螺纹连接习题课
第5章螺纹联接习题
2 1
4
d12
3.14 (17.29 103 )2 160 106 F 19.26KN 4 1.3 1.5 4 1.3 1.5
d12 [ ]
解题要点： 1.单个螺栓的最大轴向工作载荷F：
2.螺栓所受总拉力F2：
3.被连接件残余预紧力F1：
4.校核螺栓疲劳强度 ：
d1 17.294mm
）。
⑴求螺栓预紧力 F0
fF0iz K s F
F0
Ks F 1.2 F 1.5F f i z 0.2 2 2
⑵螺栓承受的拉应力
综合以上两式得
[ ] 1.3F0
1.3F0
[ ]
4
d12
1.3 1.5F
4
d
F∑
F∑
F F z
螺栓数目
(5-8)
工作原理: 依靠螺栓杆受剪切和受挤压来抵抗横向载荷FΣ
1．受横向载荷的螺栓组连接
A 若采用铰制孔用螺栓连接 B 若采用普通螺栓连接
F0 F0
F∑
F0
F∑
F0
工作原理:
靠螺栓预紧后在接合面上产生摩擦力来抵抗外载荷FΣ
B 若采用普通螺栓连接
F0 F0
工作原理: 靠螺栓预紧后在接合 面上产生摩擦力来抵抗外载荷FΣ。
2 F2 a M F2 2.5F
很显然，1、3两个螺栓 所受力相等，均为最大 值，其最大值
FMAX F F2 2.522 F
2 1 2
对方案3
F1 F / 3
3 F2 a M F2 5 F 3
在图示螺栓联接中采用两个M20的普通螺栓,其许用拉应力 160MPa 联接件接合面间摩擦系数 f =0.2,防滑系数 K s 1.2
机械设计——螺纹连接
F 0~1。
静强度条件： sca1d.312F/24s
. 疲劳强度校核
二、 受剪螺栓 Shear bolts
螺纹连接的强度计算4
(承受工作剪力的紧螺栓连接)
这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间
无间隙，接触表面受挤压。在连接结合面处，螺栓杆则受剪切。
螺栓杆与孔壁的 挤压强度条件为：
1、受拉松螺栓 a、受横向工作载荷的受拉紧螺栓连接
2、受拉紧螺栓
(仅承受预紧力的紧螺栓连接)
b、受轴向工作载荷的受拉紧螺栓连接
(承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接)
二、受剪螺栓（铰制孔螺栓）
(承受工作剪力的紧螺栓连接)
.
一、 受拉螺栓 Tensile bolts
1. 受拉松螺栓 Loose bolts
S. haft－hub joints
二、螺纹的类型和主要参数
Types and main parameters of screw
1.螺纹的形成：
2.螺纹的分类：
a)按螺旋线方向分: 左旋、右旋
b)按螺旋线头数分: 单线、多线 c)按螺纹在母体的内外表面分: 外螺纹、内螺纹
d)按螺纹的母体分:圆柱螺纹、圆锥螺纹
轿车 飞机机翼 自行车
机床 发动机气缸
锁紧螺母 .
摩托车 化工管道 汽车轮胎
§5-2 螺纹连接的预紧和防松
Tightening and preventing unscrewing of screw joints
螺纹连接的预紧 Tightening of screw joints
螺纹连接的防松 Preventing unscrewing of screw joints
机械基础螺纹连接练习题
机械基础螺纹连接练习题螺纹连接是机械工程中常用的连接方式之一，它具有紧固可靠、拆卸方便等优点。
在机械基础课程中，学生通常从简单的螺纹连接开始学习，逐渐提升难度。
本文将为大家提供一些机械基础螺纹连接的练习题，以帮助大家更好地掌握这一技能。
练习题一：螺纹切割如果要制作一个M10×1.5mm的外螺纹，则切割螺纹的螺距应为多少？解析：螺距是螺纹每转一周前进的距离，表示为P。
根据题目所给的螺纹规格M10×1.5mm，其中的1.5mm就是螺距。
