机械设计教程（3版）作业集

第三章习题

3-1 图3-20所示为一直齿圆柱齿轮与轴用圆头平键连接，轴径d＝50mm。齿轮的材料为铸

铁，轴为45钢。键长L＝60mm，键的截面尺寸为b×h＝14×9 mm2，传递的转矩T=200N·m，有轻微冲击。试校核该平键连接的强度。

3-2 图3-21所示的凸缘联轴器，用普通圆头平键与轴连接。已知轴径d＝55mm，毂长L′=1.5d，

联轴器为铸铁，轴为45钢，传递的转矩T=300N·m，载荷平稳无冲击。试选择键的尺寸并校核其连接强度。

图3-20 图3-21

3-3 图3-22为一牙嵌式离合器与轴用导向平键连接，轴径d=40mm，键长L=125mm(圆头键)，

其最小有效工作长度lmin=65mm，离合器与轴均为钢制，传递的转矩T=150N·m，有轻微冲击，要求选择键的截面尺寸并校核其连接强度。

图3-22

3-4 若题3-3中的其他条件均不变，而将其改为轻系列的矩形花键连接，离合器在空载条件

下接合，制造精度及润滑条件一般，齿面未经淬火处理。试校核该矩形花键的强度。

第五章习题

5–1 何谓螺纹的大径、中径和小径？它们分别用于什么场合？

5–2 螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接的主要区别是什么?它们的应用场合有何不同？ 5–3 普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接的结构有何不同？主要失效形式和设计准则是什么？

5–4 螺纹连接预紧的目的是什么？如何控制预紧力？

5–5连接螺纹能满足自锁条件，为什么在设计螺纹连接时还要考虑防松问题？在可拆卸的防

松措施中哪类工作可靠？为什么？

5–6 紧螺栓连接所受轴向变载荷在0~F之间变化，当预紧力F0一定时，改变螺栓或被连接件

的刚度，对螺栓连接的疲劳强度和连接的紧密性有何影响？ 5–7 螺旋传动按使用特点的不同可分为哪几类？试举例说明其应用场合。 5–8 某普通螺栓连接，螺栓公称直径为M20，性能等级为4.8级。试求；

(1) 当承受轴向变载荷并控制预紧力时，其预紧力F0最大为多少?

(2) 若连接承受横向拉力，有一个贴合面，摩擦因数f=0.15，则可能承受的横向载荷为多少(按单个螺栓计算)?

5–9 一普通螺栓连接，螺栓的刚度为Cb，被连接件的刚度为Cm。如果Cm=8Cb，预紧力

F0=1000N，轴向外载荷F=1100N，试求螺栓所受的总拉力和被连接件中的残余预紧力。 5–10 在图5–34中，用4个M16普通螺栓，其许用应力[?]=160MPa，贴合面的摩擦因数f=0.15。

求该螺栓组所能承受的横向静载荷。

5–11 图5–35所示的联轴器，有6个沿圆周均布的M12铰制孔用螺栓，用以传递两半联轴器

之间的转矩，若螺栓性能等级为5.6级，载荷平稳，联轴器的材料为HT250。试计算该连接所能传递的转矩。

图5–34 题5-10图 图5–35 题5-11图

5–12 图5–36所示为一方形盖板，用4个螺栓与机体连接。盖板中心点的吊环受到垂直于盖

板的静拉力F?=6000N，螺栓性能等级为4.6级，残余预紧力取为拉力的0.6倍，不控制预紧力，试决定该连接所需螺栓的直径。

5–13 图5–37所示的连接中有三个铰制孔用螺栓，螺栓性能等级为5.6级，被连接件的材料

为Q235钢，在距螺栓组的公共中心线为200mm的右侧作用有静载荷F?=12kN，试确定螺栓的公称直径。

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图5–36 题5-12图 图5–37 题5-13图

5–14 图5–38所示为用两只普通螺栓将剖分轮毂夹紧在轴上，剖分面间留有间隙，以便拧紧

螺母后，轮毂能将轴夹紧。利用夹紧表面间的压力在工作时所产生的摩擦力矩来传递扭矩。若外力矩为60N?m，螺栓性能等级为4.8级，夹紧表面间的摩擦因数f=0.15，不控制预紧力，有关尺寸如图所示。试确定螺栓的直径，

5–15 一升降机构承受的载荷F为100kN，采用梯形螺纹，其参数为d=70mm，d2=65mm，

P=10mm，螺旋线数n=4。下部采用推力球轴承，升降台上下移动由滚动导轨导向，因摩擦很小，故忽略不计，具体情况见图5–39，试计算：

(1) 若螺纹间的摩擦因数f=0.1，求工作台稳定上升时的传动效率； (2) 当工作台稳定上升时，加于螺杆上的力矩；

(3) 当工作台以800mm/min的速度上升，在稳定运转条件下螺杆的转速和所需的功率； (4) 欲使工作台在载荷F的作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩应为多少?

图5–38 题5-14图 图5–39 题5-15图

5–16 试指出图5-40所示螺纹连接结构中的不合理之处，并将其改正。

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