机械设计习题与参考答案

..一单项选择题从给出的、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牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能

。A.好

B.差

C.相

D.不一定2用连接的螺纹牙型为三角，这是因为三角形螺纹

。A.牙根强度自性能好C.防性能好

B.传效率高D.自性能差3若纹的直径和螺旋副的摩擦系数一，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.导和牙形斜角

D.螺和升角4对连接用螺纹主要求连接可自性能，故常选用

。A.升角小单三角形螺纹C.升小单线梯形螺纹5用薄壁零件连接的螺纹应采用A.三角形细牙螺纹C.锯形螺纹

B.升，双线三角形螺纹D.升角大双矩螺纹。B.梯螺纹D.多的三角形粗螺纹6当制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩该螺栓组中的螺栓

。A.必受剪切力作用C.同受到剪切与拉伸

B.必拉力作用D.既能受剪切也能受挤压作用7

计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考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.B.C.D.8采普通螺栓连接的凸缘联轴在递转矩，A.螺栓的横截面受剪切C.螺同时受剪切与挤压

B.螺与螺栓孔配合面受挤压D.螺受拉伸与扭作用9

在下列四种具有相同公称直径和螺距并用相同配对材料的传动螺旋副中，传效率最高的是A.单线矩形螺旋副C.双矩形螺旋副

B.单线梯形螺旋副D.双梯形螺旋副在螺栓连接中有时在一个螺栓上采用双螺其的是

。A.提高强度C.防

B.提高刚度D.减每圈螺纹牙的受力在同一螺栓组螺栓的材料直和长度均应相同这是为了

。A.受力均匀

B.便于装.C.外美观

D.降成本.

专业.专

.

和C和..和C和螺栓的材料性能等级标成，其数字6.8代表

。A.对螺栓材料的强度要求C.对栓材料的刚度要求

B.对螺栓的制造精度要求D.对螺栓材料的耐蚀性要求螺栓强度等级为级则螺栓材料的最小屈服极限近似为

。A.B.C.D.不控制预紧力螺栓的安全系数选择与其直径有是因为

。A.直径小易载C.直大材料缺陷多

B.直径小不控制预紧力D.直径大安

对工作时仅受预紧力作的紧螺栓连接其度校核公式为

e

≤

F2/4

≤[]，式的系数是虑

。A.可靠性系数B.安全系数C.螺在拧紧时同受拉伸与扭转联合作用的影响D.过系数紧螺栓连接在按拉伸强度计算应将拉伸载荷增加到原来的倍这考虑的影响A.螺纹的应力集中C.安因素

B.扭转切应力作用D.载荷变化与冲击预紧力为F

F

的单个紧螺栓连受轴向工载荷

作用后螺受到的总拉力

0A.大于

B.等于

C.小于

D.大于或等于

一紧螺栓连接的螺栓受到轴向变载荷作用已F

=0，F

，螺栓的危险截面积为A，螺栓的相对刚度为，则该螺栓的应力幅为CC

。A.

a

(1K)Fcc

B.

a

KFccC.

a

KFcc

D.

a

(1KFcc

在受轴向变载荷作用的紧螺栓连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C减被联接件刚度bC.增Cb

B.减小C增bD.减Cb

若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强则A.在被连接件间加橡胶垫片C.采精制螺栓

B.增大螺栓长度D.加松装置.

专业.专

.

..有一单个紧螺栓连接，要求被连接件接合面不分已螺栓与被连接件的刚度相螺栓的预紧力为

F

当连接施加轴向载荷使栓的轴向工作载荷

与预紧力

F

相等时则F

。A.被连接件发生分，连失效B.被连接件将发生分连不可靠C.连可但能再继续加载D.连可靠，只螺栓强度足够可继续加载直到轴向工作载荷接近但小于预紧力的两倍对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接若轴向工作载荷在～1之循环变化则该连接螺栓所受拉应力的类型为

。A.非对称循环应力C.对循环变应力对于紧螺栓连当螺栓的总拉力

0

B.脉循环变压力D.非定循环变应和残余预紧力F不变若将螺栓由实心变成空则螺栓的应力幅与紧F变化。A.增，F减小B.增大增C.减，F减小D.减，F增大在螺栓连接设计若连接件为铸件，则有时在螺孔处制作沉头座孔或凸其目的是

