第五章螺纹连接和螺旋传动练习题

一、选择题

5－1  在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。

（1）三角形螺纹   （2）梯形螺纹   （3）锯齿形螺纹   （4）矩形螺纹

 5－2  在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。

（1）三角形螺纹   （2）梯形螺纹   （3）锯齿形螺纹   （4）矩形螺纹

 5－3  当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。

（1）双头螺柱联接  （2）螺栓联接  （3）螺钉联接  （4）紧定螺钉联接

     5－4  当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。

（1）螺栓联接  （2）螺钉联接  （3）双头螺柱联接  （4）紧定螺钉联接

     5－5  当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用__________。

（1）螺栓联接  （2）螺钉联接  （3）双头螺柱联接  （4）紧定螺钉联接

     5－6  普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。

（1）0.105      （2）0.115      （3）0.1115      （4）0.104

 5－7  在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。

（1）增加拧紧力  （2）增加扳手力臂 （3）使用测力矩扳手或定力矩扳手

 5－8  螺纹联接防松的根本问题在于__________。

 （1）增加螺纹联接的轴向力               （2）增加螺纹联接的横向力

（3）防止螺纹副的相对转动               （4）增加螺纹联接的刚度

 5－9  螺纹联接预紧的目的之一是__________。

（1）增强联接的可靠性和紧密性             （2）增加被联接件的刚性（3）减小螺栓的刚性

5－10  承受预紧力F′的紧螺栓联接在受工作拉力F时，剩余预紧力为

F″，其螺栓所受的总拉力F0为__________。

（1）                       （2）

（3）                      （4）

 5－11  承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则__________。

 （1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大    （2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小

（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变    （4）螺栓中的疲劳强度降低

 5－12  承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和螺栓的刚度Cb不变时，被联接件的刚度Cm愈小，则__________。

 （1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大    （2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小

（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变    （4）螺栓疲劳强度愈高

 5－13  承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺_________。

（1）受剪切作用        （2）受拉伸作用       （3）受剪切和拉伸作用（4）既可能受剪切作用又可能受拉伸作用

     5－14  对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。

（1）增大被联接件的刚度 （2）减小被联接件的刚度（3）增大螺栓的刚度

     5－15  现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度Cb与被联接的刚度Cm相等，联接的预紧力为F′，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F′的大小相等时，则__________。

（1）被联接发生分离，联接失败 （2）被联接件即将发生分离，联接不可靠

（3）联接可靠，但不能再继续加载（4）联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力的两倍

 5－16  有一气缸盖螺栓联接，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__________。

（1）对称循环变应力   （2）脉动循环变应力   （3）非对称循环变应力（4）非稳定循环变应力

 5－17  在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同的配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是__________。

 （1）单线矩形螺纹       （2）单线梯形螺纹       （3）双线矩形螺纹（4）双线锯齿形螺纹

 5－18  拧紧可以使一定公称直径的普通螺栓取得一定大小的预紧力，如果要以比较小的拧紧力矩T来得到所要求的预紧力F′可采用__________。

（1）细牙螺纹            （2）双线螺纹           （3）加弹簧垫圈

 5－19  利用D≤M1002的圆螺母（GB812—88）和d≤100mm的止动垫圈（GB858—88）固定轴上的零件时，螺母在轴上最多旋转__________度就能碰上止动垫圈上的一个齿。

（1）20o      （2）25o      （3）15o      （4）30o

 5－20  当一个承受变载荷的螺栓联接，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。

（1）增加螺栓直径   （2）提高螺栓材料的屈服极限   

（3）改用双螺       （4）柔性螺母

 5－21  为了改善螺纹牙上的载荷分部，通常都以_________的方法来实现。

（1）采用双螺母                  （2）采用加高的螺母       

（3）采用减薄的螺                （4）减少螺栓和螺母的螺距变化差

 5－22  被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠__________来传递。

（1）接合面之间的摩擦力   （2）螺栓的剪切和挤压   （3）螺栓的剪切和被联接件的挤压

 5－23  设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组螺栓仍均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了__________。

