机械设计 螺纹连接 习题课
机械设计题库螺纹连接(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）。
机械设计螺纹连接例题
1. 初选M16，S= 4
[]=s/S=320/4 = 80MPa
d1
1.3F0
1 [ ]
5.2 40000 28.775mm
80
4
§2 螺纹连接 (screwed joint)
由螺纹标准知，M16的d1=13.835mm，估计偏小，不适用。 2. 选M24，S=3.14(插值计算)
[]=s/S=320/3.14 MPa
Fmax=F+Fs1=3000 +12000 =15000N
3. 方案比较
方案a比较合理。
§2 螺纹连接 (screwed joint)
例2.1：某普通螺栓组连接，横向静载荷F=30kN，接合面摩擦系 数f=0.15，接合面数i =1，可靠系数KS=1.2，共有6个螺栓，不控 制预紧力，螺栓材料为碳钢，性能等级4.8，试确定螺栓规格。
解：单个螺栓预紧力F0
由于不控制预紧力，采用估算法确定安全系数S，由表5-10 。
§2 螺纹连接 (screwed joint)
（a）
（b）
(1) 横向载荷F作用下，方案中，每个螺栓的横向载荷均为： F=F /4 =12000/4 =3000N，方向同F 。
(2) 转矩T作用下，方案a，各螺栓中心到形心距离为：
ra a2 a2 1002 1002 141.4mm Fs1=Fs2=Fs3=Fs4=T/4ra= 4.8×106/4×141.4 = 8487N 由图(a)可知，螺栓1、2的合力(总横向载荷)最大，即
由静力学得到
F=4F/5=0.8F F0==K1.S2F×0/.8fzFi/0.2×2×1
=2.4F
1.3F0
d
2 1
5.2 2.4F
__螺纹联接习题课资料
解：
F?
M ? F? ? L
1）失效形式和计算准则
（1）受载最大的螺栓被拉断
Fmax
?
ca
?
1.3F2
?
4
d12
?
[?
]
M
F?
（2）接合面受载最大处被压溃
? P max
??
p??
pmax
?
zF0 A
?
M W
? [?
P]
（3）接合面受载最小处出现缝隙
? P min
??
p??
pmax
?
zF0 A
?
M W
第二篇 联 接
要点： ? ? ? ?
螺纹联接主要类型 螺纹联接的预紧和防松 单个螺栓联接的强度计算 螺栓组联接的受力分析
不同受力形式下螺栓组联接的强度计算
联接 载荷 联接 受力最大螺栓 性质 性质 类型 所受的力
强度 计算
松
螺 栓 轴向 普通
F
联 接 载荷 螺栓
F
F
?
?
?
4
d12
? [? ]
或
d1 ?
? 2? 220 ? (3.0 ? 0.1) ? 224.8 (3.0 ? 0.1)(2 ? 9.15 ? 224.8)
? 2.3 ? 1.5
满足强度条件
例7．
Fmax
M
F?
