螺纹连接习题解答(讲解)
螺纹连接习题解答(讲解)
螺纹连接习题解答11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。
已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R。
解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R。
解题要点：（1）求预紧力F′：由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa，查教材表11—5（a），取S=1.35，则许用拉应力： [σ]= σS/S =240/1.35 MPa=178 MPa ，查（GB196—86）M10螺纹小径d1=8.376mm 由教材式（11—13）： 1.3F′/（πd21/4）≤[σ] MPa 得：/（4×1.3）=178 ×π×8.3762/5.2 N F′=[σ]πd21=7535 N（2）求牵引力F R：=7535×0.15×2×由式（11—25）得F R=F′fzm/Kf1/1.2N=1883.8 N （取K=1.2）f11—2 一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓（螺栓 GB27—88）连接，结构尺寸如图所示。
两半联轴器材料为HT200，螺栓材料为Q235、性能等级5.6级。
试求：（1）该螺栓组连接允许传递的最大转矩T max。
（2）若传递的最大转矩T max不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓直径，并确定其公称长度，写出螺栓标记。
（设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16，可靠性系数K f=1.2）。
解题要点：（1）计算螺栓组连接允许传递的最大转矩T max：该铰制孔用精制螺栓连接所能传递转矩大小受螺栓剪切强度和配合面挤压强度的制约。
因此，可先按螺栓剪切强度来计算T max，然后较核配合面挤压强度。
(完整版)螺纹习题答案
第十章普通螺纹结合的互换性及其检测10-1填空题(1)螺纹种类按用途可分为紧固螺纹、传动螺纹和紧密螺纹三种。
(2) 螺纹大径用代号d或D 表示，螺纹小径用d1或D1表示，螺纹中径用d2或D2表示，其中大写代号代表内螺纹，小写代号代表外螺纹。
(3) 国标规定，普通螺纹的公称直径是指螺纹大径的基本尺寸。
(4) 螺纹螺距P与导程L的关系是：导程等于螺距和线数的乘积。
(5) 普通螺纹的理论型角α等于60°。
(6) 影响螺纹互换性的五个基本几何要素是螺纹的大径、中径、小径、螺距和牙型半角。
(7) 保证螺纹结合的互换性，即保证结合的可旋合性和连接的可靠性。
(8) 在普通螺纹的公差与配合中，对外螺纹的小径和内螺纹的大径不规定集体的公差数值，而只规定内、外螺纹牙底实际轮廓的任何点，均不得超越按所确定得基本偏差最大实体牙型。
(9) 螺纹得基本偏差，对于内螺纹，基本偏差是下偏差用代号EI 表示；对于外螺纹，基本偏差是上偏差，用代号es 表示。
(10) 内、外螺纹得公差带相对于基本牙型的位置，由基本偏差确定。
(11) 外螺纹得下偏差用公式表示为ei = es –T ，其值小于零；内螺纹得上偏差用公式表示为ES =EI+T ，其值大于零。
(12) 在普通螺纹国标中，对内螺纹规定了G、H 两种公差位置；对外螺纹规定了e、f、g、h 四种公差带位置。
(13) 对内、外螺纹得基本偏差H、h得基本偏差为零，G的基本偏差为正值，e、f、g的基本偏差为负值。
(14) 国标规定，对内、外螺纹公差带有精密、中等、粗糙三种精度。
(15) 对螺纹旋合长度，规定有三种。
短旋合长度用S 表示，中等旋合长度用代号N表示，长旋合长度用代号L 表示。
(16) 完整的螺纹标记由螺纹代号、公称直径、螺距、螺纹公差带代号和旋合长度代号（或数值）组成，各代号间用“－”隔开。
(17) 螺纹公差代代号包括中径公差带代号和顶径公差带代号。
(18) 螺纹中径、顶径公差带代号由表示其大小的公差等级数字和表示其位置的基本偏差字母所组成。
螺纹与螺纹联接100个问与答
螺纹与螺纹联接100个问与答1．螺纹的种类有哪些？答：有紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹三大类。
2．紧固螺纹包括哪些？答：包括普通螺纹，标准号为GB/T192-1981,螺纹代号为M。
3．紧固螺纹的特点和如何应用？答：特点为牙型角为60°，是联接螺纹的基本形式，牙根强度高，具有良好的自锁性能。
普通螺纹按螺距P不同分为粗牙和细牙两种，细牙螺纹小径比粗牙大，强度高，自锁性更好，但细牙螺纹不耐磨，易滑扣。
