【正文】 －44），可靠性系數(shù)β為β=+S Sσ τ?μ μr s=+ ?600 525= 2+22+2σ σ40 30rs由附表 3－12 查得對(duì)應(yīng)的可靠度 R=φ()=44－1（略）4－2 答：第四章 摩擦、磨損及潤(rùn)滑概述膜厚比λ是指兩滑動(dòng)表面間的最小公稱油膜厚度與兩表面輪廓的均方根偏差的比值，邊界摩擦狀態(tài)時(shí)λ≤1，流體摩擦狀態(tài)時(shí)λ＞3，混合摩擦狀態(tài)時(shí) 1≤λ≤3。4－3（略）4－4 答：潤(rùn)滑劑的極性分子吸附在金屬表面上形成的分子膜稱為邊界膜。邊界膜按其形成機(jī)理的不同分為吸附膜和反應(yīng)膜，吸附膜是由潤(rùn)滑劑的極性分子力（或分子的化學(xué)鍵和力）吸附于金屬表面形成的膜，反應(yīng)膜是由潤(rùn)滑劑中的元素與金屬起化學(xué)反應(yīng)形成的薄膜。在潤(rùn)滑劑中加入適量的油性添加劑或極壓添加劑，都能提高邊界膜強(qiáng)度。4－5 答：零件的磨損過(guò)程大致分為三個(gè)階段，即磨合階段、穩(wěn)定磨損階段以及劇烈磨損階段。磨合階段使接觸輪廓峰壓碎或塑性變形，形成穩(wěn)定的最佳粗糙面。磨合是磨損的不穩(wěn)定階段，在零件的整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)所占比率很小。穩(wěn)定磨損階段磨損緩慢，這一階段的長(zhǎng)短代表了零件使用壽命的長(zhǎng)短。劇烈磨損階段零件的運(yùn)動(dòng)副間隙增大，動(dòng)載荷增大，噪聲和振動(dòng)增大，需更換零件。4－6 答：根據(jù)磨損機(jī)理的不同，磨損分為粘附磨損，磨粒磨損，疲勞磨損，沖蝕磨損，腐蝕磨損和微動(dòng)磨損等，主要特點(diǎn)略。4－7 答：潤(rùn)滑油的粘度即為潤(rùn)滑油的流動(dòng)阻力。潤(rùn)滑油的粘性定律：在液體中任何點(diǎn)處的切應(yīng)力均與該處流體的速度梯度成正比（即τ = －η?u ?y）。在摩擦學(xué)中，把凡是服從粘性定律的流體都稱為牛頓液體。4－8 答：粘度通常分為以下幾種：動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、條件粘度。按國(guó)際單位制，動(dòng)力粘度的單位為 Pas（帕\u31186X），運(yùn)動(dòng)粘度的單位為 m2/s，在我國(guó)條件粘度的單位為 Et（恩氏度）。運(yùn)動(dòng)粘度νt與條件粘度ηE的換算關(guān)系見(jiàn)式（4－5）；動(dòng)力粘度η與運(yùn)動(dòng)粘度νt的關(guān)系見(jiàn)式（4－4）。4－9 答：潤(rùn)滑油的主要性能指標(biāo)有：粘度，潤(rùn)滑性，極壓性，閃點(diǎn)，凝點(diǎn)，氧化穩(wěn)定性。潤(rùn)滑脂的主要性能指標(biāo)有：錐入度（稠度），滴點(diǎn)。4－10 答：在潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂中加入添加劑的作用如下：1） 提高潤(rùn)滑油的油性、極壓性和在極端工作條件下更有效工作的能力。2） 推遲潤(rùn)滑劑的老化變質(zhì)，延長(zhǎng)潤(rùn)滑劑的正常使用壽命。3） 改善潤(rùn)滑劑的物理性能，例如降低凝點(diǎn)，消除泡沫，提高粘度，改善其粘－溫特性等。4－11 答：流體動(dòng)力潤(rùn)滑是利用摩擦面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)形成承載油膜的潤(rùn)滑。流體靜力潤(rùn)滑是從外部將加壓的油送入摩擦面間，強(qiáng)迫形成承載油膜的潤(rùn)滑。流體靜力潤(rùn)滑的承載能力不依賴于流體粘度，故能用低粘度的潤(rùn)滑油，使摩擦副既有高的承載能力，又有低的摩擦力矩。