第第9 9讲讲第十五章第十五章 螺纹连接螺纹连接专业课习题解析课程专业课习题解析课程115-1 15-1 普通螺纹为何广泛应用于螺纹连接？细牙普通螺纹常普通螺纹为何广泛应用于螺纹连接？细牙普通螺纹常用于哪些场合？用于哪些场合？解：解：1. 1. 普通螺纹牙型角为普通螺纹牙型角为6060，由于其当量摩擦角大，自锁，由于其当量摩擦角大，自锁性好、强度高，广泛应用于螺纹连接。性好、强度高，广泛应用于螺纹连接。 2. 2.细牙螺纹螺距小、升角小、自锁性比粗牙更好、强度更细牙螺纹螺距小、升角小、自锁性比粗牙更好、强度更高，但不耐磨损，容易滑扣。故用于细小零件，薄壁管件，或高，但不耐磨损，容易滑扣。故用于细小零件，薄壁管件，或受冲击振动和变载荷的连接，也可用作微调机构的调节螺纹。受冲击振动和变载荷的连接，也可用作微调机构的调节螺纹。15-3 15-3 螺纹连接预紧的作用是什么？为什么对重要连接要控制螺纹连接预紧的作用是什么？为什么对重要连接要控制预紧力？预紧力？2解：解：1. 1. 预紧的作用：增加连接的刚度、紧密性和提高连接在预紧的作用：增加连接的刚度、紧密性和提高连接在变载荷作用下的疲劳强度及放松能力。变载荷作用下的疲劳强度及放松能力。 2. 2.预紧力应适当，过大的预紧力导致连接的结构尺寸增预紧力应适当，过大的预紧力导致连接的结构尺寸增大，或连接件在装配时及偶然过载时易被拉断。因此对重要大，或连接件在装配时及偶然过载时易被拉断。因此对重要连接要控制预紧力。连接要控制预紧力。15-4 15-4 金属锁紧螺母为何放松效果好？金属锁紧螺母为何放松效果好？解：金属锁紧螺母与止动垫圈配合使用，装配时垫圈内舌插解：金属锁紧螺母与止动垫圈配合使用，装配时垫圈内舌插入轴上槽内，垫圈外舌嵌入圆螺母槽内。起到很好的放松效入轴上槽内，垫圈外舌嵌入圆螺母槽内。起到很好的放松效果。果。315-5 15-5 螺纹连接预紧时，螺栓承受哪些载荷？将预紧力增大螺纹连接预紧时，螺栓承受哪些载荷？将预紧力增大30%30%，并按纯拉伸强度计算螺栓有何意义？，并按纯拉伸强度计算螺栓有何意义？解：解：1. 1. 螺纹连接预紧时，螺栓受预紧力和螺纹副间摩擦力螺纹连接预紧时，螺栓受预紧力和螺纹副间摩擦力矩的联合作用，于是螺栓的危险截面上分别产生拉应力和扭矩的联合作用，于是螺栓的危险截面上分别产生拉应力和扭转剪应力。转剪应力。2. 2. 将预紧力增大将预紧力增大30%30%并按纯拉伸强度计算，这就考虑了螺栓并按纯拉伸强度计算，这就考虑了螺栓在预紧状态下扭转剪应力的影响。在预紧状态下扭转剪应力的影响。415-6 15-6 受预紧力和轴向工作拉力的紧螺栓连接，螺栓受的总受预紧力和轴向工作拉力的紧螺栓连接，螺栓受的总拉力为何不是预紧力加上轴向工作拉力？拉力为何不是预紧力加上轴向工作拉力？解：受预紧力和轴向工作拉力的紧螺栓连接在连接工作时，解：受预紧力和轴向工作拉力的紧螺栓连接在连接工作时，由于螺栓和被连接件的弹性变形，螺栓所受的总拉力并不由于螺栓和被连接件的弹性变形，螺栓所受的总拉力并不等于预紧力与工作拉力之和，而与预紧力、工作拉力、螺栓等于预紧力与工作拉力之和，而与预紧力、工作拉力、螺栓刚度、被连接件刚度有关。如下式：刚度、被连接件刚度有关。如下式：15-7 15-7 为什么连接承受的工作拉力很大时，不宜采用刚性小的为什么连接承受的工作拉力很大时，不宜采用刚性小的垫片？垫片？5解：因为解：因为 ，其中，其中 称为螺栓的相对刚度，称为螺栓的相对刚度，它表示工作拉力它表示工作拉力F F分配到螺栓上的比例。因而螺栓的总拉力分配到螺栓上的比例。因而螺栓的总拉力F F0 0与与 的大小密切相关。当的大小密切相关。当 远大于远大于 时，总拉力约等于时，总拉力约等于预紧力，当预紧力，当 远小于远小于 时，总拉力约等于预紧力与工作拉时，总拉力约等于预紧力与工作拉力之和。由此可见，若连接承受的工作拉力力之和。由此可见，若连接承受的工作拉力F F很大时，不宜采很大时，不宜采用刚性小的垫片。