机械设计螺纹连接习题课
机械设计螺纹连接例题
1. 初选M16，S= 4
[]=s/S=320/4 = 80MPa
d1
1.3F0
1 [ ]
5.2 40000 28.775mm
80
4
§2 螺纹连接 (screwed joint)
由螺纹标准知，M16的d1=13.835mm，估计偏小，不适用。 2. 选M24，S=3.14(插值计算)
[]=s/S=320/3.14 MPa
Fmax=F+Fs1=3000 +12000 =15000N
3. 方案比较
方案a比较合理。
§2 螺纹连接 (screwed joint)
例2.1：某普通螺栓组连接，横向静载荷F=30kN，接合面摩擦系 数f=0.15，接合面数i =1，可靠系数KS=1.2，共有6个螺栓，不控 制预紧力，螺栓材料为碳钢，性能等级4.8，试确定螺栓规格。
解：单个螺栓预紧力F0
由于不控制预紧力，采用估算法确定安全系数S，由表5-10 。
§2 螺纹连接 (screwed joint)
（a）
（b）
(1) 横向载荷F作用下，方案中，每个螺栓的横向载荷均为： F=F /4 =12000/4 =3000N，方向同F 。
(2) 转矩T作用下，方案a，各螺栓中心到形心距离为：
ra a2 a2 1002 1002 141.4mm Fs1=Fs2=Fs3=Fs4=T/4ra= 4.8×106/4×141.4 = 8487N 由图(a)可知，螺栓1、2的合力(总横向载荷)最大，即
由静力学得到
F=4F/5=0.8F F0==K1.S2F×0/.8fzFi/0.2×2×1
=2.4F
1.3F0
d
2 1
5.2 2.4F
螺纹连接习题课
1
2 O’ 4
200
所以：强度足够 3
O
例5如图所示为一刚性凸缘联轴器，它是利用6个螺栓联接，已知螺栓中心圆 直径D0=195mm，联轴器传递的扭矩T=2000N.m，联轴器材料HT200 试确定螺栓直径。（螺栓的性能等级为5.6级） 分析：两种情况 （1）对于受拉螺栓联接 （2）对于受剪螺栓联接 本题属于受旋转力矩T的螺栓组联接 解：（1）用受拉螺栓联接 每个螺栓所需的预紧力
π d12 [σ ]
4 ×1.3
M20查手册P35 ， d1＝17.294mm σS [σ ] = S Q235，取螺栓4.6级 σB＝400MPa， σS＝240MPa1
P87表5-10 部不控制预紧力，M16～M30， S＝4～2.5, σ S 240 取S＝3 = 80MPa [σ ] = = S 3
螺纹连接习题课
降低影响螺栓疲劳强度的应力幅措施
1. 减小螺栓刚度Cb （1） F0不变，工作载荷F不变 （2）保持F和F1不变，即F2＝F＋F1不变，F0要增加 2. 增加被联接件刚度Cm （1） F0和F不变 （2）F1和F不变，即F2＝F1＋F不变，F0上升 3. 同时减小Cb，增大Cm，并伴随F0的增大
（2）受翻转力矩M = Q ⋅ OO′ = 100 2 × 103 N .mm 在M的作用下，2、4受到加载的作用，1、3受到减载的作用。
M × 100 100 2 ×103 × 100 Fa1 = = = 354 N 则： 2 2 4 × 100 4 × 100
故2、4螺栓受到的轴向工作载荷为：
S 5 ψ = arctan = arctan = 4.95° = 4°57′ π d2 π ×18.376
（3）①举升重物时的效率
螺纹连接习题及答案
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。
高职《机械设计基础》螺纹联接与螺旋传动习题含答案
学号：班级：姓名：螺纹联接与螺旋传动一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1普通平键联结的主要用途是使轴与轮毂之间。
A沿轴向固定并传递轴向力B沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C沿周向固定并传递转矩D安装与拆卸方便2键的剖面尺寸通常是根据按标准选择。
A 传递转矩的大小B 传递功率的大小C 轮毂的长度D轴的直径3键的长度主要是根据来选择。
A传递转矩的大小B轮毂的长度C轴的直径4 能够构成紧键联结的两种键是。
A 楔键和半圆键B平键和切向键C半圆键和切向键D楔键和切向键5 楔键和，两者的接触面都具有1：100的斜度。
A轴上键槽的底面B轮毂上键槽的底面C键槽的侧面6 楔键联结的主要缺点是。
A键的斜面加工困难B键安装时易损坏C键装入键槽后，在轮毂中产生初应力D轴和轴上的零件对中性差7切向键联结的斜度是做在上。
A轮毂键槽的底面B轴的键槽底面(3)一对键的接触面(4)键的侧面8 平键联结如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔。
A 90ºB 120ºC 135ºD 180º9半圆键联结的主要优点是。
A对轴的强度削弱较轻B 键槽的应力集中较小C 工艺性好，安装方便10 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11 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12 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13 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14 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。
机械设计总论及螺纹连接-答案
《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。
机械设计经典问答题-附答案
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。
杨可桢《机械设计基础》课后习题及详解(连接)【圣才出品】
第10章连接10-1 试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率恒小于50％。
证明：螺旋传动的效率，自锁时有螺旋升角小于等于当量摩擦角，即ψρ'≤，故有，则：其中，。