工程中应用最广泛，一般联接常采用粗牙螺纹，细牙螺纹多用于薄壁管件或承受振动冲击和变载荷的联接，还可用于轻载和精密的微调机构中的螺旋副。
4．普通螺纹基本牙型及其基本尺寸有哪些？答：见附件15．何谓普通螺纹公差带的位置？答：螺纹公差带由其相对于基本牙型的位置和大小组成。
公差带的位置由基本偏差确定。
外螺纹的上偏差es为基本偏差；内螺纹的下偏差EI为基本偏差，如图1所示。
图1内螺纹规定了两种公差带位置，其代号分别为G和H；外螺纹规定了四种公差带位置，其代号为e、f、g和h。
内螺纹的公差带位置如图2和外螺纹的公差带位置如图3所示。
图2T D1--- 内螺纹小径公差；T D2--- 内螺纹中径公差图3T d--- 外螺纹大径公差；T d2--- 外螺纹中径公差6．何谓普通螺纹公差等级？答：公差带的大小由公差等级表示，内外螺纹中径和顶径的公差等级见表1表17．普通螺纹旋合长度如何采用？答：普通螺纹公差与配合标准根据螺纹直径和螺距的大小将螺纹的旋合长度分为三个组，即短旋合长度组S，中等旋合长度组N和长旋合长度组L。
旋合长度是由联接的设计决定的，通常宜采用N 组。
8．普通螺纹的公差带如何选用？答：根据螺纹配合的要求，可将公差等级和公差位置组合，得到多种公差带。
为减少量刃具的品种，给出公差带选用原则：精密：用于精密螺纹，要求配合性质变动较小；中等：适用于一般用途；粗糙：精度要求低或加工制造困难的螺纹。
内、外螺纹公差带选用（摘自GB/T197-1981）见表2与表3表2注：(1) 大量生产的精密紧固件螺纹，推荐采用带☆的公差带。
螺栓联接习题及解答分析
习题与参考答案一、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能。
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，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 。
螺纹连接习题及答案
螺纹连接习题及答案螺纹连接习题及答案螺纹连接是机械工程中常见的一种连接方式，它通过螺纹的互相咬合来实现零件之间的紧固。
在实际工程中，对于螺纹连接的设计和计算十分重要。
本文将介绍一些螺纹连接的习题，并给出相应的答案，以帮助读者更好地理解和应用螺纹连接。
习题一：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹长度。
解答：螺纹连接的最小螺纹长度可以通过以下公式计算：L = K * d其中，L为最小螺纹长度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
根据经验值，螺纹长度系数K一般为1.5~2。
在本题中，我们取K=1.8。
将已知数据代入公式，可得最小螺纹长度L = 1.8 * 10 = 18mm。
因此，螺纹连接的最小螺纹长度为18mm。
习题二：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹材料截面面积。
解答：螺纹连接的最小螺纹材料截面面积可以通过以下公式计算：A = F / (σ * K * d)其中，A为最小螺纹材料截面面积，F为拉力，σ为螺纹材料的抗拉强度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
根据材料性质表，碳钢的抗拉强度σ一般为400MPa。
将已知数据代入公式，可得最小螺纹材料截面面积A = 1000 / (400 * 1.8 * 10)≈ 0.14mm²。
因此，螺纹连接的最小螺纹材料截面面积为0.14mm²。
习题三：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹剪切面积。
解答：螺纹连接的最小螺纹剪切面积可以通过以下公式计算：A_s = F / (τ * K * d)其中，A_s为最小螺纹剪切面积，F为拉力，τ为螺纹材料的抗剪强度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
高职《机械设计基础》螺纹联接与螺旋传动习题含答案
学号：班级：姓名：螺纹联接与螺旋传动一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1普通平键联结的主要用途是使轴与轮毂之间。
A沿轴向固定并传递轴向力B沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C沿周向固定并传递转矩D安装与拆卸方便2键的剖面尺寸通常是根据按标准选择。
A 传递转矩的大小B 传递功率的大小C 轮毂的长度D轴的直径3键的长度主要是根据来选择。
A传递转矩的大小B轮毂的长度C轴的直径4 能够构成紧键联结的两种键是。
