《机械设计》螺纹

1、习题与参考答案、单项选择题 （从给出的A、B、C、D中选一个答案）1当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性A. 好B.差C.相同D.不一定2用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹 。A. 牙根强度高，自锁性能好B.传动效率高C.防振性能好D.自锁性能差3若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。A.螺距和牙型角 B.升角和头数C.导程和牙形斜角D.螺距和升角4对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用。A.升角小，单线三角形螺纹B.升角大，双线三角形螺纹C.升角小，单线梯形螺纹D.升角大，双线矩形螺纹5用于薄壁

2、零件连接的螺纹，应采用 。A.三角形细牙螺纹B梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.多线的三角形粗牙螺纹6当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。A.必受剪切力作用B.必受拉力作用C.同时受到剪切与拉伸D.既可能受剪切，也可能受挤压作用7计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的倍。A. 1.1B. 1.3C. 1.25D. 0.38采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。A.螺栓的横截面受剪切B.螺栓与螺栓孔配合面受挤压C.螺栓同时受剪切与挤压D.螺栓受拉伸与扭转作用9在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，

3、传动效率最高的是。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10在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是 。A.提高强度B.提高刚度C.防松D.减小每圈螺纹牙上的受力11在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。A.受力均匀B.便于装配.C.外形美观D.降低成本12螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表。A.对螺栓材料的强度要求B.对螺栓的制造精度要求C.对螺栓材料的刚度要求D.对螺栓材料的耐腐蚀性要求13螺栓强度等级为6.8级，则螺栓材料的最小屈服极限近似为 。A. 480 MPaB. 6 MPaC. 8 MPaD. 0. 8

4、 MPa14不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为 。A.直径小，易过载B.直径小，不易控制预紧力C.直径大，材料缺陷多D.直径大，安全1 3F15对工作时仅受预紧力F'作用的紧螺栓连接，其强度校核公式为e< < b ，式d1 /4中的系数1.3是考虑。A. 可靠性系数B. 安全系数C. 螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响D. 过载系数16紧螺栓连接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑的 影响。A.螺纹的应力集中B.扭转切应力作用C.安全因素D.载荷变化与冲击17预紧力为F的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受

5、到的总拉力FoF + FA.大于B.等于C.小于D.大于或等于2918 一紧螺栓连接的螺栓受到轴向变载荷作用，已知Fmin=0 , Fmax=F，螺栓的危险截面积为Ac,螺栓的相对刚度为Kc,则该螺栓的应力幅为A.(1 KJFAcB.KcFAcC.KCFD.2Ac(1 KJF2Ac19在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是A.增大螺栓刚度Cb,减小被联接件刚度CmB.减小Cb,增大CmC.增大Cb和CmD.减小Cb和Cm20若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可 。A.在被连接件间加橡胶垫片B.增大螺栓长度C.采用精制螺栓D.加防松装置21有一单个紧螺

6、栓连接，要求被连接件接合面不分离，已知螺栓与被连接件的刚度相同，螺栓的预紧力为 F，当对连接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷F与预紧力F相等时，则。A. 被连接件发生分离，连接失效B. 被连接件将发生分离，连接不可靠C. 连接可靠，但不能再继续加载D. 连接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷 F接近但小于预紧力 F 的两倍。若轴向工作载荷 F在01 000 N之间循环变化，则B.脉动循环变压力D.非稳定循环变应力Fo和残余预紧力F不变，若将螺栓由实心变成空心，B.便于安装D.为避免螺栓受拉力过大22对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接， 该连接螺栓所受拉应力的类型为 。A.非对

7、称循环应力C.对称循环变应力23对于紧螺栓连接，当螺栓的总拉力B. a增大，F应适当增大 D. a减小，F应适当增大 在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的则螺栓的应力幅a与预紧力F会发生变化,A. a增大，F应适当减小C. a减小，F应适当减小24是A.避免螺栓受附加弯曲应力作用C.为安置防松装置、填空题25三角形螺纹的牙型角a =，适用于 ，而梯形螺纹的牙型角a =适用于。26 螺旋副的自锁条件是 。27 常用螺纹的类型主要有 、和。28传动用螺纹（如梯形螺纹）的牙型斜角比连接用螺纹（如三角形螺纹）的牙型斜角小，这 主要是为了 。29若螺纹的直径和螺