因此，。
命题得证。
10-2 试计算M120、M20×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。
解：M20螺纹的螺距p＝2.5 mm，由于相同公称直径情况下，螺距小则螺纹升角小，因此M20×1.5的螺纹自锁性较好。
10-3 用12英寸扳手拧紧M8螺栓。
已知螺栓力学性能等级为4.8级，螺纹间摩擦系数f＝0.1，螺母与支承面间摩擦系数f0＝0.12，手掌中心至螺栓轴线的距离l＝240 mm。
试问当手掌施力125 N时，该螺栓所产生的拉应力为若干？螺栓会不会损坏？（由设计手册可查得M8螺母dw＝11.5 mm，d0＝9 mm）。
解：查取手册可知M8螺栓的有关几何参数：螺距p＝1.25 mm，中径d2＝7.188 mm，小径d1＝6.647 mm则其螺纹升角：当量摩擦角：拧紧螺母时力矩：，且T＝FL，代入数据可得此时的轴向载荷：根据已知螺栓等级可得，该螺栓的屈服极限为。
拉应力：因此螺栓会损坏。
10-4 一升降机构承受载荷Fa为100 kN，采用梯形螺纹，d＝70 mm，d2＝65 mm，P＝10 mm，线数n＝4。
支承面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。
试计算：（1）工作台稳定上升时的效率，已知螺旋副当量摩擦系数为0.10。
（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩。
（3）若工作台以800 mm／min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。
（4）欲使工作台在载荷Fa作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩应为多少？图10-1解：（1）梯形螺纹的螺纹升角：当量摩擦角：故工作台稳定上升时的效率：。
（2）稳定上升时加于螺杆的力矩：。
（3）螺杆的转速：所需的功率：。
（4）由（1）可知螺纹升角＞当量摩擦角，该梯形螺旋副不具有自锁性。
机械设计—螺纹联接与螺旋传动计算题
例13-1 如图所示，用8个M24（d 1=20.752 mm ）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许用应力][σ=80MPa ，液压油缸的直径D =200 mm ，为保证紧密性要求，剩余预紧力为P Q '=1.6F ，试求油缸内许用的的最大压强P max 。
1．先根据强度条件求出单个螺栓的许用拉力Q ； 2．在求许用工作载荷F 。
解：根据：][ ≤43.1=21σπσd Qca ，解得： Q ≤][ 3.1×421σπd =80×3.1×4752.20 2π=20814 N 依题意： F F F F Q Q P6.26.1=+=+'= 由：2.6F = 20814，解得：F = 8005 N汽缸许用载荷： F Σ = z F = 8F = 64043 N根据： 6404342max ==∑D p F π解得：04.2200640434422max =⨯⨯==∑ππD F p MPa例13-5 如例13-5图1所示螺栓联接，4个普通螺栓成矩形分布，已知螺栓所受载荷R = 4000 N ，L =300mm ，r =100mm ，接合面数m =1，接合面间的摩擦系数为f = 0.15，可靠性系数K f = 1.2，螺栓的许用应力为][σ=240MPa ，试求：所需螺栓的直径（d 1）。
解：(1) 将R 简化到螺栓组形心，成为一个横向载荷R 和一个转矩T ，如例13-5图2所示，其中：510123004000⨯=⨯==RL T Nmm(2) 求每个螺栓联接承受的分力 R 的分力：F SR = R/z = 4000/4 =1000 N T 的分力：3000100410125=⨯⨯===∑zr T r TF iSTN(3求F S max︒++=45cos 222max ST SR ST SR S F F F F F=︒⨯⨯++45cos 3000100023000100022= 3774 N(4) 据不滑移条件：Q P f m ≥K f F S max 所需预紧力Q P ：fm F K Q S f P max ==115.037742.1⨯⨯= 30192 N(5) 根据强度条件：2143.1d Q Pcaπσ=≤][σ例13-5图2求得螺栓小径d 1：πσπ240301923.14][3.141⨯⨯=⨯=P Q d =14.430mm 讨论1：如果本题改为用铰制孔螺栓联接，在解法上有什么相同和不同之处？ 1．求F SR 、F ST 和F S max 的方法相同，但求F ST 的公式应为：2max maxi S r Tr F ∑=2．铰制孔螺栓联接不用求预紧力，因为F S max 就是铰制孔螺栓解所受的剪力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7
R使各螺栓受到横向工作载荷FSR： FSR=R/4=2500（ N ）
T也使各螺栓受到横向工作载荷FST，方向与形心连线垂直。
受拉螺栓：FST
T ri
T70(7N1) 4r
受剪螺栓：FSTTrm ri2a x 4 Tr70(7N)1
相同
受载最大的螺栓：F SF S 2R F S 2T 2F SF R ST co 1s 39 50 (N 1 ) 4
3
BIGC 解： （一）受力分析 Q
QH=Qcosθ
QH QV=Qsinθ
QV
H= Qcosθ QH
MH=H·300
V= Qsinθ QV
MV=V·400
MH H
V MV
H=4330N，V=2500N，M=MH-MV=299000N · mm
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
4
（二）工作条件分析
N 1000
900
800
700
600
F
500
F0
F0
F
400
F’
300
F”
200
60°
100
30° 45°
45°
F”
变形
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
10
BIGC 例4 一钢板采用三个铰制孔螺栓联接,下列三个方案哪个最好?
