机械设计试题及答案第四章螺纹联接和螺旋传动ppt课件.ppt

第四章螺纹联接和螺旋传动 填空题 判断题 计算题 问答题 4 1常见的螺纹形式有 答案 三角形螺纹 管螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 4 2在常见的几种螺纹形式中 的自锁性最好 常用于联接 的传动效率最高 常用于传动 答案 三角形螺纹 矩形螺纹 4 3标准中规定的螺纹公称直径是指螺纹的 答案 大径 4 4螺纹联接的基本类型有 种 它们分别是 答案 四 螺栓联接 双头螺柱联接 螺钉联接和紧定螺钉联接 4 5在机械制造中常见的螺纹联接件有 和 答案 螺栓 双头螺柱 螺钉 螺母和垫圈 4 6GB 3103 1 1982规定 螺纹联接件分为三个精度等级 其代号为 级 其中 级精度最高 常用的标准螺纹联接件 螺栓 通常选用 级精度 答案 A B C A C 4 7螺栓联接预紧的目的是增强 以防 答案 联接的可靠性和紧密性 受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移 4 8螺纹连接防松的根本问题在于 答案 防止螺旋副的相对转动 4 9螺纹连接的常见的防松方法中 按其工作原理可分为 和 两种 答案 摩擦防松 机械防松 4 10对于受拉螺栓 其主要失效形式是螺栓 部分发生 答案 螺纹 断裂 4 11受拉螺栓连接的设计准则是 答案 保证螺栓的静力 或疲劳 拉伸强度 4 12对于受剪螺栓 其主要破坏形式是 答案 螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断 4 13受剪螺栓连接的设计准则是 答案 保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度 4 14紧螺栓连接在拧紧时 虽同时承受拉伸和扭转的联合作用 但在计算时 可只按拉伸强度计算 此时应将所受的拉力增加 来考虑扭转的影响 答案 30 4 15三角形螺纹和矩形螺纹相比较 当摩擦副的材料相同 中径相同 螺栓所承受的预紧力也相同的前提下 所需的拧紧力矩要大一些 答案 三角形螺纹 4 16紧螺栓连接 当螺栓承受的工作载荷为F时 其安装预紧力为QP 工作时残余预紧力为QP 则螺栓的总拉力Q等于残余预紧力QP 与 之和或者等于预紧力QP与 之和 答案 工作载荷F 部分工作载荷 F 4 17螺栓的相对刚度Cb Cm Cb Cb为螺栓刚度 Cm为被连接件刚度 越大 对提高螺栓连接的承载能力越 答案 不利 4 18螺栓的相对刚度为Cb Cm Cb 工作载荷为F 预紧力为QP 则残余预紧力QP 的表达式为 答案 4 19螺栓组承受载荷作用时 多数情况下 每个螺栓的受力大小各不相同 此时 同一螺栓组中的螺栓的材料 直径和长度应选择 答案 相同 4 20承受横向载荷的普通紧螺栓连接 螺栓工作时承受 载荷 答案 轴向 4 21国家标准中规定的螺栓强度级别是用在两个数字中间加一点表示 记为m n 如5 8 此处m表示 n表示 答案 公称抗拉强度极限 的1 公称屈服极限 S与公称抗拉强度极限 B之比的10倍 4 22提高螺栓连接强度的措施 可以概括为 和 四类措施 答案 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 改善螺纹牙上载荷分布不均现象 减小应力集中影响 采用合理的制造工艺方法 4 23螺旋传动的主要功用是 答案 将回转运动转变为直线运动 同时传递运动和动力 4 24螺旋传动按其用途不同 一般可分为 和 三种类型 答案 传力螺旋 传导螺旋 调整螺旋 4 25螺旋传动按螺旋到的摩擦性质不同 可分为 和 答案 滑动螺旋 滚动螺旋 静压螺旋 4 26滑动螺旋的主要失效形式是 答案 螺纹磨损 4 27滑动螺旋的耐磨性计算 主要是限制螺纹工作面上的 答案 压力 4 28螺旋传动中的螺杆和螺母的材料一般要求具有 和 答案 足够的强度 