（1）外形美观        （2）购买方便        （3）便于加工和安装

 5－24  设计紧螺栓联接时，其直径愈小，则许用安全系数应取得愈大，这是由于直径愈小时，__________。

（1）螺纹部分的应力集中愈严重         （2）加工螺纹时愈易产生缺陷

（3）拧紧时愈易拧断                   （4）材料的力学性能愈不易保证

 5－25  确定紧联接螺栓中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是按__________来进行计算的。

（1）第一强度理论     （2）第二强度理论     （3）第三强度理论

（4）第四强度理论

 5－26  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__________。

（1）静强度破坏    （2）疲劳破坏   （3）螺纹副松脱   （4）剪切破坏

 5－27  当采用铰制孔用螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到_________作用。

（1）弯曲和挤压  （2）拉伸和剪切  （3）剪切和挤压  （4）扭转和弯曲

 5－28  滑动螺旋传动，其失效形式多为__________。

（1）螺纹牙弯断  （2）螺纹磨损    （3）螺纹牙剪切  （4）螺纹副咬死

 二、分析与思考题

 5－29  螺纹的主要参数有哪些？各参数间的关系如何？在设计中如何应用？

 5－30  常用的螺纹牙型有哪几种？试说明各自的特点及主要用途。

 5－31  试画出普通三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹的牙型角，并注明各自的度数。

 5－32  按用途螺旋副分为哪两大类？

 5－33  根据螺纹线数的不同，螺纹可以分为哪几种？它们各有何特点？

 5－34  为什么单线普通三角螺纹主要用以联接？而多线梯形、矩形和锯齿形螺纹主要用以传动？

 5－35  根据螺纹旋向的不同，螺纹可以分为哪几种？如何判断螺纹的旋向？

 5－36  常见螺栓的螺纹是右旋还是左旋？是单线还是多线？为什么？

 5－37  圆柱螺纹的公称直径指的是哪个直径？计算螺纹的摩擦力矩时使用哪个直径？计算螺纹危险截面时使用的是哪个直径？

 5－38  管螺纹的公称直径指的是哪个直径？为什么管子上的螺纹通常采用细牙螺纹？

 5－39  为什么螺纹联接大多数要预紧？什么叫螺纹联接的预紧力？

 5－40  常用的控制预紧力的方法有哪些？它们有哪些优缺点？为了克服这些缺点可采用什么方法？

 5－41  在拧紧螺母时，拧紧力矩T要克服哪些摩擦力矩？这时螺栓和被联接件各受到什么样的载荷？

 5－42  为什么对重要的螺栓联接不宜使用直径小于M12～M14的螺栓？一般情况下，螺栓所受到的预紧力大约是扳手上施加的力的多少倍？

 5－43  螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么？

 5－44  防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法和装置各有哪些？

 5－45  相同的公称直径的粗牙普通螺纹与细牙普通螺纹相比，哪个自锁性能好？哪个强度高？为什么？为什么薄壁零件的联接常采用细牙螺纹？

 5－46  什么叫螺纹的自锁现象？自锁条件如何？螺旋副的传动效率又如何计算？

 5－47  为什么有自锁性能的螺旋传动其效率η小于50％？

 5－48  试问螺纹的升角为多大时，螺旋副的效率可达到最高值？

 5－49  螺纹联接的主要失效形式和计算准则是什么？

 5－50  何为松螺纹联接？何为紧螺栓联接？它们的强度计算方法有何区别？

 5－51  为什么紧螺纹联接计算中，螺纹的直径愈小则其许用应力取值愈小？

 5－52  试画出螺纹联接的力－变形图，并说明联接在受到轴向工作载荷后，螺纹所受的总拉力、被联接件的剩余预紧力和轴向工作载荷之间的关系。

 5－53  螺栓组联接结构设计的目的是什么？应该考虑的问题有哪些？

 5－54  螺栓组联接中螺栓的附加应力是怎样产生的？为避免此附加应力，应从结构和工艺上采取哪些措施？

 5－55  进行螺栓组联接受力分析的目的是什么？

 5－56  在承受横向载荷的紧螺栓联接中，螺栓是否一定受剪切作用？为什么？

 5－57  承受横向载荷的普通螺栓联接，其预紧力是如何决定的？螺栓受到什么载荷的作用？产生什么应力？

 5－58  承受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其工作原理是什么？螺栓的危险截面在哪里？螺栓受到什么力的作用？产生什么应力？

