《機(jī)械設(shè)計(jì)》螺紋

1、習(xí)題與參考答案、單項(xiàng)選擇題 （從給出的A、B、C、D中選一個(gè)答案）1當(dāng)螺紋公稱(chēng)直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖性A. 好B.差C.相同D.不一定2用于連接的螺紋牙型為三角形，這是因?yàn)槿切温菁y 。A. 牙根強(qiáng)度高，自鎖性能好B.傳動(dòng)效率高C.防振性能好D.自鎖性能差3若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的。A.螺距和牙型角 B.升角和頭數(shù)C.導(dǎo)程和牙形斜角D.螺距和升角4對(duì)于連接用螺紋，主要要求連接可靠，自鎖性能好，故常選用。A.升角小，單線三角形螺紋B.升角大，雙線三角形螺紋C.升角小，單線梯形螺紋D.升角大，雙線矩形螺紋5用于薄壁

2、零件連接的螺紋，應(yīng)采用 。A.三角形細(xì)牙螺紋B梯形螺紋C.鋸齒形螺紋D.多線的三角形粗牙螺紋6當(dāng)鉸制孔用螺栓組連接承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)，該螺栓組中的螺栓。A.必受剪切力作用B.必受拉力作用C.同時(shí)受到剪切與拉伸D.既可能受剪切，也可能受擠壓作用7計(jì)算緊螺栓連接的拉伸強(qiáng)度時(shí)，考慮到拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，應(yīng)將拉伸載荷增加到原來(lái)的倍。A. 1.1B. 1.3C. 1.25D. 0.38采用普通螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，。A.螺栓的橫截面受剪切B.螺栓與螺栓孔配合面受擠壓C.螺栓同時(shí)受剪切與擠壓D.螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用9在下列四種具有相同公稱(chēng)直徑和螺距，并采用相同配對(duì)材料的傳動(dòng)螺旋副中，

3、傳動(dòng)效率最高的是。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10在螺栓連接中，有時(shí)在一個(gè)螺栓上采用雙螺母，其目的是 。A.提高強(qiáng)度B.提高剛度C.防松D.減小每圈螺紋牙上的受力11在同一螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，這是為了。A.受力均勻B.便于裝配.C.外形美觀D.降低成本12螺栓的材料性能等級(jí)標(biāo)成6.8級(jí)，其數(shù)字6.8代表。A.對(duì)螺栓材料的強(qiáng)度要求B.對(duì)螺栓的制造精度要求C.對(duì)螺栓材料的剛度要求D.對(duì)螺栓材料的耐腐蝕性要求13螺栓強(qiáng)度等級(jí)為6.8級(jí)，則螺栓材料的最小屈服極限近似為 。A. 480 MPaB. 6 MPaC. 8 MPaD. 0. 8

4、 MPa14不控制預(yù)緊力時(shí)，螺栓的安全系數(shù)選擇與其直徑有關(guān)，是因?yàn)?。A.直徑小，易過(guò)載B.直徑小，不易控制預(yù)緊力C.直徑大，材料缺陷多D.直徑大，安全1 3F15對(duì)工作時(shí)僅受預(yù)緊力F'作用的緊螺栓連接，其強(qiáng)度校核公式為e< < b ，式d1 /4中的系數(shù)1.3是考慮。A. 可靠性系數(shù)B. 安全系數(shù)C. 螺栓在擰緊時(shí)，同時(shí)受拉伸與扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用的影響D. 過(guò)載系數(shù)16緊螺栓連接在按拉伸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)將拉伸載荷增加到原來(lái)的1.3倍，這是考慮的 影響。A.螺紋的應(yīng)力集中B.扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用C.安全因素D.載荷變化與沖擊17預(yù)緊力為F的單個(gè)緊螺栓連接，受到軸向工作載荷F作用后，螺栓受

5、到的總拉力FoF + FA.大于B.等于C.小于D.大于或等于2918 一緊螺栓連接的螺栓受到軸向變載荷作用，已知Fmin=0 , Fmax=F，螺栓的危險(xiǎn)截面積為Ac,螺栓的相對(duì)剛度為Kc,則該螺栓的應(yīng)力幅為A.(1 KJFAcB.KcFAcC.KCFD.2Ac(1 KJF2Ac19在受軸向變載荷作用的緊螺栓連接中，為提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，可采取的措施是A.增大螺栓剛度Cb,減小被聯(lián)接件剛度CmB.減小Cb,增大CmC.增大Cb和CmD.減小Cb和Cm20若要提高受軸向變載荷作用的緊螺栓的疲勞強(qiáng)度，則可 。A.在被連接件間加橡膠墊片B.增大螺栓長(zhǎng)度C.采用精制螺栓D.加防松裝置21有一單個(gè)緊螺

6、栓連接，要求被連接件接合面不分離，已知螺栓與被連接件的剛度相同，螺栓的預(yù)緊力為 F，當(dāng)對(duì)連接施加軸向載荷，使螺栓的軸向工作載荷F與預(yù)緊力F相等時(shí)，則。A. 被連接件發(fā)生分離，連接失效B. 被連接件將發(fā)生分離，連接不可靠C. 連接可靠，但不能再繼續(xù)加載D. 連接可靠，只要螺栓強(qiáng)度足夠，可繼續(xù)加載，直到軸向工作載荷 F接近但小于預(yù)緊力 F 的兩倍。若軸向工作載荷 F在01 000 N之間循環(huán)變化，則B.脈動(dòng)循環(huán)變壓力D.非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力Fo和殘余預(yù)緊力F不變，若將螺栓由實(shí)心變成空心，B.便于安裝D.為避免螺栓受拉力過(guò)大22對(duì)于受軸向變載荷作用的緊螺栓連接， 該連接螺栓所受拉應(yīng)力的類(lèi)型為 。A.非對(duì)