1）指出该联接的失 效形式和计算准则 2）求保证联接不滑移 所需要的预紧力F0 3）求螺栓最小直径d1
解：此螺栓联接，虽然外载荷与螺栓的轴线垂直，但没有 作用在联接结合面上，应将外载荷向联接结合面简 化，得一横向力和一倾覆力矩，是一个典型的紧螺 栓联接受横向力 F? 和倾覆力矩M共同作用的例子。应 分别按紧螺栓联接受横向力F? 和紧螺栓联接受倾覆力 矩M求出作用在螺栓上的载荷。
螺纹连接习题课
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
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。
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
邱宣怀《机械设计》(第4版)(章节题库 螺纹联接)【圣才出品】
第6章 螺纹联接一、选择题1．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．矩形螺纹D．锯齿形螺纹【答案】A2．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【答案】C3．螺纹联接防松的根本问题在于（）。
A．增加螺纹联接的刚度B．增加螺纹联接的轴向力C．增加螺纹联接的横向力D．防止螺纹副的相对转动二、填空题1．三角形螺纹的牙型角α=______，适用于______。
而梯形螺纹的牙型角α=______，适用于______。
【答案】60°；连接；30°；传动2．螺旋副的自锁条件是______。
【答案】螺旋升角小于当量摩擦角3．螺纹连接防松的实质是______。
【答案】防止螺纹副相对转动4．受轴向工作载荷F的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力Q等于______和______之和。
【答案】剩余预紧力；工作拉力5．承受横向工作载荷的普通螺栓连接，螺栓受______应力和______应力作用，可能发生的失效形式是______。
【答案】拉；扭剪；断裂（拉断或扭断）6．承受横向工作载荷的铰制孔螺栓连接，靠螺栓受______和______来传递载荷，可能【答案】剪切；挤压；螺杆被剪断；工作面被压溃7．若螺纹的直径和螺纹副的摩擦因数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的______和______。
【答案】线数升角8．在螺栓连接中，当螺栓轴线与被连接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加______应力，而避免其发生的常用措施是采用______和______作支承面。
【答案】弯曲凸台；沉头座9．螺纹连接的防松，按其防松原理分为______防松、______防松和______防松。
【答案】摩擦；机械；破坏螺纹副关系10．______螺纹主要用于联接，而______螺纹主要用于传动。
【答案】三角；矩形、梯形和锯齿形11．螺纹的______亦称为公称直径；在强度计算中常用作危险剖面的计算直径是螺纹的______。
机械设计基础第10章 螺纹联接习题解答2
10.1图所示起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接，起重钢索拉力F Q =50KN ，卷筒直径D =400mm ，8个螺柱均匀分布在直径D 0=500mm 的圆周上，螺栓性能等级4.6级，接合面摩擦因子f =0.12，可靠度系数k f =1.2。
试确定双头螺柱的直径。
题10-1图解：1.计算旋转力矩Tmm N D Q T ⋅=⨯=⋅=71024005000022.计算螺栓所需要的预紧力F '由T K D F zf s ='2得02zfD T K F s ='所以mmN F ⋅=⨯⨯⨯⨯='500050012.08102.1273.确定螺栓直径][3.141σπF d '⨯≥mmd 768.2810050003.141=⨯⨯⨯≥π查GB196—1981，取M30。
10.2图所示气缸盖连接中，已知气缸内压力p 在0～2MPa 之间变化，气缸内径D =500mm ，螺栓分布在直径D 0=650mm 的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧力F ’0=1.8F。
试设计此螺栓组连接。
题10.2图解：设取螺栓数目Z=16或24则单个螺栓所受的轴向工作载荷F 为：单个螺栓所受的总拉力F 2为：所需的螺栓直径d 1：N ..Z D pF N ..Z D pF 17163542445001432425245311645001432422(24)22(16)=⨯⨯⨯===⨯⨯⨯==ππN...F .F F .F F F N ...F .F F .F F F 6745791171635482828156868725245318282811(24)212(16)=⨯==+=+==⨯==+=+=[][][]mm...F .d mm...F .d d F .1385251206745791314314788301205686873143144312(24)12(16)1212=⨯⨯⨯=⨯≥=⨯⨯⨯=⨯≥≤⨯=πσππσπσπσ查表校核螺栓间距t校核应力幅σa ：确定螺栓的数目和尺寸:查表10.3图所示凸缘联轴器，用六个普通螺栓连接，螺栓分布在mm D 100=的圆周上，接合面摩擦系数f =0.16，可靠度系数 1.2f K =，若联轴器传递扭矩为m N .150，试求螺栓螺纹小径。