8、旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的和30螺纹连接的拧紧力矩等于 和之和。31 螺纹连接防松的实质是 。32普通紧螺栓连接受横向载荷作用，则螺栓中受 应力和应力作用。33被连接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓连接，则螺栓受 载荷作用，可能发生的失效形式为。34有一单个紧螺栓连接，已知所受预紧力为F，轴向工作载荷为 F,螺栓的相对刚度为 Cb/（Cb+Cm）,则螺栓所受的总拉力F0=，而残余预紧力 F ” =。若螺栓的螺纹小径为d!，螺栓材料的许用拉伸应力为a ，则其危险剖面的拉伸强度条件式为 。35受轴向工作载荷 F的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力F0等于和之和。36对受轴向工作

9、载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力F '和轴向工作载荷 F定时，为减小螺栓所受的总拉力 F0，通常采用的方法是减小 的刚度或增大 的刚度。37采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了 。38在螺纹连接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是 。39在螺栓连接中，当螺栓轴线与被连接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加 应力。40螺纹连接防松，按其防松原理可分为 防松、防松和防松。三、问答题41常用螺纹按牙型分为哪几种 ？各有何特点？各适用于什么场合？42拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计算？哪些螺纹参数影响螺纹副的效率？43螺纹连接有哪些基本类型 ？各有何特点？各适用于什么场合？44为什么

10、螺纹连接常需要防松 ？按防松原理，螺纹连接的防松方法可分为哪几类？式举例说明。45螺栓组连接受力分析的目的是什么？在进行受力分析时，通常要做哪些假设条件？46有一刚性凸缘联轴器，用材料为Q235的普通螺栓连接以传递转矩T。现欲提高其传递的转矩，但限于结构不能增加螺栓的直径和数目，试提出三种能提高该联轴器传递转矩的方法。47提高螺栓连接强度的措施有哪些？这些措施中哪些主要是针对静强度？哪些主要是针对疲劳强度？48为了防止螺旋千斤顶发生失效，设计时应对螺杆和螺母进行哪些验算？49对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采取哪些措施来减小螺栓的应力幅ba?50为什么对于重要的螺栓连接要控制螺栓的预紧力F &

11、#39; ?控制预紧力的方法有哪几种 ？四、分析计算题51有一受预紧力F和轴向工作载荷 F=1 000 N作用的紧螺栓连接，已知预紧力 F =1 000N , 螺栓的刚度Cb与被连接件的刚度 Cm相等。试计算该螺栓所受的总拉力 F0和残余预紧力F。在预 紧力F不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少？52题4-52图所示为一圆盘锯，锯片直径D=500 mm，用螺母将其夹紧在压板中间。已知锯片外圆上的工作阻力 Ft=400N，压板和锯片间的摩擦系数f=0.15，压板的平均直径 Do=15Omm，可靠性系数Ks=1.2，轴材料的许用拉伸应力 b =60MPa

12、。试计算轴端所需的螺纹直径。(提示：此题中有两个接合面，压板的压紧力就是螺纹连接的预紧力。)53题4-53图所示为一支架与机座用4个普通螺栓连接，所受外载荷分别为横向载荷Fr=5 000N，轴向载荷Fq=16 000N。已知螺栓的相对刚度 Cb/(Cb+Cm)=0.25，接合面间摩擦系数，f=0.15 , 可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料的机械性能级别为8.8级，最小屈服极限b min=640MPa，许用安全系数S=2，试计算该螺栓小径 d1的计算值。题4-52图题4-53图54 一牵曳钩用 2个M10 (di=8.376 mm )的普通螺栓固 定于机体上，如题4-54图所示。已知接合面间摩擦

13、系数率引力fbf=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级服极限b s=360MPa ,许用安全系数S=3。试计算该螺栓组连 接允许的最大牵引力F Rmax。55题4-55图所示为一凸缘联轴器，用两半联轴器材料为HT200 ,其许用挤压应力许用挤压应力b p2=300MPa ,许用拉伸应力题 4 54题图6个M10的铰制孔用螺栓连接，结构尺寸如图所示。b pi=100MPa，螺栓材料的许用切应力 t =92MPa ,b =120MPa。试计算该螺栓组连接允许传递的最大转di的计算值(设两半矩Tmax。若传递的最大转矩Tmax不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓小径联轴器间的摩

14、擦系数 f=0.16，可靠性系数 Ks=1.2)。60题4-55题图题4-56图56有一提升装置如题 4-56图所示。(1) 卷筒用6个M8 (d1=6.647mm )的普通螺栓固连在蜗轮上，已知卷筒直径D=150mm，螺栓均布于直径 D°=180mm的圆周上，接合面间摩擦系数 f=0.15，可靠性系数 Ks=1.2，螺栓材料的许 用拉伸应力b =120MPa，试求该螺栓组连接允许的最大提升载荷Wmax。(2) 若已知 Wmax=6 000N，其他条件同(1),试确定螺栓直径。五、结构题57试画出普通螺栓连接结构图。已知条件：(1)两被连接件是铸件，厚度各约为15mm和20mm ;(