 5－59  对承受横向载荷或传递力矩的紧螺栓联接采用普通螺栓时，强度计算公式中为什么要将预紧力提高到1.3倍来计算？若采用铰制孔用螺栓时是否也这样考虑？为什么？

 5－60  在设计受倾覆力矩作用的底板螺栓组联接时，应满足哪些条件？如何保证？

 5－61  常用的提高螺纹联接强度的措施有哪些？

5－62  对于受变载荷作用的螺栓联接，可采用哪些措施来减小螺栓的应力幅σa？

5－63  两螺纹联接分别采用厚薄不同的螺母，其中一个可旋合10圈，另一个可旋合20圈。其它结构和受力条件均相同。问这两个联接的强度是否一样？为什么？

5－  常用的螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈等有哪些形式？

5－65  螺旋传动的用途是什么？按其用途的不同螺旋传动可分为哪几类？

5－66  按螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动可分为哪几类？试说明它们的优缺点。

5－67  滑动螺旋的主要失效形式是什么？其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度）主要根据哪些计算准则来确定？

三、设计计算题

5－68  试推导如图所示受转距T作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式：

1）当用普通螺栓时；

2）当用铰制孔用螺栓时。

题5－68图                                    题5－69图

5－69  如图示某吊钩螺纹的直径d=36mm，若吊钩材料未35钢，试求吊钩的最大起重量、

5－70  如图示某机构的拉杆端部采用普通粗牙螺纹联接。已知，拉杆所受的最大载荷F＝15kN，载荷很少变动，拉杆材料为Q235钢，试确定拉杆螺纹直径。

题5－70图                      题5－71图                  题5－72图

5－71  如图示的起重滑轮的松联接螺栓。已知起吊重物的重量F＝20kN，螺栓材料为Q235钢，试求该螺栓的直径。

5－72  如图示一弓形夹钳，用M30的螺杆来夹紧工作，压紧力F＝40kN，螺杆材料为45钢，d0=20mm，该螺纹副和螺杆末端与工件的摩擦系数均为μ＝0.15。试验算螺杆的强度。

5－73  如图示为一铣刀盘的装夹装置，铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动，已知最大切削力F＝4kN圆盘与铣刀间的摩擦系数μs＝0.1，轴材料为45钢，其他尺寸如图，试求轴端的螺纹直径d？

5－74  如图示，已知作用在轴承盖上的力F＝10kN,轴承盖用四个螺钉固定于铸铁箱体上，螺钉材料为Q235钢，今取剩余预紧力F″＝0.4F，不控制预紧力。求所需的螺钉直径。

题5－73图                     题5－74图                    题5－75图

5－75  设图示螺栓刚度Cb，被联接件的刚度Cm，若Cm＝8Cb，预紧力

F′＝1kN，外载荷F＝1.1kN，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。

     5－76  图示为一液压油缸，油压p＝3MPa,缸径D＝160mm，为保证气密性要求，螺柱间距不得大于100mm。试计算其缸盖的螺柱联和螺柱分布圆直径D0。

（提示：现先按气密性要求假设螺柱数目）

 5－77  图示为一气缸盖螺栓联接，缸径D＝500mm，蒸气压力p＝1.2MPa，螺栓分布圆直径D0＝0mm，为保证气密性要求螺栓间距不得大于150mm，试设计此联接。

