螺紋聯(lián)接和螺旋傳動習題與解答

1、第三章 螺紋聯(lián)接與螺旋傳動重要基本概念1常用螺紋有哪幾類？哪些用于聯(lián)接，哪些用于傳動，為什么？哪些是標準螺紋？常用的有：三角螺紋，矩形螺紋，梯形螺紋和鋸齒形螺紋。三角螺紋用于聯(lián)接，其余用于傳動。因三角螺紋自鎖性好，其它螺紋傳動效率高。除矩形螺紋外，其余均為標準螺紋。2何謂螺紋聯(lián)接的預(yù)緊，預(yù)緊的目的是什么？預(yù)緊力的最大值如何控制？螺紋聯(lián)接的預(yù)緊是指在裝配時擰緊，是聯(lián)接在承受工作載荷之前預(yù)先受到預(yù)緊力的作用。預(yù)緊的目的是增加螺紋聯(lián)接的剛度、保證聯(lián)接的緊密性和可靠性（防松能力）。擰緊后，預(yù)緊應(yīng)力的大小不得超過材料屈服極限S的80%。3螺紋聯(lián)接有哪些基本類型？適用于什么場合？螺紋聯(lián)接有4中基本類型。螺

2、栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件不太厚且兩邊有足夠的安裝空間的場合。螺釘聯(lián)接：用于不能采用螺栓聯(lián)接（如被聯(lián)接件之一太厚不宜制成通孔，或沒有足夠的裝配空間），又不需要經(jīng)常拆卸的場合。雙頭螺柱聯(lián)接：用于不能采用螺栓聯(lián)接且又需要經(jīng)常拆卸的場合。緊定螺釘聯(lián)接：用于傳遞力和力矩不大的場合。4緊螺栓聯(lián)接的強度也可以按純拉伸計算，但須將拉力增大30%，為什么？考慮擰緊時的扭剪應(yīng)力，因其大小約為拉應(yīng)力的30%。5提高螺紋聯(lián)接強度的措施有哪些？1）改善螺紋牙間的載荷分配不均；2）減小螺栓的應(yīng)力幅；3）減小螺栓的應(yīng)力集中；4）避免螺栓的附加載荷（彎曲應(yīng)力）；5）采用合理的制造工藝。6為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10圈（使用過

3、厚的螺母不能提高螺紋聯(lián)接強度）？因為螺栓和螺母的受力變形使螺母的各圈螺紋所承擔的載荷不等，第一圈螺紋受載最大，約為總載荷的1/3，逐圈遞減，第八圈螺紋幾乎不受載，第十圈沒用。所以使用過厚的螺母并不能提高螺紋聯(lián)接強度。7聯(lián)接螺紋能滿足自鎖條件，為什么還要考慮防松？根據(jù)防松原理，防松分哪幾類？ 因為在沖擊、振動、變載以及溫度變化大時，螺紋副間和支承面間的摩擦力可能在瞬間減小或消失，不再滿足自鎖條件。這種情況多次重復(fù)，就會使聯(lián)接松動，導(dǎo)致機器不能正常工作或發(fā)生嚴重事故。因此，在設(shè)計螺紋聯(lián)接時，必須考慮防松。根據(jù)防松原理，防松類型分為摩擦防松，機械防松，破壞螺紋副關(guān)系防松。精選例題與解析例3-1 如圖

4、所示，用8個M24（d1=20.752 mm）的普通螺栓聯(lián)接的鋼制液壓油缸，螺栓材料的許用應(yīng)力=80 MPa，液壓油缸的直徑D =200 mm，為保證緊密性要求，剩余預(yù)緊力為=1.6F，試求油缸內(nèi)許用的的最大壓強Pmax。例3-1圖解題要點：1先根據(jù)強度條件求出單個螺栓的許用拉力Q；2在求許用工作載荷F。解：根據(jù)： ，解得： Q =20814 N依題意： 由： 2.6F = 20814，解得：F = 8005 N汽缸許用載荷： F = z F = 8F = 64043 N根據(jù)：解得： MPa例3-5 例3-5圖1所示例3-5圖1解：例3-5圖2所示，例3-5圖2例3-5圖3例3-5圖3所示，螺

