机械设计2-螺栓连接

1、螺纹升角ψ增大，则连接的自锁性----，传动的效率----；牙型角α增大，则连接的自锁性----，传动的效率----。

A：提高 B：不变 C：降低2、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3、当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用：A：螺栓连接 B：螺钉连接C：双头螺柱连接 D：紧定螺钉连接4、在铰制孔用螺栓连接中，螺栓杆与孔的配合为：A：间隙配合 B：过渡配合C：过盈配合5、在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是：A：提高强度 B：提高刚度C：防松 D：减小每圈螺纹牙上的受力6、设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了：A：美观 B：受力最小C：连接方便 D：接合面受力较均匀7、受横向转矩的螺栓组采用铰制孔时，每个螺栓所受的载荷是：A：相等的 B：与到几何中心距离成正比C：与到几何中心距离成反比 D：都不变8、被连接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓连接，则载荷靠-----来传递。

A：接合面之间的摩擦力 B：螺栓的剪切和挤压C：螺栓的剪切和被连接件的挤压9、在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式，Q为：A：工作载荷 B：预紧力C：预紧力+工作载荷 D：工作载荷+残余预紧力10、现有一个单个螺栓连接，要求连接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度C b与被连接的刚度Cm相等，连接的预紧力为F′，现开始对连接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F′的大小相等时，则：A：被连接发生分离，连接失效B：被连接件即将发生分离，连接不可靠C：连接可靠，但不再继续加载D：连接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力F′的两倍11、螺栓的材料性能等级标成6.8，其数字6.8代表：A：对螺栓材料的强度要求 B：对螺栓的制造精度要求C：对螺栓材料的刚度要求 D：对螺栓材料的耐腐蚀性要求12、不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为：A：直径小，易过载 B：直径小，不易控制预紧力C：直径大，材料缺陷多 D：直径大，安全13、一紧螺栓连接的螺栓受到轴向变载荷作用，已知F min=0，F max=F，螺栓的危险截面面积为Ac，螺栓的相对刚度为Kc，则该螺栓的应力幅为：A： B:C: D:14、当一个承受变载荷的螺栓连接，其螺栓的静强度足够而疲劳强度不足时，应首先考虑采用-----来提高其疲劳强度A: 增加螺栓直径 B: 提高螺栓材料的屈服极限C: 改用双螺母 D: 柔性螺栓15、为了改善纹牙上的载荷分布，通常都以-----的方法来实现。

