最新机械设计习题集答案第十五章 螺纹连接(解答)资料

螺纹连接和螺旋传动1、【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。

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

【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。

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。

矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角0=α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副磨损后，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、螺纹联接为何要防松？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。

《机械设计》作业一 —— 机械设计总论及螺纹连接姓名班级学号成绩一、填空题1、若一零件的应力循环特性r=+0.5，σa =70N/mm 2，则此时σm 为210N/ mm 2，σmax 为280 N/mm 2，σmin 为140 N/mm 2。

2、材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1 =300N/mm 2，循环基数N 0=106，寿命指数m=9，当应力循环次数N=105时，材料的弯曲疲劳极限 σ-1N =387.5N/mm 2。

3、在变应力工况下，机械零件的损坏将是疲劳断裂，这种损坏的断面包括光滑区和粗糙区。

4、机械零件常见的失效形式有整体断裂、过大的残余变形、表面破坏、正常工作条件的破坏。

5、螺纹的公称直径是指螺纹的___大径__。

6、粗牙螺纹的定义是_同一螺纹公称直径下螺距最大的那种规格的螺纹。

7、螺纹的升角是指螺纹中径处的升角,拧紧螺母时效率公式为)(v tg tg ρψψη+=。

8、在螺纹连接中，当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔、采用普通螺栓连接时，往往采用_____螺钉___连接或双头螺柱连接。

9、三角形螺纹主要用于联接，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。

10、螺纹连接常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、破坏防松。

11、螺纹连接的拧紧力矩包括克服螺纹副相对转动的阻力矩和螺母与被联接件支承面间的摩擦阻力矩。

12、计算螺栓强度时用螺栓的小径，分析螺纹的受力时用螺栓的中径。

13、仅承受预紧力的是紧螺栓连接强度计算时，螺栓危险截面上有拉伸和扭转载荷联合作用。

因此，在截面上有拉应力和剪应力。

14、采用经机械加工制成的凸台或沉头座孔做为螺栓与螺母接触的支承面是为了避免螺栓受到偏心载荷。

15、螺栓强度等级标记6.6级，6⨯6⨯10=360MPa表示材料的屈服强度；螺母强度等级标记8级，8⨯100=800MPa表示材料的抗拉强度。

16、对于重要的联接不宜用小于M12-M16的螺栓主要是因为避免预紧时拧断螺栓。

机械设计基础第十五章螺纹连接参考答案第十五章螺纹连接15-12、已知气缸的工作压力在00.5a MP 之间变化。

汽缸内径500mm D =，汽缸盖螺栓数目为16，结合面间采用铜皮石棉垫片。

试计算汽缸盖螺栓直径。

s 22600.50.5109817644613661.5920415340s 3,Q A Q D F P P NFF NF F N F F F N σσ∏∏?===??===''==''=+==b 解：由于气缸盖螺栓连接需满足气密性、强度等要求，并要求具有足够的疲劳强度。

按表选定螺栓强度级别、材料及其主要力学性能如下：6.8级、45钢、=600MPa 、=480MPa.汽缸最大荷载螺栓工作载荷残余锁紧力螺栓最大拉力取安全系数故许用拉1480160312.6mm c 0.8c 153400.8613610431.2153401043124552sMPad mmF N F F Nσσ==≥=='=-?='--==11121012应力：[]=s 螺栓直径查标准确定标准螺栓尺寸：M16内径d =13.835螺栓疲劳轻度校核：相对刚度、选石棉垫片c +c 锁紧力 F =F -c +c 螺栓拉力变化幅 2螺栓危222101d 13.835150.331442455=16.3312150.331a 0.87 1.251192[]17.846[]3 3.90.87 1.251[]316a m u a a m u a a A mm F F MPaA K K MPaS K K K s δδδδεδδεδ-∏?∏==='-=====?=====-1B 险截面积螺栓应力幅螺栓材料疲劳极限=0.32=0.32600=192MP 许用应力幅其中：、、、疲劳强度校核：.330a []17.846a MP MPa σ=∴ 安全15-13、一托架用6个铰制孔用螺栓与钢柱相连接，作用在托架上的外载荷4510Q F N =?。