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
11
FL 2a
F 3
F 3
F 3
FMmaxM 8rrm i2 a x4(2M 02 2 01002 0)029N9 i1
c 、最大工作载荷 F ma x F V F M ma x 6.1 5 N 1 d 、螺栓总拉力 F 0 F c 1 c 1 c 2F m a5 x 7 .8 N 8 (c 1 c 4 1 c 2 0 .2 )
pzF AW M[P]
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
6
例2、设计图示螺纹联接：1.受拉螺栓 2.受剪螺栓
Q
解： 一）受力分析
R
Q
T
R=Q/2=10000 N T=R×300=3000000 N.mm
Q
FSR
FST FSR
FSR FST
FST FSR FST
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
F=500N，预紧力F’=500N，螺栓的刚度c1，arctanc1=30°， 被联接件的刚度c2，arctanc2=45°。 1）绘制此螺栓联接的力——变形图，并确定螺栓总拉力F0。 2）若将螺栓改为,使arctanc1=60°，其他不变，F0=？ 3）比较上述两种情况，判断哪种密闭性好？
注：此题用图解法求解。
二）设计计算
受拉螺栓
由预紧力F’产生的摩擦力来传递外载荷FS。
sFkf FS
Fkf FS 901(4N0)
s
（取：kf =1.3、μs=0.13）
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
8
选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ] 。
螺栓直径：
dc
41.3F
[ ]
d1
d
受剪螺栓
横向载荷由螺栓杆与被联件的挤压与剪切传递。
1、保证结合面不滑移
Fszkf H
又：FF c2 V c1c2 z
2、受力最大螺栓轴向载荷
F1(kf
H
c2
662.5N
μs=0.13
c2 0.8
c1 c2
a 、FV=V/z=2500/8=312.5N（每个螺栓受V作用相同）
b 、M作用，离形心越远受力越大
FL 2a
Fmax=F3=
FL 2a
+
F 3
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
12
F
FL
3
2a
F
FL 2a
3 F 3
Fmax=F1=F3=
F2FL 2F 13L2 3 2a 3 2a
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
13
FL
FL
F 3
3a
3a
F
F
3
3
Fl
3a
Fmax=F2=
F 2 F 2 L 2 F Fc L 1 o5 s F 01 3 L L 2
机械设计螺纹连接习 题课
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
2
受任意载荷螺栓组
向形心简化 ———————→
四种简单状态
迭加 ——→
受载最大螺栓 ——→按单个计算
例1、图示底板用8个螺栓与支架相连，受外力Q作用，Q作用于 包含X轴并垂直于底板接缝面，试计算此螺栓组联接。
（θ=30°）
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
5
2）当L< 4 3 a 时，方案二最好。
5
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
15
BIGC 例5 指出下列各图中的错误。
谢谢
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
5
3、螺栓直径： 选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ] 。
dc
41.3F0
[ ]
4、其它条件
a 、左侧不出现间隙：
d1
d
螺栓拧紧并承受轴向载 荷H后，剩余预紧力在结合 面产生的挤压应力。
pzFcA 1c 2c2V zW MzA FW M0
翻转力矩对挤压应力的影响 b 、接合面右侧不压溃：
受载最大螺栓的横向载荷为：FS=9014（N） 选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ] 。
螺栓直径： d
比较
4 FS
[ ]
查手册
受拉螺栓： 1.3F 1F 3 S3.61 F S
相同材料螺栓，由P374表11.7\[8：][]
d受拉>>d受剪
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
9
例3 某承受轴向载荷的螺栓联接。已知单个螺栓所受轴向载荷
3 3 a 33 a
3 aa
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
14
比较：
方案一：Fmax=2FaL +
F 3
——差
方案二：Fmax=
F 3
1
3L
2
2a
方案三：Fmax=
F 3
1
3L L2 a a
谁好？
由： F
1
3L
2
F
1
3L L2
3 2a 3
a a
L= 4 3 a
5
结论： 1）当L> 4 3 a 时，方案三最好。