7、稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力C.對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力23對(duì)于緊螺栓連接，當(dāng)螺栓的總拉力B. a增大，F(xiàn)應(yīng)適當(dāng)增大 D. a減小，F(xiàn)應(yīng)適當(dāng)增大 在螺栓連接設(shè)計(jì)中，若被連接件為鑄件，則有時(shí)在螺栓孔處制作沉頭座孔或凸臺(tái)，其目的則螺栓的應(yīng)力幅a與預(yù)緊力F會(huì)發(fā)生變化,A. a增大，F(xiàn)應(yīng)適當(dāng)減小C. a減小，F(xiàn)應(yīng)適當(dāng)減小24是A.避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力作用C.為安置防松裝置、填空題25三角形螺紋的牙型角a =，適用于 ，而梯形螺紋的牙型角a =適用于。26 螺旋副的自鎖條件是 。27 常用螺紋的類(lèi)型主要有 、和。28傳動(dòng)用螺紋（如梯形螺紋）的牙型斜角比連接用螺紋（如三角形螺紋）的牙型斜角小，這 主要是為了 。29若螺紋的直徑和螺

8、旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的和30螺紋連接的擰緊力矩等于 和之和。31 螺紋連接防松的實(shí)質(zhì)是 。32普通緊螺栓連接受橫向載荷作用，則螺栓中受 應(yīng)力和應(yīng)力作用。33被連接件受橫向載荷作用時(shí)，若采用普通螺栓連接，則螺栓受 載荷作用，可能發(fā)生的失效形式為。34有一單個(gè)緊螺栓連接，已知所受預(yù)緊力為F，軸向工作載荷為 F,螺栓的相對(duì)剛度為 Cb/（Cb+Cm）,則螺栓所受的總拉力F0=，而殘余預(yù)緊力 F ” =。若螺栓的螺紋小徑為d!，螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力為a ，則其危險(xiǎn)剖面的拉伸強(qiáng)度條件式為 。35受軸向工作載荷 F的緊螺栓連接，螺栓所受的總拉力F0等于和之和。36對(duì)受軸向工作

9、載荷作用的緊螺栓連接，當(dāng)預(yù)緊力F '和軸向工作載荷 F定時(shí)，為減小螺栓所受的總拉力 F0，通常采用的方法是減小 的剛度或增大 的剛度。37采用凸臺(tái)或沉頭座孔作為螺栓頭或螺母的支承面是為了 。38在螺紋連接中采用懸置螺母或環(huán)槽螺母的目的是 。39在螺栓連接中，當(dāng)螺栓軸線與被連接件支承面不垂直時(shí)，螺栓中將產(chǎn)生附加 應(yīng)力。40螺紋連接防松，按其防松原理可分為 防松、防松和防松。三、問(wèn)答題41常用螺紋按牙型分為哪幾種 ？各有何特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？42擰緊螺母與松退螺母時(shí)的螺紋副效率如何計(jì)算？哪些螺紋參數(shù)影響螺紋副的效率？43螺紋連接有哪些基本類(lèi)型 ？各有何特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？44為什么

10、螺紋連接常需要防松 ？按防松原理，螺紋連接的防松方法可分為哪幾類(lèi)？式舉例說(shuō)明。45螺栓組連接受力分析的目的是什么？在進(jìn)行受力分析時(shí)，通常要做哪些假設(shè)條件？46有一剛性凸緣聯(lián)軸器，用材料為Q235的普通螺栓連接以傳遞轉(zhuǎn)矩T?，F(xiàn)欲提高其傳遞的轉(zhuǎn)矩，但限于結(jié)構(gòu)不能增加螺栓的直徑和數(shù)目，試提出三種能提高該聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的方法。47提高螺栓連接強(qiáng)度的措施有哪些？這些措施中哪些主要是針對(duì)靜強(qiáng)度？哪些主要是針對(duì)疲勞強(qiáng)度？48為了防止螺旋千斤頂發(fā)生失效，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)螺桿和螺母進(jìn)行哪些驗(yàn)算？49對(duì)于受軸向變載荷作用的螺栓，可以采取哪些措施來(lái)減小螺栓的應(yīng)力幅ba?50為什么對(duì)于重要的螺栓連接要控制螺栓的預(yù)緊力F &

11、#39; ?控制預(yù)緊力的方法有哪幾種 ？四、分析計(jì)算題51有一受預(yù)緊力F和軸向工作載荷 F=1 000 N作用的緊螺栓連接，已知預(yù)緊力 F =1 000N , 螺栓的剛度Cb與被連接件的剛度 Cm相等。試計(jì)算該螺栓所受的總拉力 F0和殘余預(yù)緊力F。在預(yù) 緊力F不變的條件下，若保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙，該螺栓的最大軸向工作載荷Fmax為多少？52題4-52圖所示為一圓盤(pán)鋸，鋸片直徑D=500 mm，用螺母將其夾緊在壓板中間。已知鋸片外圓上的工作阻力 Ft=400N，壓板和鋸片間的摩擦系數(shù)f=0.15，壓板的平均直徑 Do=15Omm，可靠性系數(shù)Ks=1.2，軸材料的許用拉伸應(yīng)力 b =60MPa