机械设计-连接部分测试题一、填空：1、按照联接类型不同，常用的不可拆卸联接类型分为焊接、铆接、粘接和过盈量大的配合。

2、按照螺纹牙型不同，常见的螺纹分为三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。

其中三角螺纹主要用于联接，梯形螺纹主要用于传动。

3、根据螺纹联接防松原理的不同，它可分为摩擦防松和机械防松。

螺纹联接的防松，其根本问题在于防止螺纹副转动。

4、对于螺纹联接，当两被联接件中其一较厚不能使用螺栓时，则应用双头螺柱联接或螺钉联接，其中经常拆卸时选用双头螺柱联接。

5、普通螺栓联接中螺栓所受的力为轴向（拉）力，而铰制孔螺栓联接中螺栓所受的力为轴向和剪切力。

6、在振动、冲击或变载荷作用下的螺栓联接，应采用防松装置，以保证联接的可靠。

7、在螺纹中，单线螺纹主要用于联接，其原因是自锁，多线螺纹用于传动，其原因是效率高。

8、在螺纹联接中，被联接上应加工出凸台或沉头座，这主要是为了避免螺纹产生附加弯曲应力。

楔键的工作面是上下面，而半圆键的工作面是（两）侧面。

平键的工作面是（两）侧面。

9、花键联接由内花键和外花键组成。

10、根据采用的标准制度不同，螺纹分为米制和英制，我国除管螺纹外，一般都采用米制螺纹。

圆柱普通螺纹的公称直径是指大径，强度计算多用螺纹的（）径。

圆柱普通螺纹的牙型角为 60 度，管螺纹的牙型角为（）度。

二、判断：1、销联接属可拆卸联接的一种。

（√）2、键联接用在轴和轴上支承零件相联接的场合。

（√）3、半圆键是平键中的一种。

（×）4、焊接是一种不可以拆卸的联接。

（√）5、铆接是一种可以拆卸的联接。

（×）一般联接多用细牙螺纹。

（×）6、圆柱普通螺纹的公称直径就是螺纹的最大直径。

（√）7、管螺纹是用于管件联接的一种螺纹。

（√）8、三角形螺纹主要用于传动。

（×）9、梯形螺纹主要用于联接。

（×）10、金属切削机床上丝杠的螺纹通常都是采用三角螺纹。

（×）11、双头螺柱联接适用于被联接件厚度不大的联接。

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。

第十五章 轴一、选择题15—1按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 A ，自行车的前轴是 B ，连接汽车变速箱与后桥，以传递动力的轴是 C 。

A 转动心轴B 固定心轴C 传动轴D 转轴 15—2 为了提高轴的刚度，措施 B 是无效的。

A 加大阶梯轴个部分直径 B 碳钢改为合金钢 C 改变轴承之间的距离 D 改变轴上零件位置15—3 轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在 B 。

A 轮毂中间部位B 沿轮毂两端部位C 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处 15—4 轴直径计算公式3nPC d ≥， C 。

A 只考虑了轴的弯曲疲劳强度 B 考虑了弯曲、扭转应力的合成 C 只考虑了扭转应力D 考虑了轴的扭转刚度15—5 轴的强度计算公式22)(T M M e α+=中，α是 C 。

A 弯矩化为当量转矩的转化系数B 转矩转化成当量弯矩的转化系数C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数D 强度理论的要求 15—6 轴的安全系数校核计算，应按 D 计算。

A 弯矩最大的一个截面B 弯矩和扭矩都是最大的一个截面C 应力集中最大的一个截面D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面 15—7 轴的安全系数校核计算中，在确定许用安全系数S 时,不必考虑 A 。

A 轴的应力集中B 材料质地是否均匀C 载荷计算的精确度D 轴的重要性 15—8 对轴上零件作轴向固定，当双向轴向力都很大时，宜采用 C 。

A 过盈配合B 用紧定螺钉固定的挡圈C 轴肩—套筒D 轴肩—弹性挡圈 15—9 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 C 。

A 静强度B 刚度C 疲劳强度D 耐冲击性能 15—10 如阶梯轴的过渡圆角半径为r ，轴肩高度为h,上面安装一个齿轮，齿轮孔倒角为C 45°,则要求 A 。

A r<C<hB r=C=hC r>C>hD C<r<h 15—11在下列轴上轴向定位零件中， B 定位方式不产生应力集中。

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。