1、作业独立完成 -1- 答案只作参考1.1 如图 1.1-1 所示为一简易冲床设计方案，试绘制其运动简图，分析其是否具有确定的运动。如不具有确定的运动，请给出使其有确定相对运动的改进方案。解：该设计方案的机构运动简图如图 1.1-2 所示。由于其自由度，该设计方案不具有确定的运动。为使机构的自3232410LHFnP由度增加，可改一个低副为高副，也可引入一个构件和一个低副。图 1.1-35 为几种改进方案（修改之处可移至他处出现，从而获得新的改进方案） 。图 1.1-1 图 1.1-2 图 1.1-3图 1.1-4 图 1.1-5友情提示：折线表示的弹簧起到保证构件 3 与凸轮接触的作用，不涉及
2、运动副。1.2 请绘制图示平面机构的运动简图，并计算自由度，确定主动件。图 1.2-(a) 图 1.2-(b)（a） ，主动件为 132324LHFnP（b） ，主动件为 157（c） ，主动件为 1（d） ，主动件为 2LH作业独立完成 -2- 答案只作参考图 1.2-(c) 图 1.2-(d)1.3 请计算图示各机构的自由度。友情提示：（a）存在局部自由度；（b）存在一高副、中间杆非虚约束；（c）注意焊接符号；（d）存在齿轮高副。1.4 请计算图示各机构的自由度。友情提示：（a）存在局部自由度和两个高副；（b）注意焊接符号和复合铰链；（c）曲柄滑块机构杆组、虚约束较多；（d） （e） （f
3、）存在复合铰链。1.5 请计算图示各机构的自由度。友情提示：（a）A 处存在复合铰链；（b）B、C 、D 处存在复合铰链。3.1 根据杆长条件和机架判断铰链四杆机构的类型，分别为双曲柄、双摇杆、双摇杆、不符合机架条件的双摇杆机构。3.2 液压泵机构。左为曲柄摇块机构，右为曲柄滑块机构。图 3.23.3 压力机的机构属于曲柄滑块机构。作业独立完成 -3- 答案只作参考图 3.33.4 请运用四杆机构存在广义曲柄的条件，推导图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件。 （提示：转动导杆机构可视为双曲柄机构）解：该机构可视为偏置曲柄滑块机构改换机架的演化机构，D 在无穷远处，根据存在广义曲柄的条件，如果
4、 BC AB + e，则 AB 为广义曲柄，该机构为转动导杆机构。3.8 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，要求踏板 CD 在水平位置上下各摆 10 度，且、 。 （1）请用图解法求曲柄 AB 和连杆 BC 的长度；（2）50CDlm0ADl计算该机构的最小传动角。解：（1）根据机构在极限位置时曲柄与连杆共线的特点，可得出两者的差与和的长度，从而得出结果。 22 0105105cos18ABCl图 3.8（2）在从动曲柄与连杆共线的位置处，传动角为 0 度，压力角为 90 度；在连杆 BC与 B 点轨迹相切的位置处，传动角为 90 度，传动角为 0 度。3.9 设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆长度
5、，摆角 ，摇杆的行程31lm03速比系数 K 为 1.2。 （1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）确定机构最小传动角（若 ，则应另选铰链 A 的位置，重新设计） 。min0in35作业独立完成 -4- 答案只作参考图 3.9解：（1）由 K=1.2 得出极位夹角 ；C 点两极限位置与 A 所共0018K的圆上，弧 C1C2 的圆周角为 ，据此做出 A 点的位置轨迹，可任选一 A 点做出，再根据极限位置连杆与曲柄重合的特点求出各杆长度。（2）曲柄与机架重叠共线时，传动角取最小值。3.10 设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程 s 为 50mm，偏距 e 为 16mm，行程速比系数 K 为 1.2