12、。試計(jì)算軸端所需的螺紋直徑。(提示：此題中有兩個(gè)接合面，壓板的壓緊力就是螺紋連接的預(yù)緊力。)53題4-53圖所示為一支架與機(jī)座用4個(gè)普通螺栓連接，所受外載荷分別為橫向載荷Fr=5 000N，軸向載荷Fq=16 000N。已知螺栓的相對(duì)剛度 Cb/(Cb+Cm)=0.25，接合面間摩擦系數(shù)，f=0.15 , 可靠性系數(shù)Ks=1.2，螺栓材料的機(jī)械性能級(jí)別為8.8級(jí)，最小屈服極限b min=640MPa，許用安全系數(shù)S=2，試計(jì)算該螺栓小徑 d1的計(jì)算值。題4-52圖題4-53圖54 一牽曳鉤用 2個(gè)M10 (di=8.376 mm )的普通螺栓固 定于機(jī)體上，如題4-54圖所示。已知接合面間摩擦

13、系數(shù)率引力fbf=0.15，可靠性系數(shù)Ks=1.2，螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為6.6級(jí)服極限b s=360MPa ,許用安全系數(shù)S=3。試計(jì)算該螺栓組連 接允許的最大牽引力F Rmax。55題4-55圖所示為一凸緣聯(lián)軸器，用兩半聯(lián)軸器材料為HT200 ,其許用擠壓應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力b p2=300MPa ,許用拉伸應(yīng)力題 4 54題圖6個(gè)M10的鉸制孔用螺栓連接，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。b pi=100MPa，螺栓材料的許用切應(yīng)力 t =92MPa ,b =120MPa。試計(jì)算該螺栓組連接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)di的計(jì)算值(設(shè)兩半矩Tmax。若傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Tmax不變，改用普通螺栓連接，試計(jì)算螺栓小徑聯(lián)軸器間的摩

14、擦系數(shù) f=0.16，可靠性系數(shù) Ks=1.2)。60題4-55題圖題4-56圖56有一提升裝置如題 4-56圖所示。(1) 卷筒用6個(gè)M8 (d1=6.647mm )的普通螺栓固連在蝸輪上，已知卷筒直徑D=150mm，螺栓均布于直徑 D°=180mm的圓周上，接合面間摩擦系數(shù) f=0.15，可靠性系數(shù) Ks=1.2，螺栓材料的許 用拉伸應(yīng)力b =120MPa，試求該螺栓組連接允許的最大提升載荷Wmax。(2) 若已知 Wmax=6 000N，其他條件同(1),試確定螺栓直徑。五、結(jié)構(gòu)題57試畫(huà)出普通螺栓連接結(jié)構(gòu)圖。已知條件：(1)兩被連接件是鑄件，厚度各約為15mm和20mm ;(

15、2) 采用M12普通螺栓；(3) 采用彈簧墊圈防松。要求按1 : 1的比例畫(huà)出。58試畫(huà)出鉸制孔用螺栓連接結(jié)構(gòu)圖。已知條件：(1)兩被連接件是厚度約為 20mm的鋼板；(2)采用M10鉸制孔用螺栓。要 求 按1:1的 比 例 畫(huà) 出。例解.1. 一厚度S =12mm的鋼板用4個(gè)螺栓固連在厚度S 1=30mm的鑄鐵支架上，螺 栓的布置有(a)、(b)兩種方案，如圖所示。已知：螺栓材料為 Q235, （T=95MPa、 t =96 MPa，鋼板cp=320 MPa，鑄鐵cpi=180 MPa，接合面間摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)Kf=1.2，載荷F.=12000N,尺 寸 l=400mm，a=

16、100mm。（1）試比較哪種螺栓布置方案合理？（2）按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通螺栓連接和鉸制孔用螺栓連接時(shí) 的累栓直徑。解題分析：本題是螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用的典型例子。解題 時(shí)，首先要將作用于鋼板上的外載荷 H向螺栓組連接的接合面形心簡(jiǎn)化，得出該螺栓 組連接受橫向載荷F e和旋轉(zhuǎn)力矩T兩種簡(jiǎn)單載荷作用的結(jié)論。然后將這兩種簡(jiǎn)單載荷 分配給各個(gè)螺栓，找出受力最大的螺栓，并把該螺栓承受的橫向載荷用矢量疊架原理求 出合成載荷。在外載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下，對(duì)不同的螺栓布置方案，受力最大的 螺栓所承受的載荷是不同的，顯然使受力最大的螺栓承受較小的載荷是比較合理的螺栓 布置

17、方案。若螺栓組采用鉸制孔用螺栓連接，則靠螺栓光桿部分受剪切和配合面間受擠 壓來(lái)傳遞橫向載荷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的剪切強(qiáng)度和連接的擠壓強(qiáng)度，可按相應(yīng)的強(qiáng)度條件式，計(jì)算受力最大螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑。若螺栓組采用普通螺栓連接，則靠擰 緊螺母使被連接件接合面間產(chǎn)生足夠的摩擦力來(lái)傳遞橫向載荷。在此情況下，應(yīng)先按受力最大螺栓承受的橫向載荷，求出螺栓所需的緊力；然后用只受預(yù)緊力作用的緊螺栓連 接，受拉強(qiáng)度條件式計(jì)算螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑 di；最后根據(jù)di查標(biāo)準(zhǔn)選取螺栓直徑d, 并根據(jù)被連接件厚度、螺母及墊圈厚度確定螺栓的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。解題要點(diǎn)：1 螺栓組連接受力分析（1）將載荷簡(jiǎn)化將載荷F e向螺栓組連接的接合面

