螺纹联接和螺旋传动习题与解答

1、第三章 螺纹联接与螺旋传动重要基本概念1常用螺纹有哪几类？哪些用于联接，哪些用于传动，为什么？哪些是标准螺纹？常用的有：三角螺纹，矩形螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹。三角螺纹用于联接，其余用于传动。因三角螺纹自锁性好，其它螺纹传动效率高。除矩形螺纹外，其余均为标准螺纹。2何谓螺纹联接的预紧，预紧的目的是什么？预紧力的最大值如何控制？螺纹联接的预紧是指在装配时拧紧，是联接在承受工作载荷之前预先受到预紧力的作用。预紧的目的是增加螺纹联接的刚度、保证联接的紧密性和可靠性（防松能力）。拧紧后，预紧应力的大小不得超过材料屈服极限S的80%。3螺纹联接有哪些基本类型？适用于什么场合？螺纹联接有4中基本类型。螺

2、栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。螺钉联接：用于不能采用螺栓联接（如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间），又不需要经常拆卸的场合。双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。4紧螺栓联接的强度也可以按纯拉伸计算，但须将拉力增大30%，为什么？考虑拧紧时的扭剪应力，因其大小约为拉应力的30%。5提高螺纹联接强度的措施有哪些？1）改善螺纹牙间的载荷分配不均；2）减小螺栓的应力幅；3）减小螺栓的应力集中；4）避免螺栓的附加载荷（弯曲应力）；5）采用合理的制造工艺。6为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈（使用过

3、厚的螺母不能提高螺纹联接强度）？因为螺栓和螺母的受力变形使螺母的各圈螺纹所承担的载荷不等，第一圈螺纹受载最大，约为总载荷的1/3，逐圈递减，第八圈螺纹几乎不受载，第十圈没用。所以使用过厚的螺母并不能提高螺纹联接强度。7联接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松？根据防松原理，防松分哪几类？ 因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。这种情况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系防松。精选例题与解析例3-1 如图

4、所示，用8个M24（d1=20.752 mm）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许用应力=80 MPa，液压油缸的直径D =200 mm，为保证紧密性要求，剩余预紧力为=1.6F，试求油缸内许用的的最大压强Pmax。例3-1图解题要点：1先根据强度条件求出单个螺栓的许用拉力Q；2在求许用工作载荷F。解：根据： ，解得： Q =20814 N依题意： 由： 2.6F = 20814，解得：F = 8005 N汽缸许用载荷： F = z F = 8F = 64043 N根据：解得： MPa例3-5 例3-5图1所示例3-5图1解：例3-5图2所示，例3-5图2例3-5图3例3-5图3所示，螺

5、栓中心到螺栓组形心的距离 r 不变。问那种布置方案更合理例3-5图3的方案中，螺栓1承载的两个分载荷方向相同，合成后的比原方案大。载荷大，所需螺栓尺寸就大。例3-6 图示的夹紧联接中，柄部承受载荷P = 600N，柄长L=350mm，轴直径db =60mm，螺栓个数z =2，接合面摩擦系数f = 0.15，螺栓机械性能等级为8.8，取安全系数S=1.5，可靠性系数Kf = 1.2，试确定螺栓直径。例3-6图解题注意要点：1QP2滑移面是轴的圆周；3夹紧力R产生摩擦力传递转矩PL。4夹紧力R由预紧力QP产生.解：根据不滑移条件： 所需夹紧压力R： N所需预紧力： N螺栓材料的屈服极限MPa。许用

6、应力为： MPa根据强度条件：所需螺栓的小径为：mm查粗牙普通螺纹基本尺寸标准GB196-81，选用M10的螺栓，其小径mm。例3-7 图示为一圆盘锯，锯片直径D =500 mm，用螺母将其压紧在压板中间。如锯片外圆的工作阻力F t= 400N，压板和锯片间的摩擦系数f = 0.15，压板的平均直径D1=150mm，取可靠性系数Kf =1.2，轴的材料为45钢，屈服极限=360MPa，安全系数S=1.5，确定轴端的螺纹直径。例3-7图解题注意要点：1此题为受横向工作载荷的普通螺栓联接QP3因只有左侧压板和轴之间有轴毂联接，即只有一个滑移面，是锯片和左侧压板之间，m =1；解：1）外载荷最大转矩

7、Nmm2）作用于压板处的横向工作载荷 N3）根据不滑移条件计算预紧力 N4 计算螺栓直径 MPa根据公式(6-11)螺栓的最小直径为 mm查粗牙普通螺纹基本标准GB19681,选用M12的螺栓，其小径mm。自测题与答案一、选择题_A矩形螺纹、梯形螺纹、普通螺纹B矩形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹C梯形螺纹、普通螺纹、管螺纹D梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿螺纹_A大于B等于C小于D大于或等于_。A三角螺纹B矩形螺纹C梯形螺纹 D锯齿形螺纹_。A多线三角粗牙螺纹B三角细牙螺纹C梯形螺纹 D锯齿形螺纹_。ABC相同D不一定_A. 单线矩形螺旋副B. 单线梯形螺旋副C. 双线矩形螺旋副D. 双线梯形螺旋副_A细牙

