螺纹连接习题解答[1]
机械设计·第3章螺纹联接和螺旋传动答案
第3章 螺纹联接和螺旋传动答案一、 思考题（略） 二、 习题1、如图所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：（1）当工作载荷为2000N 时，求螺栓所受总拉力及被联接件间残余预紧力。
（2）若被联接件间不出现缝隙，最大工作载荷是多少？解：（1）螺栓刚度C 130057735=︒=tan .，被联接件刚度C 2451=︒=tan ，由图知预紧力N 40000＝F 。
螺栓所受总拉力F F C C C F 01124000057735057735120004732='++=++⨯=..N被联接件间剩余预紧力''='-+=-+⨯=F F C C C F 21240001057735120002732.Na F 和''='-+=-+⨯=F F C C C F 21240001057735120002732.N图示如下：（2）被联接件不出现缝隙，需00≥+-=E cb cR F k k k F FF C C C F max .≤1220577351140006309+'=+⨯=.4N2．受轴向力紧螺栓联接，已知螺栓刚度C 160410=⨯.N /mm ，被联接件刚度C 21610=⨯.6N /mm ，螺栓所受预紧力'=F 8000N ，螺栓所受工作载荷为'=F 8000N 。
要求：（1）按比例画出螺栓与被联接件受力-变形图（比例尺自定）。
（2）在图上量出螺栓所受的总拉力a F 和剩余预紧力R F ，并用计算法求出此二值，互相校对。
（3）若工作载荷在0～4000 N 之间变化，螺栓的危险截面面积为96.6mm 2，求螺栓的应力幅σa 和平均应力σm （按计算值F 0等求σm 、σa ，不按作图求值)。
预紧后螺栓变形δ11680000410002='=⨯=F C ..mm被联接件变形δ226800016100005='=⨯=F C ..mm（1）4000NF aF E F R（2）F FCC CF112666800004100410161040008800 ='++=+⨯⨯+⨯⨯=...N''='-+=-⨯⨯+⨯⨯=F FCC CF212666800016100410161040004800...N误差δF88009000880023%=-=-.，%17.4480050004800-=-=RFδ（3）σaMPa =-'=-⨯=F FA2880080002966414..σmMPa =+'=+⨯=F FA28800800029668696..3．气缸盖联接结构如图所示，气缸内径D=250mm，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹内径15.294mm、中径16.376mm，许用拉应力[]σ=120MPa，取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，求气缸所能承受的最大压强（取计算直径dc =d1）。
(完整版)螺纹联接练习试题与答案9
螺纹连接练习第一节 螺纹基础知识1、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 60 度，线数等于 1 ，16代表 公称直径 ，80代表 螺栓长度 。
2、双头螺柱的两被联接件之一是 螺纹 孔，另一是 光 孔。
3、采用螺纹联接时，若被联接件之一厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆，则一般宜采用 B 。
A 、螺栓联接B 、双头螺柱联接C 、螺钉联接4、螺纹副在摩擦系数一定时，螺纹的牙型角越大，则 D 。
A 、当量摩擦系数越小，自锁性能越好B 、当量摩擦系数越小，自锁性能越差C 、当量摩擦系数越大，自锁性能越差D 、当量摩擦系数越大，自锁性能越好5、螺纹的公称直径是指螺纹的 大 径，螺纹的升角是指螺纹 中 径处的升角。
螺旋的自锁条件为 ϕ< ϕv ，拧紧螺母时效率公式为)tan(tan v ϕϕϕ+。
6、三角形螺纹主要用于 连接 ，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 传动 。
（1）普通螺栓连接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z=60 mm；7)螺栓中螺纹部分长度短了，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)若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工。
(3)双头螺柱连接主要错误有：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；锥孔角度应为120。
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。
第五章螺纹连接答案
5-8 解：
s 320 Mpa 性能等级为4.8的螺栓，由表5-8查得：
则由题目已知：
F 0 0.7 s A1 0.7 320 80 .214 N 17968 N 因M 12螺栓的小径为d1 10 .106 mm, A1 r 2 80 .214 mm 2 由平衡条件知此联接所能传递的横向载荷为： fF0 Z k s Fh 取防滑系数k s 1.2 查表5 5，得结合面的摩擦系数f 0.3 fF0 Z 计算得横向载荷Fh 8984 N ks
4
d12
Cb F2 F0 F Cb C m
如何求F0?