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
机械设计习题集
螺纹联接及螺旋传动一、选择题1 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。
（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹2 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。
（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹3 当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。
（1）双头螺柱联接 （2）螺栓联接 （3）螺钉联接 （4）紧定螺钉联接4 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__________。
（1）螺栓联接 （2）螺钉联接 （3）双头螺柱联接 （4）紧定螺钉联接5 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用__________。
（1）螺栓联接 （2）螺钉联接 （3）双头螺柱联接 （4）紧定螺钉联接6 普通螺纹的牙型角α为60o ，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv ＝__________。
（1）0.105 （2）0.115 （3）0.1115 （4）0.1047 在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。
（1）增加拧紧力 （2）增加扳手力臂 （3）使用测力矩扳手或定力矩扳手8 螺纹联接防松的根本问题在于__________。
（1）增加螺纹联接的轴向力 （2）增加螺纹联接的横向力（3）防止螺纹副的相对转动 （4）增加螺纹联接的刚度9 螺纹联接预紧的目的之一是__________。
（1）增强联接的可靠性和紧密性 （2）增加被联接件的刚性（3）减小螺栓的刚性10 承受预紧力F ′的紧螺栓联接在受工作拉力F 时，剩余预紧力为F ″，其螺栓所受的总拉力F 0为__________。
（1）'+=F F F 0 （2）"+=F F F 0（3）"'=F F F ＋0 （4）F C C C F F mb b ++=0 11 承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F 0的最大值和被联接件的刚度C m 不变时，螺栓的刚度C b 愈小，则__________。
机械设计(2.1.3)--螺纹联接思考题
第二章 螺纹联接
1、说明螺纹连接的基本类型及应用。
螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。
螺栓连接用于被连接件不厚、通孔且经常拆卸的场合；双头螺柱连接用于被连接件之一较厚、盲孔且经常拆卸的场合；螺钉连接用于被连接件之一较厚、盲孔且不经常拆卸的场合。
2、提高螺栓联接强度的措施有哪些？
降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；
减小应力集中；避免或减小附加应力。
3、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。
因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。
根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系防松。
4、常用的螺纹紧固件有哪些？
常用的螺纹紧固件品种很多，包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等5、提高螺栓联接强度的措施有哪些？
降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中；避免或减小附加应力。
6、分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。
答：普通螺纹自锁性能好，强度高，主要用于连接。
梯形螺纹效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿；在螺旋传动中应用最普遍。
机械设计螺纹连接计算题
【例1】 图示方形盖板用四个螺钉与箱体连接，盖板中心O 点的吊环受拉力F Σ=8kN 。
试完成：（1）取残余预紧力F 1为工作拉力的0.8倍，求螺钉的总拉力F 2；（2）如果已知M6螺钉的d 1＝4.917mm ，[σ]=260MPa ，试校核螺钉组的强度。