18、形心 0點(diǎn)簡(jiǎn)化，得一橫向載荷Fe=12000N和一旋轉(zhuǎn)力矩 T=F J=12000X400=4.8X 106N mm （圖解一）。（2）確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷在橫向力FM乍用下，各個(gè)螺栓所受的橫向載荷 Fsi大小相同，與Fe同向。Fsi=F e/4=12000/4=3000 N而在旋轉(zhuǎn)力矩T作用下，由于各個(gè)螺栓中心至形心 0點(diǎn)距離相等，所以各個(gè)螺栓 所受的橫向載荷FS2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心與形心0的連線（圖解二）。對(duì)于方案（a），各螺栓中心至形心0點(diǎn)的距離為圖解二托架螺拴組連接ra. a2 a2 JOO2 1002 141.1mmT4.8 106K1所以 Fs2a8487 N4

19、ra 4 141.4由圖解二（a）可知，螺栓1和2所受兩力的夾角a最小，故螺栓1和2所受橫向載荷最大，即Fs maxa2Fs1 Fs2a COS.30002 8482 3000 8487 cos45 10820 N對(duì)于方案（b）,各螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為rb=a=100mm所以Fs2bT 4.8 1064rb 4 10012000由圖解二b可知，螺栓1所受橫向載荷最大，即FsmaxbFs1 Fs2b 3000 12000 15000 N（3）兩種方案比較在螺栓布置方案（a）中，受力最大的螺栓1和2所受的總橫向載荷Fsmaxa=10820N ；而在螺栓布置方案（b）中，受力最大的螺栓1所受的

20、總橫向載荷 Fsmaxb=15000N?？梢钥闯?Fsmaxa< Fsmaxb，因此方案（a）比較合理。2.按螺栓布置方案（a）確定螺栓直徑(1) 采用鉸制孔用螺栓連接1) 因?yàn)殂q制孔用螺栓連接是靠螺栓光桿受剪切和配合面間受擠壓來(lái)傳遞橫向載荷，因此按剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)螺栓光桿部分的直徑ds：4FT '4 10820 一 ccds J J 11.98 mm¥ V 96查 GB27-88，取 M12 X 60 (ds=14mm>11.98mm )。2) 校核配合面擠壓強(qiáng)度：按圖解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光桿與鋼板孔間Fsdsh1082013 8104MPa P 320M

21、Pa螺栓光桿與鑄鐵支架孔間P1Fsds 11082013 30= 27.7MPa P1 180MPa故配合面擠壓強(qiáng)度足夠。(2)采用普通螺栓連接因?yàn)槠胀菟ㄟB接，是靠預(yù)緊螺栓在被連 接件的接合面間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞橫向載荷，因此首先要求出螺栓所需的預(yù)緊力F'由 fF KfFs，得KfFs1.2 108200.1586560圏解三托架螺栓俎連接根據(jù)強(qiáng)度條件式可得螺栓小徑 d1，即d14 1.3F4 1.3 865609538.84mm查 GB196-81，取 M45 (d1=40.129mm>38.8mm )。2. 有一軸承托架用4個(gè)普通螺栓固連于鋼立柱上，托架材料為HT150，許

22、用擠壓力(T P=60MPa,螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為 6.6級(jí)，許用安全系數(shù)S=3，接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,可靠性系數(shù)Kf=1.2，螺栓相對(duì)剛度b 0.2，載荷F=6000N,尺寸如圖所Cb Cm示。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。托架螺拎組違接解題分析：本題是螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾覆力矩共同作用的典型 例子解題時(shí)首先要將作用于托架上的載荷 F分解成水平方向和鉛垂方向的兩個(gè)分力，并 向螺栓組連接的接合面形心 O點(diǎn)處簡(jiǎn)化，得出該螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和 傾覆力矩三種簡(jiǎn)單載荷作用的結(jié)論。然后分析該螺栓組連接分別在這三種簡(jiǎn)單載荷作用 下可能發(fā)生的失效，即：在橫向載荷的作用下，托架產(chǎn)生下滑；

23、在軸向載荷和傾覆 力矩的作用下，接合面上部發(fā)生分離； 在傾覆力矩和軸向載荷的作用下，托架下部或 立柱被壓潰；受力最大的螺栓被拉斷（或塑性變形）。由上述失效分析可知，為防止 分離和下滑的發(fā)生，應(yīng)保證有足夠的預(yù)緊力；而為避免托架或立柱被壓潰，又要求把預(yù) 緊力控制在一定范圍。因此，預(yù)緊力的確定不能僅考慮在橫向載荷作用下接合面不產(chǎn)生 相對(duì)滑移這一條件，還應(yīng)考慮接合面上部不分離和托架下部或立柱不被壓潰的條件。同時(shí)，要特別注意此時(shí)在接合面間產(chǎn)生足夠大的摩擦力來(lái)平衡橫向載荷的不是預(yù)緊力 F '，而是剩余預(yù)緊力F。螺栓所受的軸向工作載荷是由螺栓組連接所受的軸向載荷 和傾覆力矩來(lái)確定的。顯然，對(duì)上邊兩個(gè)

24、螺栓來(lái)說(shuō)，由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾 覆力矩所產(chǎn)生的軸向工作載荷方向相同，矢量疊加后數(shù)值最在，是受力最大的螺栓。最后就以受力最大螺栓的軸向工作載荷和預(yù)緊力確定螺栓所受的總拉力F0，根據(jù)螺栓的總拉力F0計(jì)算螺栓的直徑尺寸，以滿足螺栓的強(qiáng)度。解題要點(diǎn):1 螺栓組受力分析如圖所示，載荷F的可分解為橫向載荷FyFcos306000cos305196N (鉛垂向下)軸向載荷FxFsin 306000 cos303000N (水平向右)把Fx、Fy向螺栓組連接的接合面形心 O點(diǎn)處簡(jiǎn)化，得到傾覆力矩M Fx 180 Fy 420(3000 180 5196 420) 2.722 106N mm顯然，該螺

