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1、第三章 螺纹联接与螺旋传动重要基本概念1常用螺纹有哪几类？哪些用于联接，哪些用于传动，为什么？哪些是标准螺纹？常用的有：三角螺纹，矩形螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹。三角螺纹用于联接，其余用于传动。因三角螺纹自锁性好，其它螺纹传动效率高。除矩形螺纹外，其余均为标准螺纹。2何谓螺纹联接的预紧，预紧的目的是什么？预紧力的最大值如何控制？螺纹联接的预紧是指在装配时拧紧，是联接在承受工作载荷之前预先受到预紧力的作用。预紧的目的是增加螺纹联接的刚度、保证联接的紧密性和可靠性（防松能力）。拧紧后，预紧应力的大小不得超过材料屈服极限S的80%。3螺纹联接有哪些基本类型？适用于什么场合？螺纹联接有4中基本类型。螺
2、栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。螺钉联接：用于不能采用螺栓联接（如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间），又不需要经常拆卸的场合。双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。4紧螺栓联接的强度也可以按纯拉伸计算，但须将拉力增大30%，为什么？考虑拧紧时的扭剪应力，因其大小约为拉应力的30%。5提高螺纹联接强度的措施有哪些？1）改善螺纹牙间的载荷分配不均；2）减小螺栓的应力幅；3）减小螺栓的应力集中；4）避免螺栓的附加载荷（弯曲应力）；5）采用合理的制造工艺。6为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈（使用过
3、厚的螺母不能提高螺纹联接强度）？因为螺栓和螺母的受力变形使螺母的各圈螺纹所承担的载荷不等，第一圈螺纹受载最大，约为总载荷的1/3，逐圈递减，第八圈螺纹几乎不受载，第十圈没用。所以使用过厚的螺母并不能提高螺纹联接强度。7联接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松？根据防松原理，防松分哪几类？ 因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。这种情况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系防松。精选例题与解析例3-1 如图
4、所示，用8个M24（d1=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=80 MPa，液压油缸的直径D =200 mm，为保证紧密性要求，剩余预紧力为=1.6F，试求油缸内许用的的最大压强Pmax。例3-1图解题要点：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： ，解得： Q =20814 N依题意： 由： 2.6F = 20814，解得：F = 8005 N汽缸许用载荷： F = z F = 8F = 64043 N根据：解得： MPa例3-5 如例3-5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=
5、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Kf = 1.2，螺栓的许用应力为=240MPa，试求：所需螺栓的直径（d1）。例3-5图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3-5图2所示，其中： Nmm(2) 求每个螺栓联接承受的分力R的分力：FSR = R/z = 4000/4 =1000 N例3-5图2T的分力：N(3求FSmax = 3774 N(4) 据不滑移条件：QP f m Kf FSmax所需预紧力QP ：= 30192 N(5) 根据强度条件：例3-5图3求得螺栓小径d1：=14.430mm讨论
6、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FSR、FST和FSmax的方法相同，但求FST的公式应为：2铰制孔螺栓联接不用求预紧力，因为FSmax就是铰制孔螺栓解所受的剪力。3强度条件不同。铰制孔螺栓联接的可靠性条件是剪切强度和挤压强度。讨论2：如果螺栓的布置改为如例3-5图3所示，螺栓中心到螺栓组形心的距离 r 不变。问那种布置方案更合理？为什么？原来的布置方案更合理。因为在例3-5图3的方案中，螺栓1承载的两个分载荷FSR 和FST方向相同，合成后的FSmax比原方案大。载荷大，所需螺栓尺寸就大。例3-6 图示的夹紧联接中，柄部承受载荷P = 600N，柄长L=3
7、50mm，轴直径db =60mm，螺栓个数z =2，接合面摩擦系数f = 0.15，螺栓机械性能等级为8.8，取安全系数S=1.5，可靠性系数Kf = 1.2，试确定螺栓直径。例3-6图解题注意要点：1螺栓只受预紧力QP；2滑移面是轴的圆周；3夹紧力R产生摩擦力传递转矩PL。4夹紧力R由预紧力QP产生.解：根据不滑移条件： 所需夹紧压力R： N所需预紧力： N螺栓材料的屈服极限MPa。许用应力为： MPa根据强度条件：所需螺栓的小径为：mm查粗牙普通螺纹基本尺寸标准GB196-81，选用M10的螺栓，其小径mm。例3-7 图示为一圆盘锯，锯片直径D =500 mm，用螺母将其压紧在压板中间。如