A 楔键和半圆键B平键和切向键C半圆键和切向键D楔键和切向键5 楔键和，两者的接触面都具有1：100的斜度。
A轴上键槽的底面B轮毂上键槽的底面C键槽的侧面6 楔键联结的主要缺点是。
A键的斜面加工困难B键安装时易损坏C键装入键槽后，在轮毂中产生初应力D轴和轴上的零件对中性差7切向键联结的斜度是做在上。
A轮毂键槽的底面B轴的键槽底面(3)一对键的接触面(4)键的侧面8 平键联结如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔。
A 90ºB 120ºC 135ºD 180º9半圆键联结的主要优点是。
A对轴的强度削弱较轻B 键槽的应力集中较小C 工艺性好，安装方便10 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能。
A. 好B. 差C. 相同D. 不一定11 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12 用于薄壁零件连接的螺纹，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13 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14 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。
螺栓联接习题及解答
习题与参考答案一、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能。
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，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 。
第五章螺纹练习题解读
普通螺纹代号
M24x2 左-5g6g-s 表示公称直径为24mm、螺距为2mm、中 径和顶径公差带代号分别为5g和6g、旋合长度 较短的左旋细牙普通外螺纹。
练习：
M20x2LH-5g6g-s 表示公称直径为20mm、螺距为2mm、 中径和顶径公差带代号分别为5g和6g、旋 合长度较短的左旋细牙普通外螺纹。 M15x1.5-5g6g-L
15.普通螺旋传动机构（ D ） A.结构复杂 B.传动效率高 C.传动精 度低 D.承载能力强 16.连接螺纹的牙型多为（ A ） A.三角形螺纹 B.梯形螺纹 C.锯齿形 螺纹 D.矩形螺纹 17.普通螺纹的牙型角为（ C ） A.30º B.45º C.60º D.90º C ） 18.螺纹标记“Tr40×7-7e”表示（ A.普通螺纹 B.管螺纹 C.梯形螺纹 D.。（×）
25螺纹标注中末标旋向的是左旋螺纹
(
× ) ×）
26螺纹中公称直径指的是螺纹中径。 （
三、选择 1.管螺纹的牙型角是( C )。 A．30° B．33° C．55° D．65° 2.两被联接件不厚都是通孔时应采用( A )。 A．螺栓联接 B．双头螺柱联接 C．螺钉联接 D．紧定螺钉联接 3.相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离叫 （ B ）。 A．导程 B．螺距 C．线数 4.用于水、煤气管路、润滑和电线管路系统为 （ A ）。 A．管螺纹 B．普通螺纹 C．矩形螺纹
7.用于单向受力的传力螺纹的是 其工作面 的牙型斜角为 。 8.螺纹联接的基本类型 有 、 、 、 。 9.右图螺纹为 旋 线螺纹。 10.通常采用拧紧 的方法来控制预紧力。 11.常用增大摩擦力防松有 、 ；机 械防松 、 、 、 。 12.普通螺纹的主要参数 有： 、 、 、 、 、 、 、 。普通螺纹牙型角为 ，以大径为 。 13.粗牙用 公称直径表示，细牙用 表示。 左旋用“ ”表示，多头螺纹用 表示。
螺纹联接与螺旋传动_题目与答案
螺纹联接与螺旋传动一、简答题(1)为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？ 试指出普通螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ (2)试指出普通螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ (3)一螺栓联接预紧后，受轴向变载荷作用，在最大工作载荷max F 及剩余预紧力不变的情况下，试问提高这种螺栓疲劳强度的具体措施有哪些？(4)为提高螺栓的疲劳强度，欲减小螺栓的应力幅，请举出一个措施，并用螺栓受力—变形协调图来说明。
(5)螺栓的主要失效形式有哪些？(6)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？ 二、填空（1）螺纹的公称直径是指螺纹的 径，螺纹的升角是指螺纹 径处的升角。