因此，螺距为1.5mm。
练习题二：螺纹配对给定以下螺纹规格，请选择正确的螺纹配对。
1. M20×2.5mm2. 3/4-10UNC3. G1/4"A. M20×1.5mmB. 1/2-12UNFC. M8×1.25mm解析：正确的螺纹配对应该是：1. A，M20×1.5mm2. B，1/2-12UNF3. C，M8×1.25mm练习题三：螺纹加工现有一块方形薄板，边长为80mm，希望在板上加工一个M5×0.8mm内螺纹。
请问该如何进行螺纹加工？解析：首先，根据螺纹规格M5×0.8mm，确定螺纹的孔径和螺距。
然后，在薄板上标出螺纹中心的位置。
使用合适的钻头预先钻一个孔，直径略小于螺纹孔径，以便后续螺纹加工。
接下来，使用螺纹攻丝工具，选择合适的攻丝工具型号进行螺纹加工。
先将攻丝工具对准预先钻好的孔位，然后旋转攻丝工具，顺时针推下压，直到完成整个螺纹的加工。
练习题四：螺纹拧紧力计算一台机器上需要使用4个螺钉进行连接，螺钉的螺纹孔径为M8×1.25mm，拧紧力矩为10 N·m。
假设螺纹的摩擦系数为0.15，请计算每个螺钉所承受的拧紧力。
解析：首先，根据螺纹规格M8×1.25mm，确定螺纹的孔径和螺距。
然后，根据拧紧力矩10 N·m和摩擦系数0.15，可以通过力矩计算公式计算出拧紧力。
机械制图螺纹画法练习题及答案
机械制图螺纹画法练习题及答案一、填空题：1、工程常用的投影法分为两类和，其中正投影法属于平行投影法投影法。
2、在工程技术中为了准确地表达机械、仪器、建筑物等物的形状、结构和大小，根据投影原理标准或有关规定画出的图形，叫做视图。
3、在图纸上必须用画出图框，标题栏一般应位于图纸的方位。
4、图样中，机件的可见轮廓线用画出，不可见轮廓线用画出，尺寸线和尺寸界限用细实线画出，对称中心线和轴线用细点划线画出。
5、比例是与相应要素的线性尺寸比，在画图时应尽量采用原值的比例，须要时也可采用放大或缩小的比例，其中1：2为2：1为比例。
无论采用哪种比例，图样上标注的应是机件的实际尺寸。
6、机件的真实大小以图样上所标注的尺寸数值为依据与及视图大小无关。
7、标注尺寸的三要素界线。
8、尺寸标注中的符号：R表示Φ表示9、标注水平尺寸时，尺寸数字的字头方向应；标注垂直尺寸时，尺寸数字的字头方向应。
角度的尺寸数字一律按位置书写。
当任何图线穿过尺寸数字时都必须断开。
10、平面图形中的线段有线段三种。
11、绘图板是用来固定，丁字尺是用来画线。
12、在机械制图中选用规定的线型，虚线是用于中心线、对称线就用细点划线。
13、标注圆的直径尺寸时，应在数字前加注符号，标注球的直径符号为 SΦ。
14、图样上的尺寸，由和尺寸起止符号组成。
15、图样上的书写的汉字采用体，其字的宽度应为高度的16、三视图的投影规律。
17、读简单零件图的步骤起来想整体。
18图纸的幅面分为幅面两类，基本幅面按尺寸大小可分为种，其代号分别为 A0、A1、A2、A3、A。
19、图纸格式分为不留装订边和种，按标题栏的方位又可将图纸格式分为 x型和 Y型两种。
20标题栏应位于图纸的右下方标题栏中的文字方向为向。
21．比例是指图中样上标注的尺寸应是机件的实际尺寸，与所采用的比例无关。
22．常用比例有和三种；比例1：2是指实物是图形相应要素的2倍，属于缩小比例；比例2：1是指图形是实物的2倍，属于放大比例。
机械设计 螺纹连接 习题课讲解
注：此题用图解法求解。
N 1000
900
800
700600F500F0F0
F
400
F’
300
F”
200
60°
100
30° 45°
45°
F”
变形
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
10
BIGC 例4 一钢板采用三个铰制孔螺栓联接,下列三个方案哪个最好?