机械结构常用连接方式机械结构在工程设计中起着至关重要的作用，而连接方式则是机械结构中不可或缺的一部分。

连接方式的选择直接影响到机械结构的稳定性、耐久性和安全性。

下面将介绍机械结构常用的连接方式。

1. 螺栓连接螺栓连接是最常见的一种机械连接方式，它通过螺纹副将两个或多个零件紧密地固定在一起。

螺栓连接具有易拆卸、可重复使用、安装方便等优点，广泛应用于各种机械设备和结构中。

2. 铆接连接铆接是利用铆钉将两个或多个零件固定在一起的一种连接方式。

铆接具有强度高、耐疲劳、抗震动等特点，适用于需要承受大载荷和重要部位的机械结构。

3. 焊接连接焊接是通过加热将两个或多个零件熔化并使其相互融合在一起的一种连接方式。

焊接具有强度高、刚度大等优点，但需要专业技能和设备，并且不易拆卸。

4. 锁紧连接锁紧连接是通过将零件的表面互相压紧，使其形成摩擦力而固定在一起的一种连接方式。

常见的锁紧连接方式有销子、弹簧垫片、螺母等。

5. 滑动连接滑动连接是指两个或多个零件之间不直接接触，而是通过轴承、滑动副等零件来传递力和运动。

滑动连接具有摩擦小、寿命长等优点，适用于需要频繁运动和精度要求高的机械结构。

6. 插销连接插销连接是通过插销将两个或多个零件固定在一起的一种连接方式。

插销具有结构简单、拆卸方便等优点，但承载能力较小，适用于轻载荷和不重要部位的机械结构。

7. 磨合连接磨合连接是指通过相互磨合来实现零件之间的固定。

磨合连接通常应用于小型机械结构中，其优点在于结构简单、成本低廉。

总之，选择合适的机械结构连接方式需要根据具体情况综合考虑各方面因素，并且需要进行充分的试验和检验，以确保机械结构的稳定性、可靠性和安全性。

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。

轴系结构改错题（共7题）1、在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。

解：1.此处螺栓连接用该有垫片；2 轴承端盖与轴之间应该有间隙，并且配有密封。

3键的位置和尺寸不合适 4无定位轴肩5无轴肩 6套筒直径太大，不应该超过轴承内圈高度；7轴和轮毂一样长，起不到定位作用；8无定位；9无垫片10采用反装。

2、指出图中的结构错误(在有错处画○编号，并分析错误原因)，并在轴心线下侧画出其正确结构图。

解： 画出的正确结构图如图。

①轴的右端面应缩到联轴器端面内1～2mm ，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙； ②联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移； ③联轴器与轴配合直径应小一点，形成轴肩定位；④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上；键与毂孔键槽底面间应有间隙； ⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触，与轴肩端面应有间隙，所以套筒内轴颈右端面应左移1～2mm ；⑥与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短1～2mm ，轴颈右端面缩进去； ⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住，轴环左部轴径减小至内圈厚度的2／3左右； ⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角，与箱体间均应有调整垫片。

⑨轴的左端伸出轴承内圈过长，应缩短一点。

3、试分析指出图中所示轴系结构中的错误，说明原因。

图中齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。

解: 每指出1个错误得1分，说明错误原因得1分。

总分不超过10分。

存在问题分析： （1）轴承的轴向固定、调整，轴向力传递方面错误1）轴系采用全固式结构，两轴承反装不能将轴向力传到机架，应该为正装。

2）全固式结构中，轴左端的弹性挡圈多余，应去掉。

3）端盖处没有调整垫片，不能调整轴承游隙。

（2）转动零件与固定零件接触，不能正常工作方面错误1）轴的右端面应缩到联轴器端面内1～2mm ，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙； 2）轴与右端盖之间不能接触，应有间隙。

3）定位齿轮的套筒径向尺寸过大，与轴承外圈接触。

第二章 螺纹联接
1、说明螺纹连接的基本类型及应用。

螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。

螺栓连接用于被连接件不厚、通孔且经常拆卸的场合；双头螺柱连接用于被连接件之一较厚、盲孔且经常拆卸的场合；螺钉连接用于被连接件之一较厚、盲孔且不经常拆卸的场合。

2、提高螺栓联接强度的措施有哪些？
降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；
减小应力集中；避免或减小附加应力。

3、联接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松？根据防松原理，防松分哪几类？
因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。

这种情况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生严重事故。

因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。

根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系防松。

4、常用的螺纹紧固件有哪些？
常用的螺纹紧固件品种很多，包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等5、提高螺栓联接强度的措施有哪些？
降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中；避免或减小附加应力。

6、分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。

答：普通螺纹自锁性能好，强度高，主要用于连接。

梯形螺纹效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿；在螺旋传动中应用最普遍。

章节名称螺纹连接及螺旋传动授课形式讲授课时3班级电气、机电教学目的了解螺纹的应用和分类、代号教学重点1、了解螺纹及主要参数；2、机械制造常用螺纹及螺纹联接的基本类型3、提高螺栓联接强度的措施4、螺旋传动的类型、特点及应用教学难点1、螺纹联接的预紧和防松手段2、螺栓联接的强度计算与校核辅助手段模型或多媒体辅助教学过程及说明;★教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。

螺旋传动:利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置.一、螺纹的形成二、螺纹的类型1、按线数分在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。

也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。

单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。

2、按螺旋线绕行方向按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。

通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。

3、位置分螺纹有外螺纹和内螺纹之分。

在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。

普通螺纹又有粗牙和细牙两种。

公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。

细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。

三、螺纹的主要参数螺纹的主要参数：(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。

对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。

标准规定大径为螺纹的公称直径。

(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。

对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。

(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。

此假想圆柱称为中径圆柱。

(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

机械设计复习题第二章螺纹连接一、填空题1.紧固连接件的基本类型包括、、和。

2.按螺栓主要受力状况不同可分为螺栓连接和螺栓连接。

3.对于螺纹的防松，就其工作原理来看，可分为、和三种。

4.对于受拉螺栓，只能承受静载荷的为螺栓。

5.设螺栓的刚度为c1，被连接件的刚度为c2，工作载荷F、预紧力F’和残余预紧力F’’。

写出以上三个载荷作用时的相互关系式。

（1）螺栓总拉力：（2）预紧力：（3）残余预紧力：6.当两个被联接件之一太厚，不易制成通孔且需要经常拆卸时，往往采用。

7.受翻转扭矩的螺栓组，靠近扭矩侧的螺栓受到了向上的拉力，其预紧力将减小。

8.螺栓组连接按受力形式可分为、、和受翻转力矩四种形式。

9.螺旋连接能满足的自锁条件是，防松的根本问题在于。

10紧螺栓连接在按拉伸强度计算时，为了安全，应将拉伸载荷增加到原来的倍。

11.对受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力F′和轴向工作载荷F一定时，为减小螺栓所受的总拉力F0，通常采用的方法是减小的刚度或增大的刚度。

