机械设计基础第10章联接习题解答

机械设计基础第10章联接习题解答10-1试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率恒小于50%。证：η=tgψ/tg（ψ+ρ）自锁条件ψ≤ρη≤tgψ/tg2ψ=（1-tg2ψ）/2≤0.5即50%10-2试计算M20、M20*1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。解:M20粗牙螺纹d2=18.376P=s=2.5ψ=tg-1s/(πd2)=2.48°M20*1.5细牙螺纹d2=19.026P=s=1.5ψ=1.44°∴细牙螺纹自锁效果好10-3求螺栓所产生的拉应力为若干？螺栓会不会损坏?解:材料35σB=530MPaσS=315MPa(表9-1p123)螺栓M8d1=6.647d2=7.188P=1.25(表10-1p135)ψ=3.1683°f’=0.1ρ’=tg-1f’=5.7106°螺母M8d0=9dw=11.5rf=(dw+d0)/4=5.125螺纹拧紧时T=Fa[d2tg(ψ+ρ’)/2+fcrf]=FL(参考例10-2p140)∴Fa=2FL/[d2tg(ψ+ρ’)+2fcrf]=25500N214dFa734.85MPaσS螺栓会损坏10-4解:Fa=100kN梯形螺纹d=70d2=65P=10n=4083.1121dnPtgρ’=5.711°(1)648.0)(tgtg(2)86.980)(22tgdFTaNm(3)螺杆每转1转工作台升高S=nP=40螺杆转速n杆=υ/S=800/40=20r/min螺杆功率WnTTP205430杆杆(4)工作台下降时06.305)(22Nm＞tgdFTa阻力矩(制动力矩)10-5求允许的牵引力。解:材料Q235MPaB460375MPaS235(表9-1)S=1.2~1.5(表10-6)取S=1.5MPaSS7.156/][螺栓受横向载荷紧螺栓联接2个螺栓承载各承载F/2M10d1=8.376NFFdFFFmfCFFaa1534][1021.04/3.133.415.012/3.121允许牵引力最大1534N10-6试计算螺纹接头的螺纹。解:材料Q275σS=275MPa载荷稳定按静应力取S=1.5[σ]=σS/S=183.3MPa按松螺栓联接][4/21dFammFda50.93.1831000134][41选用螺栓M12d1=10.106mm10-7试求施加于杠杆端部的作用力W的允许值。解：材料35钢，MPas315，紧螺栓受轴向载荷，294.171d（M20），3S（静载荷）MPaSs105][设单个螺栓轴向载荷EF，取残余预紧力ERFF6.0FFFFFEREa8.06.1由][4/3.12dFa得NdF237168.0*3.14/][21设夹紧的螺栓对轴的平均压力为p，因pDBdDBpFcos22/2/故DBFp摩擦力矩WLFfDBpDfdDDBpfTr2222222/2/即：LfFDW2所以NLfFDW5.698210-10试决定凸缘联轴器螺栓数。解：材料45，螺栓M16，紧螺栓联接，不可控预紧力，横向载荷，835.131d355s，0.3S（按静载荷）MPa3.118][设螺栓数为n，横向载荷NnndnTF193551551000150022由][4/3.121dFa得NFa13680而mfCFFa所以NcmfFFa17102.115.0113680即171019355n3.11171019355n取12n10-11试计算油缸的螺柱连接和螺柱分布圆直径0D解:NDpFE6031910160410346262暂取Z=8ERFF)8.15.1(取NFFER1085738.1NFFFREa168892每个螺栓平均承载(1/8)Fa=21112N螺栓材料取45暂取安全系数S=3[σ]=118.3MPammeDD224~21810220取mmD2200dzDl5.40mmd＞2.195.48220取螺栓M20d1=17.294S取3合适][8.116294.174211123.14/3.1221dFa所选合适(或先由][4/3.121dFammFda2.17][3.141取M20d1=17.294905.44.860d＜ZDl所取合适。10-12试设计螺栓联接。解：在翻转力矩作用下，托架有绕螺栓组形心轴线翻转的趋势，故假设在载荷F的作用下，上螺栓联接处结合面处于临界分离状态，此时托架受力如图所示。力平衡时有：kNFlFFkNFF6.128015032803213上螺栓此时可以认为受轴向载荷，单个螺栓承受轴向工作载荷2/1FFE0.8kN。若螺栓材料取45，安全系数S=3，[σ]=118.3MPa，残余预紧力取kNFFER8.00.1，NkNFFFREa16006.1由][4/3.121dFa得mmFda73.4][3.141下螺栓此时认为同时受横向载荷3F和轴向载荷2F作用。由于轴向载荷作用在结合面的摩擦力克服了部分横向载荷，可以认为单个螺栓承受的横向载荷为NkNfFFF134034.12/)(23所以NmfCFFa80402.0113402.1由][4/3.121dFa得mmFda6.10][3.141取M12（d1=10.106mm，稍微不够，但应考虑上螺栓也会承受部分横向载荷，已足够了）。10-16选择平键并校核强度。解：根据轴径选择C型平键。由d=55mm选b=16mmh=10mmL=100mml=L-b/2=92mm扭矩T=1500Nm=1500000Nmm铸铁MPap70][（钢与铸铁挤压，铸铁较弱）][58.1184ppMPadhlT所选不合适。可采用以下方法：（1）增大轴径和联轴器；（2）改变联轴器材料，如MPap120][的钢