用刚性小的垫片。15-8 15-8 铰制孔用螺栓连接装配时，为何不能将螺母拧得很紧？铰制孔用螺栓连接装配时，为何不能将螺母拧得很紧？解：因为铰制孔用螺栓主要用于承受横向载荷，因此，在装配解：因为铰制孔用螺栓主要用于承受横向载荷，因此，在装配时，预紧力不必很大，所以不用拧得很紧。时，预紧力不必很大，所以不用拧得很紧。615-9 15-9 螺栓产品分为螺栓产品分为A A、B B、C C三种产品等级。它们各有何特征？三种产品等级。它们各有何特征？并应用于什么场合？并应用于什么场合？解：解：A A级精度最高，用于要求配合精确、有冲击振动等重要零级精度最高，用于要求配合精确、有冲击振动等重要零件的连接；件的连接；B B级精度多用于承载较大，经常拆装、调整或承受级精度多用于承载较大，经常拆装、调整或承受变载荷的连接；变载荷的连接；C C级精度多用于一般的螺栓连接。常用的标准级精度多用于一般的螺栓连接。常用的标准螺纹连接件一般选用螺纹连接件一般选用C C级精度。级精度。15-10 15-10 螺栓组连接结构设计要求螺栓组对称布置于连接接合螺栓组连接结构设计要求螺栓组对称布置于连接接合面形心，其理由是什么？面形心，其理由是什么？解：这样布置使得连接接合面及各个螺栓受力均匀，并便于制解：这样布置使得连接接合面及各个螺栓受力均匀，并便于制造和装配。造和装配。715-11 15-11 一薄钢板一薄钢板A A用两个铰制孔用螺栓固定在机架用两个铰制孔用螺栓固定在机架B B上（图上（图1515-47-47）。试分析哪种方案较为合理？）。试分析哪种方案较为合理？因此，方案二更为合理。815-12 已知汽缸的工作压力在已知汽缸的工作压力在00.5MPa之间变化。汽缸内径之间变化。汽缸内径D=500mm，汽缸盖螺栓数目为，汽缸盖螺栓数目为16，接合面间采用铜皮石棉垫，接合面间采用铜皮石棉垫片。试计算汽缸盖螺栓直径。片。试计算汽缸盖螺栓直径。解：解：螺栓承受总的工作拉力螺栓承受总的工作拉力单个螺栓承受的工作拉力单个螺栓承受的工作拉力接合面间采用铜皮石棉垫片，故相对刚度接合面间采用铜皮石棉垫片，故相对刚度 。9因为在变载荷作用下的疲劳破坏，主要取决于应力幅因为在变载荷作用下的疲劳破坏，主要取决于应力幅 的的大小。大小。则螺栓直径则螺栓直径按书上按书上15-1815-18计算，代入上式即可求出螺栓直径。计算，代入上式即可求出螺栓直径。1015-13 15-13 一托架用一托架用6 6个铰制孔用螺栓与钢柱相连接，作用在托架个铰制孔用螺栓与钢柱相连接，作用在托架上的外载荷上的外载荷 。就图。就图15-4815-48所示的三种螺栓组布所示的三种螺栓组布置形式，分析哪一种布置形式螺栓受力最小？置形式，分析哪一种布置形式螺栓受力最小？ 11（a）在扭矩）在扭矩T作用下：作用下：受力最大螺栓所受的工作剪力受力最大螺栓所受的工作剪力在力在力FQ作用下，每个螺栓受力作用下，每个螺栓受力F1为：为：12此时受力最大的是右上角的螺栓：此时受力最大的是右上角的螺栓：受力大小为：受力大小为：13（b）在扭矩）在扭矩T作用下：作用下：受力最大螺栓所受的工作剪力受力最大螺栓所受的工作剪力在力在力FQ作用下，每个螺栓受力作用下，每个螺栓受力F2为：为：因此受力最大螺栓为最右边的螺栓，所受力为：因此受力最大螺栓为最右边的螺栓，所受力为：14（c）在扭矩）在扭矩T作用下：作用下：受力最大螺栓所受的工作剪力受力最大螺栓所受的工作剪力在力在力FQ作用下，每个螺栓受力作用下，每个螺栓受力F3为：为：15此时受力最大的是最右边的两个螺栓：此时受力最大的是最右边的两个螺栓：受力大小为：受力大小为：通过分析计算可以看出：方案（通过分析计算可以看出：方案（b b）的布置形式螺栓受力最）的布置形式螺栓受力最小。小。1615-15 15-15 一传递横向载荷一传递横向载荷 的受拉螺栓组连接。已知：的受拉螺栓组连接。