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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。
螺纹连接习题及答案螺纹连接习题及答案螺纹连接是机械工程中常见的一种连接方式，它通过螺纹的互相咬合来实现零件之间的紧固。
在实际工程中，对于螺纹连接的设计和计算十分重要。
本文将介绍一些螺纹连接的习题，并给出相应的答案，以帮助读者更好地理解和应用螺纹连接。
习题一：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹长度。
解答：螺纹连接的最小螺纹长度可以通过以下公式计算：L = K * d其中，L为最小螺纹长度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
根据经验值，螺纹长度系数K一般为1.5~2。
在本题中，我们取K=1.8。
将已知数据代入公式，可得最小螺纹长度L = 1.8 * 10 = 18mm。
因此，螺纹连接的最小螺纹长度为18mm。
习题二：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹材料截面面积。
解答：螺纹连接的最小螺纹材料截面面积可以通过以下公式计算：A = F / (σ * K * d)其中，A为最小螺纹材料截面面积，F为拉力，σ为螺纹材料的抗拉强度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
根据材料性质表，碳钢的抗拉强度σ一般为400MPa。
将已知数据代入公式，可得最小螺纹材料截面面积A = 1000 / (400 * 1.8 * 10)≈ 0.14mm²。
因此，螺纹连接的最小螺纹材料截面面积为0.14mm²。
习题三：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹剪切面积。
解答：螺纹连接的最小螺纹剪切面积可以通过以下公式计算：A_s = F / (τ * K * d)其中，A_s为最小螺纹剪切面积，F为拉力，τ为螺纹材料的抗剪强度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
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。
页眉内容1第一篇一、复习思考题1.机器应具有什么特征？机器通常由哪三部分组成？各部分的功能是什么？2．什么叫零件？什么叫通用零件和专用零件？试各举二个实例。
3.设计机器时应满足哪些基本要求？试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。
螺纹联接习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A 、B 、C 、D 中选一个答案）1. 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2. 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3. 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦因数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。
A. 螺距和牙型角B . 升角和头数 C. 导程和牙形斜角D. 螺距和升角4. 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用螺纹。
A . 升角小，单线三角形 B. 升角大，双线三角形 C. 升角小，单线梯形 D. 升角大，双线矩形5. 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6. 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7. 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。
A. 1.1B . 1.3C. 1.25D. 0.38. 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。
A. 螺栓的横截面受剪切B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压C. 螺栓同时受剪切与挤压D . 螺栓受拉伸与扭转作用9. 在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。
A. 单线矩形螺旋副B. 单线梯形螺旋副 C . 双线矩形螺旋副D. 双线梯形螺旋副10. 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。
机械设计经典问答题-附答案-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第一课螺纹连接1.问：常用螺纹的类型主要有哪些？答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。
2.问：哪些螺纹主要用于联接哪些螺纹主要用于传动答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于联接。
梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。
