机械设计第5章
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第五章习题答案5-4 图5-48所示的底板螺栓组连接受外力F∑的作用。
外力F∑作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况,并判断哪个螺栓受力最大?保证连接安全工作的必要条件有哪些?解:1. 载荷分解F∑X= F∑cos θF∑ y= F∑sin θM = F∑ y·l -F∑X·h2. 螺栓上的受力分析(1 )在竖直方向上,螺栓承受的轴向拉伸工作载荷F = F∑ yz(2 )在水平方向上,螺栓受力F∑X的作用,需要靠螺栓上的预紧力产生的摩擦力来阻止相对滑动,故 f ×N ≥K S×F∑X( p75 ,5-9 )其中正压力N = z ×F0−C m×F∑ yC m+C b注:K s——防滑系数C m——被连接件刚度C b——螺栓刚度即f ( z F0−C mF∑ y) ≥K S×F∑XC m+C b( 3 ) 在倾覆力矩M作用下,螺栓受的载荷a.若M >0 ,倾覆力矩为逆时针方向右边螺栓受到力的加载作用,使螺栓受力增大;左边螺栓受到力的减载作用,使螺栓受力减小;在这种情况下,右边受力最大,左边受力最小。
b.若M <0 ,倾覆力矩为顺时针方向左边螺栓受到力的加载作用,使螺栓受力增大;右边螺栓受到力的减载作用,使螺栓受力减小;在这种情况下,左边受力最大,右边.受力最小。
3. 保证正常工作的条件:a. 受力最大的螺栓满足强度条件b.受压最大接合面不能被压碎,即最大挤压应力σpmax≤[ σp]c.受压最小接合面不能有间隙,即最小挤压应力σpmin≥0 5-5 图5-49是由两块边板和一块承重焊接的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相连接,托架所承受的最大载荷为20kN,载荷有较大的变动。
试问:此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜?为什么?1. 若采用铰制孔用螺栓连接a. 在20 kN 的横向应力作用下,每个螺栓的横向工作剪力为F = F ∑z = 208 =2.5 kNb .在转矩T = 20 × 300 = 6000 N ·mm 的作用下,有∑F i z i=1× r i = T其中F i 表示第i 个螺栓所受的工作剪力; 又因为螺栓的剪切变形量与该螺栓轴线到螺栓组对称中心O 的距离成正比,而这里螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离相等。
第5章 带传动与链传动5-1 带传动的弹性滑动是怎样产生的?能否避免?对传动有何影响?它与打滑有何不同?答:带传动的弹性滑动是由于带的弹性和拉力差而引起的带和带轮面间的局部的、微小的相对滑动,这是摩擦型带传动正常工作时的固有特性,是不可避免的。
弹性滑动导致传动效率降低、带磨损、传动比不准确。
打滑是由过载引起的带在带轮上的全面滑动,使传动失效。
打滑为非正常的工作状态,是必须避免也是可以避免的。
5-2带传动的中心距为什么要限制在一定的范围?答:带传动的中心距之所以要限制在一定的范围,是因为:1)若中心距过小,虽结构紧凑,但小带轮的包角太小,导致摩擦力和传动能力降低;2)中心距过小,使带的长度过短,带的工作频率增加,降低带的疲劳强度和工作寿命;3)中心距若过大,不仅结构不紧凑,且皮带松边下垂,高速传动时易引起带的颤动。
5-3.多根V 带传动时,若发现一根已坏,应如何处置?答:多根V 带传动时,即使只发现一根已坏,也应该同时更换新的V 带,不可新旧混用。
5-4 已知一V 带传动,小带轮直径d 1d =160mm,大带轮直径d 2d =400mm ,小带轮转速n 1=960min r ,滑动率2=ε00,试求由于弹性滑动引起的大带轮的转速损失。
解: 若无弹性滑动,大带轮的理想转速n 2应为:1122n d 960160n 384(r /min)d 400⨯=== 所以,由弹性滑动引起的大带轮的转速损失为:2n =3840.02=7.68(r /min)ε⨯5-5 为什么链传动具有运动不平稳性?答:由于链传动的多边形效应,使其瞬时速度和瞬时传动比周期性变化,从而引起动载荷,所以链传动具有运动不平稳性。
5-6 为什么链条节数常取偶数,而链轮齿数取为奇数?答: 因为若链节数为奇数,则需要采用过渡链节,当链条受拉时,过渡链节的弯链板承受附加的弯矩作用,强度降低,所以链节数常取为偶数。
正因为链节数常为偶数,为使磨损均匀,链轮齿数一般取为奇数。
第五章螺纹联接和螺旋传动一、选择题5—1 螺纹升角ψ增大,则联接的自锁性C,传动的效率A;牙型角增大,则联接的自锁性A,传动的效率C。
A、提高B、不变C、降低5—2在常用的螺旋传动中,传动效率最高的螺纹是 D 。
A、三角形螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹5—3 当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔,且需要经常装拆时,往往采用 A 。
A、双头螺柱联接B、螺栓联接C、螺钉联接D、紧定螺钉联接5—4螺纹联接防松的根本问题在于C。
A、增加螺纹联接的轴向力B、增加螺纹联接的横向力C、防止螺纹副的相对转动D、增加螺纹联接的刚度5—5对顶螺母为A防松,开口销为B防松,串联钢丝为B防松。
A、摩擦B、机械C、不可拆5—6在铰制孔用螺栓联接中,螺栓杆与孔的配合为B。
A、间隙配合B、过渡配合C、过盈配合5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中,螺栓杆C作用。
A、受剪切应力B、受拉应力C、受扭转切应力和拉应力D、既可能只受切应力又可能只受拉应力5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中,依靠A来承载。
A、接合面间的摩擦力B、螺栓的剪切和挤压C、螺栓的剪切和被联接件的挤压5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中,螺栓所受的载荷为B;受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中,螺栓所受的载荷为A;受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中,螺栓所受的载荷是A;受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中,螺栓所受的载荷是D。
A、工作载荷B、预紧力C、工作载荷+预紧力D、工作载荷+残余预紧力E、残余预紧力5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。
假设螺栓的刚度C b与被联接件的刚度C m相等,联接的预紧力为F0,要求受载后接合面不分离,当工作载荷F等于预紧力F0时,则D。
A、联接件分离,联接失效B、被联接件即将分离,联接不可靠C、联接可靠,但不能再继续加载D、联接可靠,只要螺栓强度足够,工作载荷F还可增加到接近预紧力的两倍5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12,这是因为C。