15、2) 采用M12普通螺栓；(3) 采用弹簧垫圈防松。要求按1 : 1的比例画出。58试画出铰制孔用螺栓连接结构图。已知条件：(1)两被连接件是厚度约为 20mm的钢板；(2)采用M10铰制孔用螺栓。要 求 按1:1的 比 例 画 出。例解.1. 一厚度S =12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度S 1=30mm的铸铁支架上，螺 栓的布置有(a)、(b)两种方案，如图所示。已知：螺栓材料为 Q235, （T=95MPa、 t =96 MPa，钢板cp=320 MPa，铸铁cpi=180 MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，载荷F.=12000N,尺 寸 l=400mm，a=

16、100mm。（1）试比较哪种螺栓布置方案合理？（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接时 的累栓直径。解题分析：本题是螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用的典型例子。解题 时，首先要将作用于钢板上的外载荷 H向螺栓组连接的接合面形心简化，得出该螺栓 组连接受横向载荷F e和旋转力矩T两种简单载荷作用的结论。然后将这两种简单载荷 分配给各个螺栓，找出受力最大的螺栓，并把该螺栓承受的横向载荷用矢量叠架原理求 出合成载荷。在外载荷与螺栓数目一定的条件下，对不同的螺栓布置方案，受力最大的 螺栓所承受的载荷是不同的，显然使受力最大的螺栓承受较小的载荷是比较合理的螺栓 布置

17、方案。若螺栓组采用铰制孔用螺栓连接，则靠螺栓光杆部分受剪切和配合面间受挤 压来传递横向载荷，其设计准则是保证螺栓的剪切强度和连接的挤压强度，可按相应的强度条件式，计算受力最大螺栓危险剖面的直径。若螺栓组采用普通螺栓连接，则靠拧 紧螺母使被连接件接合面间产生足够的摩擦力来传递横向载荷。在此情况下，应先按受力最大螺栓承受的横向载荷，求出螺栓所需的紧力；然后用只受预紧力作用的紧螺栓连 接，受拉强度条件式计算螺栓危险剖面的直径 di；最后根据di查标准选取螺栓直径d, 并根据被连接件厚度、螺母及垫圈厚度确定螺栓的标准长度。解题要点：1 螺栓组连接受力分析（1）将载荷简化将载荷F e向螺栓组连接的接合面

18、形心 0点简化，得一横向载荷Fe=12000N和一旋转力矩 T=F J=12000X400=4.8X 106N mm （图解一）。（2）确定各个螺栓所受的横向载荷在横向力FM乍用下，各个螺栓所受的横向载荷 Fsi大小相同，与Fe同向。Fsi=F e/4=12000/4=3000 N而在旋转力矩T作用下，由于各个螺栓中心至形心 0点距离相等，所以各个螺栓 所受的横向载荷FS2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心与形心0的连线（图解二）。对于方案（a），各螺栓中心至形心0点的距离为图解二托架螺拴组连接ra. a2 a2 JOO2 1002 141.1mmT4.8 106K1所以 Fs2a8487 N4

19、ra 4 141.4由图解二（a）可知，螺栓1和2所受两力的夹角a最小，故螺栓1和2所受横向载荷最大，即Fs maxa2Fs1 Fs2a COS.30002 8482 3000 8487 cos45 10820 N对于方案（b）,各螺栓中心至形心O点的距离为rb=a=100mm所以Fs2bT 4.8 1064rb 4 10012000由图解二b可知，螺栓1所受横向载荷最大，即FsmaxbFs1 Fs2b 3000 12000 15000 N（3）两种方案比较在螺栓布置方案（a）中，受力最大的螺栓1和2所受的总横向载荷Fsmaxa=10820N ；而在螺栓布置方案（b）中，受力最大的螺栓1所受的

20、总横向载荷 Fsmaxb=15000N。可以看出,Fsmaxa< Fsmaxb，因此方案（a）比较合理。2.按螺栓布置方案（a）确定螺栓直径(1) 采用铰制孔用螺栓连接1) 因为铰制孔用螺栓连接是靠螺栓光杆受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷，因此按剪切强度设计螺栓光杆部分的直径ds：4FT '4 10820 一 ccds J J 11.98 mm¥ V 96查 GB27-88，取 M12 X 60 (ds=14mm>11.98mm )。2) 校核配合面挤压强度：按图解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光杆与钢板孔间Fsdsh1082013 8104MPa P 320M