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
11
FL 2a
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
4
（二）工作条件分析
1、保证结合面不滑移
F s z k f H 又：F F c2 V
c1 c2 z
2、受力最大螺栓轴向载荷
F 1 ( k f H c2 V )
z s c1 c2
=5662.5N
取： kf =1.3 μs=0.13
Q
解： 一）受力分析
R
Q
T
R=Q/2=10000 N T=R×300=3000000 N.mm
Q
FSR
FST FSR
FSR FST
FST FSR FST
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
7
R使各螺栓受到横向工作载荷FSR： FSR=R/4=2500（ N ）
T也使各螺栓受到横向工作载荷FST，方向与形心连线垂直。
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
1
一、螺栓组计算
螺栓联接习题课
螺栓 组受 力分 析
轴向力
横向力
受拉 F k f FR
F=FQ/z
s m z
螺栓习题2
图示支架用4个普通螺栓联接在立柱上 个普通螺栓联接在立柱上， 例1. 图示支架用 个普通螺栓联接在立柱上，已 联接的尺寸参数如图示， 知载荷 P = 12400N ，联接的尺寸参数如图示， 接合面摩擦系数 f = 0.2，螺栓材料的屈服极 2 限 σ s = 270N mm ，安全系数 S = 1.5 ，螺栓的 相对刚度Cb (Cb + Cm ) = 0.3 防滑系 ， 数 Ks = 1.2 试求所需螺栓小径 d1 。 。
d d1 d2
10 8.376 9.026 12 10.106 10.836 14 11.835 12.701 16 13.835 14.701 18 15.294 16.376 20 17.294 18.376
例3. 图示的方形盖板用四个 M12(d1 = 10.106mm) 的螺栓与箱体联接，位于对称中心O 点处的吊 的螺栓与箱体联接， Pa 环受拉力 FΣ已知螺栓的许用应 力 [σ ] = 427M ，
。
F F 一螺栓受轴向变载荷： 例16. 一螺栓受轴向变载荷： min = 0 ， max = F
则螺栓的应力幅为 A. σ a = (1 − K c )F Ac B. σ a = K c F Ac C. σ a = K c F (2 Ac ) D. σ a = (1 − K c )F (2 Ac ) 。
d1 (mm ) 8.376 d (mm )
10 10.106 12 11.835 14 13.835 16 15.294 18 17.294 20
例7. 图示凸缘联轴器用八个受拉普通螺栓联接 的螺栓， （ M16的螺栓，螺栓小径 d1 = 13.835mm ）， 已知螺栓分布圆的直径 D0 = 250mm，接合面间的 摩擦系数 f = 0.12。考虑摩擦传力的可靠性系 Pa 数 KS = 1.2，螺栓的许用应力 [σ ] = 160M ，试 计算该联轴器能传递的最大转矩 T = ? max
杨可桢《机械设计基础》课后习题及详解(连接)【圣才出品】
第10章连接10-1 试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率恒小于50％。
证明：螺旋传动的效率，自锁时有螺旋升角小于等于当量摩擦角，即ψρ'≤，故有，则：其中，。
因此，。
命题得证。
10-2 试计算M120、M20×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。
解：M20螺纹的螺距p＝2.5 mm，由于相同公称直径情况下，螺距小则螺纹升角小，因此M20×1.5的螺纹自锁性较好。
10-3 用12英寸扳手拧紧M8螺栓。
已知螺栓力学性能等级为4.8级，螺纹间摩擦系数f＝0.1，螺母与支承面间摩擦系数f0＝0.12，手掌中心至螺栓轴线的距离l＝240 mm。
试问当手掌施力125 N时，该螺栓所产生的拉应力为若干？螺栓会不会损坏？（由设计手册可查得M8螺母dw＝11.5 mm，d0＝9 mm）。
解：查取手册可知M8螺栓的有关几何参数：螺距p＝1.25 mm，中径d2＝7.188 mm，小径d1＝6.647 mm则其螺纹升角：当量摩擦角：拧紧螺母时力矩：，且T＝FL，代入数据可得此时的轴向载荷：根据已知螺栓等级可得，该螺栓的屈服极限为。
拉应力：因此螺栓会损坏。
10-4 一升降机构承受载荷Fa为100 kN，采用梯形螺纹，d＝70 mm，d2＝65 mm，P＝10 mm，线数n＝4。
支承面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。
试计算：（1）工作台稳定上升时的效率，已知螺旋副当量摩擦系数为0.10。
（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩。
