雨中漫步
第7章 螺纹连接与螺旋传动
一．判断与选择题
7.1 多线螺纹没有自锁性能。 正确答案：对
7.2 连接螺纹大多采用多线的梯形螺纹。 正确答案：错
7.3 同一直径的螺纹按螺旋线数不同，可分为粗牙和细牙两种。 正确答案：错
7.4 弹簧垫圈和对顶螺母都属于机械防松。 正确答案： 对
7.5 螺栓的标准尺寸为中径。
正确答案：错
7.6 螺旋传动中，螺杆一定是主动件。 正确答案：错
7.7 螺纹连接防松的根本问题在于 A 。
A．防止螺纹副的相对转动 B. 增加螺纹连接的刚度
C．增加螺纹连接的轴向力
7.8 设计螺栓组连接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但各个螺栓仍采用相同的
材料、直径和长度，这主要是为了 D 。
A. 受力均匀 B. 外观美观 C. 购买方便 D. 便于加工和装配 7.9 螺栓连接的强度主要取决于 C 的强度。 A. 螺母 B. 垫片 C. 螺栓
7.10 预紧力为F0 的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉
、
力F∑ C F0＋F
A. 大于 B. 小于 C. 等于
7.11 在铰制孔用螺栓连接中，螺栓杆与孔的配合为 B 。 A. 间隙配合 B. 过渡配合 C. 过盈配合 7.12 当铰制孔用螺栓连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓 A 。 A. 必受剪切力的作用 B. 必受拉力作用 C. 同时受到剪切和拉伸作用 二．填充题
7.13 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的 大径 ，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是
螺纹的 中径 ，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的 小径 。
7.14 常用的螺纹牙形有 三角形 ， 矩形 ， 梯形 ， 锯齿 等几种，用于
连接的螺纹为 三角 牙形，用于传动的为 矩形 牙形。
7.15 螺栓连接的计算主要是螺纹 中 径，然后按标准选定螺纹的 大 径。
7.16 当承受横向载荷时，如采用铰制孔用螺栓连接，其螺栓杆上承受 剪切
和 挤压 载荷。
7.17 在螺纹连接中，相对刚度KC ＝0，说明垫片为 金属垫片或无垫片 ，其螺栓中
’总拉力为 _____ FΣ= F + F0 __________。
7.18 采用凸台或沉头座，其目的为 避免螺栓承受偏心载荷 。
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三．思考与分析题
7.19 螺纹具有自锁特性，但使用一段时间后螺纹仍会自动松脱，为什么？ 7.20 采用对顶螺母防松时，两个螺母的厚度是否要求一样？为什么？若不一样厚，那
么应该哪一个螺母厚？
7.21 在什么条件下，F∑＝F0＋F ？ 7.22 在紧密压力容器的紧螺栓连接中，为使螺母拧紧时更贴紧于被连接件，是否可将
金属垫片更换为橡胶垫片？为什么？
7.23 装配铰制孔用螺栓连接时，为何不必将螺母拧得很紧？
7.24 对螺栓组连接进行受力分析时作了五个假说，试结合现实中的例子加以说明。 答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生, 提出适当的要求,让学生自理。 四．简答题
7.25 常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合？ 答：普通螺纹 广泛应用于各种紧固连接。
管螺纹 分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹。前者用于低压场合，后者适用于高温、高压或密封性要求较高的管连接。 矩形螺纹 常用于传力或传导螺旋
梯形螺纹 其传动效率略低于矩形螺纹，但工艺性好，牙根强度高，螺旋副对中性好，可以调整间隙。广泛用于传力或传导螺旋 锯齿形螺纹 仅能用于单向受力的传力螺旋。
7.26 螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？
答：螺栓连接 将螺栓穿过被连接件上的光孔并用螺母锁紧。这种连接结构简单、装拆方便、应用广泛。
双头螺柱连接 这种连接用于被连接件之一较厚，不宜制成通孔，而将其制成螺纹盲孔，另一薄件制通孔。拆卸时，只需拧下螺母而不必从螺纹孔中拧出螺柱即可将被连接件分开，可用于经常拆卸的场合。
螺钉连接 这种连接不需用螺母，适用于一个被连接件较厚，不便钻成通孔，且受力不大、不需经常拆卸的场合。
紧定螺钉连接 将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并用螺钉端部顶住或顶入另一个零件，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。 7.27 连接螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需要防松装置？试各举出两个机械