5、栓中心到螺栓組形心的距離 r 不變。問那種布置方案更合理例3-5圖3的方案中，螺栓1承載的兩個分載荷方向相同，合成后的比原方案大。載荷大，所需螺栓尺寸就大。例3-6 圖示的夾緊聯(lián)接中，柄部承受載荷P = 600N，柄長L=350mm，軸直徑db =60mm，螺栓個數(shù)z =2，接合面摩擦系數(shù)f = 0.15，螺栓機械性能等級為8.8，取安全系數(shù)S=1.5，可靠性系數(shù)Kf = 1.2，試確定螺栓直徑。例3-6圖解題注意要點：1QP2滑移面是軸的圓周；3夾緊力R產(chǎn)生摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩PL。4夾緊力R由預(yù)緊力QP產(chǎn)生.解：根據(jù)不滑移條件： 所需夾緊壓力R： N所需預(yù)緊力： N螺栓材料的屈服極限MPa。許用

6、應(yīng)力為： MPa根據(jù)強度條件：所需螺栓的小徑為：mm查粗牙普通螺紋基本尺寸標準GB196-81，選用M10的螺栓，其小徑mm。例3-7 圖示為一圓盤鋸，鋸片直徑D =500 mm，用螺母將其壓緊在壓板中間。如鋸片外圓的工作阻力F t= 400N，壓板和鋸片間的摩擦系數(shù)f = 0.15，壓板的平均直徑D1=150mm，取可靠性系數(shù)Kf =1.2，軸的材料為45鋼，屈服極限=360MPa，安全系數(shù)S=1.5，確定軸端的螺紋直徑。例3-7圖解題注意要點：1此題為受橫向工作載荷的普通螺栓聯(lián)接QP3因只有左側(cè)壓板和軸之間有軸轂聯(lián)接，即只有一個滑移面，是鋸片和左側(cè)壓板之間，m =1；解：1）外載荷最大轉(zhuǎn)矩

7、Nmm2）作用于壓板處的橫向工作載荷 N3）根據(jù)不滑移條件計算預(yù)緊力 N4 計算螺栓直徑 MPa根據(jù)公式(6-11)螺栓的最小直徑為 mm查粗牙普通螺紋基本標準GB19681,選用M12的螺栓，其小徑mm。自測題與答案一、選擇題_A矩形螺紋、梯形螺紋、普通螺紋B矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋C梯形螺紋、普通螺紋、管螺紋D梯形螺紋、矩形螺紋、鋸齒螺紋_A大于B等于C小于D大于或等于_。A三角螺紋B矩形螺紋C梯形螺紋 D鋸齒形螺紋_。A多線三角粗牙螺紋B三角細牙螺紋C梯形螺紋 D鋸齒形螺紋_。ABC相同D不一定_A. 單線矩形螺旋副B. 單線梯形螺旋副C. 雙線矩形螺旋副D. 雙線梯形螺旋副_A細牙

8、螺紋B雙線螺紋C適當潤滑D增加螺母與被聯(lián)接件支承面間的面積_。A摩擦防松B機械防松 C破壞螺旋副的關(guān)系防松D增大預(yù)緊力防松_。A不用好材料，強度低B需要的螺栓個數(shù)多C擰緊時容易過載D不能保證聯(lián)接的剛度A螺栓聯(lián)接B螺釘聯(lián)接C雙頭螺栓聯(lián)接D緊定螺釘聯(lián)接A螺栓聯(lián)接B螺釘聯(lián)接C雙頭螺栓聯(lián)接D緊定螺釘聯(lián)接單個螺栓聯(lián)接，要求被聯(lián)接件接合面不分離，假定螺栓的剛度_A. 被聯(lián)接件發(fā)生分離，聯(lián)接失效B. 被聯(lián)接件即將發(fā)生分離，聯(lián)接不可靠C. 聯(lián)接可靠，但不能繼續(xù)加載D. 聯(lián)接可靠，只要螺栓強度足夠，載荷F還可以繼續(xù)增加到接近預(yù)緊力QP的兩倍_A非對稱循環(huán)變應(yīng)力B脈動循環(huán)變應(yīng)力C對稱循環(huán)變應(yīng)力D非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力_

9、。A使工作面均勻接觸B使接觸面大些，提高防松能力C安裝和拆卸時方便 D使螺栓不受附加載荷作用3-15受軸向變載荷的螺栓聯(lián)接中，已知預(yù)緊力QP = 8000 N，工作載荷：Fmin = 0，F(xiàn)max= 4000 N，螺栓和被聯(lián)接件的剛度相等，則在最大工作載荷下，剩余預(yù)緊力為_。A2000 NB4000 NC6000 ND8000 N_A. 必受剪應(yīng)力作用B. 必受拉應(yīng)力作用C. 同時受到剪切和拉伸D. 既可能受剪切，也可能受拉伸_A. 必受剪應(yīng)力作用B. 必受拉應(yīng)力作用C. 同時受到剪切和拉伸D. 既可能受剪切，也可能受拉伸3-18對于受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，在限定螺栓總拉力的條件下，提高螺栓疲