（3）若工作台以800 mm／min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。
（4）欲使工作台在载荷Fa作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩应为多少？图10-1解：（1）梯形螺纹的螺纹升角：当量摩擦角：故工作台稳定上升时的效率：。
（2）稳定上升时加于螺杆的力矩：。
（3）螺杆的转速：所需的功率：。
（4）由（1）可知螺纹升角＞当量摩擦角，该梯形螺旋副不具有自锁性。
螺纹连接 (1) (公开课专用)
8.受横向力或者扭矩载荷的螺栓组，当采用普通螺栓时，联接的失效形式可能 有：① 螺栓的剪断；② 螺栓或孔壁的压溃；③ 螺栓的疲劳断裂；④ 联 接面间滑移。（试删去不正确的） ① ② 9.只受预紧力作用的普通螺栓联接，• 栓危险截面上单元体的应力状态为 螺 _____。（ ① 简单拉伸； ② 纯剪切； ③ 拉弯组合； ④ 拉扭组合； ⑤ 弯扭组合 ） ④ 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 11.用于连接的螺纹牙型为三角形，这最主要是因为三角形螺纹( )。 A．牙根强度高，自锁性能好 B．传动效率高； C．防振性能好 12.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 13.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
29.对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若轴向工作载荷F在0—1000N之间 循环变化，则该连接螺栓所受拉应力的类型为( )。 A．非对称循变应力 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 30.对于紧螺栓连接，当螺栓的总拉力F2和剩余预紧力F1不变时，若将螺栓 由实心变成空心，则螺栓的应力幅 σa与预紧力F0会发生变化，( )。 A．σa增大， F0应适当减小 B．σa增大， F0应适当增大 C． σa减小， F0应适当减小 D． σa减小， F0应适当增大 32.与公称直径、• 型角、• 纹头数相同的粗牙螺纹相比较时，• 牙螺纹比 牙 螺 细 粗牙螺纹的( )。 ① 自锁性好，强度高； ② 自锁性差，强度低； ③ 自锁性好，强 度低； ④自锁性差，强度高 ① 33.受轴向变载荷的紧螺栓联接的疲劳强度随被联接件刚度的增大而( )。 ① 提高； ② 降低； ③ 不变） ① 34. 为了提高受轴向变载荷螺栓的疲劳强度，应 ( )。 ①增加联接件刚度；②降低联接件刚度； ③ 降低被联接件刚度 ②
螺纹连接练习题
螺纹连接练习题一、选择题1、常用螺纹联接中，自锁性最好的螺纹是A。
A、三角螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹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5、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用___C___。
A、螺栓联接B、螺钉联接C、双头螺柱联接D、紧定螺钉联接6、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用___B___。
A、螺栓联接B、螺钉联接C、双头螺柱联接D、紧定螺钉联接.7、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如____C_____。
A、增加拧紧力B、增加扳手力臂C、使用指针式扭力扳手或定力矩扳手8、螺纹联接防松的根本问题在于____C____。
A、增加螺纹联接的轴向力B、增加螺纹联接的横向力C、防止螺纹副的相对转动D、增加螺纹联接的刚度9、螺纹联接预紧的目的之一是____A____。
A、增强联接的可靠性和紧密性B、增加被联接件的刚性C、减小螺栓的刚性10、.常见的连接螺纹是____C_____。
CA.左旋单线B.右旋双线C.右旋单线D.左旋双线11、用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹A。
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、标注螺纹时___A___。
A.右旋螺纹不必注明B.左旋螺纹不必注明C.左、右旋螺纹都必须注明D.左、右旋螺纹都不必注明13、管螺纹的公称直径是指___D___。
DA.螺纹的外径B.螺纹的内径C.螺纹的中径D.管子的内径.14、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。
机械设计螺栓习题课