良好的耐磨性 工艺性 4 29滚动螺旋按其滚珠的循环方式不同 分为 和 两类 答案 内循环 外循环 4 30螺纹连接是一种什么型式的连接 1 可拆连接 2 不可拆连接 3 具有自销性能的为不可拆连接 4 具有防松装置的为不可拆连接 否则为可拆连接 答案 可拆联接 4 31常见的螺纹有普通三角螺纹 圆锥管螺纹 圆柱管螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹和锯齿形螺纹六种 其中 用于联接的有几种 1 一 2 二 3 三 4 四 5 五 6 六 答案 三种 4 32除管螺纹以外的螺纹的公称直径是指它的哪个直径 1 内径 2 中径 3 外径 答案 外径 4 33零件图上标注螺纹直径尺寸时使用MS S为直径值 如M20 此时该直径值S表示螺纹的哪种直径 l 内经 2 中径 3 外径 答案 外径 4 34一双头螺纹 其螺距为8mm 该螺纹的导程为下列哪个数值 1 2mm 2 4mm 3 8mm 4 16mm 答案 16mm 4 35常见的连接普通三角螺纹是哪种 1 左旋单头 2 左旋双头 3 右旋单头 4 右旋双头 答案 右旋单头 4 36螺纹副中 螺母相对螺杆转动一圈时 则螺母相对于螺杆沿轴线方向相对移动的距离等于下列中哪个数值 1 一个螺距 2 头数 螺距 3 头数 导程 4 导程 头数 答案 头数 螺距 4 37一个螺纹副 如果螺纹是三头螺纹 螺纹公称直径为12mm 螺距为2mm 当螺杆相对位移为12mm时 螺母相对螺杆应转动几圈 1 1圈 2 2圈 3 4圈 4 6圈 答案 2圈 4 38螺纹的头数为Z 螺距为t 内径为d1 中径为d2 外径为d则螺纹升角 应采用哪个公式计算 答案 4 40螺纹副中当量摩擦角与当量摩擦系数之间的关系为下列中哪个 答案 4 41螺纹副的螺旋升角为 当量摩擦角为 V 则其自锁的条件是下列中哪种 1 V 4 与 和 V无关 答案 V 4 42螺旋传动的效率主要与螺纹的哪个参数有关 1 升角 2 线数 3 螺距与牙形角 4 升角与牙形角 答案 升角与牙形角 4 43螺纹副的材料一定时 螺纹的牙形角越大 则产生何种影响 l 当量摩擦系数越小 自锁性能越好 2 当量摩擦系数越小 自锁性能越差 3 当量摩擦系数越大 自锁性能越好 4 当量摩擦系数越大 自锁性能越差 答案 当量摩擦系数越大 自锁性能越好 4 44螺纹副的材料 牙型角 螺距和直径一定时 螺纹的线数越多 则产生何种影响 1 螺纹升角越大 效率越高 2 螺纹升角越大 效率越低 3 螺纹升角越小 效率越高 4 螺纹升角越小 效率越低 答案 螺纹升角越大 效率越高 4 45螺纹副的材料 牙型角 导程和直径一定时 螺纹的线数越多 则产生什么后果 1 螺旋升角越大 效率越高 2 螺旋升角越大 效率越低 3 螺旋升角越小 效率越高 4 螺旋升角越小 效率越低 答案 螺旋升角越小 效率越低 4 46具有自锁性的螺纹联接 工作中是否需要采用防松措施 1 绝对需要 2 绝对不需要 3 不一定需要 答案 不一定需要 4 47三角形螺纹用于连接 梯形螺纹用于传动 这是什么原因 1 三角形螺纹自锁性好 梯形螺纹强度高 2 三角形螺纹强度好 梯形螺纹自锁性好 3 三角形螺纹自锁性好 梯形螺纹传动效率高 4 三角形螺纹传动效率高 梯形螺纹自锁性好 答案 三角形螺纹自锁性好 梯形螺纹传动效率高 4 48在受弯矩作用的轴段上使用螺纹连接紧固轴上零件时 应采用哪种螺纹 l 三角形粗牙螺纹 2 三角形细牙螺纹 3 锯齿形螺纹 4 梯形螺纹 答案 三角形细牙螺纹 4 49用作调节用的螺纹 应采用哪种 1 三角形粗牙螺纹 2 三角形细牙螺纹 3 多线三角形粗牙螺纹 4 多线三角形细牙螺纹 答案 三角形细牙螺纹 4 50单向传力用螺纹 宜采用哪种螺纹 1 梯形 2 三角形 3 锯齿形 4 矩形 答案 锯齿形 4 51采用螺纹连接时 若被联接件总厚度较大 且材料较软 强度较低 并需经常拆卸的情况下 一般宜采用哪种螺纹连接 