第五章螺纹联接.doc

第五章　螺纹联接
６.１选择题
6.1.1 联接螺纹要求   C 　，传动螺纹要求   B 　。
　   a)平稳性好　    b)效率高　   c) 自锁性好　    d)螺距大
6.1.2 可用作螺旋千斤顶的螺纹有　C,D    螺纹。
a)锯齿形　   b)三角形   　c)梯形　   d) 矩形
6.1.3 常用螺纹的线数有单线双线三线三种，其中用于联接和用于传动的各有　B   。
a)一种和两种　b)一种和三种　c)两种和两种　d)两种和三种
6.1.4 管螺纹的公称尺寸是指  D  。
a)螺纹的外径　b)螺纹的内径　c)螺纹的中径　d)管了的内径
6.1.5 螺纹的牙形角为α，升角为φ，螺纹副的当量摩擦角为ρν，则螺纹副的自锁条件为　C    。
     a)φ≤α                b)α≤ρν      c)φ≤ρν                d)ρν＜ρ
6.1.6 相同公称尺寸的三角形细牙螺纹和粗牙螺纹相比，因细牙螺纺的螺距小，内径大，故细牙螺纹B　  。
a)自锁性好，强度低　    b)自锁性好，强度高
c)自锁性差，强度高　    d)自锁性差，强度低
6.1.7 联接用的螺母、垫圈是根据螺纹的　C  选用的。
a)中径        　b)内径         　c)外径
6.1.8 我国国家标准规定，螺栓的强度级别是按其材料的　C  来进行划分的。
a)抗拉强度σB　                 b)屈服强极限σS
c)抗拉强度σB　与屈服极限 σS     d)硬度HB
6.1.9 受拉螺栓的断裂，最多发生在D　  。
a)靠近螺栓头的部位　  b)螺杆当中的部位
c)螺纹收收尾的部位　  d)靠近螺母支离承面的螺纹部位
6.1.10 在同一螺栓中，螺栓的材料、直径、长度均应相同，是为了D　   。
a)受力均匀   b)造型美观 　c)降低成本 d)便于装配
6.1.11 紧联接螺栓按伸强度计算时，考虑到拉伸和扭转的复合作用，应将拉伸载荷　增大至原来的　B  倍。
a)1.1        b)1.3       　 c)1.5       　 d)1.7
6.1.12 设计紧联螺栓时，其直径越小，则许用安全系数应取得越大，即许用应力取得越小。这是由于直径越小时C        。
a)螺纹部分的应力集中越严重　  b)加工螺纹时越容易产生缺陷
c)扳紧时越容易折断　          d)材料的机械性能越不易保证
6.1.13 受横向载荷的受拉螺栓所受的载荷是 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)部分工作载荷　
d)残余预紧力　　　　　e)工作载荷＋残余预紧力
6.1.14 被联接件受横向外力作用时，如果用受拉螺栓联接，则螺栓可能的失效形式为   C  
a)剪切或是挤压变坏　　　b)拉断　　　　c)拉扭断裂
6.1.15 螺栓受到预紧力F’作用和轴向工作载荷F后，螺栓的总拉力F0等于  A    
a)F’’+F              b)F’+C2/(C1+C2)F           c)F+F’
6.1.16 在受轴向载荷的紧螺栓联接中，当工作轴向力F加上后，螺栓和被联接件的受力大小B　  。
a)相等　       b)不相等　        c)不变
6.1.17 被联接件受横向载荷时，螺栓是否就　B     受剪切。
a)一定　     　b)不一定
6.1.18 在螺栓工作拉力和残余预紧力不变的情况下，C　 可以收到提高螺栓疲劳强度的效果。
a)增加螺栓和被联接件的刚度   　b)减小螺栓刚度和被联接件的刚度
c)减小螺栓刚度，增加被联接件刚度
6.1.19 压力容器盖的紧螺栓联接中，若螺栓预紧力和容器内压力不变，但将螺栓由实心变成空心的，则　D      。
a)螺栓总拉力F0增高，联接的紧密性降低   b)栓的总拉力F0降低，紧密性增高
c)螺栓的总拉力F0与紧密性同时增高　　   d)螺栓的总拉力F0与紧密性同时降低
6.1.20 压力容器盖的紧螺栓联接中，若螺栓预紧力和容器内的压力不变，但将凸缘间软铜垫片换成橡胶垫片，则   A　。
a)螺栓的总拉力F0与联拉的紧密性同时增高 b)螺栓的总拉力F0与紧密性同时降低
c)F0增高，紧密性降低　                  d)F0降低紧密性增高
6.1.21 对外载荷是轴向变载荷的紧螺栓联接，除考虑它的静强度外，还必须根据螺栓的
    D 　来验算它的疲劳强度。
a)最大工作应力　  b)最小工作应力
c)平均工作应力　  d)应力幅
6.1.22对顶螺母为　　A　　防松，开口销与槽形螺母为　B　　防松，串联钢丝为
    B      　防松。
a)摩擦　 b)直接锁住（机械防松） 　c)破坏螺纹幅（不可拆）
6.1.23 铰制孔用螺栓可用于外载荷为　C　　　　　
a)轴向载荷和横向载荷的联接中　   b)横向载荷和弯矩的联接中
c)横向载荷和扭矩联接中
6.2　填空题
6.2.1下列零件常用材料分别为：联接螺栓　Q235　　　　，起重螺旋　　　　45#　　　　　，起重螺母　H62（黄铜）         　。
6.2.2三角形螺纹用于联接的主要原因是　　牙形角60°，　　　　　　　　　　　　　　　　，直径相同时，三角形细牙螺纹的　　自馈性能好　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　，因此常用于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的联接中。
6.2.3螺纹联接的主要类型有　　　　　　　　、　　　　　　　、　　　　　　　　　
和　　　　　　　　　联接。
6.2.4　螺纹联接拧紧的目的是　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。
　　　和　　　　　　　　　　　　　。
6.2.5 螺栓组受力分析的任务是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。典型螺栓组受力分析的方法可分为　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　、
     　                    、　　　　　　　　　等四种。
6.2.6 紧螺栓联接强度计算公式（4×1.3F0）/(∏d12) ≤[σ]中引入系数1.3是考虑到　  