6、，求曲柄和连杆的长度。解：先画出表示导路的 C1C2，画出曲柄中心 O 所在直线。由 K=1.2 求出极位夹角 ，做出 O 点的轨迹圆。在该圆上 C1C2 所对圆周角为 。该 O 点的轨迹圆与轨迹直线的交点即为 O 点。根据 C1O 为 l2 l1，C 2O 为 l2 + l1，可得曲柄和连杆的长度。图 3.103.11 设计一（摆动）导杆机构，已知机架长度 l4 为 100mm，行程速比系数 K 为 1.4，求曲柄的长度 l1。解：由 K 可得极位夹角 ，据此画出摆杆两极限位置，其角平分00183K线为机架。再根据机架长度确定出曲柄回转中心。由如图所示的几何关系可求得曲柄长度。作业独立完成
7、-5- 答案只作参考图 3.11 图 3.133.12 设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆的长度 l3 为 80mm，摆角 为 40 度，K=1.2，且要求一极限位置与机架间的夹角为 90 度。试用图解法确定其余三杆的长度。半 径l2 -1+图 3.12解：（1）根据已知条件做出摇杆两个极限位置和机架所在的线。 （2）由 K 得到。 （ 3）得出曲柄回转中心所在的圆。 （4）根据连杆与曲柄共线的特殊位置求出其长度。3.13 设计一加热炉启闭机构。已知：炉门上两活动铰链的中心距为 50mm（连杆长度），炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（见虚线，连杆另一位置） ，因定铰链安装在 yy（
8、机架） 。求其余三杆的长度。解：根据 A 点在 B 点两位置的垂直中分线上、D 点在 C 点两位置的垂直中分线上，结合已知条件可确定出 A、D，从而可得其余三杆尺寸。3.14 设计一铰链四杆机构，已知其两连架杆的四组对应位置间的夹角为、 、 、 ，曲柄的第一个位置与机架共01234012502303415线。请求出各杆的长度，并绘出机构运动简图。 （提示：四个位置不能由刚化反转法设计）解：（1）设计机架 AD 的长度。 （2）以 A 为原点、水平向右为 x 轴正方向建立坐标系。 （3）由 D 的位置可得： 41230coscosiniinllll其中， 为连杆的位置角， 为摇杆第一个位置的位置
9、角（固定铰接点指向连杆铰0接点） 。由以上两式消去 ，可得：作业独立完成 -6- 答案只作参考13013024 2cos sinicos sil ll l 2130134 02 21llll21313001304 4 24coscs2inlllll2 213130130444coslllll（4）由已知条件，可得：第一个位置 、 ，第二个位置 、003，第三个位置 、 ，第四个位置 、0506059。将其代入四个方程，可解出四个未知数 、 、 、 。1l23l0图 3.14 图 3.153.15 如图所示的破碎机，已知 K1.2、颚板的长度 、摆角 、曲0.35CDlm035柄长度 。请确定连
10、杆和机架的长度，并求其最小传动角。0.8ABlm解：由 K1.2 可得 。摇杆的两极限位置对应的连杆夹角为极位夹角：01649，参考教材第 40 页图 3-23，可得：0164922220352.sin.8.80.8.cos1649llll 由上式可求得连杆长度。以 D 为原点，颚板左极限位置为 y 轴正方向建立坐标系。根据摇杆两极限位置，A 的坐标可为：和 20.35.08sicoAlyx20.35sin.8sincocoAlyx消去连杆位置角 、 ，可得关于 A 点坐标的两个方程，从而可求得 、 ，机架可确定。当曲柄与机架重合时出现最小传动角，可根据各杆长度及余弦定理求得该最小传动角。3.