F ∑ 4-M6200 600解：（1）求各螺钉的工作拉力：F=F Σ/n =8/4=2kN（2）求各螺钉的残余预紧力：F 1=0.8F =1.6kN（3）求各螺钉的总拉力：F 2=F 1+F =3.6kN（4）校核螺钉的强度：[]σπσ<=⨯⨯==246.59MPa 917.414.300362.55.22212d F 该螺钉组满足强度条件【例2】 如图所示，两根梁用8个5.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接。
梁受到拉力F =32kN ，摩擦系数f =0.2，安全系数S =1.5，防滑系数K S =1.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的小径。
F F解：（1）求螺栓的预紧力：N 24000242.0320002.10=⨯⨯⨯=≥fzi F K F s （2）求螺栓的许用拉应力 屈服极限：MPa s 3001006.05=⨯⨯=σ许用拉应力：[]200MPa 5.1/300/===S S σσ（3）求螺栓的小径[]mm 1.1420014.3240002.52.501=⨯⨯=≥σπF d【例3】 起重卷筒与大齿轮用6个普通螺栓连接在一起，如图所示。
已知卷筒直径D =600mm ，螺栓分布圆直径D 0=800mm ，接合面间的摩擦系数f =0.15，防滑系数K s =1.2，起重钢索拉力Q =40kN ，螺栓材料的许用拉应力[σ]=80Mpa ，试求螺栓小径。
解：（1）求起重卷筒传递的扭矩：T =QD /2=40000×600/2=1.2×106 N.mm（2）求预紧力：N 4000400615.0102.12.16s 0=⨯⨯⨯⨯=≥fzr T K F （3）求螺栓直径：[]mm 1.912014.340002.52.501=⨯⨯=≥σπF d Q D 0D。
机械设计10章(螺纹连接件设计)
思考题10-1试计算M20、M20⨯1.5螺纹的升角（不应计算），并指出哪种螺纹的自锁性更好。
答：M20⨯1.5的自锁性能更好习题10-1 如图所示为一拉杆螺纹连接。
已知拉杆所受载荷 F = 30kN ，载荷稳定，拉杆材 料为 Q 235，拉杆螺栓性能等级 4.6 级。
试确定计算此拉杆螺栓的公称直径。
答案提示：采用松螺栓连接计算，即：[]σπσ≤=214d F习题10-1图10-2 如图所示的连接由 2个 M20的螺栓组成，螺栓的性能等级为 5.8 级，安装时不控制预紧力，被连接件接合面的摩擦系数 f = 0.1 ，可靠系数 K s = 1.2 。
试计算该连接许可传递的静载荷 F R 。
习题10-2图答案提示：采用螺栓承受横向载荷连接进行计算，即： R s F K zi fF ≥010-3 如图所示起重卷筒与大齿轮用双头螺柱连接，利用双头螺柱夹紧产生的摩擦力矩将转矩由齿轮传至卷筒。
已知起重量W = 50kN ，卷筒直径 D = 400mm ，8 个螺柱均匀分布在直径 D 0 =500mm 的圆周上，螺柱材料为 Q235，性能等级为 4.6级，不控制预紧力，接合面的摩擦系数f =0.12 ，可靠性系数 K = 1.2 。
试计算所需螺柱的直径(提示：由于止口承受横向载荷，且卷筒右端有轴承支承，故计算时可不考虑螺栓组会受横向载荷及翻转力矩的作用)。
习题10-3图答案提示：螺柱组承受转矩：m N D W T ∙=⨯=⨯=10000000200502则螺柱所受预紧力为：28s 0D f T K F ≥ 再利用公式：[]σπσ≤=2104d F 求解所需螺柱的直径 10-4 用12"扳手拧紧M8的螺栓。
已知螺栓材料为35钢，螺纹间摩擦系数f=0.1，螺母与支承面间摩擦系数12.0c =f ，手掌中心至螺栓轴线的距离mm 240=l 。
试问当手臂施力125N 时，该螺栓所产生的拉应力为多少？螺栓会不会损坏？10-5 一钢制液压油缸，油压a 3MP =P ，油缸内径D ＝160mm 。
第五章螺纹连接习题
第五章螺纹连接习题螺纹连接练习题一、选择题：1．下列哪种螺纹主要用于联接？A. 矩形螺纹B. 梯形螺纹C. 锯齿形螺纹D. 三角形螺纹2．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是。
3、在确定紧螺栓联接的计算载荷时，预紧力F0比一般值提高30%，这是考虑了。
A．螺纹上的应力集中； B. 螺栓杆横截面上的扭转应力；C.载荷沿螺纹圈分布的不均匀性；D.螺纹毛刺的部分挤压。
4、在螺栓联接的结构设计中，被联接件与螺母或螺栓头接触表面处需要加工，这是为了。
A. 不致损伤螺栓头和螺母；B.增大接触面积，不易松脱；C. 防止产生附加偏心载荷；D. 便于装配。
5.公称尺寸相同的细牙螺纹和粗牙螺纹相比，因其螺距小，内径大，故细牙螺纹——。
（）A.自锁性好，强度低； B。
自锁性好，强度高；C。
自锁性差，强度低； D. 自锁性差，强度高。
6、在实际应用中，用于联接的是螺纹。
A．矩形 B．梯形 C．三角形 D．锯齿形7、仅受预紧力F0的螺栓，其强度计算式为σ= 4*1.3 F0 / (π*d12)≤[σ]，其中系数1.3是考虑。
A．拧紧时有拉扭联合作用的影响 B．强度储备C．因预紧力F0不宜控制而引入的安全系数8、螺栓强度等级为 5.6级，则该螺栓材料的屈服极限约为__ __。
A．500MPa B．600 MPa C．300 MPa D．6 MPa9、受横向转矩的螺栓组采用铰制孔时，每个螺栓所受的载荷是。
