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。

螺纹连接习题与参考答案

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 螺纹。

A. 三角形细牙 B. 梯形 C. 锯齿形 D. 多线的三角形粗牙

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. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 8. 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 。 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

11. 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了 。 A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本 12. 螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表 要求。

A. 对螺栓材料的强度 B. 对螺栓的制造精度 C. 对螺栓材料的刚度 D. 对螺栓材料的耐腐蚀性 13. 螺栓强度等级为6.8级，则螺栓材料的最小屈服点近似为 。

A. 480 MPa B. 600 MPa C. 800 MPa D. 680 MPa 14. 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 15. 对工作时仅受预紧力F0作用的紧螺栓连接，其强度校核公式为?e≤

1.3F0≤[ζ]，式中的系数1.3是考2?d1/4虑 。A. 可靠性系数 B. 安全系数 C. 螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响 D. 过载系数 16. 预紧力为F0的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F2 F0+F A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 大于或等于

17. 在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是 。

A. 增大螺栓刚度Cb，减小被连接件刚度Cm B. 减小Cb，增大Cm C. 增大Cb和Cm D. 减小Cb和Cm 18. 若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可 。

A.在被连接件间加橡胶垫片 B. 增大螺栓长度C. 采用精制螺栓 D. 加防松装置

19. 有一单个紧螺栓连接，要求被连接件接合面不分离，已知螺栓与被连接件的刚度相同，螺栓的预紧力为

1

F0，当对连接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷F与预紧力F0相等时，则 。

A. 被连接件发生分离，连接失效 B. 被连接件将发生分离，连接不可靠 C. 连接可靠，但不能再继续加载 D. 连接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷F接近但小于预紧力F0的两倍。

20. 对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若轴向工作载荷F在0～1000 N之间循环变化，则该连接螺栓所受拉应力的类型为 。

A. 非对称循环应力 B. 脉动循环变应力 C. 对称循环变应力 D. 非稳定循环变应力

21. 螺纹的牙型角为?，升角为?，螺纹副当量摩擦角为?v，则螺纹副的自锁条件为_______________。 A. ?≤? B. ?≤?v C. ?≤?v D. ?v≤? 22. 在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是 。 A. 避免螺栓受附加弯曲应力作用 B. 便于安装 C. 为安置防松装置 D. 为避免螺栓受拉力过大 23．零件受交变应力时，N次循环时的疲劳极限为?rN?KN?r，其中代号注脚“r”代表_________。 A.

?a? B. m ?m?aC.

?max ?minD. ?min ?max二、填空题

1. 三角形螺纹的牙型角α= ，适用于 ，而梯形螺纹的牙型角α= ，适用于 。 2. 螺旋副的自锁条件是 。

3. 常用螺纹的类型主要有 、 、 、 和 。

4. 传动用螺纹（如梯形螺纹）的牙型斜角比连接用螺纹（如三角形螺纹）的牙型斜角小，这主要是为了 。

5. 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 和 。 6. 螺纹连接的拧紧力矩等于 和 之和。 7. 螺纹连接防松的实质是 。

8. 普通紧螺栓连接受横向载荷作用，则螺栓中受 应力和 应力作用。

9. 被连接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓连接，则螺栓受 载荷作用，可能发生的失效形式为 。

10. 有一单个紧螺栓连接，已知所受预紧力为F0，轴向工作载荷为F，螺栓的相对刚度为Cb/（Cb+Cm），则螺栓所受的总拉力F2= ，而残余预紧力F1= 。若螺栓的螺纹小径为d1，螺栓材料的许用拉伸应力为[ζ]，则其危险剖面的拉伸强度条件式为 。

11. 受轴向工作载荷F的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力F2等于 和 之和。

12. 对受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力F0和轴向工作载荷F一定时，为减小螺栓所受的总拉力F2，通常采用的方法是减小 的刚度或增大 的刚度。 13. 采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了 。 14. 在螺纹连接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是 。

15. 在螺栓连接中，当螺栓轴线与被连接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加 应力。 16. 螺纹连接防松，按其防松原理可分为 防松、 防松和 防松。 三、问答题

1.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.哪些螺纹主要用于连接？哪些螺纹主要用于传动？

答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于连接。梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。 3.螺纹连接的基本类型有哪些？

答：螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。其它还有地脚螺栓连接、吊环螺钉连接和T型槽螺栓连接等。

4.螺纹连接预紧的目的是什么？

答：预紧的目的在于增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。

2

5.螺纹连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.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.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.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连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.螺纹连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，连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连接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生连接松脱。