。A.避免螺栓受附加弯曲应力作用C.为置防松装置二填空题

B.便于安装D.为免螺栓受拉过大

三角形螺纹的牙型角=，适于

，而形螺纹的牙型角适用于螺旋副的自锁条件是常用螺纹的类型主要有

。、

和

。传动用螺纹如形螺纹的牙型斜角比连接用螺纹如角形螺的型斜角小这主要是为了。若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一则紧螺母的效率取决于螺纹的。

和螺纹连接的拧紧力矩等于

和

之和螺纹连接防松的实质是。普通紧螺栓连接受横向载荷作则螺栓中受

应力和

应力作被连接件受横向载荷作用时若用普通螺栓连接则螺栓受生的失效形式为

载荷作用可能发有一单个紧螺栓连，已所受预紧力为F作载荷为螺栓的相对刚度为b（C+C则螺栓所受的总拉力=而余预紧力=。若栓的螺小径b0为.

螺材料的许用拉伸应力，则其危险剖面的拉伸强度件式为1受轴向工作载荷的螺栓连螺栓所受的总拉力F等于0专业.专.

和

。

之和

001..001对受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接当预紧力和轴向工作载荷一时为减小螺栓所受的总拉力F

，通常采用的方法是减小的刚度或增大0

的刚度采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了

。在螺纹连接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是

。力

在螺栓连接中当栓轴线与被连接件支面不垂直时螺栓中将产生附加

应螺纹连接防松按其防松原理可分为

防松

防松和

防松三问答题常用螺纹按牙型分为哪几各何特各用于什么场?拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计哪螺纹参数影响螺纹副的效?螺纹连接有哪些基本类各何特各用于什么场明

为什么螺纹连接常需要防松按松原理螺连接的防松方法可分为哪几类试举例说螺栓组连接受力分析的目的是什在进行受力分析，通常要做哪些假设条件有一刚性凸缘联轴，用料为的通螺栓连接以传递转矩现提高其传递的转矩但于结构不能增加螺栓直径和数，试提出三种能提高该联轴器传递转矩的方。提高螺栓连接强度的措施有哪些这措施中哪些主要是针对静强度哪主要是针对疲劳强度?为了防止螺旋千斤顶发生失设时应对螺杆和螺进行哪些验?对于受轴向变载荷作用的螺可采取哪些措施来小螺栓的应力σ?a为什么对于重要的螺栓连接要控制螺栓的预紧力控预紧力的方法有哪几?四分析计算题

有一受预紧力F工载荷N作用的紧螺栓连接已预紧力F螺的刚度

b

与被连接件的刚度相试计算该螺栓所受的总拉力和余预紧力F″。在预紧力少

F

不变的条件下若证被连接件不出现缝，该螺栓的最大轴向工作载荷为多题图示为一圆盘锯直径，用螺母其夹紧在压板中。已知锯片外圆上的工作阻力压和锯片间的摩擦系数压板的平均直径可靠性系数

轴材料的许用拉伸应σ试算轴端所需的螺直。提此s题中有两个接合压的压紧就是螺纹连接的预紧。）题图示为一支架与机座用个通螺栓所受外载荷分别为横向载荷F=R5，轴载荷F已螺栓的相对刚度CC+C）接面间摩擦系数Qbb可靠性系数，螺栓材料的机械性能级别为8.8级最屈服极限s用安全系数试计算该螺栓小径的算

，许.

专业.专

.

l螺栓均布于直径.l螺栓均布于直径题4-52图一牵曳钩用2个d的普通螺栓l固定于机体上，如4-54图示。已接合面间摩擦系数可靠性系数=1.2，螺栓材料强度级别为级s

题图屈服极限σ

许安全系数试计算该螺栓s组连接允许的最大牵引力F

。

题—题题图示为一凸缘联轴用个的制孔用螺栓连结尺寸如图所示两半联轴器材料为其用挤压应力σ]

螺材料的许用切应许用挤压应力σ

许用拉伸应力[试算该螺栓组连接允许传递的最大转矩T。若传递的最大转矩

不变改普通螺栓连，试计算螺栓小径的算设半联轴器间的摩擦系数可靠性系数K

）s有一提升装置如题图所示题题

题图（）卷筒用个M8d的普通螺栓固连在蜗轮已卷筒直径1=180mm的圆上接面间摩擦系数可性系数K，螺材料0s的许用拉伸应力试求该螺栓组连接允许的最大升载荷（）若已知其他条件（）试确定螺栓直径五结构题

。试画出普通螺栓连接结构图已知条件两被连接件是铸厚各约为15mm.