21、Pa螺栓光杆与铸铁支架孔间P1Fsds 11082013 30= 27.7MPa P1 180MPa故配合面挤压强度足够。(2)采用普通螺栓连接因为普通螺栓连接，是靠预紧螺栓在被连 接件的接合面间产生的摩擦力来传递横向载荷，因此首先要求出螺栓所需的预紧力F'由 fF KfFs，得KfFs1.2 108200.1586560圏解三托架螺栓俎连接根据强度条件式可得螺栓小径 d1，即d14 1.3F4 1.3 865609538.84mm查 GB196-81，取 M45 (d1=40.129mm>38.8mm )。2. 有一轴承托架用4个普通螺栓固连于钢立柱上，托架材料为HT150，许

22、用挤压力(T P=60MPa,螺栓材料强度级别为 6.6级，许用安全系数S=3，接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Kf=1.2，螺栓相对刚度b 0.2，载荷F=6000N,尺寸如图所Cb Cm示。试设计此螺栓组连接。托架螺拎组违接解题分析：本题是螺栓组连接受横向载荷、轴向载荷和倾覆力矩共同作用的典型 例子解题时首先要将作用于托架上的载荷 F分解成水平方向和铅垂方向的两个分力，并 向螺栓组连接的接合面形心 O点处简化，得出该螺栓组连接受横向载荷、轴向载荷和 倾覆力矩三种简单载荷作用的结论。然后分析该螺栓组连接分别在这三种简单载荷作用 下可能发生的失效，即：在横向载荷的作用下，托架产生下滑；

23、在轴向载荷和倾覆 力矩的作用下，接合面上部发生分离； 在倾覆力矩和轴向载荷的作用下，托架下部或 立柱被压溃；受力最大的螺栓被拉断（或塑性变形）。由上述失效分析可知，为防止 分离和下滑的发生，应保证有足够的预紧力；而为避免托架或立柱被压溃，又要求把预 紧力控制在一定范围。因此，预紧力的确定不能仅考虑在横向载荷作用下接合面不产生 相对滑移这一条件，还应考虑接合面上部不分离和托架下部或立柱不被压溃的条件。同时，要特别注意此时在接合面间产生足够大的摩擦力来平衡横向载荷的不是预紧力 F '，而是剩余预紧力F。螺栓所受的轴向工作载荷是由螺栓组连接所受的轴向载荷 和倾覆力矩来确定的。显然，对上边两个

24、螺栓来说，由螺栓组连接所受的轴向载荷和倾 覆力矩所产生的轴向工作载荷方向相同，矢量叠加后数值最在，是受力最大的螺栓。最后就以受力最大螺栓的轴向工作载荷和预紧力确定螺栓所受的总拉力F0，根据螺栓的总拉力F0计算螺栓的直径尺寸，以满足螺栓的强度。解题要点:1 螺栓组受力分析如图所示，载荷F的可分解为横向载荷FyFcos306000cos305196N (铅垂向下)轴向载荷FxFsin 306000 cos303000N (水平向右)把Fx、Fy向螺栓组连接的接合面形心 O点处简化，得到倾覆力矩M Fx 180 Fy 420(3000 180 5196 420) 2.722 106N mm显然，该螺

25、栓组连接受横向载荷Fy、轴向载荷Fx和倾覆力矩M三种简单载荷的共 同作用。(1) 确定受力最大螺栓的轴向工作载荷 Fmax。 在轴向载荷Fx作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷为750作用下，上部螺栓进一步受到拉伸，每个螺栓受以的轴向工作载L Fx 3000Fp 44而在倾覆力矩M荷为FmMl max4li2i 12722 叫 210 3204 2102显然，上部螺栓受力最大，其轴向工作载荷为Fmax Fp Fm 750 3240 3990(2)确定螺栓的预紧力 F'1)由托架不下滑条件计算预紧力F '。该螺栓组连接预紧后，受轴向载荷Fx作用时，其接合面间压力剩余预紧力 F，而受

26、倾覆力矩 M作用时，其接合面上部压紧力减小，下 部压紧力增大，故M对接合面间压紧力的影响可以不考虑。因此，托架不下滑的条件 式为4fF KfFyC而F FFm F 1 bFpCb Cm P4f FCbFpKfFy所以F f 1走Fp将已知数值代入上式，可得1.2 5196F（1 0.2） 75010992 N4 0.152）由接合面不分离条件计算预紧力F 'pmin可得ZFCbCbCmCbFxCbCb Cm W1Cb CmFxWa式中2280 500,16328050069.618 10mm3接合面面积，A=280 X( 500-280) =61 600mm2;W接合面抗弯载面模量，即

