简单的固定式刚性联轴器，如凸缘联轴器。 2）按传递最大功率求计算转矩 转矩 。 由教材表 17-1查得，当工作机为发电机时的工作情况系数。则计算转矩 根据计算转矩、轴的转速 、外伸轴直径d=45mm查手册，可用标准GB5843-1986铰制孔型凸缘联轴器 YL9。其许用转矩为 ，许用最大转速 。其他主要尺寸：螺栓孔中心所在圆直径 ，6只M10 螺栓。 17-2解 （ 1）选择型号：因汽轮发电机组的转子较重，传递的转矩特大，轴有一定的弯曲变形，工作环

2、境为高温高压蒸汽，轴有伸长，故选用耐温的齿式联轴器。 （ 2）求计算转矩 转矩。 由教材表 17-1,当工作机为发电机原动机为汽轮机时的工作情况系数仍可取 。则计算转矩根据计算转矩、轴的转速 、外伸轴直径d=120mm查手册，可用标准ZB19012-1989GCLD型鼓型齿式联轴器GCLD7。其许用转矩为 ，许用最大转速。 17-3 图 17.2 题17-3图 图17.3 题17-3解图 解 可选用一超越离合器，如图 17.3所示。电动机1和电动机2的转速是相同的，但电动机1经过蜗杆蜗轮传动后，转速降至 ，并有 。当两电机同时开动时，因 ，超越离合器松开， 传不到 轴上， 轴由电机2带动。若电

3、动机1开动后，再停止电动机2，那么当电动机2停止转动时， ，超越离合器被滚珠楔紧带动 轴旋转。所以任何时间都不会卡死。 17-4图 17.4 题17-4图 解 （ 1）求计算转矩 转矩 。 由教材表 17-1查得，当工作机为车床时的工作情况系数 。则计算转矩 （ 2）求摩擦面数目 由教材式（ 17-7） 得 由教材表 17-2查得 ，并将 、 、 、 代入上式得 摩擦面数应为 10。主动摩擦片为6片，从动摩擦片为5片时，摩擦面数 即可实现。 （ 3）验算压强 查教材表 17-2，取 合适。 17-5 答 ：自行车从动链轮与内棘轮 3相固联，棘爪4通过弹簧始终与棘齿啮合。当脚蹬踏板顺时转动时，经

4、主动链轮1、链条2带动从动链轮3顺时针转动，再通过棘爪4使后轮轴5顺时转动，驱动自行车前行。自行车前进时，如果脚踏板不动，从动链轮（内棘轮）不转，后轮轴5便超越内棘轮3而转动，棘爪4在棘轮齿背上滑过，从而实现 图17.5 题17-5解图不蹬脚踏板的自行滑行。 17-6 图 17.6 题17-6图 解 自动离心离合器的工作原理是：活动瓦块在离心惯性力的作用下克服弹簧拉力压紧鼓轮内壁，当输入轴转速达到一定值时，压紧力所产生的摩擦力矩克服外力矩后，离合器处于接合状态。故离合器所能传递的转矩与轴的转速之间的关系是： 则： 当输入轴的角速度为 时，传递转矩 18-1解 1）弹簧丝最大剪应力取 时对应着最

5、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

6、）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

7、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 （

8、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5°9°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。若选用强度好的或组碳素弹簧钢丝，尺寸会更小，更符合本题意。 18-7解 1）选取弹