专业.专

.

=320，铸铁.=320，铸铁（采用普通螺；（采用弹簧垫防。要求按1：1的例画。试画出铰制孔用螺栓连接结构已知条件两被连接件是厚度约为的；（采用M10铰制孔用螺栓要

求

按

1：

的

比

例

画

出

。例解.1.

一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度=30mm的铸铁支架上螺1栓的布置有（a）、（b）两种方案，如图所示。已知：螺栓材料为，στ，钢板[σ]Pσ=180接合面间摩擦系数=0.15，可靠性系K=1.2载F=12000N，尺fΣ寸=400mm=100mm。（1）试比较哪种螺栓布置方案合理？.

专业.专

.

转力矩T=F.转力矩T=F（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。题时，首先要将作用于钢板上的外载荷FΣ向螺栓组连接的合面形心简化，得出该螺栓组连接受横向载FΣ和旋转力T两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，找出受力最大的螺，并把该螺栓承受的横向载荷用矢量叠架原理求出合成载。在外载荷与螺栓数目一定的条件下对不同的螺栓布置方，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方。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1

；最后根据1

查标准选取螺栓直径，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．螺栓组连接受力分析（）将载荷简化将载荷

Σ向螺栓组连接的接合面形心O点简化得一横向载荷=12000400=4.8106N·mm（图解一）。Σ

=12000N和一旋Σ.

专业.专

.

..（2）确定各个螺栓所受的横向载荷在横向力FΣ作用下，各个螺栓所受的横向载荷s1大小相同，与F同向。F=F/4=12000/4=3000NΣ而在旋转力矩用下，由于各个螺栓中心至形心距离相等，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O的连线图解二）。对于方案（a），各螺栓中心至形心O点的距离为ra

100

141.1mm.

专业.专

.

=14mm>11.98mm。..=14mm>11.98mm。所以

s2

4r4.4

N由图解二（a）可知，螺栓1和所受两力的夹角a最小，故螺栓和2所受横向载荷最大，即Fmax

F2s1

F

Fs1s2a

cos

2

8487

2

30008487

对于方案（b），各螺栓中心至形心O点的距离为r==100mmb所以

sb

4.8200r0

N由图解二b可知，螺栓所受横向载荷最大即max

1

1200015000N（3）两种方案比较在螺栓布置案a，受力的栓1和2受的总横向荷sma

而在螺栓布置方案（b中受力最大螺栓1所受的总横向载荷smax

可看

smax

<

smax

，因方）比较合。．按螺栓布置方案a确螺栓直径（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s

：d

4F

4

mm.

查GB27-88取M1260（s2）校核配合面挤压强度：专业.专

.

=MPa1力σ..=MPa1力σ按图解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光杆与钢板孔间

F10820s104dh13s

320螺栓光杆与铸铁支架孔间

P

F10820d1330s27.7

]180P1

MPa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′。由fFF，得fF

KFfsf

1.2108200.15

86560

N根据强度条件式可得螺栓小径d

，即d

4

4

mm查GB196-81取M45（1

=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，托架材料为许用挤压螺栓材料强度级别为6.6级许用安全系[S]=3接合面间摩擦系数P=0.15，可靠性系数K=1.2螺栓相对刚度f

CC

，载荷F=6000N，尺寸如图所示。试设计此螺栓组连接。.

专业.专

.

..解题分：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F分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，即横向载荷的作用下，托架产生下；在轴向载荷和倾覆力矩的作用，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。同，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′，是剩余预紧力″。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，是受力最大的螺。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.

专业.专

.

