第五章螺纹练习题概述
机械设计作业集(答案)
机械设计作业集(答案)第五章螺纹一、简答题1.相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别?答普通三角螺纹的牙型角为60 0,又分为粗牙螺纹和细牙螺纹，粗牙螺纹用于—般连接，细牙螺纹在相同公称直径时，螺距小、螺纹深度浅、导程和升角也小，自锁性能好，适合用于薄壁零件和微调装置。
细牙螺纹的自锁性能好，抗振动防松的能力强，但由于螺纹牙深度浅，承受较大拉力的能力比粗牙螺纹差。
2.螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同?答(1)普通螺栓连接：被连接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。
装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。
(2)精密螺栓(铰制孔螺栓)连接：装配间无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制扎螺栓连接。
(3)双头螺柱连接：螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母，适于常拆卸而被连接件之一较厚时。
装拆时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。
(4)螺钉连接：适于被连接件之一较厚( 上带螺纹孔) 、不需经常装拆、受载较小的情况。
一端有螺钉头、不需螺母。
(5)紧定螺钉连接：拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。
可传递不大的轴向力或扭矩。
3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？答绝大多数螺纹连接在装配前都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。
这个预先加的作蝴用力称为顶紧JJ 力。
预紧的目的在于增强连接的紧密性和可靠性，以防止被连接件在受力后出现松动、缝隙或发生滑移。
4.连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施?答; 对于一般单线螺纹，螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角，本身能满足自锁条件，但是在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副摩擦力可能减小或瞬时消失，多次反复作用后，就可能松脱。
另外，在温度大幅度变化的情况下，反复的热胀冷缩，也会造成松脱。
第五章 螺纹联接
可拆联接： 可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就 可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。 可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。
不可拆联接： 不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆 开的联接。例如：铆接、焊接等。 开的联接。例如：铆接、焊接等。
第五章 螺纹连接
5－1、螺纹 5－2、螺纹联接的类型及标准联接件 5－3、螺纹联接的预紧 5－4、螺纹联接的防松 5－5、螺纹联接的强度计算 5－6、螺栓组联接的设计 5－7、螺栓的材料和许用应力 5－8、提高螺栓联接强度的措施 通过本章学习： 通过本章学习： 掌握螺纹及螺纹联接的基本知识； 掌握螺纹及螺纹联接的基本知识； 掌握螺纹联接的强度计算
2
§5－1 螺纹参数
一、螺纹的形成 螺旋线----一动点在一圆柱体的表面上 一动点在一圆柱体的表面上， 螺旋线 一动点在一圆柱体的表面上 ， 一边绕轴线 等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。 等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。 螺纹----一平面图形沿螺旋线运动 一平面图形沿螺旋线运动， 螺纹 一平面图形沿螺旋线运动 ， 运动时保持该图 形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。 形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。 d
滑扣 过载（ 过载（10%） ） 失效原因 疲劳（90%） 65% 疲劳（90%） 疲劳断裂部位 截面积较小、 断裂部位： 疲劳断裂部位：截面积较小、应力 20% 15% 集中部位 2、设计计算准则与思路 受拉螺栓： 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度 受剪螺栓： 受剪螺栓 ： 设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪 切强度
4F d1 ≥ π [σ ]
（设计公式） 设计公式） F 43
(二)紧螺栓联接 二 紧螺栓联接 螺栓受轴向拉力F 和摩擦力矩T 的双重作用。 螺栓受轴向拉力 a和摩擦力矩 1的双重作用。
第五章-5.1-3-螺纹的公差与配合
米制普通螺纹牙型角＝60°。
牙侧与螺纹轴线的垂线之间的夹角称为牙型半角，/2＝30°，
如图5.1所示。
在测量时应测螺纹的牙型半角，这是因为牙型角虽然正确但牙型 半角仍可能有误差，如左右半角分别为29°40′和30°20′。
7．旋合长度（Le）
旋合长度是指相配合的内外螺纹沿其轴线方向相互旋合部分的有 效长度，如图5.3所示。
560
710
400
500
630
800
450
560
710
900
475
600
750
950
外螺纹大径公差Td/m
4
6
8
112
180
280
132
212
335
150
236
375
170
265
425
180
280
450
212
335
530
236
375
600
265
425
670
300
475
750
表5.3
普通内、外螺纹中径公差TD2、Td2
d2单一不能小于最小极限中径d2min。
用关系式表示为
d2作用≤d2max ；d2单一≥d2min
同理，对于内螺纹：
D2作用≥D2min；D2单一≤D2max
（5.3）
【例5.1】 有一外螺纹M24-6h，螺距为3，测得其单一中径d2单一＝
21.95mm，△P∑＝−50m，△ / 2（左）＝−80´，△ / 2（右）＝
公称直径 D、d /mm
螺距 P/
mm
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。
11、第五章、螺纹联接和键联接(基本知识、预紧与防松)
~3 15 0 ° ° ~3 15 0 ° °
30 ° 30 ° 30 ° 30 ° 15 ° 15 °
30 ° 30 °
a.六角螺母：标准，扁，厚
30 ° 30 °
dd D 1 D 1
D D bb
D D b Hb
DD 1 1
bb
tt
30 ° 30 °
Hs
s
m 30 ° m 30 °
H H
b.圆螺母+止退垫圈 ——带 30 ° 30 ° 有缺口，应用时带翅垫圈内 15 ° dd 15 ° D D 舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆 30 ° bb 30 ° 螺母的槽内，螺母即被锁紧 .