1 螺栓连接 2 双头螺柱连接 3 螺钉连接 答案 双头螺往连接 4 52采用螺纹连接时 若被连接件总厚度较大 且材料较软 强度较低 但不需经常拆卸的情况下 一般宜采用哪种螺纹连接 1 螺栓连接 2 双头螺柱连接 3 螺钉连接 答案 螺钉连接 4 53一般螺母的螺纹圈数不大于多少圈 1 5圈 2 10圈 3 15圈 4 20圈 答案 10圈 4 54螺母的螺纹圈数不宜大于10圈 其主要原因是什么 1 导致螺纹牙的受力更加不均 2 螺母过厚 增加机器的重量 3 并不能提高联接的强度 4 自镇性变差 答案 导致螺纹牙的受力更加不均 4 55普通螺栓连接中的松螺栓连接与紧螺栓连接之间的主要区别在于松螺栓连接的螺纹部分不承受下列哪种作用 1 拉伸作用 2 扭矩作用 3 剪切作用 4 弯曲作用 答案 扭转作用 4 56紧螺栓连接的普通螺栓单纯按拉伸强度计算时 考虑到拉伸和扭转的联合作用 应将拉伸载荷增加多大数值 1 10 2 30 3 50 4 70 答案 30 4 57被连接件受横向外力作用时 如果采用普通螺栓连接 则螺栓工作时承受的载荷为何种作用力 1 横向力 2 轴向力 3 横向力和轴向力 答案 轴向力 4 58被连接件受横向外力作用时 如果采用铰制孔用螺栓连接 则螺栓的失效形式可能为下列中的哪种 1 拉断 2 拉扭断裂 3 螺杆剪切或挤压破坏 4 螺纹根部弯曲断裂 答案 螺杆剪切或挤压破坏 4 59降低螺栓相对刚度会使得应力幅如何变化 1 应力幅 a减小 2 应力幅 a不变 3 应力幅 a增力 答案 应力幅 a减小 4 60对于轴向载荷是变载荷的紧螺栓连接 除考虑它具名足够的静强度以外 还应根据螺栓的哪种应力来验算它的疲劳强度 1 最大工作应力 2 最小工作应力 3 平均工作应力 4 应力幅 答案 应力幅 4 61承受轴向载荷的紧螺栓连接 在预紧力QP和工作载荷一定的前提下 螺栓的相对刚度越大 则 1 螺栓总载荷越大 连接面的紧密性越好 2 螺栓总载荷越大 连接面的紧密性越差 3 螺栓总载荷越小 连接面的紧密性越好 4 螺栓总载荷越小 连接面的紧密性越差 答案 螺栓总载荷越大 连接面的紧密性越差 4 62滑动螺旋的优点是什么 1 摩擦阻力小 且结构简单 便于制造 易于自锁 2 摩擦阻力小 但结构复杂 不便制造 不易自锁 3 摩擦阻力大 但结构简单 便于制造 易于自锁 4 摩擦阻力大 但结构简单 便于制造 不易自锁 答案 摩擦阻力大 但结构简单 便于制造 易于自锁 4 63螺旋传动的主要缺点是什么 1 磨损大 效率低 2 承载能力低 3 只能将回转运动转换成直线运动 4 不易自锁 答案 磨损大 效率低 4 64低速传动螺旋 如要求它具有可靠的自锁性能 应选用哪种螺旋 1 滑动螺旋 2 静压螺旋 3 滚动螺旋 答案 滑动螺旋 4 65在设计滑动螺旋时 要限制螺纹牙表面上的比压P 这主要原因是什么 1 使材料硬度低的螺母免被压坏 2 防止接触面上应力过大而产生点蚀和胶合破坏 3 改善润滑条件 减轻磨损 4 避免接触面出现过大的塑性变形 答案 改善润滑条件 减轻磨损 4 67如图所示的方形盖板用4个M12的螺钉与箱体相联 位于对称中心O点处的吊环受拉力F 已知工作要求残余预紧力Q P 0 6 螺钉材料选用4 6级A2钢 试计算 1 作用在吊环上的最大拉力F max 2 由于制造误差 吊环的位置由o点移至o 点 若测得 求受力最大螺钉的总拉力Qmax 图 解 1 求最大工作拉力F max 由于螺栓只受轴向工作拉力的作用 则Q Q P F 0 6F F 1 6F 由题意得 F F 4 而F max由螺栓的屈服极限限定 因为 S 240MPa 查标准知M12的螺钉 其小径d1 10 106mm 查表5 5 取安全系数S 1 5 则 从而 即作用在吊环上的最大拉力不能超过24681N 2 求偏心时螺钉最大受力Qmax 观察图4 7可知 偏心沿对角线方向发生 故先将总载荷F 平移至几何中心O 则引人弯矩M为 单个螺钉首先承受F 