25、栓組連接受橫向載荷Fy、軸向載荷Fx和傾覆力矩M三種簡(jiǎn)單載荷的共 同作用。(1) 確定受力最大螺栓的軸向工作載荷 Fmax。 在軸向載荷Fx作用下，每個(gè)螺栓受到的軸向工作載荷為750作用下，上部螺栓進(jìn)一步受到拉伸，每個(gè)螺栓受以的軸向工作載L Fx 3000Fp 44而在傾覆力矩M荷為FmMl max4li2i 12722 叫 210 3204 2102顯然，上部螺栓受力最大，其軸向工作載荷為Fmax Fp Fm 750 3240 3990(2)確定螺栓的預(yù)緊力 F'1)由托架不下滑條件計(jì)算預(yù)緊力F '。該螺栓組連接預(yù)緊后，受軸向載荷Fx作用時(shí)，其接合面間壓力剩余預(yù)緊力 F，而受

26、傾覆力矩 M作用時(shí)，其接合面上部壓緊力減小，下 部壓緊力增大，故M對(duì)接合面間壓緊力的影響可以不考慮。因此，托架不下滑的條件 式為4fF KfFyC而F FFm F 1 bFpCb Cm P4f FCbFpKfFy所以F f 1走Fp將已知數(shù)值代入上式，可得1.2 5196F（1 0.2） 75010992 N4 0.152）由接合面不分離條件計(jì)算預(yù)緊力F 'pmin可得ZFCbCbCmCbFxCbCb Cm W1Cb CmFxWa式中2280 500,16328050069.618 10mm3接合面面積，A=280 X( 500-280) =61 600mm2;W接合面抗彎載面模量，即

27、Z 螺栓數(shù)目，Z=4。其他參數(shù)同前。將已知數(shù)值代入上式，可得(10.2)30002.722 1069.618 1066160040873）由托架下部不被壓潰條件計(jì)算預(yù)緊力 F '（鋼立柱抗擠壓強(qiáng)度高于鑄鐵托架）ZFCbP minA1CbCm可得F1P A 1ZFxA1CbMCbCm WP(:bF M ACbC1 xAmW式中，p為托架材料的許用擠壓應(yīng)力，p =60MPa。其他參數(shù)同前。將已知數(shù)值入上式，可得- 60 61600 (1 0.2)4300062.722 109.618 10661600=921 113 N綜合以上三方面計(jì)算，取 F ' =11 000N。2 計(jì)算螺栓

28、的總拉力F0F作用的緊螺栓連接，故螺栓的總拉這是受預(yù)緊力F'作用后又受軸向工作載荷力為F0 F 1 b F 11000 0.2 399011798 NCb Cm3. 確定螺栓直徑d14侔式中為螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力，由題給條件知s/S =360/3=120MPa缶“ M 1.3 11798 "步 所以 d1* 12.757 mm 120查 GB196-81，取 M16 (d1=13.855mm>12.757mm)。說(shuō)明：該題也可先按托架不下滑條件確定預(yù)緊力F',然后校核托架上部不分離和托架下部不壓潰。3.有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓連接，如圖所示。已知?dú)飧字?/p>

29、的壓力P在02MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑 D=500mm,螺栓分布圓直徑 D0=65Omm。為保證氣密性 要求，剩余預(yù)緊力F 1.8F ( F為螺栓的軸向工作載荷)，螺栓間距t 4.5d ( d為螺栓 的大徑)。螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力 =120MPa，許用應(yīng)力幅 a 20 MPa。選用銅皮 石棉墊片，螺栓相對(duì)剛度Cb/(Cb Cm) 0.8，試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。解題分析：本題是典型的僅受軸向載荷作用的螺栓組連接。但是，螺栓所受載荷是變化的，因此應(yīng)先按靜強(qiáng)度計(jì)算螺栓直徑，然后校核其疲勞強(qiáng)度。此外，為保證連接 的氣密性，不僅要保證足夠大的剩余預(yù)緊力，而且要選擇適當(dāng)?shù)穆菟〝?shù)目，保證螺栓間間距不致過(guò)大。

30、解題要點(diǎn)：1 初選螺栓數(shù)目Z因?yàn)槁菟ǚ植紙A直徑較大，為保證螺栓間間距不致過(guò)大，所以應(yīng)選用較多的螺栓,初取Z=24。2 計(jì)算螺栓的軸向工作載荷F(1)螺栓組連接的最大軸向載荷 Fq :2 2FQ=Rp 50 23.92744105(2)螺栓的最大軸向工作載荷F呂 3927 1 061 6 362.5Z243 計(jì)算螺栓的總拉力F0F0 F F 1.8F F 2.8F2.8 16 632.5=45 815 N4 計(jì)算螺栓直徑4 1.3Fodi4 13 45815mm=25.139mm120氣制蓋螺栓組連接查 GB196-81，取 M30 (d1=26.211mm>25.139mm)。5校核螺栓

31、疲勞強(qiáng)度a 土予。.82 16362號(hào) 12.13MPa a20MPa26.211故螺栓滿足疲勞強(qiáng)度。6校核螺栓間距實(shí)際螺栓間距為t 衛(wèi) 65085.1Z 24故螺栓間距滿足連接的氣密性要求。mm 4.5d4.5 30135 mm4.起重卷筒與大齒輪用 8個(gè)普通螺栓連接在一起，如圖所示。已知卷筒直徑D=4000mm，螺栓分布圓直徑Do=5OOmm,接合面間摩擦系數(shù)f=0.12,可靠性系數(shù)Ks=1.2,起重鋼索拉力Fq=50000N，螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=100MPa。試設(shè)計(jì)該螺栓組的螺栓直徑解題分析：本題是典型的僅受旋轉(zhuǎn)力矩作用的螺栓組連接。由于本題是采用普通螺栓連接，是靠接合面間的摩擦力矩