3.问：螺纹联接的基本类型有哪些？答：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。
其它还有地脚螺栓联接、吊环螺钉联接和T型槽螺栓联接等。
4.问：螺纹联接预紧的目的是什么？答：预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。
5.问：螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？答：摩擦防松、机械防松（正接锁住）和铆冲防松（破坏螺纹副关系）等。
6.问：受拉螺栓的主要破坏形式是什么？答：静载荷下受拉螺栓的损坏多为螺纹部分的塑性变形和断裂。
变载荷下多为栓杆部分的疲劳断裂。
7.问：受剪螺栓的主要破坏形式是什么？答：螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。
8.问：为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？并举出三个结构例子。
答：可采取减小螺栓刚度或增大被联接件刚度的方法来降低应力幅。
1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。
9.问：螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？答：在静载荷及工作温度变化不大时，联接一般不会自动松脱。
但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成联接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生联接松脱。
10.问：横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？当横向载荷相同时，两种答：前者靠预紧力作用，在接合面间产生的摩擦力来承受横向力；后者靠螺栓和被联接件的剪切和挤压来承载。
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。
一、填空题1、 若一零件的应力循环特性r=+0.5，二a =70N/mm 2，则此时 5为210N/ mm 2，二max 为 280 N/mm 2，-口和为 140 N/mm 2。
2、 材料对称循环弯曲疲劳极限 二i =300N/mm 2，循环基数 N °=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2<1N =387.5N/mm 。
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n 一 tgWtg 「 6)&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。
《机械设计》作业一 姓名班级学号成绩机械设计总论及螺纹连接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 S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。
第五章 螺纹连接和螺旋传动 作业题与参考答案一、选择题（每小题0.5分，共14分）1、用于传动的螺纹牙型可以是（ D ）。
A ．三角形、矩形、锯齿形；B ．矩形、三角形、梯形；C ．三角形、梯形、锯齿形；D ．矩形、梯形、锯齿形。
2、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 ）。
A ．好；B ．差；C ．相同；D ．不一定。
3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹（ A ）。
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。
4、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的（ B ）。
A ．螺距和牙型角；B ．升角和头数；C ．导程和牙形斜角；D ．螺距和升角。
5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用（ A ）。
A ．升角小，单线三角形螺纹；B ．升角大，双线三角形螺纹；C ．开角小，单线梯形螺纹；D ．升角大，双线矩形螺纹。
6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用（ A ）。
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。
7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓（ D ）。
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。
8、受轴向变载荷的螺栓联接中，已知预紧力80000=F N ，工作载荷：0min =F ，4000max =F N ，螺栓和被联接件的刚度相等，则在最大工作载荷下，剩余预紧力为（ C ）。
A ．2000 N ；B ．4000 N ；C ．6000 N ；D ．8000 N 。
9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是（ C ）。
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。
