2025年螺纹连接试题库及答案

2025年螺纹连接试题库及答案一、选择题（每题2分，共30分）1.普通螺纹的公称直径指的是（）。A.小径B.中径C.大径D.螺距答案：C2.用于连接水管、煤气管的螺纹通常是（）。A.普通螺纹B.梯形螺纹C.管螺纹D.锯齿形螺纹答案：C3.螺栓连接中，被连接件上的通孔直径通常（）螺栓杆直径。A.略大于B.等于C.略小于D.远小于答案：A4.受轴向变载荷的螺栓连接中，为提高疲劳强度，应（）。A.增大螺栓刚度，减小被连接件刚度B.减小螺栓刚度，增大被连接件刚度C.同时增大螺栓和被连接件刚度D.同时减小螺栓和被连接件刚度答案：B5.下列防松方法中，属于机械防松的是（）。A.双螺母B.弹簧垫圈C.止动垫片D.胶接答案：C6.螺纹连接预紧的主要目的是（）。A.提高连接的强度B.增强连接的紧密性和防松能力C.减小螺栓受力D.降低加工精度要求答案：B7.计算受横向载荷的普通螺栓连接时，螺栓的受力为（）。A.剪切力B.拉力C.剪切力与拉力的组合D.摩擦力答案：B8.当被连接件之一较厚且需要经常拆装时，宜选用（）连接。A.螺栓B.双头螺柱C.螺钉D.紧定螺钉答案：B9.螺纹的牙型角为60°，螺距为1.5mm，线数为2，则导程为（）。A.1.5mmB.3mmC.4.5mmD.6mm答案：B10.下列螺纹中，常用于传动的是（）。A.普通粗牙螺纹B.普通细牙螺纹C.梯形螺纹D.管螺纹答案：C11.螺栓连接中，若被连接件材料为铸铁，应在螺栓头或螺母下加垫片，主要目的是（）。A.增大接触面积，避免压溃B.提高密封性C.方便拆卸D.降低成本答案：A12.受轴向载荷的紧螺栓连接中，螺栓所受的总拉力等于（）。A.预紧力B.工作载荷C.预紧力与工作载荷之和D.预紧力与工作载荷的部分叠加（考虑被连接件的弹性变形）答案：D13.螺纹连接的失效形式中，最常见的是（）。A.螺栓杆拉断B.螺纹牙剪切C.螺纹牙压溃D.螺栓杆弯曲答案：A14.采用悬置螺母的主要目的是（）。A.减小螺栓杆的应力集中B.使螺纹牙载荷分布更均匀C.提高连接的防松能力D.降低制造成本答案：B15.对于重要的螺栓连接，控制预紧力时优先选用的方法是（）。A.扭矩法B.伸长法C.经验法D.液压拉伸法答案：B二、判断题（每题1分，共10分）1.细牙螺纹的螺距小、小径大，适用于薄壁零件或受冲击、振动的连接。（）答案：√2.受横向载荷的铰制孔螺栓连接中，螺栓杆主要承受剪切和挤压应力。（）答案：√3.弹簧垫圈的防松原理是利用垫圈的弹性变形产生摩擦力。（）答案：√4.普通螺栓连接中，被连接件的接合面必须加工出凸台或沉头座，以保证螺栓杆与接合面垂直。（）答案：√5.螺纹连接的预紧力越大越好，可提高连接的可靠性。（）答案：×（预紧力过大会导致螺栓过载断裂）6.受轴向变载荷的螺栓连接中，减小螺栓的刚度可以降低应力幅，提高疲劳强度。（）答案：√7.管螺纹的公称直径是指螺纹的大径。（）答案：×（管螺纹的公称直径是指管子的通径）8.紧定螺钉连接主要用于固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或扭矩。（）答案：√9.计算螺栓组连接时，通常假设各螺栓受力均匀，忽略接合面的变形和螺栓的预紧力差异。（）答案：√10.采用螺纹胶防松属于永久防松方法，拆卸时需加热破坏胶层。（）答案：√三、简答题（每题5分，共40分）1.简述螺纹连接的主要类型及其应用场合。答案：螺纹连接主要包括四种类型：（1）螺栓连接：用于被连接件不太厚、能钻成通孔且需经常拆装的场合；（2）双头螺柱连接：用于被连接件之一较厚、需经常拆装或无法钻通孔的场合；（3）螺钉连接：用于被连接件之一较厚且不需经常拆装的场合（否则易损坏螺纹孔）；（4）紧定螺钉连接：用于固定两个零件的相对位置，传递较小的力或扭矩。