11 22
11 22 33 44
图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手
二、螺纹防松
1、防松目的 实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成 摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零， 从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失 效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作而造成事故。
T2——螺母环形支撑面上的摩擦阻力矩。
TT 2 2
代入得： 式中： F‘—预紧力；fC—支撑面的摩擦系数； D1—螺母环形支撑面外径；d0—螺母环形支撑面内径。
由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于 重要的联接不宜小于M10~M14。
预紧力QP的控制： 图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手 测力矩板手——测出预紧力矩，如左图； 定力矩板手——达到固定的拧紧力矩T时，弹簧受压将自 动打滑，如右图； 测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高。
预紧力过紧 —— 拧紧力 F‘ 过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度； 过松——拧紧力F‘过小，工作不可靠。
机械零件设计第5章 螺栓连接和螺旋传动 作业题与参考答案
第五章 螺纹连接和螺旋传动 作业题与参考答案一、选择题（每小题0.5分，共14分）1、用于传动的螺纹牙型可以是（ D ）。
A ．三角形、矩形、锯齿形；B ．矩形、三角形、梯形；C ．三角形、梯形、锯齿形；D ．矩形、梯形、锯齿形。
2、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 ）。
A ．好；B ．差；C ．相同；D ．不一定。
3、用于联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。
4、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（ B ）。
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。
5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用（ A ）。
A ．升角小，单线三角形螺纹；B ．升角大，双线三角形螺纹；C ．开角小，单线梯形螺纹；D ．升角大，双线矩形螺纹。
6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用（ A ）。
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。
7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓（ D ）。
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。
8、受轴向变载荷的螺栓联接中，已知预紧力80000=F N ，工作载荷：0min =F ，4000max =F N ，螺栓和被联接件的刚度相等，则在最大工作载荷下，剩余预紧力为（ C ）。
A ．2000 N ；B ．4000 N ；C ．6000 N ；D ．8000 N 。
9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是（ C ）。
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。
10、若以矩形、梯形及锯齿形螺纹为传动螺纹，当螺旋副材料、螺纹升角、润滑条件均相同时，三者比较其转动效率关系为（ B ）。
第五章螺纹连接和螺旋传动练习题dayin
第五章螺纹联接及螺旋传动三、设计计算题5－68 试推导如图所示受转距T作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式：1）当用普通螺栓时；2）当用铰制孔用螺栓时。