流體靜力潤(rùn)滑能在各種轉(zhuǎn)速情況下建立穩(wěn)定的承載油膜。4－12 答：5流體動(dòng)力潤(rùn)滑通常研究的是低副接觸零件之間的潤(rùn)滑問(wèn)題。彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑是研究在相互滾動(dòng)（或伴有滑動(dòng)的滾動(dòng)）條件下，兩彈性體之間的潤(rùn)滑問(wèn)題。流體動(dòng)力潤(rùn)滑把零件摩擦表面視為剛體，并認(rèn)為潤(rùn)滑劑的粘度不隨壓力而改變。彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑考慮到零件摩擦表面的彈性變形對(duì)潤(rùn)滑的影響，并考慮到潤(rùn)滑劑的粘度隨壓力變化對(duì)潤(rùn)滑的影響。第五章 螺紋連接和螺旋傳動(dòng)5—1 大徑 ； 中徑 ； 小徑 ； 5—2 （3） ； （1） ； （1） ； （3） ；5—3 （2） ； 5—4 90 ；螺紋根部 ； 5—5 （3） ； 5—6 （4） ；5－7 答：常用螺紋有普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒形螺紋等。前兩種螺紋主要用于連接，后三種螺紋主要用于傳動(dòng)。對(duì)連接螺紋的要求是自鎖性好，有足夠的連接強(qiáng)度；對(duì)傳動(dòng)螺紋的要求是傳動(dòng)精度高，效率高，以及具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。5－8 答：螺紋的余留長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則螺栓桿的剛度 Cb越低，這對(duì)提高螺栓連接的疲勞強(qiáng)度有利。因此，承受變載荷和沖擊載荷的螺栓連接，要求有較長(zhǎng)的余留長(zhǎng)度。5－9（略）5－10 答：普通螺栓連接的主要失效形式是螺栓桿螺紋部分?jǐn)嗔?，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力拉伸強(qiáng)度或疲勞拉伸強(qiáng)度。鉸制孔用螺栓連接的主要失效形式是螺栓桿和孔壁被壓潰或螺栓桿被剪斷，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。5－11 答：螺栓頭、螺母和螺紋牙的結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)與螺桿的等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，實(shí)踐中很少發(fā)生失效，因此，通常不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。5—12 答：普通緊螺栓連接所受軸向工作載荷為脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，螺栓上的總載荷為不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變載荷，0 r 1；所受橫向工作載荷為脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，螺栓上的總載荷為靜載荷， r = 1。5－13 答：螺栓的性能等級(jí)為 級(jí)，與其相配的螺母的性能等級(jí)為 8 級(jí)（大直徑時(shí)為 9 級(jí)），性能等級(jí)小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字代表材料抗拉強(qiáng)度極限的 1/100（σB/100），小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)字代表材料的屈服極限與抗拉強(qiáng)度極限之比值的 10 倍（10σS/σB）。