机械设计作业集(答案)
第五章螺纹
一、简答题
1.相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别?
答普通三角螺纹的牙型角为60 0,又分为粗牙螺纹和细牙螺纹，粗牙螺纹用于—般连接，细牙螺纹在相同公称直径时，螺距小、螺纹深度浅、导程和升角也小，自锁性能好，适合用于薄壁零件和微调装置。细牙螺纹的自锁性能好，抗振动防松的能力强，但由于螺纹牙深度浅，承受较大拉力的能力比粗牙螺纹差。
2.螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同?
答
(1)普通螺栓连接：被连接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。
(2)精密螺栓(铰制孔螺栓)连接：装配间无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制扎螺栓连接。
(3)双头螺柱连接：螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母，适于常拆卸而被连接件之一较厚时。装拆时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。
(4)螺钉连接：适于被连接件之一较厚( 上带螺纹孔) 、不需经常装拆、受载较小的情况。一端有螺钉头、不需螺母。
(5)紧定螺钉连接：拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零
件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。
3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？
答绝大多数螺纹连接在装配前都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。这个预先加的作蝴用力称为顶紧JJ 力。预紧的目的在于增强连接的紧密性和可靠性，以防止被连接件在受力后出现松动、缝隙或发生滑移。
4.连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施?
答; 对于一般单线螺纹，螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角，本身能满足自锁条件，但是在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副摩擦力可能减小或瞬时消失，多次反复作用后，就可能松脱。另外，在温度大幅度变化的情况下，反复的热胀冷缩，也会造成松脱。
5.防松原理和防松装置有哪些?
答防松的根本在于防止螺旋副在受载荷时发生相对转动，防松的方法分为：摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副关系的永久防松。具体装置如下；
(1)摩擦防松：对顶螺母，弹簧垫图，自锁螺毋。
(2)机械防松：开口销与六角开槽螺母，止动垫圈，串联钢丝。
(3)破坏螺旋副关系的永久防松：铆合，冲点，涂胶粘剂。
6.为什么只受预紧力的紧螺栓连接，对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的1．3 倍按纯拉伸计算?
答受顶紧力的紧螺栓连接在拧紧力矩的作用下，螺栓除了要受到顶
紧力的拉伸应力外，还要受到螺纹摩擦力距的扭转而产生扭转应力，所以处于复合应力状态。设计中要综合考虑拉应力和扭转应力，其处理方法是把计算应力乘以1.3 ，即把拉应力增大30 ％以考虑扭转应力的影响。
7.常见的螺栓中的螺纹是右旋还是左旋、是单线还是多线？GB5782-2000 螺栓M16X100，8.8 级，螺栓试问：螺栓的公称直径是多少?100 是螺栓哪部分的长度？螺栓的屈服极限是多少？
答：常见的螺栓中的螺纹是右旋、单线螺纹。
螺栓的公称直径是16mm 100是螺栓杆长，螺栓的屈服极限是640MPa.
8.为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10 圈？提高螺栓联接强
度有哪些主要措施？
答：因载荷分布不均，其中第一旋合圈约占总载荷的 1 ／3，
而第8圈以后几乎不承受载荷，故大于1 0圈的加高螺母并不能提高联接的强度。
提高螺栓联接强度的主要措施有：
1)降低影响螺栓疲劳强度的应力幅；
2
）改善螺纹牙上载荷分布不均的现象；
3）减小应力集中的影响；
4）采用合理的制造工艺方法。
二、计算题
1.图示螺栓联接中，采用两个M20的4.6级普通螺栓，其安全系数为1.5，联接接合面间的摩擦系数
f=0.20，防滑系数
K
S = 1.2
，计算该联接允许传递的静载荷F O（M20的螺栓
d i T7.294mm)
解：假设各螺栓所需预紧力均为F O ,则由平衡条件
K s∙F 由于螺栓仅受横向载荷，则螺栓危险截面的强度条件为:
(2)F ∑
f.F o.ZJ K s・F 得 f .z.i
(1)
2
1
240
= 160N∕mm 2 1.5
2. 一悬臂粱由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间， 如图所示，已知载荷 P=1000N 螺栓布局和相关尺寸如图所示，
试选择螺栓直径d o ( 15分)注：(1)螺栓的性能等级为 6.8 ； 安全系数为1.5.
(2)图示尺寸单位为 mm
(3)板间摩擦系数f=0.15，防滑系数KS=1.2 ; ;(4)螺纹标准见下表：
螺栓的屈服极限
=4 6 10= 240MPa
由( 1)、(2) 得
「
d 1
2
F ]fzi 4 1.3 K S
二
19273.75N
P 1000
___ 解： 悬臂粱在 y 向摩擦力，Fy = Z
250N
4
悬
臂粱
在 图 示方
向
的摩擦力为
可得1、4螺栓联接所受摩擦力合力最大，
F R
PL RZ
1000 500 25「2 4
2121.3N
5
由图