例1、如图所示，用六个（小径d1=13.835 mm）的普 通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓的相对刚度为0.4， 螺栓材料的许用应力，油缸直径D = 120mm，缸内油 压p = 4.6MPa，为保证紧密性，要求螺栓的残余预紧 力至少为其轴向工作载荷F的1.5倍，求预紧力的取值 范围。
p
（1）螺栓小径 d 1
（2）螺栓的最大应力 ，最小应力 和应力
max
min
幅 值。
a
例10.图示刚性联轴器由6个均布于直径 D 195mm 0
的圆周上的螺栓联接，联轴器传递的转
矩 T 2600 N m。试按下列两种情况校核螺栓联接
的强度。
（1）采用 M16 的小六角头铰制孔用螺栓，如图中方
例9.某气缸体与缸盖的螺栓组联接。已知：缸体
内径 D 220mm ，气缸工作压力P 0 1.6N / mm2，
螺栓数目为12只，螺栓材料的 200N / mm2 ， s
许用安全系数 S 2.6 ，又知，当螺栓的工作拉力
（单个）F 3000N
时，残余预紧力 F 8100N； p
而当 F 1300N 时，F 9250N 。试求：
（3）说明在（2）的情况下，该螺栓组联接是 否安全？
例6. 如图为某液压系统两零件的联接及受力简图。
两零件间有两液压油腔相连(图中未画出其他油路) ，
两油腔中油压沿联接螺栓轴线方向的合力分别
为 P1 45kN，P2 20kN，作用点为 A和 B 。两零件用
6个强度等级为10.9的普通螺栓联接σs 900MPa；为
拉力 FQ
和联接的紧密性
。
例13. 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。螺旋的自
一、螺纹连接件的材料和许用应力
导键和滑键都用于动联接，即轴与轮毂间有相对轴向移动的联接。
如机床变速箱中的滑移齿轮。
滑键用于轴上零件在轴上移动距离较大的场合，以免使用长导键。
滑键联接
、半圆键联接键的两侧面为工作面。
用于静联接，定心性好，装配方便，但键槽较深，对轴的强度削弱较大。
主要用于轻载荷和锥形轴端。
、楔键联接和切向键联接
楔键的上、下两面是工作面。
仅适用于传动精度要求不高，载荷平稳和低速的场合。
切向键是由一对具有斜度1﹕100的楔键组成。
切向键的上下两个相互平行的窄面为工
根据联轴器补偿两轴相对位移能力的不同可将其分为两大类：
按载荷大小，转速高低，而轴对中性和工作特性（振动、冲击等）
适于停车和低速（n<10r/min）时接合
、超越离合器
滚柱式超越离合器——可实现单向超越（或接合）
按外形分：为螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、盘弹簧和板簧。
机械基础第五章螺纹连接于螺旋传动的教案
平泉县职教中心机械基础课精品教案新课讲解新课：螺纹连接一、螺纹的形成和种类1、螺纹的形成（1）螺旋线螺旋线是沿着圆柱或圆锥表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移和相应的角位移成定比。
（2）螺纹螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。
2、螺纹的类型（1）按线数分在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。
（2）按螺旋线绕行方向按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。
通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。
（3）按位置分螺纹有外螺纹和内螺纹之分。
在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。
公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。
细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。
二、螺纹的主要参数螺纹的主要参数：(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。
对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。
标准规定大径为螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。
对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。
(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。
此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
(5)导程（S）——同一螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
对单线螺纹，S=P；对于线数为n的多线螺纹，S＝np。