10、若以矩形、梯形及锯齿形螺纹为传动螺纹，当螺旋副材料、螺纹升角、润滑条件均相同时，三者比较其转动效率关系为（ B ）。
5．提高螺纹联接强度的措施有哪些？1）改善螺纹牙间的载荷分配不均；2）减小螺栓的应力幅；3）减小螺栓的应力集中；4）避免螺栓的附加载荷（弯曲应力）；5）采用合理的制造工艺。
3．螺纹联接有哪些基本类型？适用于什么场合？螺纹联接有 4 中基本类型。
螺栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。
螺钉联接：用于不能采用螺栓联接（如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间），又不需要经常拆卸的场合。
双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。
紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。
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。
3-7．拧紧可以使一定公称直径的普通螺栓取得一定的预紧力，如果要以比较小的拧紧力矩T 来得到要求的预紧力Q P，可采用__A______。
A．细牙螺纹 B．双线螺纹C．适当润滑 D．增加螺母与被联接件支承面间的面积3-8. 在螺纹联接中，按防松原理，采用双螺母属于___A_____。
A．摩擦防松 B．机械防松C．破坏螺旋副的关系防松 D．增大预紧力防松3-14．在螺纹联接设计中，被联接件与螺母和螺栓头的联接表面加工凸台或沉头座是为了6_____D___。
A．使工作面均匀接触 B．使接触面大些，提高防松能力C．安装和拆卸时方便 D．使螺栓不受附加载荷作用3-16．当螺栓组承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓____D____。
A. 必受剪应力作用B. 必受拉应力作用C. 同时受到剪切和拉伸D. 既可能受剪切，也可能受拉伸3-17．当铰制孔螺栓组承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓__A______。
A. 必受剪应力作用B. 必受拉应力作用C. 同时受到剪切和拉伸D. 既可能受剪切，也可能受拉伸3-19．对于受轴向载荷的紧螺栓联接，当螺栓总拉力Q 和剩余预紧力Q P′不变，减小螺栓的刚度，则螺栓的应力幅σa和预紧力Q P 也会发上变化。
10.1图所示起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接，起重钢索拉力F Q =50KN ，卷筒直径D =400mm ，8个螺柱均匀分布在直径D 0=500mm 的圆周上，螺栓性能等级4.6级，接合面摩擦因子f =0.12，可靠度系数k f =1.2。
试确定双头螺柱的直径。
题10-1图解：1.计算旋转力矩Tmm N D Q T ⋅=⨯=⋅=71024005000022.计算螺栓所需要的预紧力F '由T K D F zf s ='2得02zfD T K F s ='所以mmN F ⋅=⨯⨯⨯⨯='500050012.08102.1273.确定螺栓直径][3.141σπF d '⨯≥mmd 768.2810050003.141=⨯⨯⨯≥π查GB196—1981，取M30。
10.2图所示气缸盖连接中，已知气缸内压力p 在0～2MPa 之间变化，气缸内径D =500mm ，螺栓分布在直径D 0=650mm 的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧力F ’0=1.8F。
试设计此螺栓组连接。
题10.2图解：设取螺栓数目Z=16或24则单个螺栓所受的轴向工作载荷F 为：单个螺栓所受的总拉力F 2为：所需的螺栓直径d 1：N ..Z D pF N ..Z D pF 17163542445001432425245311645001432422(24)22(16)=⨯⨯⨯===⨯⨯⨯==ππN...F .F F .F F F N ...F .F F .F F F 6745791171635482828156868725245318282811(24)212(16)=⨯==+=+==⨯==+=+=[][][]mm...F .d mm...F .d d F .1385251206745791314314788301205686873143144312(24)12(16)1212=⨯⨯⨯=⨯≥=⨯⨯⨯=⨯≥≤⨯=πσππσπσπσ查表校核螺栓间距t校核应力幅σa ：确定螺栓的数目和尺寸:查表10.3图所示凸缘联轴器，用六个普通螺栓连接，螺栓分布在mm D 100=的圆周上，接合面摩擦系数f =0.16，可靠度系数 1.2f K =，若联轴器传递扭矩为m N .150，试求螺栓螺纹小径。
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。
第10章联接螺纹【思考题】10-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有关？10-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用于传动？为什么多线螺纹主要用于传动？10-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？10-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。