螺纹的自锁条件为 ，拧紧螺母时效率公式为 。
（2）螺纹联接常用的防松原理有， ， ， 。
其对应的防松装置有 ， ， 。
（3）三角形螺纹主要用于 ，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 。
（4）标记为螺栓GB5782—86 M16×80的六角头螺栓的螺纹是 形，牙形角等于度，线数等于 ，16代表 ，80代表 。
（5）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导程S和牙形角。
（6）为了提高螺栓强度，防止螺栓的疲劳破坏，通常采用的方法之一是减小 刚度或增大 刚度。
（7）有一单个紧螺栓连接，已知该螺栓所受预紧力N Q 10000=，所受轴向工作载荷N Q l 500=，螺栓的相对刚度系数2.0=+cb bK K K ，则螺栓所受的总拉伸载荷 ，残余预紧力 ；为保证结合面不出现缝隙，则该联接允许的最大轴向工作载荷 。
（需注明式中各符号的意义） （8）受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是 与 之和。
（9）压力容器的紧螺栓联接中，若螺栓的预紧力和容器的压强不变，而仅将凸缘间的铜垫片换成胶垫片，则螺栓所受的总拉力b Q 和联接的紧密性 。
（完整版）螺纹连接习题解答（讲解）
螺纹连接习题解答1111——1 1 一牵曳钩用一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。
已知接合面间的摩擦系数f=0.15f=0.15，，螺栓材料为Q235Q235、、强度级别为4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R 。
解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R 。
解题要点：（1）求预紧力F ′：由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa =240MPa，查教材表，查教材表1111——5（a ），取S=1.35S=1.35，则许用拉应力：，则许用拉应力：，则许用拉应力： [ [σ]= ]= σσS /S=240/1.35 MPa=178 MPa MPa ，，查（GB196GB196——8686））M10螺纹小径d 1=8.376mm 由教材式（1111——1313））： 1.3F 1.3F′′/（πd 21/4/4））≤[σ]MPa 得：F ′=[=[σσ]πd 21/（4×1.31.3））=178 =178 ×π××π××π×8.3768.3762/5.2 N=7535 N（2）求牵引力F R ：由式（由式（111111——2525）得）得F R =F =F′′fzm/K f =7535=7535××0.150.15××2×1/1.2N=1883.8 N 1/1.2N=1883.8 N （取（取K f =1.2=1.2））1111——2 2 一刚性凸缘联轴器用一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓（螺栓栓（螺栓 GB27 GB27 GB27——8888）连接，结构尺寸如图所示。
第10章 习题解答(联接)09
作业一
作业一
41.3 20358 15.9mm 133.3
式中： S 400 133.3MPa 螺栓选用45钢，不控制预紧力
S3
故取M20 d1=17.294>15.9mm
安全系数取3是正确的
四.根据螺栓间距和扳手空间确定分布圆直径D0
D0 D 2[d (3～6) 10] 160 2[20 (3～6) 10] 226～232mm
P11.522～24/01表.5 1012-.47305
177.8MPa
作业一
作业一
7.图示夹紧螺栓中,已知螺栓数为2,螺纹为M20,螺栓力学性能等
级为4.8级,轴径D=50mm,杠杆长L=400mm,f=0.15,求W的允许。
解：
不滑移条件：(f
F0
z
m)
D 2
CWL
W fzmDF 0 2CL
S
s
41.3 F0 d12
S
4 1.3 12923.1 3 13.8352
335.4MPa
式中： d1 13.835mm
查表10-5，选择螺栓力学性能等级为5.8，螺母为5级。
作业一
10.图示为一液压油缸，油压p=作业3一MPa，油缸内径D=160mm，为保证 气密性，螺栓间距≤4.5d，螺柱力学性能等级为5.8级，试计算 此螺栓联接和分布圆直径。
arctan P 3.17 d2
arctan f 6.59 cos
rf
dw d0 4
5.125mm
P148/表10-5，10-6，10-7
即得螺栓的拉应力为： Fa 24326 .95 N mm