11、16 某油田使用的抽油机为曲柄摇杆机构（见教材第 10 页图 1-6） ，极位夹角为 12 度，游梁（摇杆）摆角为 57 度，摇杆长度为 1.86 米，曲柄的长度为 0.86 米，其压力角应尽可能小，请设计其尺寸。解：与上题一致，摇杆两极限位置对应的连杆位置角之差为极位夹角， 由余弦定理得：012作业独立完成 -7- 答案只作参考2022 05721.86sin.860.860.86.cos12ABABABABllll可求得连杆长度 。以 O2 为原点，以曲柄与连杆共线时所对应的摆杆上极限位置为 y 轴建立坐标系。点O1 坐标可表示为：和.860.sincoABAlyx01.86sin3.86
12、sincocoABAlx与上题步骤相同，可求出各杆尺寸。为保证压力角尽可能小，须考虑多解的取舍。4.10 图示为从动件在推程时的部分运动线图，其远、近休止角均不等于零，试根据s、v、a 之间的积分关系定性地补全该运动线图，并指出何处存在刚性冲击、何处存在柔性冲击。解：图中位置 G：刚性冲击； R：柔性冲击。提示：速度突变之处存在刚性冲击，加速度突变之处存在柔性冲击。图 4.10 图 4.144.14 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮转向及从动件初始位置如图表示。已知偏距 ，基圆半径 ，滚子半径 。从动件运动规律对10em04rm10brm应的凸轮转角为：推程角 、推程休止角 、回程角
13、 、回程休153s02止角 ，以简谐运动规律上升，行程 ，回程以等加速等减速运动规律6s 2h返回原处。试绘制从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。解：绘制从动件位移线图；绘出基圆、偏距圆，在其中之一上根据位移线图取点；绘出各位置的导路；由各位置的位移确定其理论轮廓上的点，然后光滑连接出理论轮廓；根据滚子半径绘出实际轮廓。4.17 画出图示凸轮机构中凸轮的基圆，并在图上标出凸轮由图示位置转过 45 度时凸轮轮廓上的接触点位置及凸轮机构的压力角。作业独立完成 -8- 答案只作参考解：绘出凸轮转过 45 度之后的导路和机架。（a）根据滚子与圆凸轮相切绘出滚子中心的轨迹，可得滚子中心的位置。受力方向为滚子与
14、凸轮接触的法线方向，运动方向沿导路向上。（b）过 O做导路的平行线，可得切点，从而平底位置可确定，受力方向与运动方向相同。（c）做出 A 点位置，根据滚子与凸轮相切、摆杆长度不变绘出两条滚子中心的轨迹，从而获得滚子中心。图 4.174.18 图示尖底偏置直动从动件盘形凸轮， AFB、CD 为圆弧， AD、BC 为直线，A、B为直线与圆弧 AFB 的切点。已知偏距 、基圆半径 、8em015rmOC=OD=20mm、角 COD=30 度。试求：（1）从动件的升程 h，凸轮推程运动角 ，回程运动角 及近休止角 ；s（2）凸轮与从动件在 A、D、C、B 点接触时机构的压力角 、 、 、 。ADCB解
15、：（1）作偏距圆和基圆，由 DE=CG=h 5mm。凸轮推程220815运动角 为角 AOE，回程运动角 为角 GOB，近休止角 为角 BOFA。 s（2）作各点对应的导路为从动件运动方向，作与 O 点的连线为从动件受力方向，可得各点处的压力角。图 4.18 图 4.194.19 图示两凸轮机构中凸轮均为偏心圆盘，转向如图，已知 、30Rm、 、 、 、 ，E、F 为凸轮与10OAlm15eTrm50OBl40BCl滚子的两个接触点，请在图上标出：（1）从 E 点接触到 F 点接触凸轮所转过的角度 ；（2）F 点接触时机构压力角 ；（3）由 E 点接触到 F 点接触从动件的位移 s；（4）画出
16、凸轮理论轮廓线，并计算基圆半径 。br作业独立完成 -9- 答案只作参考解：a 图：(1)作滚子中心轨迹和偏距圆；(2)作 AF 延长线与滚子中心轨迹圆的交点，该点为 F 点接触时的滚子中心；(3)过该滚子中心作偏距圆的切线，该切线为 F 点接触时的导路；(4)由 E、 F 点接触时导路与偏距圆的切点确定凸轮的转角；(5) 由受力方向与运动方向确定出压力角；(6)两个滚子中心到导路与偏距圆切点的距离之差为从 E 接触到 F 接触的从动件位移；(7) 滚子中心的轨迹即为凸轮理论轮廓线（以 A 为圆心，以 35mm 为半径） ，圆心为 A 点，与理论廓线相切的圆为基圆，其半径为基圆半径（25mm）