10.横向载荷作用下的普通螺栓连接与铰制孔用螺栓连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；后者靠螺栓和被连接件的剪切和挤压来承载。前者由于靠摩擦传力，所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍，螺栓直径也较大。 11.承受预紧力F0和工作拉力F的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力F2是否等于F0+F？为什么？ 答：不等于。因为当承受工作拉力F后，该连接中的预紧力F0减为残余预紧力F1，故F2=F1+F

12.对于紧螺栓连接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？

答：系数1.3是考虑到紧连接时螺栓在总拉力F2的作用下可能补充拧紧，故将总拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响。 四、分析计算题

1. 有一受预紧力F0和轴向工作载荷F=1000 N作用的紧螺栓连接，已知预紧力F0=1000N，螺栓的刚度Cb与被连接件的刚度Cm相等。试计算该螺栓所受的总拉力F2和残余预紧力F1。在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?

2. 题4-52图所示为一圆盘锯，锯片直径D=500 mm，用螺母将其夹紧在压板中间。已知锯片外圆上的工作阻力Ft=400N，压板和锯片间的摩擦因数f=0.15，压板的平均直径D0=150mm，可靠性系数Ks=1.2，轴材料的许用拉伸应力[ζ]=60MPa。试计算轴端所需的螺纹直径。（提示：此题中有两个接合面，压板的压紧力就是螺纹连接的预紧力。）

3. 题4-53图所示为一支架与机座用4个普通螺栓连接，所受外载荷分别为横向载荷FR=5000N，轴向载荷FQ=16000N。已知螺栓的相对刚度Cb/（Cb+Cm）=0.25，接合面间摩擦因数，f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料的机械性能级别为8.8级，最小屈服点ζmin=640MPa，许用安全系数[S]=2，试计算该螺栓小径d1的计算值。

题4-52图 题4-53图

4. 一牵曳钩用2个M10（dl=8.376 mm）的普通螺栓固定于机体上，如题4-54图所示。已知接合面间摩擦因数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服点ζs=360MPa，许用安全系数[S]=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力FRmax。

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五、结构题

1. 试画出普通螺栓连接结构图。已知条件：（1）两被连接件是铸件，厚度各约为15mm和20mm；（2）采用M12普通螺栓；（3）采用弹簧垫圈防松。要求按1：1的比例画出。

2. 试画出铰制孔用螺栓连接结构图。已知条件：（1）两被连接件是厚度约为20mm的钢板；（2）采用M10铰制孔用螺栓。要求按1：

1的比例画出。 例解

1.有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。已知气缸中的压力P在0~2MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布圆直径D0=650mm。为保证气密性要求，剩余预紧力F1?1.8F（F为螺栓的轴向工作载荷），螺栓间距t?4.5d（d为螺栓的大径）。螺栓材料的许用拉伸应力???=120MPa，许用应力幅

???a?20MPa。选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度Cb/(Cb?Cm)?0.8，试设计此螺栓组连接。

解题分析：本题是典型的仅受轴向载荷作用的螺栓组连接。但是，螺栓所受载荷是变化的，因此应先按静强度计算螺栓直径，然后校核其疲劳强度。此外，为保证连接的气密性，不仅要保证足够大的剩余预紧力，而且要选择适当的螺栓数目，保证螺栓间间距不致过大。 解题要点： 1) 初选螺栓数目Z

因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间间距不致过大，所以应选用较多的螺栓，初取Z=24。 2) 计算螺栓的轴向工作载荷F

（1）螺栓组连接的最大轴向载荷FQ： FQ=

?D24p???50024?2?3.927?105 N

（2）螺栓的最大轴向工作载荷F：

3.927?106??16 362.5 N F=Z243) 计算螺栓的总拉力F2

FQF2?F1?F?1.8F?F?2.8F?2.8?16632.5 =45815 N

4) 计算螺栓直径

d1?4?1.3F0?????4?1.3?45815mm=25.139mm

??120查GB196-81，取M30（d1=26.211mm>25.139mm）。 5) 校核螺栓疲劳强度

?a?故螺栓满足疲劳强度。 6) 校核螺栓间距 实际螺栓间距为

Cb2F2?16362.5?2?0.8?12.13MPa????a20MPa 2Cb?Cm?d1??26.211t??D0Z???65024?85.1mm?4.5d?4.5?30?135mm

故螺栓间距满足连接的气密性要求。

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