2.为什么螺纹连接需要防松？常见的防松方法有哪些？答案：螺纹连接在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或消失，导致连接松动，甚至引发事故，因此需要防松。常见防松方法包括：（1）摩擦防松（如弹簧垫圈、双螺母）；（2）机械防松（如止动垫片、开口销与槽形螺母）；（3）永久防松（如点焊、胶接、冲点）。3.分析普通螺栓连接与铰制孔螺栓连接的受力特点及强度计算的区别。答案：普通螺栓连接靠预紧力产生的摩擦力抵抗横向载荷，螺栓仅受拉力；强度计算以螺栓的拉伸强度为校核依据。铰制孔螺栓连接中，螺栓杆与孔壁直接接触，承受剪切和挤压载荷；强度计算需校核螺栓杆的剪切强度和孔壁（或螺栓杆）的挤压强度。4.简述螺纹连接预紧的目的及控制预紧力的常用方法。答案：预紧的目的：（1）增强连接的刚性、紧密性和防松能力；（2）使被连接件接合面间产生足够的摩擦力，以承受工作载荷。控制预紧力的方法：（1）扭矩法（通过控制拧紧扭矩间接控制预紧力）；（2）伸长法（测量螺栓的伸长量控制预紧力）；（3）液压拉伸法（用液压工具拉伸螺栓至规定长度后拧紧螺母）。5.受轴向变载荷的螺栓连接中，如何提高螺栓的疲劳强度？答案：提高疲劳强度的措施：（1）减小螺栓的刚度（如采用细长杆螺栓、空心螺栓）；（2）增大被连接件的刚度（如采用刚性大的垫片或减少垫片数量）；（3）降低应力幅（通过调整螺栓与被连接件的刚度比）；（4）改善螺纹牙的载荷分布（如采用悬置螺母、环槽螺母）；（5）减少应力集中（如采用较大的过渡圆角、滚压螺纹）。6.螺纹的主要参数有哪些？其中决定螺纹自锁性的关键参数是什么？答案：螺纹的主要参数包括：大径（公称直径）、中径、小径、螺距、导程（导程=螺距×线数）、牙型角、螺纹升角。决定自锁性的关键参数是螺纹升角和当量摩擦角，当螺纹升角小于当量摩擦角时，螺纹具有自锁性。7.螺栓组连接设计时，如何合理布置螺栓？答案：螺栓组布置原则：（1）对称分布，使受力均匀；（2）螺栓间距不宜过大（受液体压力时需保证密封性）；（3）避免螺栓承受附加弯矩（如螺栓轴线与接合面垂直，被连接件表面平整）；（4）留出足够的扳手空间；（5）同一组螺栓应采用相同的材料、直径和长度，便于加工和装配。8.分析螺栓连接中螺纹牙载荷分布不均的原因及改善措施。答案：原因：螺栓受拉后，螺栓杆伸长，而螺母受压后缩短，导致靠近螺母支撑面的螺纹牙变形最大，载荷最重，离支撑面越远的螺纹牙载荷越小。改善措施：（1）采用悬置螺母（使螺母与螺栓的变形协调）；（2）采用环槽螺母（减少螺母的刚度）；（3）采用内斜螺母（使螺纹牙载荷分布更均匀）；（4）使用弹性螺栓（减少螺栓杆的刚度）。四、计算题（每题8分，共40分）1.某螺栓连接承受横向载荷F=8000N，采用4个M12（d1=10.106mm）的普通螺栓，接合面摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，试校核螺栓的拉伸强度（螺栓材料为45钢，σs=355MPa，安全系数S=2）。解：单个螺栓所需预紧力F0≥Kf×F/(z×f)=1.2×8000/(4×0.15)=16000N螺栓的拉伸应力σ=4×F0/(π×d1²)=4×16000/(3.14×10.106²)≈199.5MPa许用应力[σ]=σs/S=355/2=177.5MPa因σ=199.5MPa>[σ]=177.5MPa，故不满足强度要求。2.