32、來(lái)平衡外載荷一一旋轉(zhuǎn)力矩，因此本題的關(guān)鍵是計(jì) 算出螺栓所需要的預(yù)緊力F '。而本題中的螺栓僅受預(yù)緊力F '作用，故可按預(yù)緊力F '來(lái)確定螺栓的直徑。卷筒與大齒輪的螺栓組連接解題要點(diǎn):1 計(jì)算旋轉(zhuǎn)力矩Td4007T Fq50000107 N mm2 22 計(jì)算螺栓所需要的預(yù)緊力F '由 ZfF -D0 DsT2F 2卻 ZfD。將已知數(shù)值代入上式，可得2KsT2 1.2 107F -50 000 N mmZfD。8 0.12 5003.確定螺栓直徑d14 13F4 1.3 50000Y 10028.768mm查 GB196-81，取 M36 (d1=31.670m

33、m>28.768mm)。討論：(1)此題也可改為校核計(jì)算題，已知螺栓直徑，校核其強(qiáng)度。其解題步驟仍然是需先求F'，然后驗(yàn)算ca1.3Fd；/4(2) 此題也可改為計(jì)算起重鋼索拉力 FQ。已知螺栓直徑，計(jì)算該螺栓所能承受的預(yù)緊力F',然后按接合面摩擦力矩與作用于螺栓組連接上的旋轉(zhuǎn)力矩相平衡的條件，求出拉力Fq,即由ZfF 玉 KsFq-2 2FqZfF DoKsD5. 下圖所示兩種夾緊螺栓連接，圖a用一個(gè)螺栓連接，圖b用兩個(gè)螺栓連接。已 知圖a與圖b中：載荷Fq=2 000N，軸徑d=60mm，截獲Fq至軸徑中心距離 L=200mm， 螺栓中心至軸徑中心距離l=50m m。

34、軸與轂配合面之間的摩擦系數(shù) f=0.5mm,可靠性系 數(shù)Ks=1.2，螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=100MPa。試確定圖a和圖b連接螺栓的直徑do解題分析：(見(jiàn)圖解)夾緊連接是借助地螺栓擰緊后，轂與軸之間產(chǎn)生的摩擦力矩 來(lái)平衡外載荷Fq對(duì)軸中心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是螺栓組連接受旋轉(zhuǎn)力矩作用的一種變異，連 接螺栓僅受預(yù)緊力F '的作用。因?yàn)槁菟ńM連接后產(chǎn)生的摩擦力矩是由轂與軸之間的正 壓力Fn來(lái)計(jì)算，當(dāng)然該正壓力Fn的大小與螺栓預(yù)緊力F '的大小有關(guān)，但若仍然按照 一般情況來(lái)計(jì)算則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。在確定預(yù)緊力 F '與正壓力Fn的關(guān)系時(shí)，對(duì)于圖a可 將轂上K點(diǎn)處視為鉸鏈，取一部分為分離體

35、；而對(duì)于圖 b可取左半轂為分離體。F '與 Fn之間的關(guān)系式確定后，再根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的條件，確定出正壓力Fn與載荷Fq之間的關(guān)系式，將兩式聯(lián)立求解，便可計(jì)算出預(yù)緊力F '之值，最后按螺栓連接的強(qiáng)度條件式，確定出所需連接螺栓的直徑 d。解題要點(diǎn)：1 確定圖a連接螺栓直徑d（1）計(jì)算螺栓連接所需預(yù)緊力F '將轂上K點(diǎn)視為鉸鏈，軸對(duì)轂的正壓力為 Fn，由正壓力Fn產(chǎn)生的摩擦力為fFN取轂上一部分為分離體，對(duì) K點(diǎn)取矩，則有Fn夾緊螺栓連接所以Fnd2l dKsFqLf (21 d )（注意：此時(shí)作用于分離體上的力中沒(méi)有外載荷F Q）而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

36、的條件，則有2 fFN d2KsFqL所以KsFqL Ffd從而有fKsFqLdKsFqLfd2l d f (21 d )將已知數(shù)值代入上式，可得=20 0001.2 2000 2000.15 (2 5060)（2）確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預(yù)緊力F '作用，故其螺紋小徑為di.4 1.3F4 1.3 200010018.195mm查 GB196-81，取 M24 (d1=20.752mm>18.195mm)。2.確定圖b連接螺栓直徑d(1)計(jì)算螺栓連接所需預(yù)緊力F '取左半轂為分離體,顯然,F ' =Fn/2。而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的條件，則有K

37、sFqLfd所以2fFN - KsFqL2KsFqL =1.22000 200fd 2 0.15 6026666.7從而有FKsFqLfdFn將有關(guān)數(shù)值代入上式，可得f=0.15。矩T。數(shù)如又知該(2)確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預(yù)緊力F '的作用，故其螺紋小徑為4 1.3F U 1.3 26666.7 一 “cd1： 21.009 mm. 100查 GB196-81，取 M30 (d1=26.211mm>21.009mm)。說(shuō)明：這里查取的連接螺栓直徑d是按第一系列確定的；若按第二系列，則連接螺栓的直徑d為M27 (d1=23.752mm)。6. 圖示弓形夾鉗用Tr28