8、螺纹B双线螺纹C适当润滑D增加螺母与被联接件支承面间的面积_。A摩擦防松B机械防松 C破坏螺旋副的关系防松D增大预紧力防松_。A不用好材料，强度低B需要的螺栓个数多C拧紧时容易过载D不能保证联接的刚度A螺栓联接B螺钉联接C双头螺栓联接D紧定螺钉联接A螺栓联接B螺钉联接C双头螺栓联接D紧定螺钉联接单个螺栓联接，要求被联接件接合面不分离，假定螺栓的刚度_A. 被联接件发生分离，联接失效B. 被联接件即将发生分离，联接不可靠C. 联接可靠，但不能继续加载D. 联接可靠，只要螺栓强度足够，载荷F还可以继续增加到接近预紧力QP的两倍_A非对称循环变应力B脉动循环变应力C对称循环变应力D非稳定循环变应力_

9、。A使工作面均匀接触B使接触面大些，提高防松能力C安装和拆卸时方便 D使螺栓不受附加载荷作用3-15受轴向变载荷的螺栓联接中，已知预紧力QP = 8000 N，工作载荷：Fmin = 0，Fmax= 4000 N，螺栓和被联接件的刚度相等，则在最大工作载荷下，剩余预紧力为_。A2000 NB4000 NC6000 ND8000 N_A. 必受剪应力作用B. 必受拉应力作用C. 同时受到剪切和拉伸D. 既可能受剪切，也可能受拉伸_A. 必受剪应力作用B. 必受拉应力作用C. 同时受到剪切和拉伸D. 既可能受剪切，也可能受拉伸3-18对于受轴向载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的条件下，提高螺栓疲

10、劳强度的措施为_。A增加螺栓刚度，减小被联接件的刚度B减小螺栓刚度，增加被联接件的刚度C同时增加螺栓和被联接件的刚度D同时减小螺栓和被联接件的刚度3-19对于受轴向载荷的紧螺栓联接，当螺栓总拉力Q和剩余预紧力不变，减小螺栓的刚度，则螺栓的应力幅和预紧力也会发上变化。一般随着_。A减小，也应适当减小B增大，应适当减小C增大，也应适当增大D减小，应适当增大_A提高B降低C不变 D可能提高，也可能降低_A提高B降低C不变D可能提高，也可能降低提高_A在被联接件之间加橡胶垫片B采用精制螺栓C减小预紧力D增大螺栓长度_A使螺母中各圈螺纹受力均匀B减小螺栓系统的刚度C作为联接的防松措施D防止螺栓受弯曲载荷

11、_L题3-25 图A600B800C680D480题3-26_AP/2 BPL/a C_。A安装时可能产生的偏心载荷B载荷可能有波动C拉伸和扭转的复合作用D螺栓材料的机械性能不稳定_。A螺栓受剪切B螺栓与孔壁接触面受挤压C螺栓同时受剪切与挤压D螺栓受拉伸与扭转_。A直径小，容易过载B直径大，不容易控制预紧力C直径大，材料缺陷多D直径大，安全_。A外形美观B安装方便C受力均匀 D降低成本 _A抗断裂B抗塑性变形C抗点蚀D耐磨损二、填空题3-31三角形螺纹的牙型角=_，适用于_。而梯形螺纹的牙型角=_，适用于_。3-32螺旋副的自锁条件是_。3-33螺纹联接防松的实质是_。3-34_和_之和。3-

12、35承受_应力和_应力作用，可能发生的失效形式是_。3-36承受_和_来传递载荷，可能发生的失效形式是_和_。3-37若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的_和_。3-38在螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加_应力，而避免其发生的常用措施是采用_和_作支承面。3-39螺纹联接的防松，按其防松原理分为_防松、_防松和_防松。3-40滑动螺旋传动的主要失效形式是_。三、简答题四、分析计算题3-51如题3-51图所示，用6个的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓性能为8.8级，安全系数S = 3，缸内油压p =2.5N/mm2，为保证紧密性要求，

