機械設計基礎(第五版)17-18章答案

1、17-1解 1）選擇型號：因此類機組一般為中小型，所需傳遞的功率中等，直流發(fā)電機載荷平穩(wěn)，軸的彎曲變形較小，聯(lián)接之后不再拆動，故選用傳遞轉矩大、結構簡單的固定式剛性聯(lián)軸器，如凸緣聯(lián)軸器。 2）按傳遞最大功率求計算轉矩 轉矩 。 由教材表 17-1查得，當工作機為發(fā)電機時的工作情況系數(shù)。則計算轉矩 根據計算轉矩、軸的轉速 、外伸軸直徑d=45mm查手冊，可用標準GB5843-1986鉸制孔型凸緣聯(lián)軸器 YL9。其許用轉矩為 ，許用最大轉速 。其他主要尺寸：螺栓孔中心所在圓直徑 ，6只M10 螺栓。 17-2解 （ 1）選擇型號：因汽輪發(fā)電機組的轉子較重，傳遞的轉矩特大，軸有一定的彎曲變形，工作環(huán)

2、境為高溫高壓蒸汽，軸有伸長，故選用耐溫的齒式聯(lián)軸器。 （ 2）求計算轉矩 轉矩。 由教材表 17-1,當工作機為發(fā)電機原動機為汽輪機時的工作情況系數(shù)仍可取 。則計算轉矩根據計算轉矩、軸的轉速 、外伸軸直徑d=120mm查手冊，可用標準ZB19012-1989GCLD型鼓型齒式聯(lián)軸器GCLD7。其許用轉矩為 ，許用最大轉速。 17-3 圖 17.2 題17-3圖 圖17.3 題17-3解圖 解 可選用一超越離合器，如圖 17.3所示。電動機1和電動機2的轉速是相同的，但電動機1經過蝸桿蝸輪傳動后，轉速降至 ，并有 。當兩電機同時開動時，因 ，超越離合器松開， 傳不到 軸上， 軸由電機2帶動。若電

3、動機1開動后，再停止電動機2，那么當電動機2停止轉動時， ，超越離合器被滾珠楔緊帶動 軸旋轉。所以任何時間都不會卡死。 17-4圖 17.4 題17-4圖 解 （ 1）求計算轉矩 轉矩 。 由教材表 17-1查得，當工作機為車床時的工作情況系數(shù) 。則計算轉矩 （ 2）求摩擦面數(shù)目 由教材式（ 17-7） 得 由教材表 17-2查得 ，并將 、 、 、 代入上式得 摩擦面數(shù)應為 10。主動摩擦片為6片，從動摩擦片為5片時，摩擦面數(shù) 即可實現(xiàn)。 （ 3）驗算壓強 查教材表 17-2，取 合適。 17-5 答 ：自行車從動鏈輪與內棘輪 3相固聯(lián)，棘爪4通過彈簧始終與棘齒嚙合。當腳蹬踏板順時轉動時，經

4、主動鏈輪1、鏈條2帶動從動鏈輪3順時針轉動，再通過棘爪4使后輪軸5順時轉動，驅動自行車前行。自行車前進時，如果腳踏板不動，從動鏈輪（內棘輪）不轉，后輪軸5便超越內棘輪3而轉動，棘爪4在棘輪齒背上滑過，從而實現(xiàn) 圖17.5 題17-5解圖不蹬腳踏板的自行滑行。 17-6 圖 17.6 題17-6圖 解 自動離心離合器的工作原理是：活動瓦塊在離心慣性力的作用下克服彈簧拉力壓緊鼓輪內壁，當輸入軸轉速達到一定值時，壓緊力所產生的摩擦力矩克服外力矩后，離合器處于接合狀態(tài)。故離合器所能傳遞的轉矩與軸的轉速之間的關系是： 則： 當輸入軸的角速度為 時，傳遞轉矩 18-1解 1）彈簧絲最大剪應力取 時對應著最