(6)牙形角（α）——在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。
(7)升角（λ）——在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-连接【圣才出品】
第10章连接10.1复习笔记【通关提要】本章介绍了零件连接形式：螺纹连接、键连接和销连接，主要阐述了螺纹的类型和几何参数、螺纹连接的基本类型、螺栓连接的受力分析和强度计算、螺旋传动、键连接的类型和强度计算以及销连接。
学习时需要重点掌握螺栓连接的受力分析和强度计算、键连接的强度计算，此处多以计算题的形式出现；熟练掌握螺纹和螺纹连接的类型和应用、提高螺纹连接强度的措施、键连接的类型、应用及布置等内容，多以选择题、填空题、判断题和简答题的形式出现。
复习时需把握其具体内容，重点记忆。
【重点难点归纳】一、螺纹参数（见表10-1-1）表10-1-1螺纹的分类和几何参数二、螺旋副的受力分析、效率和自锁（见表10-1-2）表10-1-2螺旋副的受力分析、效率和自锁三、机械制造常用螺纹（见表10-1-3）表10-1-3机械制造常用螺纹四、螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件（见表10-1-4）表10-1-4螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件五、螺纹连接的预紧和防松1．拧紧力矩（见表10-1-5）表10-1-5拧紧力矩2．螺纹连接的防松（见表10-1-6）表10-1-6螺纹连接的防松六、螺栓连接的强度计算（见表10-1-7）表10-1-7螺栓连接的强度计算七、螺栓的材料和许用应力1．材料螺栓的常用材料为低碳钢和中碳钢，重要和特殊用途的螺纹连接件可采用力学性能较高的合金钢。
2．许用应力及安全系数许用应力及安全系数可见教材表10-7和表10-8。
八、提高螺栓连接强度的措施（见表10-1-8）表10-1-8提高螺栓连接强度的措施九、螺旋传动螺旋传动主要用来把回转运动变为直线运动，其主要失效是螺纹磨损。
按使用要求的不同可分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。
1．耐磨性计算（1）通常是限制螺纹接触处的压强p，其校核公式为p＝F a/（πd2hz）≤[p]式中，F a为轴向力；z为参加接触的螺纹圈数；h为螺纹工作高度；[p]为许用压强。
（2）确定螺纹中径d2的设计公式①梯形螺纹d≥2②锯齿形螺纹2d≥其中，φ＝H/d2，z＝H/P，H为螺母高度；梯形螺纹的工作高度h＝0.5P；锯齿形螺纹的工作高度h＝0.75P。
2第二章教案补充：螺纹连接和螺旋传动
课时教案
一、概念引入
利用丝杆和螺母组成螺旋副来实现传动，工作平稳、承载能力强。
二、讲授新课
1、单动螺旋传动
（1）螺母固定不动
（2）螺杆固定不动
2、双动螺旋传动
3、普通螺旋传动的运动方向的判定
（1）左旋螺纹用左手判断，右旋用右手
判断
（2）弯曲四指，其指向与螺杆或螺母回转方向相同。
（3）大拇指与螺杆轴线方向一致（4）单动，大拇指指向即为螺杆或螺母运动方向；双动，与大拇指方向相反。
4、普通螺旋传动直线移动距离计算
L=NPh
L：螺杆移动距离mm
N：回转周数
Ph：螺纹导程mm
5、差动螺旋传动的种类
（1）旋向相同的差动螺旋传动
（2）旋向相反的差动螺旋传动
（3）差动螺旋传动的螺母移动距离计算
6、滚珠螺旋传动
优点：摩擦阻力小、磨损小、传动效率高、传动平稳、运动灵敏
备注栏可供中青年教师提升教学能力选用，如设计意图、对应教法。
机械设计基础第八版课后习题答案
绪论1、机器的基本组成要素是什么？【答】机械系统总是由一些机构组成，每个机构又是由许多零件组成。
所以，机器的基本组成要素就是机械零件。
2、什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。
【答】在各种机器中经常能用到的零件称为通用零件。
如螺钉、齿轮、弹簧、链轮等。
在特定类型的机器中才能用到的零件称为专用零件。
如汽轮机的叶片、内燃机的活塞、曲轴等。
3、在机械零件设计过程中，如何把握零件与机器的关系？【答】在相互连接方面，机器与零件有着相互制约的关系；在相对运动方面，机器中各个零件的运动需要满足整个机器运动规律的要求；在机器的性能方面，机器的整体性能依赖于各个零件的性能，而每个零件的设计或选择又和机器整机的性能要求分不开。
机械设计总论1、机器由哪三个基本组成部分组成？传动装置的作用是什么？【答】机器的三个基本组成部分是：原动机部分、执行部分和传动部分。
传动装置的作用：介于机器的原动机和执行部分之间，改变原动机提供的运动和动力参数，以满足执行部分的要求。
2、什么叫机械零件的失效？机械零件的主要失效形式有哪些？【答】机械零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效。