      题5－76图                         题5－77图                 题5－78图

5－78  如图示螺栓联接的力－变形图。若保证剩余预紧力F″的大小等于其预紧力F′的一半。试求该联接所能承受的最大工作载荷。

5－79  如图示为一吊环与机架用一单个螺栓联接，已知机架的重量为5kN装配螺栓时的预紧力F′＝5kN，问吊环将机架吊起后纸垫A能否抽出？

题5－79图                                          题5－80图

  5－80  如图示为一盛水容器，载重为G（自重不计），缸与盖之间用螺栓联接，总的预紧力∑F′＝G，容器中的水为常压。问：1）水缸吊起后，水会不会从结合面处漏出？所用垫片是软些好还是硬些好？为什么？2）若盛水容器的自重为载重的一半，则为保证结合面处不漏水，螺栓的相对刚度系数应为多大？

  5－81  图示为一齿轮用八个性能等级为4.6的螺栓与卷筒连成一体，螺栓的分布圆直径D0＝500mm，若卷筒上的钢丝绳拉力F＝50kN，卷筒直径D＝400mm，齿轮与卷筒接触面间的摩擦系数μs＝0.12，装配时不控制预紧力。试确定螺栓的直径，并列出螺纹联接件的标准代号。

  5－82  图示为一凸缘轴，通过凸缘上的六个35钢制螺栓与另一凸缘轴相联接。轴的转速n=720r/min，额定功率P＝30kW，短期作用的最大功率为额定规律的2.5倍。试按普通螺栓和铰制孔用螺栓的直径并比较两者的优缺点。已知凸缘接触面间的摩擦系数μs＝0. 2，可靠系数K＝1.2，螺栓材料的屈服点σs＝320MPa，拉应力的安全系数Sσ＝1.5，剪应力的安全系数St＝2.5，挤压应力的安全系数Sp＝1.2。

  5－83  图示用两个M10的螺钉固定一牵曳环，若螺钉材料为Q235钢，装配时控制预紧力，结合面为毛面，摩擦系数μs＝0. 3，可靠系数K＝1.2。求所允许的牵曳力FR为多少？

题5－81图                     题5－82图               题5－83图

  5－84  如图示的方形盖板用四个M16的螺钉与箱体相联接，盖板中心O点装有吊环，已知FQ＝20kN，尺寸如图示。要求：1）当取剩余预紧力F″=0.6F（F为工作拉力）、螺钉材料的性能等级为6.6级装配不控制预紧力时，校核螺钉的强度；2）由于制造误差吊环由O点移至对角线上O′点，且OO′＝5mm，问哪个螺栓的受力最大？并校核其强度。

  5－85  某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上，螺栓组由四个普通螺栓组成，它们的螺纹直径均为d，长度为l，每个螺栓的预紧力为F′，螺栓布置形式如图。试问：1）吊架承受垂直拉力F时，螺栓组中的每个螺栓承受的载荷为多大？2）在强度足够以及d、F′和被联接件的刚度Cm一定时，为提高该螺栓组联接的工作可靠性，螺栓用细长些好？还是粗短些好？（用螺栓组联接的力－变形图来说明）

题5－84图                                        题5－85图

  5－86  螺栓组联接的三种方案如图示。已知L＝300mm，a＝60mm，试求螺栓组三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？

  5－87  如图示厚度为δ的钢板拟用三个铰制孔用螺栓紧固于18号槽钢上，已知作用力F＝9kN，钢板及螺栓材料均为Q235钢，许用弯曲应力[σ]＝158MPa，许用剪切应力[τ]＝98MPa，许用挤压应力[σ]p＝240MPa，试求钢板厚度δ并确定螺栓的尺寸。

题5－86图                                         题5－87图

  5－88  如图示的扳手柄，用两个普通螺栓联接，已知手柄上的推力F＝200N，两个被联接件之间的摩擦系数μs＝0. 15，若螺栓材料为Q235钢，可靠系数K＝1.2，装配时不控制预紧力。试求普通螺栓的直径。若改为铰制孔用螺栓，计算所需直径。                      

  5－  有一托架的边板用六个螺栓与相邻的机架相联接，托架承受为60kN，                题6－88图

设载荷与边板螺栓组的铅垂对称轴线相平行，与对称轴向的距离为300mm。现有图示的三种螺栓布置形式，若采用铰制孔用螺栓，其许用剪应力为34MPa试问哪种螺栓布置形式所需的螺栓直径最小？直径各为多少？应选哪种布置形式？为什么？