12.从防松工作原理上看，弹簧垫圈属于防松，止动垫圈与圆螺母配合属于防松措施。

13.螺纹拧紧的作用包括、和。

14.当所受轴向载荷通过时，螺栓组中各螺栓承受的相等。

二、简答题1.提高螺栓连接强度的措施包括哪些？2.螺栓连接的主要失效形式是什么？主要发生在什么部位？为什么？3.作出受拉螺栓连接螺栓的伸长量和所受工作载荷之间的关系，并推导出螺栓总拉力计算公式。

4.当螺纹副满足自锁条件时，为什么要进行螺纹防松？四、计算题1.（例2-1）已知一机器底座用10个螺栓与地基连接，如图所示。

螺栓之间的相对距离为100mm，所受的工作载荷为M=500N·m。

试设计此螺栓组连接的螺栓直径。

取相对系数刚度为2.图示螺栓联接中，采用两个M16（小径d1=13.835mm，中径d2=14.701.mm，）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，σs=640MPa，联接时不严格控制预紧力（取安全系数S S=4，被联接件接合面间的摩擦系数f=0.2。

机械设计考研题库螺栓连接螺栓连接是机械设计中常见的一种连接方式，广泛应用于各种机械设备中。

在机械设计考研题库中，螺栓连接的相关题目通常涉及其设计原理、计算方法、失效模式以及螺栓连接的优化设计等方面。

以下是关于螺栓连接的一些关键知识点，可以作为考研题库的参考：# 螺栓连接的基本概念螺栓连接是通过螺栓、螺母和垫圈等元件，将两个或多个被连接件固定在一起的一种连接方式。

螺栓连接具有结构简单、装拆方便、承载能力较大等特点。

# 螺栓连接的类型1. 普通螺栓连接：适用于承受静载荷或变载荷较小的场合。

2. 高强度螺栓连接：适用于承受较大载荷或要求连接紧密的场合。

# 螺栓连接的设计原则1. 确保连接的可靠性，避免连接失效。

2. 考虑螺栓的强度、刚度和稳定性。

3. 选择合适的螺栓材料和规格。

# 螺栓连接的计算方法1. 确定螺栓的预紧力，以保证连接的紧密性。

2. 计算螺栓在工作载荷下的应力状态，包括拉伸应力、剪切应力等。

3. 考虑螺栓的疲劳强度，确保在循环载荷作用下不发生疲劳破坏。

# 螺栓连接的失效模式1. 螺栓断裂：由于过载或材料缺陷等原因导致。

2. 螺纹滑移：由于预紧力不足或被连接件间的摩擦系数减小导致。

3. 螺栓松动：由于振动或温度变化等原因导致。

# 螺栓连接的优化设计1. 选择合适的螺栓材料，提高螺栓的承载能力。

2. 优化螺栓的预紧力，确保连接的可靠性。

3. 设计合理的连接结构，减少螺栓的应力集中。

# 螺栓连接的实验研究1. 通过实验研究螺栓连接的力学性能，如螺栓的屈服强度、抗拉强度等。

2. 分析螺栓连接在不同工况下的失效行为，为螺栓连接的设计提供依据。

# 结论螺栓连接作为一种重要的机械连接方式，在机械设计中占有重要地位。

掌握螺栓连接的设计原理、计算方法和失效模式，对于提高机械设备的可靠性和安全性具有重要意义。

通过对螺栓连接的优化设计和实验研究，可以进一步提高螺栓连接的性能，满足不同工程应用的需求。

通过以上内容，考生可以对螺栓连接有一个全面而深入的了解，为考研答题提供坚实的理论基础。

机械设计基础螺栓连接性能测试实验指导书螺栓连接性能测试实验指导书——(2)螺栓组连接受力与相对刚度实验一、实验目的1、验证螺栓组连接受力分析理论；2、了解用电阻应变仪测定机器机构中应力的一般方法。