5－14 答：在不控制預(yù)緊力的情況下，螺栓連接的安全系數(shù)與螺栓直徑有關(guān)，螺栓直徑越小，則安全系數(shù)取得越大。這是因?yàn)榘馐值拈L(zhǎng)度隨螺栓直徑減小而線性減短，而螺栓的承載能力隨螺栓直徑減小而平方性降低，因此，用扳手?jǐn)Q緊螺栓時(shí)，螺栓直徑越細(xì)越易過(guò)擰緊，造成螺栓過(guò)載斷裂。所以小直徑的螺栓應(yīng)取較大的安全系數(shù)。5－15 答：降低螺栓的剛度或增大被連接件的剛度，將會(huì)提高螺栓連接的疲勞強(qiáng)度，降低連接的緊密性；反之則降低螺栓連接的疲勞強(qiáng)度，提高連接的緊密性。5－16 答：6降低螺栓的剛度，提高被連接件的剛度和提高預(yù)緊力，其受力變形線圖參見(jiàn)教材圖 5－28c。5－17 答：在螺紋連接中，約有 1/3 的載荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺紋牙幾乎不承受載荷。因此采用螺紋牙圈數(shù)過(guò)多的加厚螺母，并不能提高螺紋連接的強(qiáng)度。采用懸置螺母，環(huán)槽螺母，內(nèi)斜螺母以及鋼絲螺套，可以使各圈螺紋牙上的載荷分布趨于均勻。5－18 答：滑動(dòng)螺旋的主要失效形式是螺紋磨損，滑動(dòng)螺旋的基本尺寸為螺桿直徑和螺母高度，通常是根據(jù)耐磨性條件確定的。5－19（略）5—20 答：1．公式中螺栓數(shù) z = 8 錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)取 z = 4 。2．螺紋由 d1≥ 圓整為 d = 10mm 錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)根據(jù)小徑 d1≥ ，由螺紋標(biāo)準(zhǔn)中查取螺紋大徑 d 。5—21 解： 級(jí)螺栓的屈服極限σs=480MPa，許用應(yīng)力［σ］＝σs/s＝480/3＝160MPa。由式（5－28），螺栓上的預(yù)緊力σ［ ］ πd2160 π 2 NF0≤1== 9872由式（5－9），最大橫向力F5—22（略）5—23 解：1．計(jì)算單個(gè)螺栓的工作剪力≤ 4F0fziKs= 49872 2 1=3291 NF =2T=2 630103=2423N2．確定許用應(yīng)力zD4 130聯(lián)軸器的材料為鑄鐵 HT200，σB= 200MPa ，設(shè)聯(lián)軸器工作時(shí)受變載荷，查表 510，取 Sp= 3 。螺栓的性能等級(jí)為 級(jí)， σs= 640MPa ，查表 510，取Sτ=5 ，許用應(yīng)力σσB200τ σs640[ ] = ==；[ ] = == 128MPa3．驗(yàn)算連接強(qiáng)度pSp3Sτ5查手冊(cè)，鉸制孔用螺栓 GB/T 2788 M1260，光桿部分的直徑 d0= 13mm ，光桿部分的長(zhǎng)度為 60－22＝38mm，因此連接處的最小擠壓高度 Lmin= 18mm ，由公式（535），接合面的擠壓應(yīng)力σp=Fd L0 min2423=13 18=σ [p]由公式（536），螺栓桿的剪切應(yīng)力4Fτ = π120d24020滿足強(qiáng)度條件。5—24 解：Cb=4 2423π 132=τ [ ]采用橡膠墊片密封，螺栓的相對(duì)剛度b+mC C= ，由公式（532），螺栓的總拉力7F20C= 1500 + 1000 = 2400N= F +Cb+bCmF由公式（529），殘余預(yù)緊力F1= F2? F = 2400? 1000 = 1400N5—25 解：1．