10-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？10-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？10-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？10-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。
10-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺栓工作时所受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。
10-10简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。
A级能力训练题1.螺纹标记M24×2表示。
2.下列不能作为螺纹联接优点的是。
（1）构造简单（2）在变载荷下也具有很高的疲劳强度（3）装拆方便（4）多数零件已标准化,生产率高,成本低廉3.螺纹联接是一种，常见的联接螺纹是。
（1）可拆联接，右旋单线（3）具有防松装置的不可拆联接，左旋单线（2）不可拆联接，右旋双线（4）具有自锁性能的不可拆联接，左旋双线4.螺纹的牙型有下列几种，其中用于联接的有；用于传动的有。
单向传力用螺纹的轴向剖面形状，宜采用。
（1）三角形（2）矩形（3）梯形（4）锯齿形5.公制三角形螺纹，螺纹的牙型斜角为β，升角为λ，螺纹副的当量摩擦角ρv，则螺纹副的自锁条件为______。
螺纹副之间的摩擦系数f v=0.2，则当量摩擦角ρv为。
（1）λ≤β，11.7°（2）λ≤ρv，13°（3）β≤ρv，19.2°（4）λ≤ρ，21.8°6.用于薄壁零件联接的螺纹，应采用。
（1）三角形细牙螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）多线的三角形粗牙螺纹7.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。
机械设计---2第一章机械设计总论习题三、选择填空：（1）对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是。
A、最大应力；B、平均应力；C、应力幅。
（2）塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为。
A、；B、；C、；D、。
（3）零件受对称循环应力时，对于塑性材料应取作为材料的极限。
A、材料的强度极限；B、材料的屈服极限；C、材料的疲劳极限；D、屈服极限除以安全系数。
（4）当三个相同的零件甲、乙、丙承受的是相同的，但应力的循环特性r分别为+1，0，-1，其中最易疲劳损伤的零件是。
（5）两圆柱体沿母线相压，载荷为F时，最大接触应力为，若载荷增大到2F时，最大接触应力变为。
A、；B、；? C、；D、。
（6）?由实验知，有效应力集中、绝对尺寸和表面状态只对有影响。
A、应力幅；B、平均应力； ??C、应力幅和平均应力。
（7）摩擦副表面为液体动压润滑状态，当外载荷不变时，摩擦面间的最小油膜厚度随相对滑动速度的增加而。
A、变薄；B、增厚；C、不变。
（8）在外载荷不变的情况下，试判断下列零件上各点应力的变化特性（用应力循环特性系数表示）：a）转动心轴，外径上的弯曲应力r为：b）推力球轴承滚动体上一点的接触应力，r为。
A、 r= +1；B、 r=－1；C、 r=－1；D、 0<r<+1；E、 -1<r<0。
（9）为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中，是不合理的。
A、降低表面粗糙度；B、增大润滑油粘度；C、提高表面硬度；D、提高相对滑动速度。
（10）采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减少。
A、粘着磨损；B、磨粒磨损；C、表面疲劳磨损；D、腐蚀磨损。
（11）零件的工作安全系数为。
A、零件的极限应力比许用应力；B、零件的工作应力比许用应力；C、零件的极限应力比零件的工作应力；D、零件的工作应力比零件的极限应力。
（12）某截面形状一定的零件，当尺寸增大时，其疲劳极限值将随之。
第10 章 螺纹连接与螺旋传动四、简答题2.螺纹为什么要防松？防松方法有哪些？各适用于什么场合？答：用于联接的普通螺纹一般都具有自锁性，在静载荷作用下不会自动松脱。
但在（1）冲击、振动或变载荷下，螺纹副和支承面间的磨擦力会下降；（2）在温度变化中，联接件与被联接件之间的温度变形有差异，或发生蠕变，使预紧力或摩擦力减小，甚至松脱。
因此在设计时就应注意螺纺联接的防松问题。
防松的根本问题是阻止螺纹副的相对转动。
具体防松措施有三种：（1）摩擦防松（弹簧垫圈、双螺母、尼龙圈锁紧螺母等）；（2）机械防松（开口销与槽形螺母、止动热圈等）；（3）破坏性防松（冲击、粘合等）。
机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而破坏性防松称为不可拆卸防松。
五、计算题2．用两个10M 的螺钉固定一牵曳钩，若螺钉材料为Q235，装配时控制预紧力，接合面磨擦系数15.0=f ，求其允许的牵曳力。
、解：解 查教材表10-6得 Q235的屈服极限MPa S 235=σ，查教材表10-6得，当控制预紧力时，取安全系数3.1=S 由许用应力 MPa S S 1813.1235][===σσ查教材表10-1得 10M 的小径mm d 376.81= 由公式[]σπσ==4/3.121d F a e 得 预紧力 N d F a76683.14376.81813.14/][221=⨯⨯⨯==ππσ由题图可知1=m ，螺钉个数2=z ，取可靠性系数3.1=C 牵曳力 N Cmf zF F a 17703.115.0176682=⨯⨯⨯==3.两根梁用8个6.8级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力kN 40=F ，摩擦系数15.0=f ，控制预紧力。