27、Z 螺栓数目，Z=4。其他参数同前。将已知数值代入上式，可得(10.2)30002.722 1069.618 1066160040873）由托架下部不被压溃条件计算预紧力 F '（钢立柱抗挤压强度高于铸铁托架）ZFCbP minA1CbCm可得F1P A 1ZFxA1CbMCbCm WP(:bF M ACbC1 xAmW式中，p为托架材料的许用挤压应力，p =60MPa。其他参数同前。将已知数值入上式，可得- 60 61600 (1 0.2)4300062.722 109.618 10661600=921 113 N综合以上三方面计算，取 F ' =11 000N。2 计算螺栓

28、的总拉力F0F作用的紧螺栓连接，故螺栓的总拉这是受预紧力F'作用后又受轴向工作载荷力为F0 F 1 b F 11000 0.2 399011798 NCb Cm3. 确定螺栓直径d14侔式中为螺栓材料的许用拉伸应力，由题给条件知s/S =360/3=120MPa缶“ M 1.3 11798 "步 所以 d1* 12.757 mm 120查 GB196-81，取 M16 (d1=13.855mm>12.757mm)。说明：该题也可先按托架不下滑条件确定预紧力F',然后校核托架上部不分离和托架下部不压溃。3.有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。已知气缸中

29、的压力P在02MPa之间变化，气缸内径 D=500mm,螺栓分布圆直径 D0=65Omm。为保证气密性 要求，剩余预紧力F 1.8F ( F为螺栓的轴向工作载荷)，螺栓间距t 4.5d ( d为螺栓 的大径)。螺栓材料的许用拉伸应力 =120MPa，许用应力幅 a 20 MPa。选用铜皮 石棉垫片，螺栓相对刚度Cb/(Cb Cm) 0.8，试设计此螺栓组连接。解题分析：本题是典型的仅受轴向载荷作用的螺栓组连接。但是，螺栓所受载荷是变化的，因此应先按静强度计算螺栓直径，然后校核其疲劳强度。此外，为保证连接 的气密性，不仅要保证足够大的剩余预紧力，而且要选择适当的螺栓数目，保证螺栓间间距不致过大。

30、解题要点：1 初选螺栓数目Z因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间间距不致过大，所以应选用较多的螺栓,初取Z=24。2 计算螺栓的轴向工作载荷F(1)螺栓组连接的最大轴向载荷 Fq :2 2FQ=Rp 50 23.92744105(2)螺栓的最大轴向工作载荷F吕 3927 1 061 6 362.5Z243 计算螺栓的总拉力F0F0 F F 1.8F F 2.8F2.8 16 632.5=45 815 N4 计算螺栓直径4 1.3Fodi4 13 45815mm=25.139mm120气制盖螺栓组连接查 GB196-81，取 M30 (d1=26.211mm>25.139mm)。5校核螺栓

31、疲劳强度a 土予。.82 16362号 12.13MPa a20MPa26.211故螺栓满足疲劳强度。6校核螺栓间距实际螺栓间距为t 卫 65085.1Z 24故螺栓间距满足连接的气密性要求。mm 4.5d4.5 30135 mm4.起重卷筒与大齿轮用 8个普通螺栓连接在一起，如图所示。已知卷筒直径D=4000mm，螺栓分布圆直径Do=5OOmm,接合面间摩擦系数f=0.12,可靠性系数Ks=1.2,起重钢索拉力Fq=50000N，螺栓材料的许用拉伸应力=100MPa。试设计该螺栓组的螺栓直径解题分析：本题是典型的仅受旋转力矩作用的螺栓组连接。由于本题是采用普通螺栓连接，是靠接合面间的摩擦力矩

32、来平衡外载荷一一旋转力矩，因此本题的关键是计 算出螺栓所需要的预紧力F '。而本题中的螺栓仅受预紧力F '作用，故可按预紧力F '来确定螺栓的直径。卷筒与大齿轮的螺栓组连接解题要点:1 计算旋转力矩Td4007T Fq50000107 N mm2 22 计算螺栓所需要的预紧力F '由 ZfF -D0 DsT2F 2却 ZfD。将已知数值代入上式，可得2KsT2 1.2 107F -50 000 N mmZfD。8 0.12 5003.确定螺栓直径d14 13F4 1.3 50000Y 10028.768mm查 GB196-81，取 M36 (d1=31.670m