計(jì)算方案一中螺栓的受力螺栓組受到剪力 F 和轉(zhuǎn)矩T (T = FL) ，設(shè)剪力 F 分在各螺栓上的力為 Fi，轉(zhuǎn)矩 T 分在各螺栓上的力為 Fj，則 Fi和 Fj分別為1FL300=5Fi= F ；Fj= =F F3由圖 a 可知，螺栓 3 受力最大，所受力152a2 60172F3= FiFj2．計(jì)算方案二中螺栓的受力螺栓上的 =1， 5+ = F + F =3 26F=FFiFFj= F ，由圖 b 可知，螺栓 1 和 3 受力最大，所受力32= =+ =2 2(12+52=F FF FF) (F )1 33．計(jì)算方案三中螺栓的受力ij32=1F ；FL300=5Fi3Fj=3a=3 60F F3由圖 c 可知，螺栓 2 受力最大，所受力= 2 2 cos150F F + F ? 2F F =(12+5152iji j3F ) (3F )2? 2 (3)(F F3) cos 150 = F比較三個(gè)方案可以看出，方案三較好。5—26 解：題解 5—25 圖將 Fe力等效轉(zhuǎn)化到底板面上，可知底板受到軸向力 F1，橫向力 F2和傾覆力矩 M 。1）底板最左側(cè)的螺栓受力最大，應(yīng)驗(yàn)算該螺栓的拉伸強(qiáng)度，要求拉應(yīng)力 σ ≤ [σ ] 。2）應(yīng)驗(yàn)算底板右側(cè)邊緣的最大擠壓應(yīng)力，要求最大擠壓應(yīng)力σPmax ≤ [σp] 。3）應(yīng)驗(yàn)算底板左側(cè)邊緣的最小擠壓應(yīng)力，要求最小擠壓應(yīng)力σPmin0 。4）應(yīng)驗(yàn)算底板在橫向力作用下是否會(huì)滑移，要求摩擦力 Ff F2。85—27 答：題解 5—26 圖a) 參見(jiàn)教材圖 53b； b）參見(jiàn)教材圖 53a ； c）參見(jiàn)教材圖 52b，螺栓應(yīng)當(dāng)反裝，可以增大 Lmin；d)參見(jiàn)教材圖 54；e) 參見(jiàn)教材圖 56；f）參見(jiàn)教材圖 53b，螺釘上方空間應(yīng)增大，以便裝拆螺釘。改正圖從略。第六章 鍵、花鍵、無(wú)鍵連接和銷連接6—1 （4） ；6—2 接合面的擠壓破壞 ；接合面的過(guò)度磨損 ；6—3 （4） ；6—4 小徑 ；齒形 ；6—5 （4） ；6－6 答：薄型平鍵的高度約為普通平鍵的 60％～70％，傳遞轉(zhuǎn)矩的能力比普通平鍵低，常用于薄壁結(jié)構(gòu)，空心軸以及一些徑向尺寸受限制的場(chǎng)合。6－7 答：半圓鍵的主要優(yōu)點(diǎn)是加工工藝性好，裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的鏈接。主要缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大。一般用于輕載靜連接中。6—8 答：兩平鍵相隔 180176。\u24067X置，對(duì)軸的削弱均勻，并且兩鍵的擠壓力對(duì)軸平衡，對(duì)軸不產(chǎn)生附加彎矩，受力狀態(tài)好。兩楔鍵相隔 90 ~ 120 布置。若夾角過(guò)小，則對(duì)軸的局部削弱過(guò)大；若夾角過(guò)大，則兩個(gè)楔鍵的總承載能力下降。當(dāng)夾角為 180176。\u26102X，兩個(gè)楔鍵的承載能力大體上只相當(dāng)于一個(gè)楔鍵的承載能力。因此，兩個(gè)楔鍵間的夾角既不能過(guò)大，也不能過(guò)小。半圓鍵在軸上的鍵槽較深，對(duì)軸的削弱較大，不宜將兩個(gè)半圓鍵布置在軸的同一橫截面上。故可將兩個(gè)半圓鍵布置在軸的同一母線上。通常半圓鍵只用于傳遞載荷不大的場(chǎng)合，一般不采用兩個(gè)半圓鍵。6－9 答：軸上的鍵槽是在銑床上用端銑刀或盤(pán)銑刀加工的。輪轂上的鍵槽是在插床上用插刀加工的，也可以由拉刀加工，也可以在線切割機(jī)上用電火花方法加工。6－10 答：因?yàn)閯?dòng)連