机械零件的主要失效形式有1）整体断裂；2）过大的残余变形（塑性变形）；3）零件的表面破坏，主要是腐蚀、磨损和接触疲劳；4）破坏正常工作条件引起的失效：有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作，如果破坏了这些必要的条件，则将发生不同类型的失效，如带传动的打滑，高速转子由于共振而引起断裂，滑动轴承由于过热而引起的胶合等。
3、什么是机械零件的设计准则？机械零件的主要设计准则有哪些？【答】机械零件的设计准则是指机械零件设计计算时应遵循的原则。
机械零件的主要设计准则有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则4、绘出浴盆曲线并简述其含义？【答】浴盆曲线是失效率曲线的形象化称呼，表示了零件或部件的失效率与时间的关系，一般用实验方法求得。
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1
2 O’ 4
200
所以：强度足够 3
O
例5如图所示为一刚性凸缘联轴器，它是利用6个螺栓联接，已知螺栓中心圆 直径D0=195mm，联轴器传递的扭矩T=2000N.m，联轴器材料HT200 试确定螺栓直径。（螺栓的性能等级为5.6级） 分析：两种情况 （1）对于受拉螺栓联接 （2）对于受剪螺栓联接 本题属于受旋转力矩T的螺栓组联接 解：（1）用受拉螺栓联接 每个螺栓所需的预紧力
π d12 [σ ]
4 ×1.3
M20查手册P35 ， d1＝17.294mm σS [σ ] = S Q235，取螺栓4.6级 σB＝400MPa， σS＝240MPa1
P87表5-10 部不控制预紧力，M16～M30， S＝4～2.5, σ S 240 取S＝3 = 80MPa [σ ] = = S 3
螺纹连接习题课
降低影响螺栓疲劳强度的应力幅措施
1. 减小螺栓刚度Cb （1） F0不变，工作载荷F不变 （2）保持F和F1不变，即F2＝F＋F1不变，F0要增加 2. 增加被联接件刚度Cm （1） F0和F不变 （2）F1和F不变，即F2＝F1＋F不变，F0上升 3. 同时减小Cb，增大Cm，并伴随F0的增大
（2）受翻转力矩M = Q ⋅ OO′ = 100 2 × 103 N .mm 在M的作用下，2、4受到加载的作用，1、3受到减载的作用。
M × 100 100 2 ×103 × 100 Fa1 = = = 354 N 则： 2 2 4 × 100 4 × 100
故2、4螺栓受到的轴向工作载荷为：
S 5 ψ = arctan = arctan = 4.95° = 4°57′ π d2 π ×18.376
（3）①举升重物时的效率
tanψ tan 4.95° = = 33% η升 = tan(ψ + ϕv ) tan(4.95° + 9.83°)
式中：
f f 0.15 = = = 0.17325 fv = cos β cos α cos 30° 2
F0 ≤
π d12 [σ ]
4 ×1.3
=
π ×17.2942 × 80
4 ×1.3
= 14455N
Fmax
zF0 fD 2 ×14455 × 0.18 × 50 = = = 500 N 1.3 × 400 Ks L
考虑载荷情况及摩擦不稳定而引入可靠性系数Ks 允许施加于杠杆端部的作用力Fmax＝500N
螺纹连接习题课
2. 受剪螺栓联接
失效形式： 螺栓杆被剪断；栓杆或孔壁被压溃 设计准则： 计算螺栓的抗剪强度； 计算栓杆或孔壁的抗挤压强度
4F 强度条件： τ = ≤ [τ ] 2 πd 0 m
σ
p
F = ≤ [σ p ] d 0 L min
螺纹连接习题课
（四） 螺栓组联接的受力分析
1、 受轴向载荷FΣ的螺栓组联接
ϕv = arctan f v = 9.83°
② 降落重物时的效率
tan （ψ －ϕv ) tan(4.95° − 9.83°) = = −98% η降 = tanψ tan 4.95°
η降 为负值说明具有反行程的自锁性能
，此时的驱动功小于摩擦损耗功，即不论 驱动力多大，总是处于自锁状态，因此三 角螺纹不能用于传动。 由计算结果知：ψ ＜ϕv 说明该螺旋副具有自锁性。
是非题
1、三角形螺纹由于当量摩擦系数大、强度高，所以是常用的联接螺纹 2、 双螺母防松结构中，如两螺母厚度不同时，应先安装薄螺母， 后安装厚 螺母。 3、 受横向载荷的螺栓组联接中的螺栓必受剪切力。 4、 受横向变载荷的普通螺栓联接中,螺栓所受力为静载荷。 5、 对受横向载荷的普通螺栓联接适当预紧可以提高螺栓的抗疲劳强度。 6、 对受轴向载荷的普通螺栓联接适当预紧可以提高螺拴的抗疲劳强度。 7、 受翻倒力矩作用的螺栓组联接中，螺栓的位置应尽量远离接合面的几 何形心。 8、 受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是预紧力与工作拉力之和。
Fa 2 =
Q = 5000 N Z
F = Fa1 + Fa 2 = 5000 + 354 = 5354 N
剩余预紧力 F1 = 0.6 F = 0.6 × 5354 = 3212 N 总拉力 F2 = F + F1 = 5354 + 3212 = 8566 N