、轴向载荷..、轴向载荷拉力F

0

，根据螺栓的总拉力F

0

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可分解为横向载荷轴向载荷

coscosFsin30cos30

N铅垂向下）N水平向右）把、y向螺栓组连接的接合面形O点处简化，得到倾覆力矩xM180420xy(3000420)显然，该螺栓组连接受横向载荷y同作用。

6

和倾覆力矩M三种简单载荷的共x（1确定受力最大螺栓的轴向工作载荷

m

。在轴向载荷

作用，每个螺栓受x到的轴向工作载荷为FP

F3000x7504

N而在倾覆力矩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荷为Fm

max

4i

li

2.7226210

2

N显然，上部螺栓受力最大，其轴向工作载荷为max

FF7503990

N（）确定螺栓的紧力F′）由托架不下滑条件计算预紧力′该栓组连接预紧后受向载荷

作用时，其接合x面间压力剩余预紧力″，而受倾覆力矩作用时，其接合面上部压紧力减小下部压.

专业.专

.

ff紧力增大，故M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

Fy而

Fm

1

有

4fFCm所以

F

Ffy4

1

P将已知数值代入上式，可得F

519640.15

10992

N2）由接合面不分离条件计算预紧力′

CACACW

可得

1CF2C

式中

A——接合面面积A=280×（500-280=61600mm

2；W——合面抗弯载面模量，即W

500

280

mm

3Z——栓数目，Z=4。其他参数同前。将已知数值代入上式，可得1F408749.618

N3）由托架下部不被压溃条件计算预紧力′（钢立柱抗挤压强度高于铸铁托架）。由.

专业.专

.

00

Pmin

CxACCWb

P可得

F

1

P

A

1

m

式中P

为托架材料的许用挤压应，

P

其他参数同前将已知数值入上可1F4

600.2)61600=921N综合以上三方面计算，取′=112．计算螺栓的总拉力F0这是受预紧力′作用后又受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，故螺栓的总拉力为CFF0.211798Cb3．确定螺栓直径

Nd

4F式中材料的许，由题知。所以

11798

mm查GB196-81取M16（1

=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，后校核托架上部不分离和.

专业.专

.

..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。已知气缸中的压力P0~2MPa之间变化，气缸内径D=500mm螺栓分布圆直径D=650mm。为保证气密0性要求，剩余预紧力F为螺栓的轴向工作载荷，螺栓间4.5dd为螺栓的大径。螺栓材料的许用拉伸应

选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚CC，试设计此螺栓组连接。b解题分：本题是典型的仅受轴向载荷作用的螺栓组连接。是螺栓所受载荷是变化，因此应先按静强度计算螺栓直径然后校核其疲劳强。此外为保证连接的气密，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。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以应选用较多的螺栓，初取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

：FQ

=

4

p

4

5

N（2）螺栓的最大轴向工作载荷：.

FQ

=

6FZ24专业.专

362.5N.

a..a3．计算螺栓的总拉力F02.82.8632.5815N4．计算螺栓直径d

4

4

mm=25.139mm查GB196-81取M30（15．校核螺栓疲劳强度

=26.211mm>25.139mm）CF16362.5bC26.2112b故螺栓满足疲劳强度。6．校核螺栓间距实际螺栓间距为

a650t24

85.1135故螺栓间距满足连接的气密性要求。4.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栓分布圆直径D=500mm，接合面间摩擦系数=0.12可靠性系数0K，重钢索拉力F=50000N，螺栓材料的许用拉伸应力。试设计sQ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，是靠接合面间的摩擦力矩来平衡外载荷—旋转力，因此本题的关键是计算出螺栓所需要的预紧力′。而本题中的螺栓仅预紧力′用故可按预紧力′来确定螺栓的直径。.

专业.专

.

s..s解题要点：1．计算旋转力矩Td40050000222．计算螺栓所需要的预紧力′

7

N·mm由

D0D2得

F

2KZfD将已知数值代入上式，可得T27FZfD5003．确定螺栓直径

50000N·mmd

4F

4

28.768

mm查GB196-81取M36（1

=31.670mm>28.768mm）讨：1此也可改为校核计算题，已知螺栓直，校其强。其解题步骤仍然是需先求′，然后验

F/41

（2）题也可改为计算起重钢索拉力F。知螺栓直，算该螺栓所能承受Q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.