引起的轴向载荷F1 并且 其次承受由M引起的轴向载荷 从图中看出 1号螺钉受到的轴向载荷增加 3号螺钉轴向载荷减小 2号 4号螺钉因位于倾覆中心线上 轴向力不发生变化 1号螺钉的载荷增加量为 故F F1 F2 2 75F 因为工作条件要求Q P 0 6F 则Qmax Q P F 1 6F 4 4F 即由于制造误差引起的附加弯矩 使受力最大螺栓所受到的总拉力相当于总外载荷的4 4倍 4 72如图所示 凸缘联轴器传递的扭矩T 150N m 载荷平稳 螺栓数Z 6 螺栓均匀分布在D 100mm的圆周上 按合面摩擦系数f 0 16 防滑系数KS 1 2 试求所需螺栓的直径 图 解 1 求螺栓的预紧力 因为螺栓均匀分布在半径为50mm的圆周上 所以 式中f 接合面摩擦系数 由题意f 0 16QP 预紧力 N 待求 Z 螺栓个数 由题意z 6 ri 螺栓距中心的距离 ri 50mm KS 防滑系数 KS 1 2 T 扭矩 T 150 x103N mm 故 2 选择螺栓材料 选用4 6级A3钢 则 S 240MPa 查表5 5由于载荷平稳 故载荷属于静载荷范畴 取安全系数S 1 5 3 许用应力的确定 4 螺栓的最小直径 由紧螺栓联接强度计算式得 5 螺栓公称直径 按粗牙普通螺纹尺寸 GB196 81 应选用M8的螺栓 它的小径d1 6 647mm 6 23mm 故合适 4 73如图所示刚性联轴器 取4个M16小六角头铰制孔用螺栓 螺栓材料为45钢 强度级别5 6 受剪切面处螺栓直径为 17 其许用最大扭矩T 1 5kN m 且为静载荷 试校核其强度 解 1 受力分析 螺栓组受扭矩T的作用 且螺栓均匀的分布在 155的圆周上设单个螺栓传递的横向载荷为F 则 图 2 连接尺寸的确定 因为使用M16的铰制孔用螺栓联接两个凸缘厚度均为23mm的半联轴器 根据GB27一88 应选用螺栓M16X65 并由该标准可知 螺纹长度为28mm 光杆剖面直径d0 17mm 螺栓杆与孔壁间挤压面的最小高度Lmin 65 28 23 14mm 螺栓杆与孔壁间的挤压强度为 将数据代入上式得 式中 S 屈服极限 因为材料为5 6级 所以 S 300MPa SP 安全系数 由表5 7得 SP 1 25 故 即 P P 安全 3 强度校核 4 78螺纹有哪些主要参数 各参数间有何关系 答 螺纹主要参数有 大径d 它是标准中的公称直径 管螺纹除外 管螺纹的公称直径是管子的内径 小径d1中径d2 线数n 螺距t 导程S 升角 牙型角 牙型斜角 工作高度h 各参数间主要关系为 S n t 对称牙型 2 4 79常用螺纹有哪几种 各有何特点 主要用途是什么 答 常见螺纹种类及用途如下 1 三角型粗牙普通螺纹 主要特点是牙型角为60 牙根部较厚 具有较高的强度和良好的自销性能 主要用于连接 2 三角型细牙普通螺纹 主要特点与粗牙螺纹相比 在公称直径相同的前提下 螺距小 升角小 自锁性好 强度高 但耐磨性差 易滑扣 主要用于细小零件 薄壁管件或受冲击振动 变载荷的连接中 也常用作微调机构中的调整螺纹 3 圆柱管螺纹 牙型角为55 牙顶有较大的圆弧角 内外螺纹旋合后无径向间隙 主要用于管内压力低于1 6MPa的低压管路系统 4 圆锥管螺纹 牙型角为55 螺栓纹分布在锥度面1 16的圆锥管壁上 主要特点是利用自身的变形就可以保证联接的气密性 不需其它填料 主要应用在高温 高压的管路系统中 5 矩形螺纹 牙型角为0 它的传动效率最高 但牙根强度弱 螺旋到磨损后 间隙难以修复和补偿 目前已渐被梯形螺纹替代 6 梯形螺纹 牙型角为30 内外螺纹以推面贴紧 不易松动 与矩形螺纹相比 传动效率略低 但强度高 对中性好 它是最常用的传动螺纹 7 锯齿形螺纹 前述各种均为对称齿形 唯锯齿形螺纹为非对称的不等腰梯形齿 工作面牙型斜角为3 以追求传动的高效率 非工作面的牙型斜角为30 以便使牙根增厚 具有较高的强度 故其兼梯形和矩形两种螺纹的优点 但只能用于单向受力的螺纹连接或螺旋传动中 4 80螺栓 双头螺柱 