机械设计基础习题答案第9章

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9-1 仔细观察自行车，写出下列各处采用什么联接，（1）车架各部分；（2）脚踏轴与曲拐；（3）曲拐与链轮；（4）曲拐与中轴；（5）车轮轴与车架。

答：（1）焊接；（2）螺纹联接；（3）成形联接；（4）成形联接或销联接；（5）螺纹联接 9-2 螺栓联接、螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接四种联接的结构特点有什么不同？各用于什么场合？

答：1.螺栓联接 普通螺栓联接的通孔为过孔，加工精度低，被联接件不切制螺纹，用于能从被联接件两边进行装配的场合，使用不受被联接件材料的限制，构造简单，装拆方便，成本低，应用最广。铰制孔螺栓联接，螺栓杆与孔之间紧密配合，有良好的承受横向载荷的能力和定位作用。

2.双头螺柱联接 双头螺柱的两端都有螺纹，其一端紧固地旋入被联接件之一的螺纹孔内，另一端与螺母旋合而将两被联接件联接。用于被联接件之一太厚不便穿孔或受结构限制而不能用螺栓联接且需经常装拆的场合。

3.螺钉联接 不用螺母，直接将螺钉拧入被联接件之一的螺纹孔内，应用与双头螺栓联接相似，但不能用在经常装拆或受力太大的场合。

4.紧定螺钉联接 将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并以其末端顶住另一零件的表面或嵌入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并传递不大的力或扭矩。

9-3 在实际应用中，绝大多数螺纹联接都要预紧，预紧的目的是什么？ 答：预紧的目的是增加联接刚度、紧密性和提高防松能力。 9-4 某圆柱形压力容器的端盖采用8个M20的普通螺栓联接。已知工作压力p=3 MPa，螺栓位于D0 = 280mm的圆周上，试问该联接的紧密性是否满足要求？

解：计算螺栓间距 t



D

Z

0



280

8

109.9mm

查表9-7，p=3 MPa，t0＜4.5d=4.5×20=90mm，因此，不能慢紧密性的要求。 9-5 某气缸的蒸汽压强p=1.5MPa，气缸内径D=200mm，。气缸与气缸盖采用普通螺栓联接，螺栓分布在直径D0 =300mm的圆周上。为保证紧密性要求，螺栓间距不得大于80mm，试设计此气缸盖的螺栓组联接。

解：题目要求螺栓分布在直径D0 =300mm的圆周上，间距不得大于80mm。由此确定螺栓的个数。

t



D

Z

0



300

Z

80

得：Z≥11.8，取Z=12。

螺栓联接为受轴向载荷的普通螺栓，应利用公式（9-17）进行设计计算。

d

1



41.3F





1. 确定每个螺栓的总拉力F∑

按公式（9-15）计算总拉力 F∑= F0'+F

（1）根据气缸盖螺栓联接的紧密性要求，取残余预紧力F0'=1.8F， （2）确定每个螺栓所受的轴向载荷F

F

Dp

4Z

2



2001.5

412

2

3925N


（3）计算总拉力F∑

F∑= F0'+F=2.8F=10990 N

2.确定许用应力 ［σ］

螺栓材料选用35钢，查表9-4得σS=315MPa，根据表9-5，装配时不控制预紧力，则

s，S和螺纹直径有关，应采用试算法。

S

假定螺纹公称直径d=16mm，查表9-1得其小径d1=13.84。查表9-6，S=3。 3.确定螺栓的公称直径d

d1

41.3F





41.310990

13.16mm

105

根据d1≥13.16mm查表9-1得其小径d1=13.84mm，公称直径d=16mm,与假定相符。 查表9-7，t0＜7d=140mm，螺纹间距符合要求。

9-6 图示为普通螺栓联接，采用2个M10的螺栓，螺栓的许用应力［σ］=160MPa，被联接接合面间的摩擦系数f=0.2，若取过载系数K=1.2。试计算该联接所能传递的最大横向载荷FR。



习题9-6图

解：由图可知，螺栓为受横向载荷的普通螺栓，要保证其工作可靠应满足

1.3F0



124d1

题目采用M10的螺栓，查表9-1，其小径d1=8.38mm，带入公式得



1.3F01.3F0

160

11228.384d14

F0≤8400N 又因为

F

0

0



KFSfzm

得到

F

S

F

fzm

K

将各已知量带入公式得到


FRF

S



F

0

fzm

K



84000.222

=5600N

1.2

9-7 选择某机床中电动机轴与带轮间的平键联接。已知电动机的功率P=7.5kW，转速n1=1450r/min，轴径d = 38mm，铸铁带轮，轮毂长85mm，载荷有轻微冲击。

解：1.键的类型与尺寸选择

带传动要求两带轮的安装精度，以免带承受附加载荷的作用，因此选用平键联接。 选A型平键，根据轴的直径d =38 mm，及轮毅长度B=85 mm，由表9-8查得键的尺寸为：b=10 mm，h =8mm，L = 80 mm。

2.验算键联接的挤压强度

A型普通的有效工作长度 l=L—b=80—10=70mm。由表9-9查得许用挤压应力［σP］=55MPa， T9550

由公式（9-21）

10

3

P7.53

=49397N·mm 955010

n14504T449397

=9.28MPa＜［σP］ 

dhl38870

P

因此，挤压强度足够。

9-8 联轴器与离合器的主要区别是什么？

答：联轴器只能保持两轴的接合，只有在机器停车后，拆卸才能使两轴分离；而离合器却可在机器的工作中随时完成两轴的接合和分离。

9-9 某电动机与油泵之间用弹性套柱销联轴器联接，功率P=7.5kW，转速n=970r/min，两轴直径均为42mm，试选择联轴器的型号。

解：1.由表9-10查得工作情况系数K=2.5 计算转矩

TcKTK955010

3

P7.535

2.59550101.8510N·mm n970

2.根据轴的直径d=42mm，查标准选用联轴器型号为TL7，其许用最大转矩［T］=500N·m,

最高转速［n］=2800r/min。

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