33、m>28.768mm)。讨论：(1)此题也可改为校核计算题，已知螺栓直径，校核其强度。其解题步骤仍然是需先求F'，然后验算ca1.3Fd；/4(2) 此题也可改为计算起重钢索拉力 FQ。已知螺栓直径，计算该螺栓所能承受的预紧力F',然后按接合面摩擦力矩与作用于螺栓组连接上的旋转力矩相平衡的条件，求出拉力Fq,即由ZfF 玉 KsFq-2 2FqZfF DoKsD5. 下图所示两种夹紧螺栓连接，图a用一个螺栓连接，图b用两个螺栓连接。已 知图a与图b中：载荷Fq=2 000N，轴径d=60mm，截获Fq至轴径中心距离 L=200mm， 螺栓中心至轴径中心距离l=50m m。

34、轴与毂配合面之间的摩擦系数 f=0.5mm,可靠性系 数Ks=1.2，螺栓材料的许用拉伸应力=100MPa。试确定图a和图b连接螺栓的直径do解题分析：(见图解)夹紧连接是借助地螺栓拧紧后，毂与轴之间产生的摩擦力矩 来平衡外载荷Fq对轴中心产生的转矩，是螺栓组连接受旋转力矩作用的一种变异，连 接螺栓仅受预紧力F '的作用。因为螺栓组连接后产生的摩擦力矩是由毂与轴之间的正 压力Fn来计算，当然该正压力Fn的大小与螺栓预紧力F '的大小有关，但若仍然按照 一般情况来计算则会出现错误。在确定预紧力 F '与正压力Fn的关系时，对于图a可 将毂上K点处视为铰链，取一部分为分离体

35、；而对于图 b可取左半毂为分离体。F '与 Fn之间的关系式确定后，再根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件，确定出正压力Fn与载荷Fq之间的关系式，将两式联立求解，便可计算出预紧力F '之值，最后按螺栓连接的强度条件式，确定出所需连接螺栓的直径 d。解题要点：1 确定图a连接螺栓直径d（1）计算螺栓连接所需预紧力F '将毂上K点视为铰链，轴对毂的正压力为 Fn，由正压力Fn产生的摩擦力为fFN取毂上一部分为分离体，对 K点取矩，则有Fn夹紧螺栓连接所以Fnd2l dKsFqLf (21 d )（注意：此时作用于分离体上的力中没有外载荷F Q）而根据轴与毂之间不发生相对滑动

36、的条件，则有2 fFN d2KsFqL所以KsFqL Ffd从而有fKsFqLdKsFqLfd2l d f (21 d )将已知数值代入上式，可得=20 0001.2 2000 2000.15 (2 5060)（2）确定连接螺栓的直径d该连接螺栓仅受预紧力F '作用，故其螺纹小径为di.4 1.3F4 1.3 200010018.195mm查 GB196-81，取 M24 (d1=20.752mm>18.195mm)。2.确定图b连接螺栓直径d(1)计算螺栓连接所需预紧力F '取左半毂为分离体,显然,F ' =Fn/2。而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件，则有K

37、sFqLfd所以2fFN - KsFqL2KsFqL =1.22000 200fd 2 0.15 6026666.7从而有FKsFqLfdFn将有关数值代入上式，可得f=0.15。矩T。数如又知该(2)确定连接螺栓的直径d该连接螺栓仅受预紧力F '的作用，故其螺纹小径为4 1.3F U 1.3 26666.7 一 “cd1： 21.009 mm. 100查 GB196-81，取 M30 (d1=26.211mm>21.009mm)。说明：这里查取的连接螺栓直径d是按第一系列确定的；若按第二系列，则连接螺栓的直径d为M27 (d1=23.752mm)。6. 图示弓形夹钳用Tr28

38、X 5螺杆夹紧工作，已知压力 F=40 000N，螺杆末端直径 d0=20mm，螺纹副和螺杆末端与工件间摩擦系数(1)试分析该螺纹副是否能自锁；(2)试计算拧紧力 解题要点：(1) GB 5796.1-86查得Tr28 X 5梯形螺纹的参 下：大径 d=28mm ;中径 d2=25.5mm;螺距 p=5mm。弓形夹钳螺纹为单线即线数 n=1所以螺旋升角ar如壬ar如5.5 3-25713 34 16而当量摩擦角varctan fvarctan cos已知 f= 0.15, B =a/2=15°,所以得0.15v arctan8.8278 49 37cos15显然 v，故该螺纹副能自锁