防松和摩擦防松的例子。 答：连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹都能满足自锁条件，在静载荷或冲击振动不大、温度变化不大时不会自行松脱。但在冲击、振动或变载荷的作用下，或当温度变化较大时，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接必须考虑防松问题。
7.28 计算普通螺栓连接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、
螺母和螺纹牙的强度？ 答：因为连接失效主要由扵螺栓本身的强度不足而产生, 一般来说螺母和螺纹牙的强度总是足够的。
7.29 简述紧连接受拉螺栓承受什么载荷？其强度计算公式中1.3是什么含义？
答：紧连接受拉螺栓承受拉应力σ和扭转应力的复合应力。1.3的含义是考虑了扭转应力对强度的影响。
7.30 螺栓连接的结构设计要求螺栓组对称布置于连接接合面的形心，理由是什么？ 答：保证接合面的受力比较均匀，同时也便于加工制造。
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7.31 简述提高螺栓连接强度的措施有哪些？
答：提高螺栓连接强度的措施有：1.改善螺纹牙间的载荷分配；
2.减小螺栓的应力变化幅； 3.减少应力集中； 4.避免附加应力。
7.32 滚动螺旋传动和滑动螺旋传动相比较，有何优缺点？ 答：螺旋副中摩擦为滑动摩擦称为滑动螺旋传动。
在螺杆和螺母之间设有封闭循环的滚道，在滚道间填充钢珠，使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦，提高传动效率，这种螺旋传动称为滚动螺旋传动，又称滚珠丝杠副。
滑动螺旋的优缺点有：结构简单，便于制造，易于自锁，但其摩擦阻力大，传动效率低，磨损大，传动精度低。 滚珠丝杠的主要优点：（1）滚动摩擦系数小，传动效率高，其效率可达90% 以上，摩擦系数?=0.002～0.005 ；（2）摩擦系数与速度的关系不大，故起动扭矩接近运转扭矩，传动灵敏、平稳；（3）磨损小且寿命长，可用调整装置调整间隙，传动精度与刚度均得到提高；（4）不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动。 滚珠丝杠的缺点：（1）结构复杂，制造困难；（2）在需要防止逆转的机构中，要加自锁机构；（3）承载能力不如滑动螺旋传动大。
五．设计计算与分析题
7.33 如题7.33图所示钢制凸缘联轴器，用均布
在直径D0 ＝250mm圆周上的ｚ个螺栓将两 个半联轴器紧固在一起，凸缘厚均为ｂ＝
6
30mm。联轴器需要传递的转矩T＝10N·mm， 接合面间摩擦系数f＝0.15，可靠性系数 KF ＝1.2。试求：
（1）若采用6个普通螺栓连接，试计算所 需螺栓直径；
（2）若采用与上相同公称直径的3个铰制孔
螺栓连接，强度是否足够？ 解：（1）采用普通螺栓 题7.33图
不滑动条件为：F0fr1?F0fr2??????F0frz?KsT
KsT1.2?106??1.07?104N 可得：F0?6fr6?0.15?125选择螺栓材料为Q235,性能等级为4.6的螺栓，由表可查得材料屈服极限
?s?240MPa，安全系数S?1.5，故螺栓材料的许用
?????sS?240MPa?160MPa。 1.5由?ca?1.3F0????得：
?d12/414
d1?4?1.3F0?????4?1.3?1.07?104?10.5mm
??160按细牙螺纹标准，选用螺纹公称直径d?12mm（螺纹小径
d1?10.647mm?10.5mm）
（2）采用3个M12的铰制孔螺栓
查表得S??2.5，SP?1.25。 ??P???SSP??240240?192MPa，????S??96MPa。 1.25S?2.5力矩平衡方程为：T?3Fr
FmaxT106?p????7.4MPa?192MPa
d0Lmin3rd0b3?125?12?304T4?106?????23.6MPa?96MPa
?d02/43?rd023?3.14?125?122Fmax强度足够。
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7.34
*
某气缸的蒸汽压强p＝1.5MPa，气缸内径D＝200mm。气缸与气缸盖采用螺栓连
接（题7.34图），螺栓分布圆直径D0＝300mm。为保证紧密性要求，螺栓间距不得大于80mm，试设计此气缸盖的螺栓组连接。
题7.34图 受轴向载荷的螺栓组
解：見“机械设计基础学习指南与题解”题7.9。 六．结构设计与分析题
7.35 试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。
（g）凸台高度 （h）被连接件两接触表面 （c）两轴同心度
题7.35图
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