10、勞強度的措施為_。A增加螺栓剛度，減小被聯(lián)接件的剛度B減小螺栓剛度，增加被聯(lián)接件的剛度C同時增加螺栓和被聯(lián)接件的剛度D同時減小螺栓和被聯(lián)接件的剛度3-19對于受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，當螺栓總拉力Q和剩余預(yù)緊力不變，減小螺栓的剛度，則螺栓的應(yīng)力幅和預(yù)緊力也會發(fā)上變化。一般隨著_。A減小，也應(yīng)適當減小B增大，應(yīng)適當減小C增大，也應(yīng)適當增大D減小，應(yīng)適當增大_A提高B降低C不變 D可能提高，也可能降低_A提高B降低C不變D可能提高，也可能降低提高_A在被聯(lián)接件之間加橡膠墊片B采用精制螺栓C減小預(yù)緊力D增大螺栓長度_A使螺母中各圈螺紋受力均勻B減小螺栓系統(tǒng)的剛度C作為聯(lián)接的防松措施D防止螺栓受彎曲載荷

11、_L題3-25 圖A600B800C680D480題3-26_AP/2 BPL/a C_。A安裝時可能產(chǎn)生的偏心載荷B載荷可能有波動C拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用D螺栓材料的機械性能不穩(wěn)定_。A螺栓受剪切B螺栓與孔壁接觸面受擠壓C螺栓同時受剪切與擠壓D螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)_。A直徑小，容易過載B直徑大，不容易控制預(yù)緊力C直徑大，材料缺陷多D直徑大，安全_。A外形美觀B安裝方便C受力均勻 D降低成本 _A抗斷裂B抗塑性變形C抗點蝕D耐磨損二、填空題3-31三角形螺紋的牙型角=_，適用于_。而梯形螺紋的牙型角=_，適用于_。3-32螺旋副的自鎖條件是_。3-33螺紋聯(lián)接防松的實質(zhì)是_。3-34_和_之和。3-

12、35承受_應(yīng)力和_應(yīng)力作用，可能發(fā)生的失效形式是_。3-36承受_和_來傳遞載荷，可能發(fā)生的失效形式是_和_。3-37若螺紋的直徑和螺紋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時的效率取決于螺紋的_和_。3-38在螺栓聯(lián)接中，當螺栓軸線與被聯(lián)接件支承面不垂直時，螺栓中將產(chǎn)生附加_應(yīng)力，而避免其發(fā)生的常用措施是采用_和_作支承面。3-39螺紋聯(lián)接的防松，按其防松原理分為_防松、_防松和_防松。3-40滑動螺旋傳動的主要失效形式是_。三、簡答題四、分析計算題3-51如題3-51圖所示，用6個的普通螺栓聯(lián)接的鋼制液壓油缸，螺栓性能為8.8級，安全系數(shù)S = 3，缸內(nèi)油壓p =2.5N/mm2，為保證緊密性要求，

13、剩余預(yù)緊力1.5F，求預(yù)緊力的取值范圍。（端蓋與油缸結(jié)合面處采用金屬墊片） 題3-51 圖 題3-52 圖3-52在圖示的汽缸聯(lián)接中，汽缸內(nèi)徑D = 400mm，螺栓個數(shù)z =16，缸內(nèi)壓力p在02 N/mm之間變化，采用銅皮石棉墊片，試確定螺栓直徑。3-53圖示為某減速裝置的組裝齒輪，齒圈為45鋼，= 355MPa，齒芯為鑄鐵HT250，用6個8.8級M6的鉸制孔用螺栓均布在D0=110mm的圓周上進行聯(lián)接，有關(guān)尺寸如圖所示。試確定該聯(lián)接傳遞最大轉(zhuǎn)矩Tmax。 題3-53 圖 題3-54 圖3-54如題3-54圖所示支架，用4個普通螺栓聯(lián)接。已知：R = 4000N，L = 400mm，b