17、 。b 图：(1) 以 A 为圆心，以 R+RT 为半径画圆，该圆为滚子中心的轨迹圆，也是凸轮的理论廓线；(2) 以 O 为圆心，以 OB 为半径画圆，该圆为反转法当中摆杆回转中心的轨迹圆； (3)作 AF 的延长线，与理论轮廓的交点为 G，该点为 F 点接触时的滚子中心；(4) 以G 为圆心，以摆杆长度为半径画弧，与摆杆回转中心轨迹圆相交于 B，该点为 F 点接触时的摆杆回转中心；(5)BOB 为从 E 点接触到 F 点接触的凸轮转角；(6)AG 的延长线与 BG的垂线之间的夹角为 F 点接触时的压力角；(7)两个位置上，摆杆与机架的夹角之差为从 E接触到 F 接触的从动件角位移；(8)圆心
18、为 O 点，与理论廓线相切圆为基圆，其半径为基圆半径（25mm） 。4.20 请用解析法设计题 4.14 的凸轮机构，编写程序计算并打印凸轮理论轮廓曲线与实际轮廓曲线上点的直角坐标和压力角的数值。解：可以中国科技论文在线“”下载以下论文参阅：李春明. 极坐标上凹槽凸轮廓线的解析法设计及其 C 语言实现J/OL. 中国科技论文在线, 2009-6-3编程计算后的结果为：图 4.20-1 计算结果5.1 为了使一对齿轮的传动比保持不变，其齿廓应满足齿廓啮合基本定律，即节点为定点。在两齿轮的分度圆与节圆重合时，啮合角与压力角相等。5.2 根据渐开线性质，基圆内没有渐开线，是否渐开线齿轮的齿根圆一定要
19、设计成比基圆大？在什么条件下渐开线齿轮的齿根圆直径比基圆直径大？答：齿轮的齿根圆不一定要设计成比基圆大。因为齿根圆半径为作业独立完成 -10- 答案只作参考，基圆半径为 ，采用特 7 定*2ffadhmzccossbdmz的齿制和压力角，其数值均为齿数 z 的函数。对于正常齿制，压力角为 20 度的标准直齿圆柱齿轮，当 时，齿根圆的直径大于基圆的。45.3 对于一对已切制好的渐开线外啮合直齿圆柱标准齿轮，已知：、 、 、 、 、 。在中心距120z20*1ah*0.25c和 61mm 两种情况下，节圆、啮合角不同。该对齿轮的尺寸由表 5-3 所示的公6a式计算。5.4 证明：同一基圆上生成的两
20、条渐开线的法向距离相等。发生线、渐开线法线、基圆切线共线，发生线上两点的轨迹不变，该距离为两条渐开线的法向距离。5.5 已知一对渐开线外啮合直齿圆柱标准齿轮的模数 m5mm，压力角 =20 度，中心距 a350mm，角速比 i9 5。请求出两齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径。解：由角速比得两齿数的关系，再由中心距公式得齿数；其它尺寸根据相关公式计算。5.7，用卡尺量得一渐开线直齿圆柱齿轮的三个齿公法线长度 W361.83mm ，两个齿的公法线长度为 W237.55mm，d a=208mm，d f=172mm， z24，试确定该齿轮的模数、压力角、齿制。解：（1）根据齿顶
21、圆、齿根圆直径计算公式和齿数，以正常齿制和短齿制分别试算，得 m 分别为 8、9.4，由于模数应为标准值，所以模数为 8，从而确定为正常齿制。（2）再由 d=mz 可得分度圆直径为 192mm。（3）根据同一基圆的渐开线法向距离不变的特点，可得基节长度 24.28 mm。（4）由 ，可得压力角 为 20 度。 。cossbdmz5.8 对于一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，已知 、130z、 、 、 。请按比例精确作图画出无侧隙啮合时的实际啮260z02*1ah合线的长度；根据量得的长度计算重合度，并与用重合度计算公式计算的结果进行对比。解：作图法得实际啮合线长度为 20.3mm。图 5.8由
22、 得基圆直径，再由 得 、 ，最后由重合cossbdmzarcosba12a度计算公式 （啮合角等于分度圆压 1212()()aanBtgtztgtP 力角）计算重合度，可获得相同的结果。作业独立完成 -11- 答案只作参考采用适用性更强的计算公式： 2*211112*22sin4sincosi iaazzhz 也可获得相同的结果。5.9 答：(1)理论上啮合点的轨迹，称为理论啮合线，对于渐开线齿轮，理论轮廓为两齿轮基圆的公切线；实际上啮合点的轨迹，称为实际啮合线。(2)只有使重合度大于 1,才能保证连续啮合。(3)如果重合度小于 1,则一个齿退出啮合时，另一个齿还不能进入啮合，出现啮合断断续