题5－图

  5－90  如图示为轴承托架紧固到钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓材料的性能等级为6.6级，载荷为F＝6kN，α＝30o，尺寸如图示，螺栓数为4个。试设计此螺栓联接。

题5－90图                                       题5－91图

题5－92图

5－91  图示为一铸铁滑动轴承，受作用力F＝1.3kN，用两个M12的普通螺栓固定在钢板上。已知螺栓材料的屈服点σs＝240MPa，安全系数S＝1.5，铸铁的许用挤压应力[σ]p＝60MPa，摩擦系数μs＝0. 2。尺寸如图。试校核该螺栓的强度、结合面是否会出现间隙和压溃？设，并知：d＝30mm，L=38mm，D=110mm，h=25mm，H=145mm，H1=35mm，d0=14mm，底板宽B＝35mm。

  5－92  试分析图示的螺栓联接中螺栓的受力情况，判断哪个螺栓受力最大，并列出其载荷计算表达式。

  5－93  一铸铁支架用四个M16的普通螺栓安装在混凝土立柱上，尺寸如图示，已知载荷F＝8kN，结合面摩擦系数μs＝0. 3，可靠系数S＝1.2，螺栓材料的屈服点σs＝360MPa，安全系数S＝3，取螺栓的预紧力F′＝9kN。要求：1）校核所取螺栓的预紧力能否满足支架不滑移的条件；2）校核螺栓强度；3）若取混凝土的许用挤压应力[σ]p=2.5MPa，结合面的承载面积A＝4×104mm2，抗弯截面模量W＝5×106mm3。校核联接的结合面能否保证不出现间隙和不压溃。

  5－94  图示为五铧犁上的安全联轴器。试求拧紧两个M12的普通螺栓后所能承受的最大牵引力F。已知钢板间的摩擦系数μs＝0. 25，螺栓材料为Q235钢，屈服点σs＝240MPa，取安全系数S＝1.5。

 题5－93图                                      题5－94图

四、结构设计题

  5－95  试按下列某一方案的数据设计一起重螺旋传动。要求绘制装配图、编写设计计算说明书。

题5－95表

  5－96  查手册确定下列各螺纹联接的主要尺寸，并按M1：1比例画出联接结构的装配关系：

  1）用M16的六角头螺栓（GB5782—86）联结两块厚度各为30mm的钢板，两块钢板上钻φ17mm的通孔，采用弹簧垫圈（GB93—87）防松。

  2）用M8的沉头螺钉（GB68—85）联接厚15mm的钢板和另一个很厚的钢制零件。

  3）用M24的双头螺钉（GB8—88）联接厚40mm的钢板和一个很厚的铸铁零件。

  5－97  请读者找一个螺栓组联接的实例，量出必要的尺寸并画出螺栓布置和联接结构图。（标准件需查手册）

题5－98图                           题5－99图

  5－98  如图所示的串连钢丝防松装置，为什么图a是正确的，而图b是不正确的。

  5－99  如题图5－99a）、b）、c）分别为蜗轮轮缘与轮芯、支撑减速器轴的轴承箱座与盖、轴承端盖与箱座凸缘的组件或部件，它们均采用螺纹联接把零件联接在一起。试问：它们分别应采用何种螺纹联接的类型才比较合理，为什么？

  5－100  试找出图中螺纹联接结构设计中的错误a）为普通螺栓联接，b）为螺钉联接，c）为双头螺柱联接，d）为紧定螺钉联接，并就图改正。已知被联接件的材料均为Q235钢，标准联接零件（螺栓、螺母、垫圈等）的尺寸可查手册。

题5－100图

  5－101  如图示为输水管道法兰盘螺纹联接的两种布置形式。问哪种布置形式好？为什么？

  5－102  如图示高压容器螺纹联接的a）、b）、c）三种方案，问哪种比较合理？并说明其它方案为什么不合理。

题5－101图                                            题5－102图

5－103  如图示为青铜材料的蜗轮轮缘与钢制轮芯的铰制孔用螺栓联接。试指出结构中的错误。

题5－103图