专业.专

.

sQfsQf件，求出拉力F

Q

..，即由

Dd0F22得

FQ

KD5.

下图所示两种夹紧螺栓连接，a用一个螺栓连接图b用两个螺栓连接。已知图a与图b载荷F

Q

=2轴径截获FQ

至轴径中心距离螺栓中心至轴径中心距离

轴与毂配合面之间的摩擦系数=0.5mm,可靠性系数K，螺栓材料的许用拉伸应力。试确定图和s图b连接螺栓的直径。解题分：（见）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′的作。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F的大小与螺栓预紧力′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′与正压力关系时，对于图将毂上点处视为铰链取一部分为分离体；而对于图b可取左半毂为分离体。′与F

N.

专业.专

.

，由正压力F2N..，由正压力F2N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F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′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。解题要点：1．确定图a连接螺栓直径（1）计算螺栓连接所需预紧力′将毂上K视为铰链，轴对毂的正压力为N取毂上一部分为分离体，对K取矩，则有ddF2

产生的摩擦力为F

。N所以

FN

d2

（注意：此时作用于分离体上的力中没有外载荷）Q而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件则有2fFN

d2

KFLsQ所以

F

KFLsQ.

专业.专

.

Q查GB196-81取M24（d/2Q查GB196-81取M24（d/2从而有

F

..KFLKFLfd2lfl将已知数值代入上式，可得F

KFLQf(2l

2000200(260)

N（2）确定连接螺栓的直径d该连接螺栓仅受预紧力′作用，故其螺纹小径为d

4

42000

18.195

mm=20.752mm>18.195mm）12.确定图b连接螺栓直径(1)计算螺栓连接所需预紧力′取左半毂为分离体,显然,

′=N而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件则有2fFN

d2

KFLsQ所以

FN

KFLsQfd从而有

F

KFLsQ将有关数值代入上式，可得F

KFLsQ

=

20002

26666.7

N（2）确定连接螺栓的直径d该连接螺栓仅受预紧力′的作用，故其螺纹小径为d

4

426666.7

mm.

专业.专

.

2..2查GB196-81取M30（1

=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（1

=23.752mm）。6.图示弓形夹钳用×5螺杆夹紧工作，已知压力000N，螺杆末端直径d=20mm螺纹副和螺杆末端与工件间摩擦系数=0.15（1分析该螺纹副是否0能自锁；（2）试计算拧紧力矩。解题要点：（1）GB5796.1-86查得×5形螺纹的参数如下大径=28mm；径2

=25.5mm；螺距=5mm。又知该螺纹为单，即线数=1，所以螺

角arctan

np

1

3.2571

而

摩擦角arctanfarctan

f

已知=0.15,

=/2=15°，以得

0.158.827cos15显

，故该螺纹副能自锁。（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T

，故拧紧力矩=T+T12

v

40000tan(3.571

112112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.

专业.专

.

0+TT0+TT2

..1fFd40000N·mm=4000N·mm33故得

=12

=（112112+40000）N·mm=152112N·mm7.

图示为一螺旋拉紧装置，旋转中间零件可使两端螺AB向中央移近从而将被拉零件拉紧。已知：螺杆A和的螺纹为

=13.385mm，单线；其材料的许用拉伸应数=0.15计算允许施加于中间零件上的最大转矩T

，并计算旋紧时螺旋的效率。解题分：由题给条件可；旋中间零，可两端螺杆受到拉伸；施加于中间零件上的转矩T大，两端螺杆受到的轴向拉力愈大；而螺杆尺寸一定，所能承受的最大轴向拉力T则受到强度条件的限制对该题求解时首先应按强度条件式

1.3/

≤

；然后由

T

计算螺纹副间的摩擦力矩T

；最后求出允许旋转中间零件的最大转矩T

。解题要点：（1）计算螺杆所能承受的最大轴向拉力T由

1.3/

≤得

F

≤

214

由

=

14

d4

2

9251N.

