《机械设计》课后习题答案

解：

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第三章

3-1 螺纹按牙形不同分有哪几种？各有何特点？各适用于何种场合？

答：主要类型有：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹五种。

特点及应用：

普通螺纹是米制三角螺纹，牙型角 a=60，因牙型角较大，故当量摩擦系数也较大，自锁性能好，主要用于联接。

管螺纹是英制三角螺纹，牙型角 a=55度。它有圆柱管螺纹和圆锥管螺纹之分，常用圆柱管螺纹。这种螺纹联接常用于高温、高压及紧密性要求较高的管与管的联接中。

矩形螺纹牙型为正方形，牙型角 a=0度，因牙型角小，当量摩擦系数小，传动效率高，故常用于传动。

梯形螺纹牙型呈梯形，牙型角 a=30度。因牙型角较小，所以传动效率较高，对中性较好，故为应用较多的传动螺纹。

锯齿形螺纹牙型呈锯齿形，工作面牙侧角。传动效率高，牙根强度高。因只有一个工作面，故多用于承受单方向轴向力的场合。

3-2 螺栓、双头螺柱和螺钉在应用上有何不同？

答：螺栓有普通螺栓和铰制孔螺栓两种。

普通螺栓常用于被联接件比较薄，能够放置螺母及需要经常拆卸的场合。

铰制孔螺栓在承受横向载荷或（和）转矩以及需精确固定被联接件的相对位置时常采用铰制孔螺栓。

双头螺柱被联接件之一太厚不宜制成通孔，无法放置螺钉头，材料较软且需经常拆装时宜采用双头螺柱。

螺钉被联接件之一太厚，无法放置螺母，不需经常拆装的场合。

3-3 为何螺纹联接通常要采用防松措施？防松方法有哪些？

答：螺纹联接在冲击、振动、变载荷或高温环境下，将使螺旋副的摩擦力减小或瞬间消失，经多次重复后，最终导致联接松脱。因此，设计时应采取有效的防松措施。

防松方法有摩擦防松、机械防松、铆冲防松等。

3-4 为什么大多数螺纹连接都要拧紧？拧紧力矩要克服哪些力矩？

答：为提高联接刚性、紧密性和防松能力以及提高螺栓在变载荷下的疲劳强度，因此大多数螺纹联接都要拧紧。

拧紧力矩要克服螺纹副力矩和螺母底面的摩擦阻力矩。

3-5 提高螺栓联接强度的措施有哪些？

答：提高螺栓联接强度的措施有：

1 ．降低影响螺栓疲劳强度的应力幅；

2 ．改善螺纹牙上载荷分布不均匀的现象；

3 ．减小应力集中的影响；

4 ．避免附加弯曲应力；

5 ．采用合理的制造工艺方法。

3-6 试利用螺栓和被联接件的受力变形关系图来说明在螺母下加弹性元件对螺栓疲劳强度的影响。

由上图可知，在螺母下加弹性元件将使螺栓刚度由 C b1 减小到 C b2 ，可使螺栓承载截面的应力幅值减小，所以螺栓的疲劳强度提高。

3-10 图示的吊车跑道托架，用 4 只普通螺栓安装在钢制横梁上。试选择螺栓材料，并确定该螺栓的公称直径。图中长度单位 mm 。

4-1 平键联接有哪些失效形式，平键的尺寸b ×h ×L 如何确定？

答：平键联接的失效形式有：静联接时较弱零件工作面被压溃和键被剪断；动联接时工作面的磨损。

b ×h ×L （键宽、键高和键长）的确定。

b ×h 是根据轴直径d 查国家标准（ GB1095 — 79 ）确定。

L 是根据轮毂宽度B 查国家标准（GB1095 —79 ）确定。

4-2 某齿轮与轴采用普通平键联接。已知传递转矩T =900N · m ，轴直径 d=80mm ，齿轮轮毂宽度B =130mm ，轴的材料为 45 号钢，轮毂材料为铸铁，载荷有轻微冲击。试确定键的尺寸，并校核键联接的强度。