5、大工作載荷 由彈簧的材料、載荷性質查教材表18-1得；由彈簧絲直徑 查教材表18-2得 。故 由式（ 18-2）可解得最大工作載荷 將 ，及由教材圖18-6查得 代入上式，得 在 作用下的變形量 即為最大變形量，由式（18-4）得 2）采用端部磨平結構時，設兩端各有3/4圈并緊，其有效圈數(shù)為 圈 則其并緊高度 將 代入自由高度計算式，得其自由高度 3）驗算穩(wěn)定性 符合穩(wěn)定性要求。 18-2解 （ 1）初選彈簧絲直徑 根據對結構尺寸的限制條件，此彈簧的內徑應 ，彈簧外徑應 ，故彈簧絲直徑 ，初選 （ 2）確定許用應力 彈簧用碳素鋼絲 組制造，承受沖擊載荷，由教材表18-1、表18-2查得 （ 3

6、）確定彈簧絲直徑 由式（ 18-2）可解得 因 ，取 ，則 ，查教材圖18-6得 ，將各值代入上式，得 說明取 的碳素鋼絲滿足強度要求。 （ 4）確定彈簧有效圈數(shù) 由式（ 18-5）得 將彈簧的剛度 代入上式，得 圈，取 圈 （ 5）計算彈簧的其他尺寸 彈簧內徑： 彈簧外徑： 彈簧間距： ， 彈簧節(jié)距： 螺旋升角： 彈簧總圈數(shù)：兩端各并緊 3/4圈磨平，則 圈 彈簧絲的展開長度： 自由高度： 安裝高度： （ 6）驗算彈簧的穩(wěn)定性 符合穩(wěn)定性要求。 18-3解 1）彈簧儲存的變形能為： 由題意可知 ， ， ，代入上式可得 則彈簧剛度： 2）由 ，查教材表18-1得 代入式（18-2）得 說明此彈

7、簧的強度足夠。 3）彈簧的有效圈數(shù)： 圈 18-4解 1）由彈簧的材料、載荷性質查教材表18-1得 ，且 彈簧中徑 由旋繞比 ，查教材表18-1得 則極限載荷 由于 ，所以在最大工作載荷 作用時彈簧不會拉斷。 2）由式（18-5）得彈簧剛度 則彈簧的工作行程 18-5解 1）計算初拉力 由彈簧的剛度公式可得 將已知數(shù)據代入上式： 得： 2）因兩根彈簧的尺寸完全相同，故其剛度也完全相同 沒有初拉力的彈簧在 時的伸長量： 故此時彈簧高度 18-6解 （1）初選彈簧絲直徑 。 （ 2）確定材料的許用應力 由題意知彈簧材料為碳素彈簧，載荷性質為靜載，按類載荷計算，查教材表 18-1及表18-2得 （

8、3）初估彈簧中徑 ，由彈簧中徑標準系列可取 。 （ 4）根據彈簧強度確定彈簧絲直徑 由式（ 18-2）可解得 由 ，查教材圖18-6得 ，將各值代入上式得 說明取 的碳素鋼絲滿足強度要求。 （ 5）確定彈簧有效圈數(shù) 由式（ 18-5）得 將彈簧的剛度 代入上式，得 圈 （ 5）計算彈簧的其他尺寸 彈簧內徑： 彈簧外徑： 彈簧間距： ，取 彈簧節(jié)距： 螺旋升角： （在5°9°之間） 彈簧總圈數(shù)：兩端各并緊 3/4圈磨平,則 圈 彈簧絲的展開長度： 自由高度： （ 6）驗算彈簧的穩(wěn)定性 在彈簧內部有導向桿的條件下 , 雖高徑比略高出許用值,也可滿足穩(wěn)定性。 (7)討論 本解選用的材料是組碳素彈簧鋼絲,其許用應力較小,在此條件下,設計出的彈簧體積可能不是最優(yōu)的。若選用強度好的或組碳素彈簧鋼絲，尺寸會更小，更符合本題意。 18-7解 1）選取彈