专业.专

.

v..v（2）计算螺纹副间的摩擦力矩T由GB196-81查得螺纹的参数如下：大径=16mm;中径2旋升角

=14.701mm;螺距=2mm;单线，即线数=1。所以螺arctan

np2

1

47

而当量摩擦角farctan

f

已知

=0.15,=/2=30,所以得所以

v

cos

螺纹副间的最大摩擦力矩T

=

max

d22

14.7012

N·mm=14834N·mm（3）计算允许施加于中间零件上的最大转矩T因为施加地中间零件上的转矩要克服螺杆和的两种螺纹副间摩擦力矩故有T

=2T

=×14834=29668N·（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

2

，而此时螺杆和移动1导lmm=2mm，做有用功为22Fl0.19919.9%T2max

，故此时螺旋的效率为.

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.

或按公式

..tantan19.9%tan(v8.一升降装置如图所示采梯形径=50mm;径d=46mm;螺距=8mm;线=4，去承面采用推力球轴承。升降台的上下移动处采2用导滚，它们的摩擦阴力忽略不计设承F=50试计算：Q

受截（1）升降台稳定上升时的效副间摩擦系数=0.1。

，知

螺旋2稳定上升时施加于螺杆上的力（3）升降台以640mm/min上升，杆所需的转速和功率。

矩。则螺（4）欲使升降台在截获

Q

作用下等速

下降，是否需要制动装置？若需要，则加于螺杆上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该螺纹的螺旋升角为

np2

4

12.480而螺旋副的当量摩擦角为ffarctanarctan故得效率

0.1

.

专业.专

.

..tan66.58%tan(tan(12.480（2）计算稳定上升时施加地螺杆上的力矩T=FQ

tan(

)v

d2250000(12.486N

（3）计算螺杆所需转速n和功率按题给条件螺杆转一周，升降台上升一个导程=×8=32mm，故若升降台以640mm/min的速度上升则螺杆所需转速为=（640÷32）=20r/min计算螺杆所需功率，有如下三种方法：1）第一种计算方法：按螺杆线速度

及圆周力t确定螺杆所需功率。曲

1

n601000

20

m/s及

Ftan(tQ

50000

N可得

Ft10.80110001000

kW2）第二种计算方法：按同一轴上功率P与转矩、转速n之间的关系式，可得38248720n6

kW3）第三种计算方：按升降台以速度

=640mm/mi上升时所需功率来确定螺杆所需功率，即

F而

2

640

0.0107

m/s故得

F21000

0.6658

kW.

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.

Q..Q（4）判断是否需要制动装置，计算制动力矩′。

螺副不自锁，故欲使升降台在载荷作用下等速下降，则必须有制动装置施加于螺杆上的制动力矩为

tan(

v

d462500002=132N·mm9.试找出图中螺纹连接结构中的错，明原因，绘图改正知被连接件材料均为Q235，接件为标准。（普通螺栓连；（）螺钉连接（c）双头螺栓连接；（d）紧定螺钉连接。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.

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.

..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a。.

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.

..（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，而且螺纹画法不，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，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）。主要错误有：1）轮毂上没有做出M6螺纹孔；2）轴上未加工螺纹孔，螺钉拧不进，即使有螺纹，螺钉能拧，也需作局部剖视才能表达清楚。改正后的结构见图解d。.

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..六习题参考答案1.单选择题1A2ABD78CCAABC18CBBD24A2.填题连接传螺升小于当量摩擦角三角螺；管螺矩螺纹梯螺纹和锯齿形螺提高传动效率升角与头数螺纹副间摩擦力螺或栓端面与被连接件支承面间的摩擦力矩之和防止螺杆与螺或被连接件螺纹孔间发生相对转动或止螺纹副间相对转）拉伸扭剪拉伸螺栓发生塑性变形或断裂

F0

bbm

F

；

Fb

；

F0/1

≤

[

]预紧力向工作载eq\o\ac(△,荷)或余预紧力″轴工作载荷0螺栓被连接件减小和避免螺栓受附加弯曲应力的作用均匀各旋合圈螺纹牙上的载荷弯曲摩擦机械永性3.问题（参答案从）4.分计算题解题要：F0

bb

m

F0.51000NNFb

-0.5500N或

1500000N500N0.

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.

st13.＞1