①相等的；②与到几何中心距离成正比；③与到几何中心距离成反比；④都不变10、设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了。
①美观；②受力最小；③联接方便；④接合面受力较均匀。
二．判断题：1.普通螺纹用于联接时，一般多用粗牙螺纹。
2.螺纹的螺旋升角越小，或当量摩擦角越大，则螺纹的自锁性能越好，效率越高。
三、填空题：1.设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了。
2.螺栓联接防松的实质是为了防止螺纹副发生___________。
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。
机械设计(第二版)螺纹连接习题解答
（1） 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，所以选用较多的螺栓，初取Z=24。
（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
2）螺栓的最大轴向工作载荷F：
题11-5图
（3）计算螺栓的总拉力F0
（4）计算螺栓直径：
查GB196—81，取M30（d1=26.211mm>25.139mm）
由教材式（11—13）：1.3F′/（π /4）≤[σ] MPa得：
F′=[σ]π /（4×1.3）=178×π×8.3762/5.2N=7535N
（2）求牵引力FR：
由式（11—25）得FR=F′fzm/ =7535×0.15×2×1/1.2N=1883.8 N（取 =1.2）
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D0=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）。螺栓材料的许用拉伸应力[σ]=120MPa，许用应力幅[σɑ]=20MPa。选用铜皮石棉垫片螺栓相对刚度C1/（C1+C2）=0.8，试设计此螺栓组连接。
⑶、轴承端盖为透盖时，必须和轴有间隙，同时，必须考虑密封问题。
㈤、螺纹的常见错误
⑴、轴上螺纹应有螺纹退刀槽;
⑵、紧定螺钉应该拧入轴上被联接零件,端部应顶在轴上;
⑶、螺纹联接应保证安装尺寸;
⑷、避免螺纹联接件承受附加弯矩。
（5）校核螺栓疲劳强度：
故螺栓满足疲劳强度要求。
（6）校核螺栓间距：实际螺栓间距为
故螺栓间距满足联接的气密性要求。
螺纹连接习题课汇总
1
一、螺栓组计算
螺栓联接习题课
螺栓 组受 力分 析
轴向力
F=F∑/ z
横向力
k F 受拉 F f R
0 mz s
受剪 FS FR / z
旋转力矩
kT
受拉
F 0
f
z
s
r i
i 1
受剪
Fs max
Tr m a x
z
ri2
i 1
翻转力矩
Fm a x
M
z
rmax
ri2
受拉螺栓：FST
T T 7071(N ) ri 4r
受剪螺栓：FST
T rmax ri2
T 4r
7071(N)
相同
受载最大的螺栓：FS
F2 SR
FS2T
2FSRFST
cos135
9014(N)
二）设计计算
受拉螺栓
由预紧力F0产生的摩擦力来传递外载荷FS。
F k F
s
0
f
QV
H= Qcosθ QH
MH=HБайду номын сангаас300
V= Qsinθ QV
MV=V·400
MH H
V MV
H=4330N，V=2500N，M=MH-MV=299000N ·mm
机械设计 第二章 螺纹联接
4
（二）工作条件分析
1、保证结合面不滑移
F z k H
1
s
f
又：F F
c 2
V
1 0 c c z
1
2
F
Dp D
Q
解： 一）受力分析
R
Q
T
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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
c2 0.8 c1 c2
a 、FV=V/z=2500/8=312.5N（每个螺栓受V作用相同）
b 、M作用，离形心越远受力越大
FM
max
M rmax
2
受任意载荷螺栓组
向形心简化 ———————→
四种简单状态
迭加 ——→
受载最大螺栓 ——→按单个计算
例1、图示底板用8个螺栓与支架相连，受外力Q作用，Q作用于 包含X轴并垂直于底板接缝面，试计算此螺栓组联接。
（θ=30°）
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
3
BIGC 解： （一）受力分析 Q
QH=Qcosθ
s F k f FS
F k f FS 90140(N )
s
（取：kf =1.3、μs=0.13）
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
8
选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ]。
螺栓直径：
dc
4 1.3F
与被联件的挤压与剪切传递。
受载最大螺栓的横向载荷为：FS=9014（N）
选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ] 。