38、X 5螺桿夾緊工作，已知壓力 F=40 000N，螺桿末端直徑 d0=20mm，螺紋副和螺桿末端與工件間摩擦系數(shù)(1)試分析該螺紋副是否能自鎖；(2)試計(jì)算擰緊力 解題要點(diǎn)：(1) GB 5796.1-86查得Tr28 X 5梯形螺紋的參 下：大徑 d=28mm ;中徑 d2=25.5mm;螺距 p=5mm。弓形夾鉗螺紋為單線即線數(shù) n=1所以螺旋升角ar如壬ar如5.5 3-25713 34 16而當(dāng)量摩擦角varctan fvarctan cos已知 f= 0.15, B =a/2=15°,所以得0.15v arctan8.8278 49 37cos15顯然 v，故該螺紋副能自鎖

39、。(2)因?yàn)榭鼐o螺桿既要克服螺紋副間的摩擦力矩T1,又要克服螺桿末端與工件間的 摩擦力矩T2,故擰緊力矩T= T1+ T2d2T1 T tan( v)-225.540000 tan(3.5718.827 ) N mm 112112N mm2螺桿末端與工件間的摩擦相當(dāng)于止推軸頸的摩擦，其摩擦力矩11T2fFd00.15 40000 20 N mm=4000N mm3 3故得 T= T1+ T2= (112 112+40000 N mm=152 112 N mm7. 圖示為一螺旋拉緊裝置，旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿A和B向中央移近，從而將被拉零件拉緊。已知：螺桿 A和B的螺紋為M16 (d1=13

40、.385mm),單線；其材 料的許用拉伸應(yīng)力 =80MPa;螺紋副間摩擦系數(shù)f=0.15。試計(jì)算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax，并計(jì)算旋緊時(shí)螺旋的效率n解題分析：由題給條件可知；旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿受到拉伸；施加于中間零件上的轉(zhuǎn)矩T愈大，兩端螺桿受到的軸向拉力 F愈大；而螺桿尺寸一定，所能承受 的最大軸向拉力Tmax則受到強(qiáng)度條件的限制，因此，對(duì)該題求解時(shí)首先應(yīng)按強(qiáng)度條件螺換拉緊裝酉1 3F式e< ，計(jì)算出Tmax ;然1 /4后由Tmax計(jì)算螺紋副間的摩擦力矩T1max ；最后求出允許旋轉(zhuǎn)中間零件的最大轉(zhuǎn)矩Tmax解題要點(diǎn)：(1)計(jì)算螺桿所能承受的最大軸向拉力 Tmax1

41、.3F 孑e 2W1 /4F 亙4 1.3T max=4 1.32d 13.835809 251(2)計(jì)算螺紋副間的摩擦力矩 Tmax4 1.3由GB196-81查得M16螺紋的參數(shù)如下:大徑d=16mm;中徑d2=14.701mm;螺距p=2mm;單線，即線數(shù)n=1。所以螺旋升角arcta n-d2arcta n1 214.7012.4802 28 47而當(dāng)量摩擦角arctan fvarcta ncos已知f=0.15, B = a /2=30,所以得0 15所以 v arctan-°旦 9.8269 49 35cos30螺紋副間的最大摩擦力矩T 1max= Tmax tan(v)

42、d29251 tan(2.4809.826 )14.7012N mm=14 834 N mm(3) 計(jì)算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax因?yàn)槭┘拥刂虚g零件上的轉(zhuǎn)矩要克服螺桿A和B的兩種螺紋副間摩擦力矩，故有Tmax=2 T1max= 2 X 14 834=29 668N mm(4) 計(jì)算旋緊時(shí)螺旋的效率因?yàn)樾o中間零件轉(zhuǎn)一周，做輸入功為T(mén)max2，而此時(shí)螺桿A和B各移動(dòng)1個(gè)導(dǎo)程丨np 1 2 mm=2mm，做有用功為2Fmaxl，故此時(shí)螺旋的效率為2F lmax1T 2max J2 9251 20.19919.9%29688 2或按公式tantan 2.4800.19919.9%tan(

43、v)tan(2.4809.826 )8. 有一升降裝置如圖所示，螺旋副采用梯形螺紋，大徑d=50mm;中徑d2=46mm; 螺距p=8mm;線數(shù)n =4,去承面采用推力球軸承。升降臺(tái)的上下移動(dòng)處采用導(dǎo)滾輪，升降裝捷螺旋螺桿下桿上它們的摩擦陰力忽略不計(jì)。設(shè)承受截Fq=50000N，試計(jì)算：（1）升降臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率，已知副間摩擦系數(shù)f=0.1。（2）穩(wěn)定上升時(shí)施加于螺桿上的力矩。（3）若升降臺(tái)以640mm/min上升，則 所需的轉(zhuǎn)速和功率。（4）欲使升降臺(tái)在截獲Fq作用下等速 降，是否需要制動(dòng)裝置？若需要，則加于螺 的制動(dòng)力矩是多少？解題要點(diǎn):（1）計(jì)算升降臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率arcta n f

44、varcta n cosarcta n 011-cos155.911該螺紋的螺旋升角為arcta n Pd2arctan 4 812.48046而螺旋副的當(dāng)量摩擦角為故得效率tantan 12.480tan(v)tan (12.4805.911 )66.58%(2)計(jì)算穩(wěn)定上升時(shí)施加地螺桿上的力矩T=FQta n(v)d2250000 TAN (12.486382487 N mm5.911 )462(3)計(jì)算螺桿所需轉(zhuǎn)速n和功率p按題給條件，螺桿轉(zhuǎn)一周，升降臺(tái)上升一個(gè)導(dǎo)程L=np=4X 8=32 mm，故若升降臺(tái)以640mm/min的速度上升，則螺桿所需轉(zhuǎn)速為n= (640* 32) =20r