螺纹联接和螺旋传动习题与解答
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σS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。
第四章 螺纹连接习题解答
RT 的方向与各螺栓到型心O的连线垂 直，且与扭矩T 作用的方向一致。
5.将各螺栓的两个分力RQ 和RT 进行合成，可得合力R1、R2、R3、R4 ，其 中R2、R3、为最大合力，根据余弦定理：
Rmax R 2Q R 2T 2 RT RQ cos1350 2502 8842 2 250 884 （ 0.707） 1075 N
2.绕型心O旋转的转矩T T=1000Q =1000×1000 =1×106 （Nmm）
3.由于Q使每个螺栓受横向载荷RQ
RQ Q 1000 250 N 4 4
RQ 的方向与载荷Q作用方向相同。
4.由于T使每个螺栓受横向载荷RT
T 1106 RT 884 N 4r 4 200 2
6. 根据Rmax确定预紧力Fp 由平衡条件知：
fFP i KS Rmax
K S Rmax 1.3 1075 9317 N fi 0.15
4 1.3Fp
由题意知 i=1， 若取KS =1.3
则：Fp
螺栓设计直径： d1
4 1.3 9317 15.4mm 65
Fmax FT FR 15000 2500 17500 N
K S Fmax 1.2 17500 Fp 70000 N fi 0.3 1
例3：一钢制液压油缸，油压p＝1.6 MPa，D2＝160 mm，试确定其上盖的螺栓(公称直径d,螺栓数量)。
解： ⑴ 决定螺栓工作载荷F： 暂取螺栓数z＝8，则每个螺栓承受的平均工作载荷
2 D2 1602 p 1.6 4 4 4.02 KN F z 8
⑵ 螺栓总拉伸载荷F∑ 压力容器取残余预紧力 =1.8F，得 F∑＝F＋1.8F＝2.8×4.02＝11.3 KN ⑶ 求螺栓直径：暂选取螺栓材料为35钢，性能等级4.8，σs＝ 300 MPa（表4.5），装配时不要求严格控制预紧力，则螺栓 的许用拉应力与其公称直径有关，故采用试算法。 假定螺栓公称直径d＝16 mm，则由表4.7取S＝3，可求得螺 栓得许用拉应力为 [σ]=σs/s=300/3=100 MPa
机械设计习题集答案解析第十五章螺纹连接[解答]
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15—4 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。
已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R 。
解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R 。
题15—4图解题要点：（1）求预紧力F ′：由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa ，查教材表11—5（a ），取S=1.35，则许用拉应力： [σ]= σS /S =240/1.35 MPa=178 MPa ， 查（GB196—86）M10螺纹小径d 1=8.376mm由教材式（11—13）： 1.3F ′/（πd 21/4）≤[σ] MPa 得：F ′=[σ]πd 21/（4×1.3）=178 ×π×8.3762/5.2 N =7535 N （2） 求牵引力F R ：由式（11—25）得F R =F ′fzm/K f =7535×0.15×2×1/1.2N=1883.8 N （取K f =1.2）分析与思考：（1）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？连接螺纹用什么牙型？传动螺纹主要用哪些牙型？为什么？答：根据牙型，螺纹可以分为三角形、矩形、梯形、锯齿形等。
选用时要根据螺纹连接的工作要求，主要从螺纹连接的效率和自锁条件两个方面考虑，结合各种螺纹的牙形特点。
例如三角形螺纹，由于它的牙形角α较大，当量摩擦角υρ也较大（βρυυcos arctan arctan ff ==），分析螺纹的效率()υρη+ψψ=tan tan 和自锁条件 Ψυρ≤，可知三角形螺纹效率较低，但自锁条件较好，因此用于连接。
螺纹连接习题解答
5-3题解：由式（5-10）)4/(3.1210d F πσ=得：)4/(3.1)4/(3.120m in 22m ax d F d F πσπσ==和当气缸内最高压力提高时，螺栓最高总拉力2F 增加，设此时增加了F ∆，即22F F F +∆='，最小拉力0F （螺栓预紧力）不变。
)4/()()4/(2222m ax d F F d F ππσ+∆='='因此，最大应力增加，最小应力不变。