螺栓直径： d
比较
4 FS
[ ]
查手册
受拉螺栓： 1.3F 13FS 3.61 FS
相同材料螺栓，由P374表11.7\[8：] [ ]
d受拉>>d受剪
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
9
例3 某承受轴向载荷的螺栓联接。已知单个螺栓所受轴向载荷
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
受剪 FS FR / z
旋转力矩
受拉 F
kfT
z
s ri
i 1
受剪
Fs max
Tr m a x
z
ri2
i 1
翻转力矩
Fm a x
M
QH QV=Qsinθ
QV
H= Qcosθ QH
MH=H·300
V= Qsinθ QV
MV=V·400
MH H
V MV
H=4330N，V=2500N，M=MH-MV=299000N ·mm
BIGC
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
T也使各螺栓受到横向工作载荷FST，方向与形心连线垂直。
受拉螺栓：FST
T T 7071(N ) ri 4r
受剪螺栓：FST
T rmax ri2
T 4r
7071(N)
相同
受载最大的螺栓：FS
F2 SR
FS2T
2FSR FST
cos135
9014( N )
二）设计计算
受拉螺栓
由预紧力F’产生的摩擦力来传递外载荷FS。
Fmax=F2=
F
2
FL
2
2
F
FL
cos150
F
1
3
L
L
2
3 3a 3 3a
3
a a
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
14
比较：
方案一：Fmax=2FaL +
F 3
——差
方案二：Fmax=
F 3
1
3L
2
2a
方案三：Fmax=
F 3
1
3
L
L
2
a a
谁好？
由： F
dc
4 1.3F0
[ ]
4、其它条件
a 、左侧不出现间隙：
d1
d
螺栓拧紧并承受轴向载 荷H后，剩余预紧力在结合 面产生的挤压应力。
p
z
F
c1
c2
c2
A
V z
M W
z F M AW
0
翻转力矩对挤压应力的影响
b 、接合面右侧不压溃：
p
z F M AW
[ P ]
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
8
ri2
M 200 4(200 2 100 2 )
299 N
i 1
c 、最大工作载荷 Fmax FV FM max 611 .5N
d 、螺栓总拉力
F0
F c1 c1 c2
Fmax
5784 .8N
( c1 c1 c2
0.2)
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
5
3、螺栓直径： 选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ]。
N 1000
900
800
700
600
F
500
F0
F0
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
F 3
F 3
F 3
FL 2a
Fmax=F3=
FL 2a
+
F 3
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
12
F
FL
3
2a
F
FL 2a
3F 3
Fmax=F1=F3=
F 2 FL 2 3 2a
F 3
1 3L 2 2a
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
13
BIGC
FL
F
3a
FL 3
3a
F
F
3
3
Fl
3a
1 3L
2
F
1
3
L
L
2
3 2a 3
a a
L= 4 3 a
5
结论： 1）当L> 4 3 a 时，方案三最好。
5
2）当L< 4 3 a 时，方案二最好。
5
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
15
BIGC 例5 指出下列各图中的错误。
F=500N，预紧力F’=500N，螺栓的刚度c1，arctanc1=30°， 被联接件的刚度c2，arctanc2=45°。 1）绘制此螺栓联接的力——变形图，并确定螺栓总拉力F0。 2）若将螺栓改为,使arctanc1=60°，其他不变，F0=？ 3）比较上述两种情况，判断哪种密闭性好？
注：此题用图解法求解。
z
rmax
ri2
i 1
单个螺栓 强度计算
受剪螺栓：
m
Fs
d
2
/
4
[ ]
p
Fs d h
[ p ]
松联接：
F
d
2 c
/
4
[ ]
受拉螺栓
紧联接
仅受F’： c
1.3F
d
2 c
/
4
[ ]
F0=F+F”
受F’和F
受静载： c
1.3F0
d
2 c
/
4
[ ]
受变载： σa影响疲劳强度
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
6
例2、设计图示螺纹联接：1.受拉螺栓 2.受剪螺栓
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 ）