05 机械设计作业_螺纹连接和螺旋传动

螺纹连接和螺旋传动

1、简要分析普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，并说明哪些螺纹适合用于连

接，哪些螺纹适合用于传动？哪些螺纹已经标准化？

【答】

普通螺纹：牙型为等边三角形，牙型角60度，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙，细牙螺纹升角小，自锁性好，抗剪切强度高，但因牙细不耐磨，容易滑扣。应用：一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用。

α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角 0

=

磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。

梯形螺纹：牙型为等腰梯形，牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好。主要用于传动螺纹。

锯齿型螺纹：牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度。外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内外螺纹旋合后，大径无间隙便于对中，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。用于单向受力的传动螺纹。

普通螺纹适合用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。

普通螺纹、、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。

2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？

【答】

可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓连接的强度。

3、螺纹连接为何要防松？常见的防松方法有哪些？

【答】

连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接一般都不会自动松脱。但在冲击、振动、变载荷及温度变化较大的情况下，连接有可能松动，甚至松开，造成连接失效，引起机器损坏，甚至导致严重的人身事故等。所以在设计螺纹连接时，必须考虑防松问题。

螺纹连接防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。具体的防松装置或方法很多，按工作原理可分为摩擦防松、机械防松和其它方法，如端面冲点法防松、粘合法防松，防松效果良好，但仅适用于很少拆开或不拆的连接。

4、简要说明螺纹连接的主要类型和特点。

【答】螺纹联接的主要类型有螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接和紧定螺钉联接四种。主要特点是：

１）螺栓联接：有普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种。普通螺栓联接被联接件的通孔与螺栓杆之间有间隙，所以孔的加工精度可以低些，不需在被联接件上切制螺纹，同时结构简单、装拆方便，所以应用最广。铰制孔螺栓联接螺栓杆与孔之间没有间隙，能确定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷。

2）螺钉联接：螺钉直接旋入被联接件的螺纹孔中。适用于被联接件之一较厚，或另一端不能装螺母的场合。由于不用螺母，所以易于实现外观平整、结构紧凑；但要在被联接件上切制螺纹，因而其结构比螺栓联接复杂一些。不适用于经常拆装的场合。如经常拆装，会使螺纹孔磨损，导致被联接件过早失效。

3）双头螺柱联接：使用两端均有螺纹的螺柱，一端旋入并紧定在较厚被联接件的螺纹孔中，另一端穿过较薄被联接件的通孔，加上垫片，旋上螺母并拧紧，即成为双头螺柱联接。这种联接在结构上较前两种复杂，但兼有前两者的特点，即便于拆装，又可用于有较厚被联接件或要求结构紧凑的场合。

４）紧定螺钉联接：将紧定螺钉拧入一零件的螺纹孔中，其末端顶住另一零件的表面，或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或扭矩,多用于固定轴上零件的相对位置。

5、简要说明平垫圈、斜垫圈和球面垫圈的用途？

【答】

垫圈的主要作用是增加被联接件的支承面积或避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。常用的是平垫圈。当被联接件表面有斜度时，应使用斜垫圈，特殊情况下可使用球面垫圈。

6、在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，为何应制成凸台或沉头座？

【答】

1）降低表面粗造度，保证连接的紧密性；2）避免螺栓承受偏心载荷；3）减少加工面，降低加工成本。

7、如图所示的底板螺栓组连接受外力的∑F 作用，外力∑F 作用在包含x 轴并垂直于底板结合面

的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，判断哪个螺栓受力最大？保证连接安全工作的必要条件有哪些？

【解】

将∑F 等效转化到底板面上，可知底板受到轴向

力y F ∑，横向力x F ∑和倾覆力矩M 。

（1） 底板最左侧螺栓受力最大，为防止螺栓拉断，

应验算该螺栓的拉伸强度，要求拉应力

][σσ≤；

（2） 为防止底板右侧压碎，应验算底板右侧边缘

的最大挤压应力，要求最大挤压应力

][max σσ≤p ；

（3） 为防止底板左侧出现间隙，应验算底板左侧

边缘的最小挤压应力，要求最小挤压应力0mi n >p σ；

（4） 为防止底板向右滑移，应验算底板在横向力作用下是否会滑动，要求摩擦力x f F F ∑>。

题 4 图

8、如图所示，两块金属板用两个M12的普通螺栓连接。若结合面的摩擦系数3.0=f ，螺栓预

紧力控制在屈服极限的70%，螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此连接所能传递的最大横向载荷F 。

【解】

参考书给出的答案有问题：螺栓数目为2，接合面数为1，

取防滑系数为2.1=s K ，性能等级为 4.8的碳钢MPa 320=s σ。螺栓所需预紧力0F 为

fzi

F K F s ∑≥0 因此，所能传递的最大载荷为 8601012.12

.1123.0103207.0⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=≤∑s K fzi F F N 正确解法：

1、 M12的螺纹内径为m m 106.101=d ；

2、 确定螺栓的预紧力

性能等级为4.8的碳钢MPa 320=s σ，由题意，预紧力为

47.07.02

110d A F s s πσσ==

3、 由公式 ∑≥F K fziF s 0

2.1

3.012====s K f i z ，取，，，因此，该连接能传递的最大横向载荷为

N 93.89834

106.103207.02.1123.020max =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==πs K fziF F 9、受轴向载荷的紧螺栓连接，被连接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力150000=F N ，当

受轴向工作载荷10000=F N 时，求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力。

【解】 采用橡胶垫片密封，取螺栓的相对刚度9.0=+m

b b C C C 由教材公式（5-18），螺栓总拉力

24000100009.0150002=⨯+=++=F C C C F F m

b b N 由教材公式（5.15），残余预紧力为

14000100002400021=-=-=F F F N

题 5 图

F F