试确定所需螺栓直径。
FF解：已知螺栓数目8z =，结合面数2m =,取防滑系数 1.2f k =,则螺栓所需预紧力F’为1.240000'20000..0.1582t K F F N z m μ⨯===⨯⨯查表10-6得240s Mpa σ=，安全系数 1.3s S =，则得[]240/1.3184.6S s S Mpa σσ===所需螺栓直径：14 1.32000013.4184.6d mm π⨯⨯==⨯圆整后得螺栓尺寸16d mm =,故螺纹为M16.4.图示的凸缘联轴器，材料为HT200，用8个M16的螺栓联接，螺栓性能等级为8.8级。
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。
《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。
二、选择题1、机械设计课程研究的对象是C的设计。
A、专用零件B、已标准化零件C、普通工作条件（常温、中压和中等速度）下工作的通用零部件D、特殊工作条件下的零部件2、开发性设计工作的核心是B和C。
A、理论设计B、功能设计C、结构设计D、工艺设计E、造型设计3、产品的经济评价通常只计算B。
A、设计费用B、制造费用C、实验费用D、安装调试费用4、机械零件的计算分为A两种A、设计计算和校核计算B、近似计算和简化计算C、强度计算和刚度计算D、用线图计算和用公式计算5、机器最主要的技术经济指标是D。
A、成本低B、质量高C、生产周期短D、功能价格比高E、性能价格比高6、新产品开发设计的第一个阶段是B。
A、研究设计阶段B、调查决策确定任务阶段C、样机试制阶段D、方案设计阶段7、下列四种叙述中，D是正确的。
A、变应力只能由变载荷产生B、静载荷不能产生变应力C、变应力是由静载荷产生D、变应力是由变载荷产生，也可能是由静载荷产生8、零件的安全系数为A。
A、零件的极限应力比许用应力B、零件的极限应力比零件的工作应力C、零件的工作应力比许用应力D、零件的工作应力比零件的极限应力9、在进行疲劳强度计算时，其极限应力为材料的B。
A、屈服点B、疲劳极限C、强度极限D、弹性极限10、从经济性和生产周期性考虑，单件生产的箱体最好采用C 。
A、铸铁件B、铸钢件C、焊接件D、塑料件11、受预紧力F0和工作拉力F作用的螺栓，其总拉力为B。
A、F2=F0+FB、F2=F+F1C、F2=F0+F1D、F2=F12、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是D。
A、三角形螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹13、同一公称直径的粗牙和细牙三角螺纹，其自锁性能___C___。
A、前者比后者好B、都一样好C、后者比前者好D、都不好14、受轴向载荷的紧螺栓连接，为保证被连接件不出现缝隙，因此B。
A、剩余预紧力F1应小于零；B、剩余预紧力F1应大于零；C、剩余预紧力F1应等于零；D、预紧力F0应大于零。
15、为提高螺栓连接的疲劳强度，应A。
A、减小螺栓刚度，增大被连接件刚度B、同时减小螺栓被连接件的刚度；C、增大螺栓刚度，减小被连接件刚度；D、同时增大螺栓与被连接件的刚度。
16、螺纹连接防松的根本问题在于C。
A、增加螺纹连接的轴向力；B、增加螺纹连接的横向力；C、防止螺纹副的相对转动；D、增加螺纹连接的刚度。
17、螺纹连接预紧的目的主要是A。
A、增加连接的可靠性和紧密性；B、增加被连接件的刚度；C、减小螺栓的刚性；D、预紧可有可无。
18、承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓连接，当其螺栓的总拉力F2的最大值和被连接件的刚度C m不变时，螺栓的刚度C b愈小，则B 。
A、螺栓中总拉力的变化幅度愈大；B、螺栓中总拉力的变化幅度愈小；C、螺栓中总拉力的变化幅度不变；D、螺栓中的疲劳强度降低。
19、承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓连接，当其螺栓的总拉力F2的最大值和螺栓的刚度C b不变时，被连接件的刚度C m愈小，则A 。
A、螺栓中总拉力的变化幅度愈大；B、螺栓中总拉力的变化幅度愈小；C、螺栓中总拉力的变化幅度不变；D、螺栓中的疲劳强度愈高。
20、承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓连接，该连接中的螺栓D 。
A、受剪切作用；B、受拉伸作用；C、受剪切和拉伸作用；D、既可能受剪切又可能受拉伸。
21、对受轴向变载荷的紧螺栓连接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓的疲劳强度的有效措施是A。
A、增大被连接件的刚度；B、减小被连接件的刚度；C、增大螺栓刚度。
22、有一气缸盖螺栓连接，若气缸内气体压力在0-2Mpa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为C。
A、对称循环变应力；B、脉动循环变应力；C、非对称循环变应力；D、非稳定循环变应力。