39、。(2)因为控紧螺杆既要克服螺纹副间的摩擦力矩T1,又要克服螺杆末端与工件间的 摩擦力矩T2,故拧紧力矩T= T1+ T2d2T1 T tan( v)-225.540000 tan(3.5718.827 ) N mm 112112N mm2螺杆末端与工件间的摩擦相当于止推轴颈的摩擦，其摩擦力矩11T2fFd00.15 40000 20 N mm=4000N mm3 3故得 T= T1+ T2= (112 112+40000 N mm=152 112 N mm7. 图示为一螺旋拉紧装置，旋转中间零件，可使两端螺杆A和B向中央移近，从而将被拉零件拉紧。已知：螺杆 A和B的螺纹为M16 (d1=13

40、.385mm),单线；其材 料的许用拉伸应力 =80MPa;螺纹副间摩擦系数f=0.15。试计算允许施加于中间零件上的最大转矩Tmax，并计算旋紧时螺旋的效率n解题分析：由题给条件可知；旋转中间零件，可使两端螺杆受到拉伸；施加于中间零件上的转矩T愈大，两端螺杆受到的轴向拉力 F愈大；而螺杆尺寸一定，所能承受 的最大轴向拉力Tmax则受到强度条件的限制，因此，对该题求解时首先应按强度条件螺换拉紧装酉1 3F式e< ，计算出Tmax ;然1 /4后由Tmax计算螺纹副间的摩擦力矩T1max ；最后求出允许旋转中间零件的最大转矩Tmax解题要点：(1)计算螺杆所能承受的最大轴向拉力 Tmax1

41、.3F 孑e 2W1 /4F 亘4 1.3T max=4 1.32d 13.835809 251(2)计算螺纹副间的摩擦力矩 Tmax4 1.3由GB196-81查得M16螺纹的参数如下:大径d=16mm;中径d2=14.701mm;螺距p=2mm;单线，即线数n=1。所以螺旋升角arcta n-d2arcta n1 214.7012.4802 28 47而当量摩擦角arctan fvarcta ncos已知f=0.15, B = a /2=30,所以得0 15所以 v arctan-°旦 9.8269 49 35cos30螺纹副间的最大摩擦力矩T 1max= Tmax tan(v)

42、d29251 tan(2.4809.826 )14.7012N mm=14 834 N mm(3) 计算允许施加于中间零件上的最大转矩Tmax因为施加地中间零件上的转矩要克服螺杆A和B的两种螺纹副间摩擦力矩，故有Tmax=2 T1max= 2 X 14 834=29 668N mm(4) 计算旋紧时螺旋的效率因为旋紧中间零件转一周，做输入功为Tmax2，而此时螺杆A和B各移动1个导程丨np 1 2 mm=2mm，做有用功为2Fmaxl，故此时螺旋的效率为2F lmax1T 2max J2 9251 20.19919.9%29688 2或按公式tantan 2.4800.19919.9%tan(

43、v)tan(2.4809.826 )8. 有一升降装置如图所示，螺旋副采用梯形螺纹，大径d=50mm;中径d2=46mm; 螺距p=8mm;线数n =4,去承面采用推力球轴承。升降台的上下移动处采用导滚轮，升降装捷螺旋螺杆下杆上它们的摩擦阴力忽略不计。设承受截Fq=50000N，试计算：（1）升降台稳定上升时的效率，已知副间摩擦系数f=0.1。（2）稳定上升时施加于螺杆上的力矩。（3）若升降台以640mm/min上升，则 所需的转速和功率。（4）欲使升降台在截获Fq作用下等速 降，是否需要制动装置？若需要，则加于螺 的制动力矩是多少？解题要点:（1）计算升降台稳定上升时的效率arcta n f

44、varcta n cosarcta n 011-cos155.911该螺纹的螺旋升角为arcta n Pd2arctan 4 812.48046而螺旋副的当量摩擦角为故得效率tantan 12.480tan(v)tan (12.4805.911 )66.58%(2)计算稳定上升时施加地螺杆上的力矩T=FQta n(v)d2250000 TAN (12.486382487 N mm5.911 )462(3)计算螺杆所需转速n和功率p按题给条件，螺杆转一周，升降台上升一个导程L=np=4X 8=32 mm，故若升降台以640mm/min的速度上升，则螺杆所需转速为n= (640* 32) =20r