螺钉 紧定螺钉在应用上有什么区别 答 螺栓连接分为普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接 配合螺栓连接 前者的结构特点是被连接件上的通孔和螺栓杯之间留有间隙 通孔加工精度低 使用时不受被连接件材料的限制 应用极广 后者孔和螺杆常采用基孔制过渡配合 能精确固定被连接件的相对位置 主要用于承受横向载荷 但孔的加工精度要求较高 双头螺柱适用于结构上不能采用螺栓连接的场合 如被连接件之一太厚不宜制成通孔 材料又比较软 且需要经常拆装的场合 螺钉连接的特点是螺钉直接拧入被连接件的螺纹孔中 不使用螺母 其用途与双头螺栓相似 但如果经常拆装 易使螺纹孔磨损 可能导致被连接件失效 故多用于受力不大或不需经常拆装的场合 紧定螺钉连接是利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或相应的凹坑之中 以固定两个零件的相对位置 并传递不大的力或扭矩 4 81拧紧螺母及放松螺母时的效率如何计算 效率随哪些因素变化 其自锁的条件是什么 答 拧紧和放松螺母时 都可以将螺纹副简化成摩擦系数为当量摩擦系数fV的斜面摩擦情况 由机械原理知识知 拧紧螺母时的效率为 其中 V为当量摩擦角 f为摩擦系数 为牙型斜角 为螺纹升角 放松螺母时的效率为 从以上两式可以看出 传动效率与 V和 有关 V则与摩擦系数和牙型斜角相关 摩擦系数f越大 V越大 牙型斜角 越大 V越大 效率也就越低 取决于升程和中径 由于升程s等于螺纹线数和间距 所以 在螺距和中径一定时 线数越多 越大 效率越高 否则 效率越低 螺母自锁的条件是放松螺母的效率 0 从而有 当 V时 为条件自锁 V时 为严格自锁 故 V 4 84螺栓预紧会对螺栓联接带来什么影响 答 适当选用较大的螺栓预紧力 对螺纹连接的可靠性及提高螺栓的疲劳强度都是有利的 但过大的预紧力会导致整个连接尺寸增大 也会使螺栓在装配或偶然的过载时出现被拉断的现象 因此 为保证连接所需的预紧力 又不使螺纹连接件过载 对重要的螺纹连接 在装配时应设法控制预紧力 4 87松 紧螺纹连接有何区别 在计算中如何考虑这些区别 答 松 紧螺纹连接是有区别的 在装配时 松螺栓连接不需要拧紧 在承受工作载荷之前 螺栓不受力 紧螺栓装配时 螺母需要拧紧 在拧紧力矩作用下 螺栓除受预紧力的拉伸而产栓处于拉伸与扭转的复合应力状态下 在应力计算时 两者也是有区别的 考虑拉伸与扭转的复合作用 在计算中仍可只按拉伸强度计算 这时应将螺栓所受的拉力增大30 来考虑扭转的影响 4 82螺纹连接松脱的原因是什么 防松的根本问题是什么 按防松原理分类 防松的方法分几类 常见的防松方法和装置是什么 答 螺纹连接件一般采用单线普通螺纹 螺纹升角 小于螺旋副的当量摩擦角 因此联接螺纹都能满足自锁条件 此外 拧紧螺母后 螺母和螺栓头部等支承面上的摩擦力也具有防松作用 故在静载和工作温度变化不大时 螺纹联接不会自动松脱 但在冲击 振动或变载荷的作用下 螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬时消失 这种现象多次重复后 就会产生松脱现象 防松的根本问题是防止螺旋副中螺母对螺杆的相对转动 按工作原理 防松的方法可分为摩擦防松 机械防松 铆冲防检及粘结防松等几类 常见的防松方法有双螺母防松 弹簧垫圈防松 自锁螺母防松 开口锁与开口螺母防松 止退垫片防松和串联钢丝防松等 4 83螺栓预紧的目的是什么 答 螺栓预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性 防止被连接件间出现缝隙或发生相对滑移 4 85螺栓连接的设计准则是什么 为什么这样确定设计准则 答 对于受拉螺栓 其设计准则是保证螺栓的静力 或疲劳 拉伸强度 这是因为在拉伸载荷的作用下 其主要破坏形式是螺杆螺纹部分发生断裂 就破坏性质而言 约90 的螺栓属疲劳破坏 而且疲劳