6.2.7 受横向载荷的螺栓联接，有　                   和　                两种设计方法，其对应的强度计算式有　                     和　                     ，计算结果，螺栓的直径　                         比　                  小，但在实际应用中，一般情况下不用　                             ，是因为                                                              　。
6.2.8 扳动螺母拧紧联接时，拧紧力矩要克服　                       力矩，这时螺栓受　   ，被联接件受　        。如果该联接为受轴向力作用的紧螺栓，则螺栓受到的力等于　        ，被联接件受到的力等于　   。
6.2.9分析受轴向载荷的紧螺栓联接中C1/(C1+C2)和C2/(C1+C2)，它们的意义分别代表
　                              和                                    　。
6.2.10实践表明，常见的螺纹失效形式有：①在静载下，是                          　，②在变载下，是                 　，特别是从传力算起       　　　　　　　　　此外，还有　                                 失效。
6.2.11 螺纹在传力时，旋合各圈螺纹牙的受力不是均匀的，常使用的改善方法①        　，使母体和栓杆的　             。②　            ，可减小                 　。③　            ，利用　               。
6.2.12 为了减小或避免变曲应力，在工艺上要求                    　，其结构措施常见的有　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　。
6.2.13 减少螺栓的刚度的措施有　　　　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　
　　　　　　　。
6.2.14 提高螺栓疲劳强度的措施，除了减少螺栓应力副之外，还有　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　
6.2.15 进行螺栓结构设计时应考虑以下五个方面：①　　　　　　　②　　　　　　　　
　　　③　　　　　　　　　　　④　　　　　　　　　⑤　　　　　　　　　　　　　。