13、剩余预紧力1.5F，求预紧力的取值范围。（端盖与油缸结合面处采用金属垫片） 题3-51 图 题3-52 图3-52在图示的汽缸联接中，汽缸内径D = 400mm，螺栓个数z =16，缸内压力p在02 N/mm之间变化，采用铜皮石棉垫片，试确定螺栓直径。3-53图示为某减速装置的组装齿轮，齿圈为45钢，= 355MPa，齿芯为铸铁HT250，用6个8.8级M6的铰制孔用螺栓均布在D0=110mm的圆周上进行联接，有关尺寸如图所示。试确定该联接传递最大转矩Tmax。 题3-53 图 题3-54 图3-54如题3-54图所示支架，用4个普通螺栓联接。已知：R = 4000N，L = 400mm，b

14、= 200mm，每个螺栓所加的预紧力QP = 3000 N，设螺栓和被联接件的刚度相等，求螺栓所受的总拉力Q和剩余预紧力。五、结构分析题3-54分析题3-55图所示的螺纹联接结构，找出其中的错误，简单说明原因，并画图改正。 a b c题3-55 图六、参考答案1选择题3-1 D； 3-2 C； 3-3 A； 3-4 B； 3-5 B； 3-6 C；3-7 A； 3-8 A； 3-9 C； 3-10 C； 3-11 B； 3-12 D；3-13 A； 3-14 D； 3-15 C； 3-16 D； 3-17 A； 3-18 B；3-19 D； 3-20 A； 3-21 B； 3-22 D； 3-

15、23 A； 3-24 D；3-25 D； 3-26 C； 3-27 D； 3-28 A； 3-29 B； 3-30 D；2填空题3-31 60° 联接 30° 传动3-32 螺旋升角小于当量摩擦角3-33 防止螺纹副相对转动3-34 剩余预紧力 工作拉力3-35 拉 扭剪 断裂（拉断或拉扭断）3-36 剪切 挤压 （螺杆被）剪断 （工作面被）压溃3-37 线数 升角3-38 弯曲 凸台 沉头座3-39 摩擦 机械 破坏螺纹副关系3-40 磨损3简答题（仅供参考）4分析计算题3-51 解题要点：液压油缸盖所受的总载荷： N单个螺栓工作载荷：N查得螺栓的相对刚度，取最小预紧力：

16、N已知螺栓性能等级为8.8级，则。螺栓材料的许用应力为： 查得M16螺栓的小径mm，代入强度条件：得螺栓许用总拉力：N则最大预紧力： N综上，预紧力的取值范围：1036223206 N3-52 解题要点：1）计算螺栓受力气缸盖所受的最大压力：N单个螺栓联接的轴向工作载荷：N取，单个螺栓的总拉力：N2）计算螺栓最小直径采用6.8级六角头螺栓(GB5282-86)，屈服极限MPa，抗拉强度极限=600 MPa，查表取，螺栓材料的许用应力为： MPa根据强度条件，螺栓小直径： mm选用M16的螺栓，mm。3验算螺栓疲劳强度根据d =16mm，=600 MPa，查得，由表1-4的经验公式：MPa取，则

17、许用应力幅为：MPa查螺栓的相对刚度：，得螺栓应力幅：MPa因, 所以不满足疲劳强度要求。4提高螺栓的疲劳强度将被联接件之间的铜皮垫片改为金属垫片，查得螺栓相对刚度：， 则：=15.7 MPa 满足疲劳强度要求。3-53 解题要点：1) 按剪切强度条件计算单个螺栓的许用剪力FS根据M6铰制孔用螺栓查得mm；螺栓的屈服极限MPa；查表取；则螺栓材料的许用剪应力为MPaN2) 按剪切强度计算螺栓组的许用转矩T：Nmm = 3249.51 Nm3）计算许用挤压应力螺栓为8.8级，MPa，取，螺栓材料的许用挤压应力为MPa轮芯材料为铸铁HT250，强度极限MPa，取，许用挤压应力为： MPa轮芯材料较

18、弱，以MPa计算转矩。4) 按挤压强度条件计算单个螺栓的许用剪力FS由图，9 mm，则：N5) 按挤压强度条件计算螺栓组的许用转矩T2079000 Nmm = 2079 Nm综上，此螺栓组所传递的最大转矩Nm。3-54 解题要点：题3-54 解图解：1）将载荷R移至螺栓组形心，成为R和M复合作用的状态，如题3-54 解图所示。其中： Nmm2）求螺栓的分载荷： NN方向向下的工作载荷使螺栓所受拉力减小，应取为负值。3）求螺栓的总工作载荷F：左侧螺栓：F1 = FM FR = 4000 1000 = 3000 N右侧螺栓：F2 = FM + FR = 4000 1000 = 5000 N4）求螺栓的总拉力Q：左侧螺栓：N右侧螺栓：N5）求螺栓的总拉力：左侧螺栓：N右侧螺栓：N5结构分析题3-65 主要结构错误分析如下：a铰制孔螺栓联接（1）螺纹的大径应小于铰制孔配合直径（2