1.3 × 4 F2 = 74.08MPa < [σ ] σ= 2 π d1
σ=
π
F d12
≤ [σ ]
4
4F d1 ≥ π [σ ]
（2）受拉紧螺栓联接
螺纹连接习题课
① 受横向工作载荷的紧螺栓联接 F0 × f × z × i ≥ K s ⋅ F∑
K s ⋅ F∑ ∴ F0 ≥ f ⋅ z ⋅i
4 ×1.3F0 σ ca = σ + 3τ = σ + 3(0.5σ ) ≈ 1.3σ = ≤ [σ ] 2 πd1 ② 受轴向静载荷的紧螺栓联接
D0
F0 =
kfT f (r1 + r2 + r3 + r4 + r5 + r6 )
=
k sT fzD0
T = 2000 N ⋅ m = 2 × 10 6 N ⋅ mm 式中：k s = 1.1 ~ 1.3 取 k s = 1.3 z = 6 D0 = 195mm 当接合面沾有油时，对于钢铁零件 f = 0.06 ~ 0.10 6 2 × 1.3 × 2 × 10 F0 = = 55555.9N 取 f = 0.08 则： 0.08 × 6 ×195
2 2 2 2
Cb 总拉力：F2 = F0＋ F＝F＋F1 Cb＋Cm
σ ca
4 × 1.3F2 = ≤ [σ ] 2 πd1
d1 ≥
4 ×1.3F2
π [σ ]
螺纹连接习题课
③ 受轴向变载荷的紧螺栓联接 先按静强度计算，初步确定螺栓直径
d1 ≥
4 ×1.3F2
π [σ ]
后验算疲劳强度：
σa
2 ( F 2 − F0 ) Fa Cb 2F = = = ≤ [σ a ] 2 2 A1 C b + C m πd1 πd1
例题2：图示起重滑轮松螺栓联接，已知起重量Q ＝20000N，螺栓材料Q235，求该螺栓尺寸。 解： 受拉螺栓联接 强度条件： σ =
π
F d12 ≤ [σ ]
4
设计公式： d ≥ 1
[σ ] =
F
σS
S
π [σ ]
4F
（5－37）式
Q235 ：设d≤16mm，手册P26 σS＝235MPa
Q235 ：设d≤16mm，手册P26 ，σS＝235MPa S＝1.2~1.7 (书P87) 取S＝1.2
按受横向外载荷的受拉螺栓联接计算 4 × 1 .3 F 0 强度条件： 1 .3 F 0 ≤ [σ ] ⇒ d 1 ≥ π 2 π [σ ] d1 4 式中： [σ ] =
σs
[ s]
σ s = 300MPa
不控制预紧力安全系数查表5-10 S = 2.45
[σ ] =
σs
d1 ≥
每个螺栓的工作载荷为：
FΣ F = z
2、
受横向载荷FΣ的螺栓组联接
（1）、通过受拉螺栓联接
k s FΣ F0 = fzi
3、 受旋转力矩T的螺栓组联接
（1）、用受拉螺栓联接
（2）、通过受剪螺栓联接
Fs = FΣ / z
k sT K sT F0 ≥ = z f (r1 + r2 + " + rz ) f ∑ ri
i =1
螺纹连接习题课
（2）、用受剪螺栓联接
Fmax =
Tr ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱax Tr max = z 2 2 2 r1 + r2 + " + rz 2 r ∑ i
i =1
4、
受翻转力矩M的螺栓组联接 只能用受拉螺栓联接 受力最大螺栓所受工作拉 力：
Fmax
MLmax = 2 L1 + L2 2 " + Lz 2
例题1 有一普通粗牙螺纹，已知大径d＝20mm，线数n ＝2，牙型角α＝60°，螺纹副的摩擦系数f＝0.15，试 求(1) 螺纹的导程S；（2）螺纹升角Ψ；（3）当以螺 纹副作传动时，其举升和降落重物时的效率；（4）此 螺旋副的自锁性能如何? 解：螺纹是标准件，查机械设计课程设计手册P35表3-1 中径d2＝18.376；小径d1＝17.294；螺矩P＝2.5mm （1）导程S＝nP＝2×2.5＝5 mm （2）螺纹升角
zF0 M + ≤ [σ ]p A W zF0 M = − >0 A W
保证接合面不压溃的条件： σ p max =
保证接合面不产生缝隙的条件： σ p min
螺纹连接习题课
（五） 提高螺栓联接强度的措施
z降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 z改善螺纹牙上载荷分布不均匀现象 z减小应力集中的影响 z采用合理的制造工艺方法
235 = 195.83MPa [σ ] = = 1.2 S
4 × 20000 d1 ≥ = = 13.0 mm π [σ ] π ×195.83 4F
σS
查手册：P35
d1＝13.835mm，d＝16mm
优先考虑选用第一系列值，选用M16螺栓。
例题3：图示夹紧螺栓联接，已知螺栓个数z＝2，螺纹 M20，螺栓材料Q235，轴的直径D＝50mm，杠杆长度 L＝400mm，轴与壳间的摩擦系数f＝0.18，试求：施加 于杠杆端部的作用力F的允许值。
例4如图所示，方形盖板用四个 螺栓与箱体联接，盖板中心有吊环 已知：Q=20kN (1) F1 = 0.6 F 校核螺栓强度， 4-M16 螺栓用5.8级 （2）由于制造误差，吊环由 O 移到 O′ 且 OO′ = 5 2mm