6.3 简答题

6.3.1 普通螺纹管螺纹和圆锥螺纹各有什么特点？各用于什么场合？
6.3.2在螺旋动中，线数的多少对传动有何影响？螺纹的线数一般控制在什么范围内？为什么？
6.3.3螺纹联接有哪些基本形式？各有什么特点？适用于什么场合？
6.3.4普通（受拉）螺栓螺栓联接与铰制孔用螺栓联接在结构上的区别是什么？
6.3.5螺纹联接预紧的目的是什么？如何控制预紧力？
6.3.6联接螺纹能满足自锁条件，为什么在设计螺纹联接时还要考虑防松问题？在可拆缷（直接锁住）的防松中哪类工作可靠？为什么？
6.3.7对于受旋转力矩作用的螺栓组，螺栓应布置在尽量靠近对称中心还是尽量远离对称中心？为什么？
6.3.8画出单个螺栓联接的受力变形线图，并根据线图画出螺栓的总拉力预紧力和剩余预紧的计算公式？
6.3.9紧螺栓联接的工作拉力脉动变化时，（即受预紧力又受变工作载荷时），螺栓的总拉力是如何变化的？画出单个螺栓的受力变形线图加以说明。
6.3.10  试找出图示螺纹联接机构中的错误，并就图改正。

6.4计算题
6.4.1图示为夹紧联接螺栓（螺栓数目Z＝２），已知轴的直径d=500mm，L=400mm，P=110N，轴与壳间摩擦系数μs=0.13，试确定联接螺栓的直径和长度，联接尺寸L=24nm，可靠私法数Kf取1.3.

6.4.2图示为接长扳手柄，用两个受拉螺栓联接，已知手柄处推力　，两个被联接件间的摩擦系数　，若螺栓强度有级别有4.6级，Kf＝1.2，试确定受拉螺栓的直径。（接装配时不控制预紧力）此外，还需求：
１）如果改用铰制孔用螺栓，计算所需直径；
２）分析图中扳手联接结构方案有什么缺点？提出改进方案。

6.4.3图示重卷筒与大齿轮为双头螺栓联接，起重钢索拉力P=50KN，卷筒直径D=400mm，利用双头螺栓夹紧产生的摩擦力矩将扭由齿轮传至卷筒，八个螺栓均匀分布在直径D0=500mm　的圆周上，试计算双头螺栓的直径。螺栓强度极别4.6级，联接接触间摩擦系数，可靠性系数Kf＝1.2。

6.4.4图示一圆锯直径D=600mm，锯片工作阻力P=400N，用螺母将它夹紧在垫片之间，垫片与锯盘间的摩擦系数μs=0.15，垫片平均直径D1=250mm，求轴端螺纹的直径。拧紧螺母后，锯盘工作时，垫片与锯盘间产生的摩擦力矩应比工作阴力矩大20％。

6.4.5已知一个托架的边板用六个螺栓边板用六个螺栓与相邻的机架相联接，托架受一大小为12KN载荷作用，该载荷与边板螺栓组的铅垂对称轴线相平行，与对称轴线的距离为250mm。现有图示的三种螺栓布置形式，试求：
１）哪一种方案合理些？
２）取合理方案，采用受接螺栓联接和铰制孔用螺栓联接，哪一种联接合理些？（螺栓材料为Q235，强度为４.6级，μs=0.15，Kf=0.12　，拉应力安全系数S=4～2，[τ]N/mm2）

6.4.6 图示为一固定在砖墙上的托架，已知：载荷P=4.8KN，底板高h=340mm，宽b=150mm载荷作用线与铅垂线的夹角α=500，砖墙许用压应力[σ]p=2N/mm2，结合摩擦系数
μs=0.3，度设计此联接。