题5－68图题5－69图5－69 如图示某吊钩螺纹的直径d=36mm，若吊钩材料未35钢，试求吊钩的最大起重量、5－70 如图示某机构的拉杆端部采用普通粗牙螺纹联接。
已知，拉杆所受的最大载荷F＝15kN，载荷很少变动，拉杆材料为Q235钢，试确定拉杆螺纹直径。
题5－70图题5－71图题5－72图5－71 如图示的起重滑轮的松联接螺栓。
已知起吊重物的重量F＝20kN，螺栓材料为Q235钢，试求该螺栓的直径。
5－72 如图示一弓形夹钳，用M30的螺杆来夹紧工作，压紧力F＝40kN，螺杆材料为45钢，d0=20mm，该螺纹副和螺杆末端与工件的摩擦系数均为μ＝0.15。
试验算螺杆的强度。
5－73 如图示为一铣刀盘的装夹装置，铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动，已知最大切削力F＝4kN圆盘与铣刀间的摩擦系数μs＝0.1，轴材料为45钢，其他尺寸如图，试求轴端的螺纹直径d？5－74 如图示，已知作用在轴承盖上的力F＝10kN,轴承盖用四个螺钉固定于铸铁箱体上，螺钉材料为Q235钢，今取剩余预紧力F″＝0.4F，不控制预紧力。
求所需的螺钉直径。
题5－73图题5－74图题5－75图5－75 设图示螺栓刚度C b，被联接件的刚度C m，若C m＝8C b，预紧力F′＝1kN，外载荷F＝1.1kN，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。
5－76 图示为一液压油缸，油压p＝3MPa,缸径D＝160mm，为保证气密性要求，螺柱间距不得大于100mm。
试计算其缸盖的螺柱联和螺柱分布圆直径D0。
（提示：现先按气密性要求假设螺柱数目）5－77 图示为一气缸盖螺栓联接，缸径D＝500mm，蒸气压力p＝1.2MPa，螺栓分布圆直径D0＝640mm，为保证气密性要求螺栓间距不得大于150mm，试设计此联接。
第五章 螺纹联接及螺旋传动例题及答案
FS max = FS 1 = FS 2 = FS 3 = FSP12 + FST 12 + 2 FSP1 ⋅ FST 1 ⋅ cos α = 18023.3 N
（a）
（b）
图 5.5 （2） 计算螺栓所需预紧力。 由一个螺栓受的横向力与结合面间的摩擦力相平衡的条件可得
fF0 = K S FS max
旋转力矩 故
（1） 螺栓组受力分析。将载荷向螺栓组联接的结合面形心点 O 简化，则得横向载荷
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
P 20000 = = 5000 N 4 4 在旋转力矩 T 作用下，因为各 螺栓中心至形心点 O 距离相等，各螺栓受的 横向载荷 Fsp1 = Fsp 2 = Fsp 3 = Fsp 4 = FsT 大小亦相等，方向各垂直螺栓中心与形心点 O 的连心线。螺栓中心至形心点 O 距离为 r r = 752 + 752 = 106.1mm
ST
图 5.6
FV =
P 5000 V = = 1250 N z 4 3460 × 200 ×103 = 4325 N 2 × (200 2 + 200 2 )
Fmax =
MLmax
∑L
i =1
z
=
2
i
F = FV + Fmax = 1250 + 4325 = 5575 N
机原机零教研室 6
机械设计典型习题解答吴老师
所以
（3） 计算螺栓小径。
例 5.4
地基上，承受载荷 P = 10 KN ，尺寸 h = l = 400mm ，α = 30° ，结合面摩擦系数 f = 0.3 ， 防 滑 系 数 K s = 1.2 ， 螺 栓 材 料 的 许 用 拉 应 力 [σ ] = 120 MPa ， 螺 栓 相 对 刚 度
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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
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18.广泛应用于传递动力或运动的螺旋机构 中的梯形螺纹，牙根强度高，加工工艺性好。 （ ） √ 19.M20×1.5代表细牙普通螺纹。（ ） √形螺纹的牙型特征代号为“M”。 （ ） 22.普通螺旋传动和差动螺旋传动中的运动 副是低副，滚珠螺旋传动中的运动副是高副。 √ （ ） √ 23旋向可以用右手来判定。（ ）