45、/mi n计算螺杆所需功率P,有如下三种方法:1)第一种计算方法：按螺杆线速度 1及圆周力Ft确定螺杆所需功率P。曲亠0.0482 m/s60 1000 60 1000FtFq tan(v) 50000 ta n(12.4865.911 ) 16630 N可得2)P 亘 16630 °.°4820 801 kW1000 1000第二种计算方法：按同一轴上功率Tn382487 20-6厂 0.89.55 109.55 10P与转矩T、转速n之间的关系式，可得kW3)第三种计算方法：按升降台以速度2 =640mm/mi上升时所需功率来确定螺杆所需功率P, 即FQ 21000故得

46、(4)6400.010760 1000Fq 250000 0.010710001000 0.6658m/s0.8 kW判断是否需要制动装置，计算制动力矩 T'。12.486 , v 5.911，可知v螺旋副不自锁，故欲使升降台在载荷 Fq作用下等速下降，则必须有制动装置。施加于螺杆上的制动力矩为T Fq tan(=132 551v)-d2 50000 tan (12.4865.911 ) 46N mm2 29试找出图中螺纹连接结构中的错误，说明原因，并绘图改正。已知被连接件材 料均为Q235,连接件为标准件。（a）普通螺栓连接；（b）螺钉连接；（c）双头螺栓连 接；（d）紧定螺钉连接。

47、蛛紋连接结构解题要点：（1）普通螺栓连接（图a）主要错误有：1）螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装;2）普通螺栓连接的被联接件孔要大于螺栓大径，而下部被连接件孔与螺栓杆间无 间隙；3）被连接件表面没加工，应做出沉头座并刮平，以保证螺栓头及螺母支承面平整 且垂直于螺栓轴线，避免拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力；4）一般连接；不应采用扁螺母；5）弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对；6）螺栓长度不标准，应取标准长l=60mm ；7）螺栓中螺纹部分长度短了，应取长 30mm。改正后的结构见图解ac)d)图解改正后的螺纹连接结构（2）螺钉连接（图b）主要错误有：1）采用螺钉连接时，被连接件之一应有大

48、于螺栓大径的光孔，而另一被连接件上应有与螺钉相旋合的螺纹孔。而图中上边被连接件没有做成大地螺栓大径的光孔，下喧被连接件的螺纹孔又过大，与螺钉尺寸不符，而且螺纹画法不对，小径不应为细实践；2）若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工。改正后的结构见图解b。（3）双头螺柱连接（图c）。主要错误有：1）双头螺柱的光杆部分不能拧进被连接件的螺纹孔内， M12不能标注在光杆部分；2）锥孔角度应为120。，而且应从螺纹孔的小径（粗实线）处画锥孔角的两边；3）若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没加工；4）弹簧垫圈厚度尺寸不对。改正后的结构见图解C。（4）紧定螺钉连接（图d ）。主要错误

49、有：1）轮毂上没有做出M6的螺纹孔；2）轴上未加工螺纹孔，螺钉拧不进去，即使有螺纹孔，螺钉能拧入，也需作局部 剖视才能表达清楚。改正后的结构见图解d。1.单项选择题1A2A3B8D9C10C15C16B17C22A23D24A六、习题参考答案2.填空题25 60°连接；30°传动4 A5 A6 D7 B11 B12 A13 A14 A18 C19 B20 B21 D26螺旋升角丫小于当量摩擦角4fFKsFr3127三角螺纹；管螺纹；矩形螺纹；梯形螺纹和锯齿形螺纹28提高传动效率29升角与头数30螺纹副间摩擦力矩；螺母（或螺栓头）端面与被连接件支承面间的摩擦力矩之和31防止螺

50、杆与螺母（或被连接件螺纹孔）间发生相对转动（或防止螺纹副间相对转动）32拉伸；扭剪33拉伸；螺栓发生塑性变形或断裂34 Fo FCbCbCbCm1.3F。d2 /435预紧力F ;部分轴向工作载荷Fo；或残余预紧力F；轴向工作载荷 F36螺栓；被连接件37减小和避免螺栓受附加弯曲应力的作用38均匀各旋合圈螺纹牙上的载荷39弯曲40摩擦；机械；永久性3问答题（参考答案从略）51解题要点:Fo FCbFCb Cm1000 N 0.5 1 000 N 1500 N1000 N-0.5 1000N500 N或F F0为保证被连接件间不出现缝隙，则F1 500 N-1 000 N500 NFA 0。由FF 1CbF a 0CbCmCb Cb Cm1 C b/ CbCm工00 N 2 000N1-0.5所以Fmax 2 000 N52解题