☆5-4题解：1．根据图5-48可知，螺栓组受三个力：轴向力θcos ∑∑=F F x 、横向力θsin ∑∑=F F y 、倾覆力矩l F h F l F h F M y x ⋅-⋅=⋅-⋅=∑∑∑∑θθsin cos 。
根据力矩大小方向，分三种情况：1）若M ＞0，M 为顺时针，对称轴K 左边螺栓拉力增大，右边螺栓拉力减小，根据式（5-31）)/(12max max ∑==zi i L ML F ，左边螺栓11及'受力最大；2）若M ＜0，M 为逆时针，对称轴K 右边螺栓拉力增大，左边螺栓拉力减小，根据式（5-31），右边边螺栓11及'受力最大；3）若M ＝0，对称轴K 左、右两边螺栓拉力均相等。
2．保证联接安全工作的必要条件：1）底板结合面右或左端的挤压力不超过许用值；2）底板结合面左或右端应保持一定的残余应力，不出现缝隙； 3）底板联接结合面不产生滑移；4）螺栓综合的最大应力（倾覆力矩＋工作总拉应力）不超过许用值。
☆5-5题解：仅承受预紧力的普通螺栓连接是靠摩擦力抵抗工作载荷，要求保持较大的预紧力（使连接结合面不滑移的预紧力fFF >0，若2.0=f ，则F F 50>），会使螺栓的结构尺寸增加。
而且在振动、冲击或变载荷下，由于摩擦系数f 的变动，将使连接的可靠性降低，有可能出现松脱。
因此可以说，铰制孔用螺栓较合适。
此外，还应按照一定的假设条件进行计算分析对比： 1. 载荷等效转化由于载荷不是作用在螺栓组连接中心，需将载荷等效转化到连接组中心，将P 等效转化后可得：（1） 横向力 F ∑=P=20000N （2） 旋转力矩 T=P *L=20000x300=6000000Nmm2. 计算单个螺栓的受力 （1） 横向力作用下 各螺栓均匀受力： F 1’=F 2’=F 3’=F 4’= F ∑/8=20000/8=2500N ，方向竖直向下。
螺纹联接练习题及问题详解9
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z=60 mm；
7)螺栓中螺纹局部长度短了，应取长30 mm。
(2)螺钉连接
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于螺栓大径的光孔，下边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，小径不应为细实线；
2、请指出图示轴系结构的主要错误，并绘出正确的结构〔结构对称，画一半即可。(12分)
3、图示为一用对圆锥滚子轴承外圈窄边相对安装的轴系结构。请按示例①所示，指出图中的其他结构错误〔不少于7处〕〔7分〕
〔注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。〕
例①——缺少调整垫片
[解]
⑴——缺少调整垫片
⑵——轮毂键槽不对
答案：1700，700，1875
11、普通受拉紧螺栓联接，受横向载荷时，螺栓中受
A．拉应力B．拉应力和扭应力C．剪切应力D．压应力
答案：B
12、普通螺纹联接承受横向外载荷时，依靠承载，螺栓本身
受作用，可能的失效形式为
答案：接合面间的摩擦，预紧力，断裂
13、压力容器的紧螺栓联接中，假如螺栓的预紧力和容器的压强不变，而仅将凸缘间的铜垫片换成橡胶垫片，如此螺栓所受的总拉力和联接的严密性。
2、常用螺纹联接中，传动效率最高的螺纹是D。
A、三角螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹
3、为连接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用A。
A、螺栓连接B、双头螺柱连接C、螺钉连接D、紧定螺钉连接
4、当两个被联接件不太厚时，宜采用____B____。
A、双头螺柱联接B、螺栓联接C、螺钉联接D、紧定螺钉联接
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螺纹连接习题解答11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。
已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R。
解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R。