23、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D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强度；C、改用双螺母；D、柔性螺栓。
24、设计螺栓组连接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但该组螺栓仍均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了C。
A、外形美观；B、购买方便；C、便于加工和安装。
25、设计紧螺栓连接时，其直径愈小，则许用安全系数应取的愈大，这是由于直径愈小时，C。
A、螺纹部分的应力集中愈严重；B、加工螺纹时愈易产生缺陷；C、拧紧时愈易拧断；D、材料的力学性能愈不易保证。
26、确定紧螺栓连接中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是按D来进行计算。
A、第一强度理论；B、第二强度理论；C、第三强度理论；D、第四强度理论。
27、就螺栓的破坏性质而言，根据统计分析，大约有90%的螺栓属于B。
A、静强度破坏；B、疲劳破坏；C、螺纹副松脱；D、剪切破坏。
28、当采用铰制孔用螺栓连接承受横向载荷时，螺栓受到C作用。
A、弯曲和挤压；B、拉伸和剪切；C、剪切和挤压；D、扭转和弯曲。
29、滑动螺旋传动，其失效形式多为B。
A、螺纹压弯断；B、螺纹磨损；C、螺纹牙剪切；D、螺纹副咬死。
30、螺栓连接旋合螺纹牙间载荷分配不均匀是由于D。
A、螺母太厚；B、应力集中；C、螺母与螺栓变形大小不同；D、螺母与螺栓变形性质不同。
31、受横向载荷的普通螺栓所受的载荷是B ，受横向载荷的铰制孔螺栓所受的载荷是A ，受轴向载荷的松螺栓所受的载荷是A ，受轴向载荷的紧螺栓所受的载荷是E 。
A 、 工作载荷； B 、预紧力； C 、工作载荷+预紧力；D 、剩余预紧力；E 、工作载荷+剩余预紧力。
三、计算题1、在一螺栓联接中，要想在M16的螺栓上产生一F 0=500KN 的轴向载荷，求作用在扳手上的力为多少？已知扳手长度L=15d ，螺母与被联接件间为环状接触面，其外径为D 0=27mm ，内径d 0=17mm ，摩擦系数均取0.1。
解：查机械设计手册得，d=16mm 时，其中径d2=14.701mm ，螺距P=2mm 。
1）螺纹升角︒=⨯==46.2)701.1414.32()(2arctg d P arctg πψπ 2）当量摩擦角 ︒=︒==59.6)30cos 1.0()cos (arctg f arctg v βρ 3）螺纹的摩擦阻力矩mm N tg tg d F T v •⨯=︒+︒⨯=+⨯=32011088.5)59.646.2(2701.145000)(2ρψ 4）螺母与被联接件环形接触面间的摩擦阻力 mm N d D d D fF T •⨯=--⨯⨯⨯=--=3223320203030021060.51727172750001.03131 5）作用在扳手上的力N d T T L T F 8.47161510)6.588.5(15321=⨯⨯+=+== 2、凸缘联轴器如图所示，用8个普通螺栓联接，螺栓分布中心圆直径D 0=195mm ，螺栓材料为35钢，强度级别为5.6级，螺栓为M16，接合面摩擦系数f=0.15，安全系数取3，求联接能传递的力矩T 。
解：根据M16得d1=13.835mm 。
1）MPa S s1003300][===σσ 2） N d F d F 115583.14100835.1314.33.14][0][43.1221210=⨯⨯⨯=⨯≤⇒≤σπσπ 3）m N K frF T r r f TK F f f •≈⨯⨯⨯==⇒++=9.11262.111558219515.088)...(0810 3、如图所示，一矩形钢板用四个普通螺栓固定在槽钢构成的横梁上，在钢板的悬臂端受外载荷R=10000N ，R 力到螺栓组形心的距离L=600mm 。
试计算螺栓的预紧力F 01）在转矩T 作用下，螺栓所受横向力F ST ：N r RL r T rr T F MAX ST 150001004600100004442=⨯⨯===•=2）在外载荷R 作用下，螺栓所受横向力F SR ：N Z R F SR 2500410000=== 3）螺栓所受最大总横向载荷F SMAX ：N F F F SR ST SMAX 17500250015000=+=+=4）计算预紧力F 0：N m f F Kf F SMAX 7000013.0175002.10=⨯⨯=••≥ 4、有一钢制液压油缸，如图所示。
缸内油压P= 3N/mm2,缸体内径D=160mm ，螺栓分布直径D 0= 200mm ，缸盖外径D 1= 240mm 。
为保证气密性要求，残余预紧力取为工作载荷的1.6倍，螺栓间弧线距离不大于100mm 。
已知螺栓的许用应力[σ] = 180MPa 。
试计算：（1）最少的螺栓数目；（2）单个螺栓承受的总拉力；（3）螺栓小径。
解：1）确定螺栓个数Z828.6100100取，所以Z D Z D Z =•=⇒•=⨯ππ 2）确定最大油压N P D Q 6028834160422=⨯⨯=⨯=ππ3）确定单个螺栓受的总拉力N F F F F F F N Q F 6.195936.1''75368602888=⇒+=+====∑∑ 4）确定材料许用应力MPa 180][=σ5）确定螺栓尺寸mm F d 4.13][3.141=⨯⨯≥∑σπ 5、如图所示的铸铁（HT150）支架，用一组螺栓固定在钢制底座上，支架轴孔中心受一斜力P=10000N ，P 力与水平面的夹角α=30°，轴孔中心高度h=250mm ，底版尺寸l 1=200mm ，l 2=400mm ，l 3=150mm ，螺栓孔中心距l=320mm 。