一气缸盖螺栓连接，气缸内径D=200mm，气体压力p=1.5MPa，采用6个M16（d1=13.835mm）的螺栓，螺栓材料为Q235（σs=235MPa，S=3），试计算螺栓的最小预紧力（假设残余预紧力F1=1.5F，F为单个螺栓的工作载荷）。解：总轴向载荷FΣ=p×π×D²/4=1.5×10^6×3.14×0.2²/4=47100N单个螺栓工作载荷F=FΣ/z=47100/6=7850N总拉力F2=F1+F=1.5F+F=2.5F=2.5×7850=19625N螺栓的许用应力[σ]=σs/S=235/3≈78.3MPa由σ=4×F2/(π×d1²)≤[σ]，得F2≤[σ]×π×d1²/4=78.3×3.14×13.835²/4≈29800N因F2=19625N<29800N，满足强度要求。但题目要求最小预紧力F0=F1+F×(Cb/(Cb+Cm))（假设Cb为螺栓刚度，Cm为被连接件刚度，若Cb/(Cb+Cm)=0.2，则F0=F1+0.2F=1.5×7850+0.2×7850=13345N。实际中若缺乏刚度数据，通常取F0≥(1.5~1.8)F，此处F=7850N，故最小预紧力约为11775N（1.5F）。3.某旋转支架由4个螺栓固定，支架受扭矩T=6000N·m，螺栓分布圆直径D=300mm，试计算单个螺栓承受的最大横向载荷。解：单个螺栓的受力F_i=T/(D/2×z)=6000/(0.15×4)=10000N（所有螺栓受力相等时，最大载荷即10000N）。4.一受轴向静载荷的紧螺栓连接，螺栓预紧力F0=8000N，工作载荷F=5000N，螺栓刚度Cb=2×10^6N/mm，被连接件刚度Cm=8×10^6N/mm，求螺栓的总拉力F2和被连接件的残余预紧力F1。解：螺栓的总拉力F2=F0+F×(Cb/(Cb+Cm))=8000+5000×(2/(2+8))=8000+1000=9000N残余预紧力F1=F0-F×(Cm/(Cb+Cm))=8000-5000×(8/10)=8000-4000=4000N5.校核M20（d1=17.294mm）螺栓的拉伸强度，已知螺栓受预紧力F0=20000N，工作载荷F=10000N，螺栓材料σb=600MPa，σs=400MPa，安全系数S=2（静载荷）。解：总拉力F2=F0+F×(Cb/(Cb+Cm))，若假设Cb/(Cb+Cm)=0.2（常见值），则F2=20000+10000×0.2=22000N当量应力σca=1.3×F2/(π×d1²/4)=1.3×22000/(3.14×17.294²/4)≈1.3×22000/235≈121.3MPa许用应力[σ]=σs/S=400MPa/2=200MPa因σca=121.3MPa<[σ]，故满足强度要求。五、案例分析题（每题10分，共20分）1.某工程机械的发动机油底壳螺栓连接在运行3个月后出现松动，导致漏油。请分析可能的原因及改进措施。答案：可能原因：（1）预紧力不足，接合面摩擦力不够；（2）防松措施失效（如弹簧垫圈疲劳失效）；（3）振动或冲击载荷过大，超过摩擦力抵抗能力；（4）螺栓与被连接件材料不匹配（如被连接件为铝合金，塑性变形导致预紧力衰减）；（5）螺纹加工精度低，表面粗糙度大，摩擦力不稳定。改进措施：（1）采用扭矩扳手控制预紧力，或改用液压拉伸法精确控制；（2）更换防松方式（如使用止动垫片或螺纹胶）；（3）增加螺栓数量或改用高强度螺栓（提高预紧力）；（4）在铝合金被连接件上镶嵌钢质螺纹套，减少塑性变形；（5）提高螺纹加工精度，降低表面粗糙度。2.某液压油缸盖采用8个M16螺栓连接，油缸内径φ300mm，工作压力10MPa，运行中发现2个螺栓断裂。请分析断裂原因并提出解决方案。答案：断裂原因：