二、实验设备和工作原理螺栓组连接实验台由螺栓连接、加载装置及测试仪器三部分组成。

如图1所示螺栓组连接是由十个均布排列为二行的螺栓将支架11和机座12连接起来而构成。

加载装置是由具有1：100放大比的两极杠杆13和14组成，砝码力G经过杠杆放大而作用在支架上的载荷为P，因此，连接接触面将受有横向载荷P和翻转力矩M。

(N·㎜)(N)式中l—力臂（㎜）由于P和M的作用，在螺栓中引起的受力是通过贴在每个螺栓上的电阻应变片15的变形并借助电阻应变仪而测得。

电阻应变仪是通过载波电桥将机械量转换成电量实现测量的。

如图2所示，将贴在螺栓上的电阻应变片1作为电桥一个桥臂，温度补偿应变片2为另一个桥臂。

螺栓不受力时，使电桥呈现平衡状态。

当螺栓受力发生变形后，应变片电阻值发生变化，电桥失去平衡，输出一个电压讯号，经放大、检波等环节，便可在应变仪上直接读出应变值来。

经过适当的计算就可以得到各螺栓的受力大小。

图1螺栓连接实验台结构简图1，2，……10—实验螺栓；11—支架；12—机座；13—第一杠杆；14—第二杠杆；15—电阻应变片；16—砝码(相关尺寸：l=200㎜;a=160㎜;b=105㎜;c=55㎜;G=22N)图2电桥工作原理图本实验是针对不允许连接接合面分开的情况。

螺栓预紧时，连接在预紧力作用下，接合面间产生挤压应力。

当受载后，支架在翻转力矩M作用下，有绕其对称轴线0-0翻转趋势，使连接右部挤压应力减小，左部挤压应力增加。

为保证连接最右端处不出现间隙，应满足以下条件：(1)式中Qp—单个螺栓预紧力（N）；Z—螺栓个数Z=10；A—接合面面积A=a(b-c)(㎜2)M—翻转力矩M=PlW—接合面抗弯剖面模量（㎜3）化简（1）式得为保证一定安全性，取螺栓预紧力为(2)螺栓工作拉力可根据支架静力平衡条件求得，由平衡条件有：M=Pl=F1r1+F2r2+…+Fzrz(3)式中F1、F2…Fz—各螺栓所受工作力r1、r2…rz—各螺栓中心到翻转轴线的距离根据螺栓变形协调条件有：(4)由式（3）和式（4）可得任一位置螺栓工作拉力(5)在翻转轴线0-0右边，Fi使螺栓被拉紧，轴向拉力增大，而在0-0线左边的螺栓被放松，预紧力减小。

机械设计2-螺栓连接螺纹连接§2-1 概述§2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级§2-3 螺纹连接的预紧和防松§2-4 螺栓连接的强度计算§2-5 螺栓组连接的设计§2-1 概述在通用机械中，连接件占总零件数的20~50%。

如Boeng747中有250万个紧固连接件。

一、连接(joint)分类1. 按运动关系分静连接：只固定，无相对运动。

如螺纹连接、普通平键连接。

动连接：彼此有相对运动。

如滑键、螺旋传动等。

――运动副2. 按传载原理分靠摩擦力：如螺栓、过盈连接。

非摩擦：靠连接零件的相互嵌合传载，如平键。

材料锁合连接：利用附加材料分子间作用，如粘接、焊接。

3. 按拆开时是否损坏零件分可拆连接：如螺纹连接（最广泛的可拆连接）。

不可拆连接：如焊接、铆接等。

二、螺纹基本知识1. 螺纹的主要参数1) 直径大径d：公称直径。

M20→d=20mm 小径d1：螺纹的最小直径中径d2：齿厚=齿槽宽处直径2) 线数n：n =1时用于连接；n＞1时用于传动；n↑→ ↑，但为便于制造n≤4 3) 牙形角：螺纹牙两侧面夹角4) 螺距P5) 升角2. 螺纹的类型三角形螺纹连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。

§2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级一、螺纹连接主要类型1. 螺栓连接装拆方便，成本低，打通孔，应用最广。

F F普通螺栓铰制孔螺栓2. 双头螺柱连接3. 螺钉连接螺柱不用拆下，用于被连接件之一较厚（盲孔）或材料较软，且经常拆装的场合。

无螺母，结构紧凑，经常拆装时，容易损伤螺纹孔。

多用于受力不大或无需经常拆装的场合。

4. 紧定螺钉连接螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。

二、螺纹连接件的材料性能等级螺栓（钉、柱）的力学性能等级(GB/T3098.1-2022年, 3098.2-2022年)5.6 性能3.6 4.6 4.86.8 8.8 9.8 10.9 5.8 等级抗拉300 400 400 500 600 800 900 1000 强度b/MPa 屈服300 180 240 320 480 640 720 900 强度400 s/MPa12.912001080§2-3 螺纹连接的预紧和防松一、预紧受载之前拧紧螺母↑连接刚度预紧目的↑防松能力↑紧密性预紧力F0二、防松实质是防止螺纹副发生相对转动。