4-4 试述铆接的特点及应用场合。

答：铆接的特点是工艺设备简单、耐冲击和联接可靠等优点，但被铆件强度削弱较大，铆接时噪声大，劳动条件差。主要应用于桥梁、建筑、造船等部门中。

4-5 简述与铆接相比较焊接有哪些特点。

答：焊接具有强度高、紧密性好、工艺简单、重量轻和成本低等优点。

4-6 试述胶接的特点及应用。

答：胶接的主要优点是工艺简单、操作方便、劳动条件好；联接的重量轻、外观平整；胶层有绝缘、防腐和密封作用，亦可缓冲和吸振。主要缺点是耐老化、耐介质性能差；对温度、湿度的变化较敏感等。主要用于机床、汽车、造船、化工、航空等部门中。

4-7 试述过盈联接的特点及工作原理。

答：过盈联接的优点是结构简单，对中性好，承载能力高，在冲击、振动或变载荷下也能可靠地工作。其缺点是配合面的加工精度要求较高，装配困难，配合表面处的应力集中较大。

过盈联接是利用零件间的过盈量来实现的联接。其工作原理是靠材料的弹性和包容件与被包容件之间的装配过盈而在配合表面间产生的摩擦力或摩擦力矩来传递外载荷。

5-1 带传动有哪些特点？工作原理是什么？你在哪些机械中看到应用了带传动。

答：摩擦型带传动的主要优点是：带有弹性，可以缓冲和吸振，传动平稳；过载打滑，可防止其它零件损坏；传动中心距大；结构简单，制造、安装、维护方便，成本低。主要缺点是带与带轮之间有滑动，不能保证准确的传动比。另外，由于需要施加张紧力，轴系受力较大。

同步带传动是啮合传动，传动比准确，效率高；缺点是制造和安装精度要求较高。

5-2. V 带工作时产生哪几种应力？最大应力包括哪几项应力？设计时如何选择参数，以降低最大应力值？

5-3. 带传动为什么会产生弹性滑动现象？它对传动有什么影响？

答：由于带传动存在松紧边拉力差、带本身有弹性，造成带与带轮之间的相对滑动即弹性滑动。弹性滑动不仅使带传动得不到准确的传动比，而且降低了传动效率，引起带的磨损。

5-4. 带传动的主要失效形式有哪些？设计准则是什么？

答：带传动的主要失效形式是打滑和V 带的疲劳破坏。保证带传动不打滑，并使胶带具有一定的疲劳强度和寿命是带传动的设计准则。

答：

5-7. 与带传动比较，链传动有哪些特点？

答：链传动兼有齿轮传动和带传动的特点。与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比；作用在轴上的压力小；能在高温、低速重载条件下工作。

答：当链节数为偶数时，接头处正好是内外链板相接，可将一侧外链板与销轴做成固定的接头，装配后用开口销或弹性锁片将另一侧链板锁住。当链节数为奇数时，必须采用折曲的过渡链节。由于过渡链节的链板受到附加弯矩作用，其强度仅为正常链节的 80% 左右，所以在一般情况下链节数取偶数为宜。

链轮齿数选用奇数齿，这样，当与偶数链节相啮合时，磨损比较均匀。

5-9. 链传动产生运动不均匀性的原因是什么？影响链速变化的主要参数是什么？

答：由于链条围轮后形成多边形，致使链条中心线在运动中交替与链轮分度圆相切和相割，使链速周期性变化。影响链速变化的主要参数是链轮齿数和节距。

答：链传动的主要失效形式： 1 ．铰链的磨损 2.链条的疲劳破坏3.铰链的胶合。

铰链的磨损

5-11. 链传动中心距的大小受哪些因素限制？常用的范围是多少？

解：

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