23、续的现象，造成冲击。(4)渐开线标准齿轮的齿数如果太少，会出现根切现象，降低齿轮的强度。(5)标准齿轮的最少齿数是 17。(6)渐开线标准直齿轮啮合传动的重合度与齿数和啮合角有关，而与模数无关。5.10 已知一标准直齿圆柱齿轮，测出其齿顶圆直径为 96mm，齿数为 30。请求其模数。解：根据以下公式： ，可得 mm。*2aaadhmz35.11 用参数为 、 、 、 的标准齿条刀切制一对401h*0.25c的直齿圆柱外齿轮。则：（1）用齿条刀切齿时，与121248,0.,.zx两齿轮分度圆作纯滚动的刀具节线在刀具上不是同一条直线；（2）切出的两轮齿廓形状不相同，但是基圆、分度圆相同；（3）两齿
24、轮相同的基本尺寸是模数、压力角、分度圆齿距、全齿高、基节，不同的是齿顶高、齿根高、分度圆齿厚。5.12 已知渐开线齿轮的基圆与齿顶圆如图所示，齿轮 1 为主动轮，请求出该对齿轮传动的理论啮合线、实际啮合线、节圆、啮合角。图 5.12 图 5.135.13 请绘出两渐开线齿轮传动的压力角和啮合角。提示：首先作出啮合线。5.14 解：根据公式： ，得 。12cosnmzaarcos0.755.15 斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是两齿轮的模数相等、压力角相等、螺旋角大小相等且方向相反。斜齿圆柱齿轮的分度圆直径 ，而 。ndzmcosntz作业独立完成 -12- 答案只作参考5.16 直齿圆锥齿轮传
25、动的正确啮合条件是两齿轮的模数、压力角分别相等、分度圆锥角之和等于轴交角。其齿轮的当量齿数不一定为整数，也不须圆整成整数。5.18 对于一对标准平行轴斜齿圆柱齿轮传动，已知 、 、 、15z2002n、 、 。请计算：（1）用范成法切制该对齿轮不发生根切的10nm*1anh*0.25nc螺旋角；（2）此时该对齿轮的实际中心距；（3）该对齿轮的主要尺寸和当量齿数；（4）该对齿轮的啮合宽度为 60mm 时的重合度。提示：斜齿圆柱齿轮传动的几何尺寸应根据端面参数计算。解：（1） ；0min33minicos17s16425.73.98vz （2） ；（3）齿轮的主要尺寸由表 5-6 所示的1282.
26、sa计算公式求得， ， ；311709covz2.79cosvz（4） 2sin()()2.45r aabtgttgtm 6.1 在某手摇卷扬机传动系统当中，各齿轮的齿数均已知，请求出传动比 i15 的大小和提升重物时手柄的转向。解：3 351241241523455ziii 图 6.1 图 6.26.2 在电动螺丝刀的传动系统中,已知各轮的齿数分别为: z1 = z 4 =7, z 3=z 6=39，若n1=3000r/min，请求出螺丝刀的转速。解：2313 431564663429,753,0HHHHHHzi zi螺 丝 刀作业独立完成 -13- 答案只作参考1 11 127397324
27、HHHH6.3 在图示轮系当中，已知 n1=3000r/m、z 1=36、z 2=60、z 3=23、z 4=49、z 4=69、z 5=31、z 6=131、z 7=94、z 8=36、z 9=166，请求出 n H。3112414234 412436059ii 5646647899974681,0HHHHzi zi 4 41136899724633728545HHHH 提示：对各部分列写传动比关系式，再分析未知数。6.4 在图示轮系当中，已知 z1=20、z 2=24、z 2=36、z 3=40、 1=200rad/s、 3=-100rad/s，请求出两轮系系杆的角速度 H。解：整体算法：