根据横向工作载荷求解初始预紧力
8
F
i 1
1i
f K s F x
Cm F1i F0 Fi Cb Cm
F0
F F
i 1 i
8
y
其中：F1i是第i个螺栓的残余预紧力
Fi是第i个螺栓的轴向工作载荷
如何求F （螺栓的轴向工作载荷）? 在轴向力 F y 的作用下，螺栓所受的工作拉力为：
5-9 解：
Cb 橡胶垫片 0.9 Cb Cm Cb 总拉力：F2 F0 F 15000 0.9 10000 24000 N Cb Cm 残余预紧力：F1 F2 F 14000 N
(a) 横向载荷P作用在各个螺栓上的剪力为：
F FPi 10 KN 6 转矩T作用在各个螺栓上的剪力为： FL FTj 20 KN 6r 由受力矢量图可知，最右侧的螺栓受力最大，如下 Fmax FP1 FT 1 30 KN
(b)
F 由横向载荷P产生的剪力为：FPi 10 KN 6 Mr FLr 由转矩T产生的剪力为：F j max z max 6 max 24 .4 KN 2 2 r r i i
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 。
螺纹连接20题
1．一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=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，[σ]=95MPa、[τ]=96MPa，钢板[σ]P=320MPa，铸铁[σ]P1=180MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数K f =1.2，载荷FΣ=12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。
托架螺栓组联接（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螺栓直径。
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FΣ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FΣ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d1；最后根据d1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FΣ向螺栓组连接的接合面形心O点简化，得一横向载荷FΣ=12000N和一旋转力矩T=F Σl=12000×400=4.8×106N·mm（图解一）。
螺纹连接习题解答[1]
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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 。
题11—1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） 11—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。
螺纹连接(25题)
螺纹联接（25题）1．一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ=30mm的铸铁支架上，螺栓的布置有1（a）、（b）两种方案，如图所示。
已知：螺栓材料为Q235，[σ]=95MPa、[τ]=96MPa，钢板[σ]P=320MPa，铸铁[σ]P1=180MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数K f =1.2，载荷FΣ=12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。
托架螺栓组联接（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螺栓直径。
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FΣ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FΣ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d1；最后根据d1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 Σ向螺栓组连接的接合面形心O 点简化，得一横向载荷F Σ=12000N 和一旋转力矩T=F Σl =12000×400=4.8×106N ·mm （图解一）。
螺纹连接重要习题资料
《螺纹连接练习题》一、单选题（每题1分）1.采用凸台或沉头座其目的为______________ 。
A便于放置垫圈B避免螺栓受弯曲力矩C减少支承面的挤压应力D增加支承面的挤压应力2.联接螺纹要求自锁性好，传动螺纹要求____________ 。
A平稳性B效率高C螺距大D螺距小3.连接用的螺纹，必须满足__________ 条件。
A 不自锁B传力C自锁D传递扭矩4.单线螺纹的螺距_________ 导程。
A等于B 大于C 小于D 与导程无关5.同一螺栓组的螺栓即使受力不同，一般应采用相同的材料和尺寸，其原因是__________________ 。
A 便于装配B 为了外形美观C 使结合面受力均匀D 减少摩损6、用于联接的螺纹，其牙形为_________ 。
A 矩形B 三角形C 锯齿形D 梯形7、螺纹的标准是以________ 为准。
A 大径B 中径C 小径D 直径8、螺纹的危险截面应在_______ 上。
A 大径B 小径C 中径D 直径9、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是______________ A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹D矩形螺纹10、______________________________________________________ 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是___________________ A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹D矩形螺纹11、当两个被联接件不太厚时，宜采用____________ 。
A双头螺柱联接B螺栓联接C螺钉联接D紧定螺钉联接12、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A 螺栓联接B 螺钉联接C 双头螺柱联接D 紧定螺钉联接13 、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________________ 。
A 螺栓联接B 螺钉联接C 双头螺柱联接D 紧定螺钉联接14、普通螺纹的牙型角a为60。
螺纹联接练习题及答案
螺纹连接练习第一节 螺纹基础知识1、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 60 度，线数等于 1 ，16代表 公称直径 ，80代表 螺栓长度 。
2、双头螺柱的两被联接件之一是 螺纹 孔，另一是 光 孔。
3、采用螺纹联接时，若被联接件之一厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆，则一般宜采用 B 。
A 、螺栓联接B 、双头螺柱联接C 、螺钉联接4、螺纹副在摩擦系数一定时，螺纹的牙型角越大，则 D 。
A 、当量摩擦系数越小，自锁性能越好B 、当量摩擦系数越小，自锁性能越差C 、当量摩擦系数越大，自锁性能越差D 、当量摩擦系数越大，自锁性能越好5、螺纹的公称直径是指螺纹的 大 径，螺纹的升角是指螺纹 中 径处的升角。
螺旋的自锁条件为 ϕ< ϕv ，拧紧螺母时效率公式为)tan(tan v ϕϕϕ+。
6、三角形螺纹主要用于 连接 ，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 传动 。
（1）普通螺栓连接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z=60 mm；7)螺栓中螺纹部分长度短了，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)若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工。
(3)双头螺柱连接主要错误有：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；锥孔角度应为120。
螺纹习题与参考答案
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。
AA. 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 。
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 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 。
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 。
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 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B 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， D 。
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 C 。
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 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 B 。
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 。
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。
螺栓联接练习习题及解答.docx
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。
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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 。
题11—1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） 11—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： 题11—2图=σb 500MPa 、=σs 300MPa ；被连接件材料HT200=σb 200MPa 。
（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 •mm 3）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T 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+（0.2～0.3）d ）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=9mm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 M36×120][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 =<=⨯⨯⨯⨯==σσDT K m zfF f /2max '≥11—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。
题11—3图题解11—3图（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=20/2 kN=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2 mm=106.1 mmr = 75752故F ST1=F ST2=F ST3=F ST4=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 m a x = 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：N N F FQ 50004200004=== ∴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σ=][s /S=480/3MPa=160MPa ,故[]mm mm F d 097.916080003.143.1401=⨯⨯⨯=⨯≥πσπ 查GB196-81，取M 12（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 FQ ∙=∙⨯='∙=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 FFQ M Q 550010010024.14142142000024422=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+=+= ∴ 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 。