8、锯片外圆的工作阻力F t= 400N，压板和锯片间的摩擦系数f = 0.15，压板的平均直径D1=150mm，取可靠性系数Kf =1.2，轴的材料为45钢，屈服极限=360MPa，安全系数S=1.5，确定轴端的螺纹直径。例3-7图解题注意要点：1此题为受横向工作载荷的普通螺栓联接2螺栓只受预紧力QP；3因只有左侧压板和轴之间有轴毂联接，即只有一个滑移面，是锯片和左侧压板之间，m =1；解：1）外载荷最大转矩Nmm2）作用于压板处的横向工作载荷 N3）根据不滑移条件计算预紧力 N4 计算螺栓直径 MPa根据公式(6-11)螺栓的最小直径为 mm查粗牙普通螺纹基本标准GB19681,选用M12的螺
9、栓，其小径mm。自测题与答案一、选择题3-1在常用螺纹类型中，主要用于传动的是_。A矩形螺纹、梯形螺纹、普通螺纹B矩形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹C梯形螺纹、普通螺纹、管螺纹D梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿螺纹3-2当螺纹公称直径、牙型角线数相同时，细牙螺纹的效率_粗牙螺纹的效率。A大于B等于C小于D大于或等于3-3螺纹联接中最常用的螺纹牙型是_。A三角螺纹B矩形螺纹C梯形螺纹 D锯齿形螺纹3-4用于薄壁形零件联接时，应采用_。A多线三角粗牙螺纹B三角细牙螺纹C梯形螺纹 D锯齿形螺纹3-5当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，粗牙螺纹的自锁性能比细牙螺纹的自锁性能_。A好B差C相同D不一定3-6在下列
10、四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同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3-7拧紧可以使一定公称直径的普通螺栓取得一定的预紧力，如果要以比较小的拧紧力矩T来得到要求的预紧力QP，可采用_。A细牙螺纹B双线螺纹C适当润滑D增加螺母与被联接件支承面间的面积3-8. 在螺纹联接中，按防松原理，采用双螺母属于_。A摩擦防松B机械防松 C破坏螺旋副的关系防松D增大预紧力防松3-9重要的受拉螺栓联接中，不宜用小于Ml2 Ml6 的螺栓，其原因是：尺寸小的螺栓_。A不用好材料，强度低B需要的螺栓个数多C拧紧时容易过载D不能
11、保证联接的刚度3-10当两被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆卸时，往往采用_。A螺栓联接B螺钉联接C双头螺栓联接D紧定螺钉联接3-11当两被联接件之一太厚，不宜制成通孔，不需要经常拆卸时，往往采用_。A螺栓联接B螺钉联接C双头螺栓联接D紧定螺钉联接3-12某单个螺栓联接，要求被联接件接合面不分离，假定螺栓的刚度CL与被联接件的刚度CF相等，联接的预紧力为QP。现在对联接施加轴向载荷，当外载荷F达到与预紧力QP的大小相等时，_。A. 被联接件发生分离，联接失效B. 被联接件即将发生分离，联接不可靠C. 联接可靠，但不能继续加载D. 联接可靠，只要螺栓强度足够，载荷F还可以继续增加到接近
12、预紧力QP的两倍3-13.某汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在0 2 MPa之间变化，则缸盖联接螺栓的应力类型为_。A非对称循环变应力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3-14在螺纹联接设计中，被联接件与螺母和螺栓头的联接表面加工凸台或沉头座是为了_。A使工作面均匀接触B使接触面大些，提高防松能力C安装和拆卸时方便 D使螺栓不受附加载荷作用3-15受轴向变载荷的螺栓联接中，已知预紧力QP = 8000 N，工作载荷：Fmin = 0，Fmax= 4000 N，螺栓和被联接件的刚度相等，则在最大工作载荷下，剩余预紧力为_。A2000 NB4000 NC6000 ND8000 N3
13、-16当螺栓组承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓_。A. 必受剪应力作用B. 必受拉应力作用C. 同时受到剪切和拉伸D. 既可能受剪切，也可能受拉伸3-17当铰制孔螺栓组承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓_。A. 必受剪应力作用B. 必受拉应力作用C. 同时受到剪切和拉伸D. 既可能受剪切，也可能受拉伸3-18对于受轴向载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的条件下，提高螺栓疲劳强度的措施为_。A增加螺栓刚度，减小被联接件的刚度B减小螺栓刚度，增加被联接件的刚度C同时增加螺栓和被联接件的刚度D同时减小螺栓和被联接件的刚度3-19对于受轴向载荷的紧螺栓联接，当螺栓总拉力Q和剩余预紧力不变，减小螺栓的刚度，则螺栓的应力幅和预紧力也会发上变化。一般随着_。A减小，也应适当减小B增大，应适当减小C增大，也应适当增大D减小，应适当增大3-20随着被联接件刚度的增大，螺栓的疲劳强度_。A提高B降低C不变 D可能提高，也可能降低3-21受轴向变载荷作用的紧螺栓联接，当增大螺栓直径时，螺栓的疲劳强度_。A提高B降低C不变D可能提高，也可能降低3-22若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，可以_。A在被联