45、/mi n計(jì)算螺桿所需功率P,有如下三種方法:1)第一種計(jì)算方法：按螺桿線速度 1及圓周力Ft確定螺桿所需功率P。曲亠0.0482 m/s60 1000 60 1000FtFq tan(v) 50000 ta n(12.4865.911 ) 16630 N可得2)P 亙 16630 °.°4820 801 kW1000 1000第二種計(jì)算方法：按同一軸上功率Tn382487 20-6廠 0.89.55 109.55 10P與轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系式，可得kW3)第三種計(jì)算方法：按升降臺(tái)以速度2 =640mm/mi上升時(shí)所需功率來(lái)確定螺桿所需功率P, 即FQ 21000故得

46、(4)6400.010760 1000Fq 250000 0.010710001000 0.6658m/s0.8 kW判斷是否需要制動(dòng)裝置，計(jì)算制動(dòng)力矩 T'。12.486 , v 5.911，可知v螺旋副不自鎖，故欲使升降臺(tái)在載荷 Fq作用下等速下降，則必須有制動(dòng)裝置。施加于螺桿上的制動(dòng)力矩為T(mén) Fq tan(=132 551v)-d2 50000 tan (12.4865.911 ) 46N mm2 29試找出圖中螺紋連接結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤，說(shuō)明原因，并繪圖改正。已知被連接件材 料均為Q235,連接件為標(biāo)準(zhǔn)件。（a）普通螺栓連接；（b）螺釘連接；（c）雙頭螺栓連 接；（d）緊定螺釘連接。

47、蛛紋連接結(jié)構(gòu)解題要點(diǎn)：（1）普通螺栓連接（圖a）主要錯(cuò)誤有：1）螺栓安裝方向不對(duì)，裝不進(jìn)去，應(yīng)掉過(guò)頭來(lái)安裝;2）普通螺栓連接的被聯(lián)接件孔要大于螺栓大徑，而下部被連接件孔與螺栓桿間無(wú) 間隙；3）被連接件表面沒(méi)加工，應(yīng)做出沉頭座并刮平，以保證螺栓頭及螺母支承面平整 且垂直于螺栓軸線，避免擰緊螺母時(shí)螺栓產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；4）一般連接；不應(yīng)采用扁螺母；5）彈簧墊圈尺寸不對(duì)，缺口方向也不對(duì)；6）螺栓長(zhǎng)度不標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)l=60mm ；7）螺栓中螺紋部分長(zhǎng)度短了，應(yīng)取長(zhǎng) 30mm。改正后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖解ac)d)圖解改正后的螺紋連接結(jié)構(gòu)（2）螺釘連接（圖b）主要錯(cuò)誤有：1）采用螺釘連接時(shí)，被連接件之一應(yīng)有大

48、于螺栓大徑的光孔，而另一被連接件上應(yīng)有與螺釘相旋合的螺紋孔。而圖中上邊被連接件沒(méi)有做成大地螺栓大徑的光孔，下喧被連接件的螺紋孔又過(guò)大，與螺釘尺寸不符，而且螺紋畫(huà)法不對(duì)，小徑不應(yīng)為細(xì)實(shí)踐；2）若上邊被連接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒(méi)有加工。改正后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖解b。（3）雙頭螺柱連接（圖c）。主要錯(cuò)誤有：1）雙頭螺柱的光桿部分不能擰進(jìn)被連接件的螺紋孔內(nèi)， M12不能標(biāo)注在光桿部分；2）錐孔角度應(yīng)為120。，而且應(yīng)從螺紋孔的小徑（粗實(shí)線）處畫(huà)錐孔角的兩邊；3）若上邊被連接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒(méi)加工；4）彈簧墊圈厚度尺寸不對(duì)。改正后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖解C。（4）緊定螺釘連接（圖d ）。主要錯(cuò)誤

49、有：1）輪轂上沒(méi)有做出M6的螺紋孔；2）軸上未加工螺紋孔，螺釘擰不進(jìn)去，即使有螺紋孔，螺釘能擰入，也需作局部 剖視才能表達(dá)清楚。改正后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖解d。1.單項(xiàng)選擇題1A2A3B8D9C10C15C16B17C22A23D24A六、習(xí)題參考答案2.填空題25 60°連接；30°傳動(dòng)4 A5 A6 D7 B11 B12 A13 A14 A18 C19 B20 B21 D26螺旋升角丫小于當(dāng)量摩擦角4fFKsFr3127三角螺紋；管螺紋；矩形螺紋；梯形螺紋和鋸齒形螺紋28提高傳動(dòng)效率29升角與頭數(shù)30螺紋副間摩擦力矩；螺母（或螺栓頭）端面與被連接件支承面間的摩擦力矩之和31防止螺

50、桿與螺母（或被連接件螺紋孔）間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)（或防止螺紋副間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）32拉伸；扭剪33拉伸；螺栓發(fā)生塑性變形或斷裂34 Fo FCbCbCbCm1.3F。d2 /435預(yù)緊力F ;部分軸向工作載荷Fo；或殘余預(yù)緊力F；軸向工作載荷 F36螺栓；被連接件37減小和避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力的作用38均勻各旋合圈螺紋牙上的載荷39彎曲40摩擦；機(jī)械；永久性3問(wèn)答題（參考答案從略）51解題要點(diǎn):Fo FCbFCb Cm1000 N 0.5 1 000 N 1500 N1000 N-0.5 1000N500 N或F F0為保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙，則F1 500 N-1 000 N500 NFA 0。由FF 1CbF a 0CbCmCb Cb Cm1 C b/ CbCm工00 N 2 000N1-0.5所以Fmax 2 000 N52解題