已知： ；接合面对数；接合面对数m=1m=1；螺栓数目；螺栓数目z=2z=2；摩擦因数；摩擦因数f=0.15f=0.15；可靠性系数；可靠性系数 ；螺栓材料的许用拉应力；螺栓材料的许用拉应力 。求接合面不滑移条件下的螺栓最小直径。求接合面不滑移条件下的螺栓最小直径。解：单个螺栓所受的预紧力：查表取公称直径为12mm的螺栓17考查方式：考查方式：1.1.当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的当螺纹公称直径、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自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能 （A A）。）。A. A. 好好 B. B. 差差 C. C. 相同相同 D. D. 不一定不一定2 2. .用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹（用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹（A A）。）。A. A. 牙根强度高，自锁性能好牙根强度高，自锁性能好 B. B. 传动效率高传动效率高C. C. 防振性能好防振性能好 D. D. 自锁性能差自锁性能差3.3.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用，应将拉伸载荷增加到原来的 （B B） 倍。倍。A. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 A. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 184. 在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳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，可采取的措施是强度，可采取的措施是 B 。A.增大螺栓刚度增大螺栓刚度C1，减小被联接件刚度，减小被联接件刚度C2 B.减小减小C1，增大，增大C2C. 增大增大C1和和C2 D. 减小减小C1和和C25. 三角形螺纹的牙型角三角形螺纹的牙型角= 60 ，适用于，适用于 连接连接 ，而，而梯形螺纹的牙型角梯形螺纹的牙型角= 30 ，适用于，适用于 传动传动 。6. 螺旋副的自锁条件是螺旋副的自锁条件是 螺旋升角小于当量摩擦角螺旋升角小于当量摩擦角 。197.常用螺纹的类型主要有常用螺纹的类型主要有 三角螺纹三角螺纹 、 管螺纹管螺纹 、 矩矩形螺纹形螺纹 、 梯形螺纹梯形螺纹 和和 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 。8 . 传动用螺纹（如梯形螺纹）的牙型斜角比连接用螺纹（如传动用螺纹（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，这主要是为了三角形螺纹）的牙型斜角小，这主要是为了 提高传动效率提高传动效率 。9 . 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的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效率取决于螺纹的 升角升角 和和 头数头数 。10 . 螺纹连接的拧紧力矩等于螺纹连接的拧紧力矩等于 螺纹副间摩擦力矩螺纹副间摩擦力矩 和和 螺母螺母端面与被连接件支承面之间的摩擦力矩端面与被连接件支承面之间的摩擦力矩 之和。之和。11 . 螺纹连接防松的实质是螺纹连接防松的实质是 防止螺杆与螺母（或被连接件螺防止螺杆与螺母（或被连接件螺纹孔）间发生相对转动（或防止螺纹副间相对转动）纹孔）间发生相对转动（或防止螺纹副间相对转动） 。20