14、= 200mm，每個螺栓所加的預(yù)緊力QP = 3000 N，設(shè)螺栓和被聯(lián)接件的剛度相等，求螺栓所受的總拉力Q和剩余預(yù)緊力。五、結(jié)構(gòu)分析題3-54分析題3-55圖所示的螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，找出其中的錯誤，簡單說明原因，并畫圖改正。 a b c題3-55 圖六、參考答案1選擇題3-1 D； 3-2 C； 3-3 A； 3-4 B； 3-5 B； 3-6 C；3-7 A； 3-8 A； 3-9 C； 3-10 C； 3-11 B； 3-12 D；3-13 A； 3-14 D； 3-15 C； 3-16 D； 3-17 A； 3-18 B；3-19 D； 3-20 A； 3-21 B； 3-22 D； 3-

15、23 A； 3-24 D；3-25 D； 3-26 C； 3-27 D； 3-28 A； 3-29 B； 3-30 D；2填空題3-31 60° 聯(lián)接 30° 傳動3-32 螺旋升角小于當量摩擦角3-33 防止螺紋副相對轉(zhuǎn)動3-34 剩余預(yù)緊力 工作拉力3-35 拉 扭剪 斷裂（拉斷或拉扭斷）3-36 剪切 擠壓 （螺桿被）剪斷 （工作面被）壓潰3-37 線數(shù) 升角3-38 彎曲 凸臺 沉頭座3-39 摩擦 機械 破壞螺紋副關(guān)系3-40 磨損3簡答題（僅供參考）4分析計算題3-51 解題要點：液壓油缸蓋所受的總載荷： N單個螺栓工作載荷：N查得螺栓的相對剛度，取最小預(yù)緊力：

16、N已知螺栓性能等級為8.8級，則。螺栓材料的許用應(yīng)力為： 查得M16螺栓的小徑mm，代入強度條件：得螺栓許用總拉力：N則最大預(yù)緊力： N綜上，預(yù)緊力的取值范圍：1036223206 N3-52 解題要點：1）計算螺栓受力氣缸蓋所受的最大壓力：N單個螺栓聯(lián)接的軸向工作載荷：N取，單個螺栓的總拉力：N2）計算螺栓最小直徑采用6.8級六角頭螺栓(GB5282-86)，屈服極限MPa，抗拉強度極限=600 MPa，查表取，螺栓材料的許用應(yīng)力為： MPa根據(jù)強度條件，螺栓小直徑： mm選用M16的螺栓，mm。3驗算螺栓疲勞強度根據(jù)d =16mm，=600 MPa，查得，由表1-4的經(jīng)驗公式：MPa取，則

17、許用應(yīng)力幅為：MPa查螺栓的相對剛度：，得螺栓應(yīng)力幅：MPa因, 所以不滿足疲勞強度要求。4提高螺栓的疲勞強度將被聯(lián)接件之間的銅皮墊片改為金屬墊片，查得螺栓相對剛度：， 則：=15.7 MPa 滿足疲勞強度要求。3-53 解題要點：1) 按剪切強度條件計算單個螺栓的許用剪力FS根據(jù)M6鉸制孔用螺栓查得mm；螺栓的屈服極限MPa；查表??；則螺栓材料的許用剪應(yīng)力為MPaN2) 按剪切強度計算螺栓組的許用轉(zhuǎn)矩T：Nmm = 3249.51 Nm3）計算許用擠壓應(yīng)力螺栓為8.8級，MPa，取，螺栓材料的許用擠壓應(yīng)力為MPa輪芯材料為鑄鐵HT250，強度極限MPa，取，許用擠壓應(yīng)力為： MPa輪芯材料較

18、弱，以MPa計算轉(zhuǎn)矩。4) 按擠壓強度條件計算單個螺栓的許用剪力FS由圖，9 mm，則：N5) 按擠壓強度條件計算螺栓組的許用轉(zhuǎn)矩T2079000 Nmm = 2079 Nm綜上，此螺栓組所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Nm。3-54 解題要點：題3-54 解圖解：1）將載荷R移至螺栓組形心，成為R和M復(fù)合作用的狀態(tài)，如題3-54 解圖所示。其中： Nmm2）求螺栓的分載荷： NN方向向下的工作載荷使螺栓所受拉力減小，應(yīng)取為負值。3）求螺栓的總工作載荷F：左側(cè)螺栓：F1 = FM FR = 4000 1000 = 3000 N右側(cè)螺栓：F2 = FM + FR = 4000 1000 = 5000 N4）求螺栓的總拉力Q：左側(cè)螺栓：N右側(cè)螺栓：N5）求螺栓的總拉力：左側(cè)螺栓：N右側(cè)螺栓：N5結(jié)構(gòu)分析題3-65 主要結(jié)構(gòu)錯誤分析如下：a鉸制孔螺栓聯(lián)接（1）螺紋的大徑應(yīng)小于鉸制孔配合直徑（2