解题要点：（1）求预紧力F′：由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa，查教材表11—5（a），取S=1.35，则许用拉应力：[σ]=σS/S =240/1.35 MPa=178 MPa ，查（GB196—86）M10螺纹小径d1=8.376mm 由教材式（11—13）： 1.3F′/（πd21/4）≤[σ] MPa 得：/（4×1.3）=178 ×π×8.3762/5.2 N F′=[σ]πd21=7535 N（2）求牵引力F R：=7535×0.15×2×由式（11—25）得F R=F′fzm/Kf1/1.2N=1883.8 N （取K=1.2）f11—2 一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓（螺栓 GB27—88）连接，结构尺寸如图所示。
两半联轴器材料为HT200，螺栓材料为Q235、性能等级5.6级。
试求：（1）该螺栓组连接允许传递的最大转矩T max。
（2）若传递的最大转矩T max不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓直径，并确定其公称长度，写出螺栓标记。
（设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16，可靠性系数K f=1.2）。
解题要点：（1）计算螺栓组连接允许传递的最大转矩T max：该铰制孔用精制螺栓连接所能传递转矩大小受螺栓剪切强度和配合面挤压强度的制约。
因此，可先按螺栓剪切强度来计算T max，然后较核配合面挤压强度。
也可按螺栓剪切强度和配合面挤压强度分别求出T max，取其值小者。
本解按第一种方法计算1）确定铰制孔用螺栓许用应力由螺栓材料Q235、性能等级 5.6级知：σs300MPa 被连接件材料HT200 =σb500MPa、==σb200MPa 。
（a）确定许用剪应力查表11—6，螺栓材料为Q235受剪切时S τ=2.5，则螺栓材料 [τ]=S s τσ/=300/2.5MPa=120MPa（b ）确定许用挤压应力查表11—6，螺栓材料为Q235受挤压S p 1=1.25螺栓材料[σ1p ]=S s /σ=300/1.25MPa=240Mpa 被连接件材料为HT200（σb =200MPa ）受挤压时S p 2=2～2.5被连接件材料==S b p /][2σσ200/（2～2.5）MPa=80～100MPa∵ [σ1p ]＞[σ2p ] ∴ 取[σp ]=[σ2p ]=80MPa2）按剪切强度计算T max由式（11—23）知 τ=2T/（ZDm πd 20/4）≤[τ ]（查GB27—88得M10的铰制孔用螺栓光杆直径d 0=11mm ）故 ==4/][320max τπd T Dm 3×340×1×π×112×120/4N ·mm=11632060.96 N •mm3）校核螺栓与孔壁配合面间的挤压强度从式（11—22）)/(0h d F s p =σ可得式中，h min 为配合面最小接触高度，根据题11—2图结构h=h min =（60－35 ）mm=25mm ；故该螺栓组连接允许传递的最大转矩][62min0max p p h Dd T σσ≤=满足挤压强度。
,80][47.412511340696.116320262min 0max MPa MPa MPa h Dd T p p =<=⨯⨯⨯⨯==σσT max =11632060.96N ·mm（2）改为普通螺栓连接，计算螺栓小径d 1 ：（a ） 计算螺栓所需的预紧力F ‘按接合面见不发生相对滑移的条件，则有 (Z=6 m=1)∴N N fD T K F f 86.8552934016.0396.116320602.13max=⨯⨯⨯==' （b ） 计算螺栓小径d 1设螺栓直径d ≥30mm ，查表11-5（a ）得S=2～1.3则 [σ]=σs /S=300/（2～1.3）MPa=150～230.77MPa 取[σ]=150MPa15086.855293.14][3.141⨯⨯⨯='⨯≥πσπF d mm=30.721mm 查GB196—81，取M36螺栓（d 1=31.670mm ﹥30.721mm ）（c ） 确定普通螺栓公称长度l （l=2b+m+s+（0.2～0.3d ）根据题11－2结构图可知，半联轴器凸缘（螺栓连接处）厚度b ＝35mm 查GB6170—86，得：螺母GB6170—86 M36，螺母高度m max =31mm 查GB93—87，得：弹簧垫圈36 GB93—87，弹簧垫圈厚度s=9mmDT K m zfF f /2max '≥则 I=2×35+31+9+（0.2～0.2）×36 mm =117.2～120.8 mm，取l=120 mm（按GB5782—86 l系列10进位）故螺栓标记：GB5782—86 M36×12011—3 一钢结构托架由两块边板和一块承重板焊成的，两块边板各用四个螺栓与立柱相连接，其结构尺寸如图所示。
托架所受的最大载荷为20 kN，载荷有较大的变动。
试问：（1）此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？（2）如采用铰制孔用螺栓连接，螺栓的直径应为多大？解题要点：（1）采用铰制孔用螺栓连接较为合宜。