6.4.7在图示的气缸盖联接中，已知：工作压力在0到2N/mm2,间变化，气缸内径D＝500mm2，螺栓数目为20，用铜皮石棉垫片密封，试确定螺栓直径。

6.4.8图示梯形螺杆T508　轴向压力F=40KN　，试确定螺母高度H。
已知螺纹牙许用比压[ρ]=20N/mm2，许用变曲应力[σ]b=50N/mm2，许用剪应力[τ]=35N/mm2.(T50×8数据：d1=41mm,d2=46mm,螺纹牙高h=4mm，牙根部宽b=5.07mm，牙型角α=300)

6.4.9图示铸铁托架，用一组螺栓固定在砖墙上，托架轴孔中心受一斜力P=10000N，P力与铅垂线夹角α=300，砖墙的许用挤压应力[σ]P=2N/mm2，接合面摩擦系数μs=0.4，相对刚度系数C1/(C1+C2)=0.3，试求螺栓所受的最大轴向总载荷，并校核螺栓组接合面的工作能力。

6.5 典型例题分析
6.4.9解题
（一）螺栓受力分析
１．   将斜力P分解为水平分力　，再将水平分力　简化到接面上，得翻转力矩M和横向力　，支架螺栓组共受以下诸力和力矩作用：

轴向力（作用于螺栓组形心，水平向右）
PX=Psinα=10000×sin30°＝5000N
横向力（作用于接合面，垂直向下）
PY=Pcosα=10000×cos30°=8600N
翻转力矩（绕O轴，顺时针方向）
M=PXh=8600×250=2165000N·mm
2.     计算每个螺栓所需要的预紧力F’
　     使底板向下滑移，受到联接拉合面摩擦力的阻挡。预紧力F’使接合面产生摩擦　使预紧力减速小。M对摩擦力无影响。（因在M作用下，底板下部的压力虽然增大但其上部的压力却以同样程度在减少。）所以底板不滑移条件上为：
       μs=[ZF’-C2/(C1+C2)PX]KfPY
　　　 取Kf=1.3, μs=0.4(铸铁对砖墙)
　　　　相对刚度系数C1/(C1+C2)＝0.3
       则F’≥1/Z×[(KfPY)/ μs+ C2/(C1+C2)PX]
         =1/4 ×[1.3×8600/0.4+(1-0.3) ×5000]
         =7911N
3.                  计算螺栓的工作拉力
在水平分力PX作用下，螺栓所受到的工作拉力
F1=PX/Z=5400/4=1250N
在翻转力矩M作用下，螺栓所受到的工作拉力为
F2=M(L/2)/[Z(L/2)2]=2M/(ZL)
  =2×216500/(4×320)=3383
故总工作拉力为
F=F1+F2=1250+3383=4633N
4.     计算螺栓的总拉力为
F0=F’+C1/(C1+C2)F=7911+0.3×4633=9300N
（二）校核螺栓组联接接合面的工作能力
1.    检查受载时铸铁底板下部边级处是否压溃
σpmax=ZF’/A-C2/(C1+C2)PX/A+C2/(C1+C2)M/W
           =ZF’/A+C2/(C1+C2)(M/W-PX/A)
式中，接合面有效面积为
A=L3(L2-L1)=150×(400-200)=30000mm2
接合面的有效抗变剖面模量为
W=L3/(6×L2)(L23-L13)
       =150/(6×400) ×(4003-2003)=3.5×106mm3
代入得σpmax=4×7911/30000+(1-0.3) ×[2.165×106/(3.5×106)-5×103/(3×104)]
                =1.37N/mm2 ＞2N/mm2
故接合面下边缘处边缘处不压溃
2.   检查受载时底板上部边缘处是否出现间隙
σpmin=ZF’/A-C2/(C1+C2)PX/A-C2/(C1+C2)M/W
        =ZF’/A-C2/(C1+C2)(M/W +PX/A)
代入得σpmin＝4×7911/30000-(1-0.3) ×[2.165×106/(3.5×106)+5×103/(3×104)]
               =0.6N/mm2＞0
故合面上边缘处不产生间隙。

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