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7.双头螺柱装配时，允许螺柱的轴线和被联 接件的表面不垂直。（ ） 8.一般的联接缧纹大多使用普通粗牙螺纹， 强度高自锁性能好，而细牙螺纹因其小径大， 而螺矩小，所以强度更高，自锁性能更好 。 （ ）√ 9.联接螺纹中的细牙螺纹因其小径大，螺距 小，所以强度更高。但自锁性不好。（ ） 10.普通螺纹的牙型角是60º 。（ √ ） 11.为增强连接紧密性，连接螺纹大多采用 三角形螺纹。（ √ ） 12.螺纹的牙侧角就是牙型半角。（ ）
31.差动螺旋传动公式中 L=N(Ph1±Ph2)中，“+”号表示两 相反 螺纹旋向 _____，“—”号表示两螺 相同 纹旋向 ________。 32.对于单线螺纹来说，导程和螺距 Ph=P ；对于双线螺纹 的关系是________ 来说，导程和螺距的关系是Ph=nP 。
二、判断 1.两个相互配合的的螺纹，它们的旋向相 同。( √ ) 2.联接螺纹大多数采用多线三角螺纹。( ) 3.普通螺纹的公称直径是指螺纹大径的基 本尺寸。( √ ) 4.矩形螺纹制造容易，对中精度高，牙根 强度高，广泛用于传力或传导螺纹。（ ） 5.普通车床中丝杠使用了梯形螺纹。（ √ ） 6.由于联接件厚度较大，不宜作通孔，且 需经常装拆时可使用螺钉联接。（ ）
一、填空 1.螺纹按用途分为 传动 和 连接 。 2.常用螺纹牙型截面形状 有 、 、 和 。 3.螺纹代号M20×1.5表示公称直径为 mm，螺 距为 mm 螺纹。 4.螺纹具有自锁性，其螺纹升角应 摩擦角。 5.与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面 的直径为 也叫 。 6.普通螺纹的牙型角为 其中 螺纹，螺距 小，升角小，自锁性好，适用于薄壁零件，而联 接螺纹常用 。
×
×
×
13.公称直径相同的粗牙普通螺纹的强度 高于细牙螺纹。（ √ ） 14.滚珠螺旋传动的传动效率高，传动时 运动平稳，动作灵敏。（ √ ） 15.普通螺纹的牙型特征代号为“G”。 （ ） 16.差动螺旋传动可以产生极小的位移， 因此，可方便地实现微量调节。（ √ ） 17.普通螺旋传动，从动件的直线运动 （移动）方向，与螺纹的回转方向有关， 但与螺纹的旋向无关。（ ）
5.对于厚度不大，且能够从两面进行装配的确场合 可用（A ）。 A．螺栓联接 B．双头螺柱联接 C．螺钉联接 6.用于混凝土基础中固定机床床身，用（ B ）。 A．吊环螺钉 B．地脚螺栓 C．双头螺栓 A ）的基本尺寸。 7.普通螺纹的公称直径是指螺纹（ A．大径 B．小径 C．中径 8.常用于高压、高温、密封要求高的管路联接的螺 D 纹是＿＿。 A．普通螺纹 B．梯形螺纹 C．圆柱管螺纹 D．圆锥管螺纹 9.用于机械静联接的螺栓，其螺纹应是＿＿。 A．矩形螺纹 B．三角形螺纹 C．梯形螺纹
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。
×
×
24螺距和导程是相等的。（×）
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
25.相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向 距离，称为螺纹的 。 26.普通螺纹的牙型角为 度。 27.普通螺纹的公称直径是指螺纹的 。 28.锯齿形螺纹广泛应用于 的传动 机构。 29.连接螺纹的牙型多为 形，而且多 用 线螺纹。 30.螺纹代号M表示_____螺纹，G表示 _______螺纹，Tr表示_______螺纹。
表示公称直径为15mm、螺距为1.5mm、 中径和顶径公差带代号分别为5g和6g、旋 合长度较长的右旋细牙普通外螺纹。
19.螺旋传动是利用 来传递 和 （或） 的一种机械传动。 20.螺旋传动可以方便地把主动件的 运 动转变为从动件的 运动。 21.普通螺旋传动是由构件 和 组 成的简单螺旋副实现的传动。 22.常用的螺旋传动有 、 和 滚珠螺旋传动等。 23.螺纹代号M24中的M表示 ；24表 示 。 24.螺纹标记M20×2-7g6g中7g表示 ， 6g表示 ，2表示 。
14.螺纹联接件是指： 、 、 、 紧定螺钉、螺母、垫圈以及防松零件等， 大多都已标准化，可按标准选用。 15.公称直径和线数都相同的细牙螺纹与粗 牙螺纹相比，其螺纹升角Ψ较小，联接时的 性能更好而不易松脱。 16.轴上零件的轴向定位，有时用圆螺母， 应当是 牙型的 牙螺纹。 17. 螺纹广泛应用于单向受力 的传动机构中。