因为如用普通螺栓连接，为了防止边板下滑，就需在拧紧螺母时施加相当大的预紧力，以保证接合面间有足够大的摩擦力。
这样就要增大连接的结构尺寸。
（2） 确定螺栓直径（a ）螺栓组受力分析：由题解11—3图可见，载荷作用在总体结构的对称平面内，因此每一边（块）钢板所受载荷： P=20/2kN=10000 ，将载荷P 向螺栓组连接的接合面形心简化，则得横向载荷（向下滑移）： P=10000 N旋转力矩（绕中心O ）T=10000×300 N ·mm=3000000 N •mm（b ）计算受力最大螺栓的横向载荷Fs ：在横向载荷P 作用下各螺栓受的横向载荷Fsp 大小相等，方向同P ，即Fsp1 = Fsp2 = Fsp3 = Fsp4 = P/4 = 10000/4 N = 2500 N 在旋转力矩T 作用下,各螺栓受的横向载荷F ST 大小亦相等。
这是因为各螺栓中心至形心O 点距离相等，方向各垂直于螺栓中心与形心O 点的连心线。
由图可见，螺栓中心至形心O 点距离为 r = 757522 mm=106.1 mm故 F ST 1=F ST 2=F ST 3 =F ST 4 =T/（4r ）=3000000/（4×106.1）N= 7071 N各螺栓上所受横向载荷F SP 和F ST 的方向如图所示。
由图中可以看出螺栓1和螺栓2所受的两个力间夹角α最小（α=45°），故螺栓1和螺栓2所受合力最大，根据力的合成原理，所受总的横向载荷F S max 为F S max = F S 1=F S 2 =αcos 2112121F F F F ST SP ST SP ++ =︒⨯⨯⨯++45cos 7071250027071250022 N=9014 N（c ）确定铰制孔用螺栓直径：选螺栓材料的强度级别 4.6级，查教材表11—4得σs =240MPa ，查表11—6得S=2.5 ， [τ]=σs /S=240/2.5 MPa=96 MPa根据教材式（11—23），得螺栓杆危险剖面直径为 d 0 ≥])[/(4max τπF S =)96/(90144⨯⨯π mm= 10.934 mm由手册按GB27—88查得，当螺纹公称直径为10 mm 时，螺杆光杆部分直径d 0=11 mm ，符合强度要求，故选M10（GB27—88）的铰制孔用螺栓。
11—4 一方形盖板用四个螺栓与箱体连接，其结构尺寸如图所示。
盖板中心O 点的吊环受拉力F Q =20000N ，设剩余预紧力F ″=0.6F, F 为螺栓所受的轴向工作载荷。
试求：（1）螺栓所受的总拉力F 。
，并计算确定螺栓直径（螺栓材料为45号钢，性能等级为6.8级）。
（2）如因制造误差，吊环由O 点移到O ′点，且OO ′=52mm,求受力最大螺栓所受的总拉力F 。
，并校核（1）中确定的螺栓的强度。
解题要点：（1）吊环中心在O 点时：此螺栓的受力属于既受预紧力F ′作用又受轴向工作载荷F 作用的情况。
根据题给条件，可求出螺栓的总拉力：F 0=F ″+F=0.6F+F=1.6F而轴向工作载荷F 是由轴向载荷F Q 引起的，故有： 题11—4图 N N F F Q50004200004=== ∴N N F F 800050006.16.10=⨯==螺栓材料45号钢、性能等级为 6.8级时，MPa s 480=σ ，查表11—5a 取S=3，则σσ=][s /S=480/3MPa=160MPa ,故[]mm mm F d 097.916080003.143.1401=⨯⨯⨯=⨯≥πσπ 查GB196-81，取M12（d 1=10.106mm ＞9.097mm ）。
（2）吊环中心移至O′点时：首先将载荷F Q 向O 点简化，得一轴向载荷F Q 和一翻转力矩M 。
M 使盖板有绕螺栓1和3中心连线翻转的趋势。
mm N mm N O O M F Q •=•⨯='•=4.1414212520000 显然螺栓4受力最大，其轴向工作载荷为N N r M F F F F Q M Q550010010024.14142142000024422=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+=+= ∴ N N F F 880055006.16.10=⨯==∴ []MPa MPa MPa d F e 1606.1424/106.1088003.14/3.12210=<=⨯⨯==σππσ 故吊环中心偏移至O ′点后，螺栓强度仍足够。
11—5 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p 在0~2MPa 之间变化，气缸内径D=500mm ，螺栓分布圆直径D 0=650mm 。
为保证气密性要求，剩余预紧力F ″=1.8F ，螺栓间距t ≤4.5d （d 为螺栓的大径）。