28、（a） 21 33311402461340HHHHHzi拆分算法： 3322239401HHzi1122165HHzi32321 10902081056HHHH 作业独立完成 -14- 答案只作参考321208105HH231205043201HH系杆向下转动，与整体分析结果相同图(a)等价轮系 图(b)等价轮系提示：转化轮系的等价轮系。6.5 在图示轮系当中，已知 z1=6、z 2=26、z 2=25、z 3=58、z 4=56，请求出 i14。1 333122121244422258665HHHHHi zzi zi 6.6 在图示轮系当中，设各轮模数相同，且为标准传动。已知 z1=z2=z
29、3=z6=20、z 2=z4=z6=z7=40。请问： (1)如果齿轮 1 为原动件，该机构是否具有确定的运动？ (2)齿轮 3、5 的齿数应该为多少?(3) 当 1=100rad/s 时，齿轮 3、5 的角速度分别为多少？1233313455 5348,HHziziH作业独立完成 -15- 答案只作参考1151533315513184849H6.7 在图示手动葫芦的减速装置当中，S 为手轮， H 为起重链轮，已知n1=3000r/m、z 1=12、z 2=28、z 2=14、z 3=54，请求出 i SH。123133 11 8549018HHHSHHzii 6.8 在图示马铃薯挖掘机机构中
30、，齿轮 4 固定不动，挖叉 A 固联在最外边的齿轮 3 上，要求挖薯时十字架 1 回转而挖叉却始终保持一定的方向，请问各轮齿数应该满足什么条件？4412333342142,0HHzi6.9 在图示轮系当中，n 1=50r/m、z 1=20、z 2=30、z 2=50、z 3=80，求 n H31335085504HHi6.10 在图示轮系当中，已知 n1=200r/m、z 1=30、z 2=25、z 2=30、z 3=75、n 3=50r/m，请求出行星架转速 n H。12333122570053, 1HHHzi6.11 在图示轮系当中，已知 z1=z2=25、z 2=z3=20、z H=10
31、0、z 4=20、n 3=50r/m，请求出i14。 123331211442016569,0255,HHHHi z作业独立完成 -16- 答案只作参考T10.6 有一普通螺栓已知直径 d=20mm，中径 d2=18.376mm，小径 d1=17.294mm，螺距P=2.5mm线数 n=2，牙型角 =600，螺纹副的摩擦系数 f=0.2。试求：（1）螺纹的导程和升角；（2）当该螺纹副用于传动时，举升重物的效率是多少？是否能自锁？答：（1）螺纹的导程 S=nP=5mm；由于螺纹升角的正切为： ，螺纹升角为：2Stand。02S5arctnatatn.861d18.376（2）该螺纹用于传动时，举
32、升重物的效率为： ，由于普通螺纹aFSt2Tn的牙侧角为牙型角的一半，当量摩擦角为： ，该效率为：ffttcoscs/2。由于 ，比升角的正切值小，tan0.861ta0.tant69815所以当该螺纹副用于传动时，不能自锁。T10.7 证明具有自锁性的螺旋传动的效率恒小于 50%。证明：螺旋传动的效率： 自锁条件： 22()()aaFSStgTtgd 当 一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线。由于具有自锁功能的螺纹升角与摩擦角均小于 25 度，其和小于 90 度，各角的正弦值小于其余弦值，且均大于零。因此有： sin()sincosintan()cossissiintatnc
33、oco 由于自锁条件， ， 。tattatan0.5t()2T10.8 试计算 M16、M161.5 螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。解：例 10-1。前者为粗牙普通螺纹，螺距 P=2mm，中径为 14.701mm，因此其升角为：。后者为细牙螺纹，其螺距为2P2arctnarctnarctn0.435d14.701.5，中径为 15.026mm，因此其升角为：。显然前者的自锁较好。25rtrtrt.176.26T10.9 用 12 号扳手拧紧 M8 螺栓，已知螺栓材料为 35 钢，螺纹间摩擦系数 f=0.1，螺母与支承面间摩擦系数 fc=0.12，手掌中心到螺栓轴线的距离 L=240m
34、m。请问当手掌施力 125N时，该螺栓所产生的拉应力是多少？螺栓会不会损坏？（由设计手册可查得 M8 螺母的螺母支承面平均直径 dm=11.5mm，螺栓孔直径 d0=9mm）解：拧紧力矩 T 由克服螺纹副相对转动的摩擦阻力矩 T1 和螺母支承面上的摩擦阻力矩 T2组成，即 、 。021F=tan+2cm1T=fF查表 10-2 得，螺距 P=1.25mm、小径 d1=6.647mm、中径 d2=7.188mm。根据 7 题步骤，得作业独立完成 -17- 答案只作参考当量摩擦角 、螺纹升为 。f0.1atnatcoscs/6 2S1.5arctnatd78因为 ，所以可根据方程 求得螺栓所受到的
35、拉力 F0，可得T=1250.43Nm 12T=+其所受拉应力为： 。由表 9-2 可查得其屈服极限，由表 10-10 可查得其安全系数，021Fd由表 10-9 可得普通螺栓紧联接的许用应力计算公式。T10.10 在图示某重要拉杆螺纹联接中，已知拉杆所受拉力 Fa 为 13kN，载荷平稳，拉杆材料为 Q275，试计算螺纹接头的螺纹尺寸。解：按普通螺栓紧联接计算。采用试算法，初选螺纹接头处螺纹尺寸为 M16（表 10-2） ，由表 10-2 查得其螺距、中径、小径。由式 10-19 计算其当量应力： 。由ae21.3F.d表 9-2 可查得其屈服极限，由表 10-10 可查得其安全系数，由表
36、10-9 可得普通螺栓紧联接的许用应力计算公式。如满足强度条件，且当量应力与许用应力相差不大，则确定该螺纹尺寸，否则重新设定螺纹尺寸重要计算。T10.11 由两个 M10 螺钉固定一牵引钩，若螺钉材料为 Q235，安装时控制预紧力，被联接件接合面摩擦系数 f=0.15，求其允许的最大牵引力 F。解：由表 10-2 查得其螺距、中径、小径。由表 9-2 可查得其屈服极限 ，由表 10-10 可查s得其安全系数 S，由表 10-9 可得普通螺栓紧联接的许用应力计算公式 。根据其小S径值 d1，计算其承受的最大拉应力 。该拉应力 Fa，即为被联2121.3.3add接件之间的正压力 N，再由其摩擦系
37、数，求得该螺栓联接允许的最大牵引力 。fN提示：紧螺栓工作时，被联接件发生相对滑动为失效，因此螺栓不会因剪切而损坏。T10.12 图示凸缘联轴器允许传递的最大转矩 T=1500N.m（静载荷） ，材料为 HT250，联轴器用 4 个 M16 铰制孔用螺栓联成一体，螺栓材料为 35 钢。试选取合适的螺栓长度，并校核其剪切和挤压强度。解：铰制孔螺栓联接工作时，螺栓一般受剪切。每个螺栓承受的剪切力为：。由表 10-2、10-3 查得螺栓的尺寸，再由表 9-2、10-9、10-15083.71N.F10 查得相关参数，由式 10-26、10-27 进行计算。T10.13 第 12 题中，凸缘联轴器若采
38、用 M16 螺栓联成一体，以摩擦力来传递转矩，螺栓材料为 45 钢，联轴器材料为 25 钢，接合面摩擦系数 f=0.15，安装时不要求严格控制预紧力，试决定螺栓数。解： T10.14 凸缘联轴器材料为 HT250 允许传递的扭矩 T=3.82105Nm（静载荷） ，联接接合面作业独立完成 -18- 答案只作参考摩擦系数 f=0.2，可靠性系数 C=1.2。联轴器用 4 个普通螺栓联接，螺栓中心所在圆直径D0=155mm，螺栓材料为 Q235，安装时不要求严格控制预紧力，试确定螺栓直径。若此联轴器用 4 个铰制孔螺栓联接，螺栓材料仍为 Q235，螺栓杆与孔壁间接触受压的最小轴向长度 hmin=2
39、0mm，则螺栓的直径应为多少？T10.15 图 10-23 所示的汽缸盖的螺栓联接，缸体内径 D=160mm，汽缸内压强 p=3MPa，螺栓间距不得大于 4.5d（螺栓的公称直径） ，试确定螺栓联接和螺栓分布直径。T10.16 试设计如图所示螺旋起重机的螺杆和螺母的主要尺寸,已知最大起重量为 30kN，最大起升高度为 500mm，材料自选。T10.17 蜗轮轴传递功率 P=5.5kW，转速 n=80r/min，单向传动，载荷有变化；蜗轮轮毂内径 D=65mm，轮毂长度为 90mm，材料为铸铁。试选择并验算蜗轮和轴的键联接。T10.18 试为题 10.12 中的联轴器选择平键并验算键联接的强度。T10.19 已知轴和轮毂的材料均为碳钢，轴径 d=108mm，轮毂长度为 165mm。如为静联接且许用应力均为 p=100MPa，试比较采用普通平键和采用标准矩形花键时，两种联接所能传递的扭矩。
