機械設計習題與參考答案

1、習題與參考答案、單項選擇題（從給出的A、B、C、D中選一個答案）1當螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時，細牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖性A. 好B.差C.相同D.不一定2用于連接的螺紋牙型為三角形，這是因為三角形螺紋 。力.牙根強度高，自鎖性能好B.傳動效率高C.防振性能好D.自鎖性能差3若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時的效率取決于螺紋的。A. 螺距和牙型角B.升角和頭數(shù)C.導程和牙形斜角D.螺距和升角4對于連接用螺紋，主要要求連接可靠，自鎖性能好，故常選用。A. 升角小，單線三角形螺紋B.升角大，雙線三角形螺紋C.升角小，單線梯形螺紋D.升角大，雙線矩形螺紋5用于薄壁零

2、件連接的螺紋，應采用。A三角形細牙螺紋B.梯形螺紋C.鋸齒形螺紋D.多線的三角形粗牙螺紋6當較制孔用螺栓組連接承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩時，該螺栓組中的螺栓。A.必受剪切力作用B.必受拉力作用C.同時受到剪切與拉伸D.既可能受剪切，也可能受擠壓作用7計算緊螺栓連接的拉伸強度時，考慮到拉伸與扭轉(zhuǎn)的復合作用，應將拉伸載荷增加到原來的倍。A. 1.1B. 1.3C. 1.25D. 0.38采用普通螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩時，。A.螺栓的橫截面受剪切B.螺栓與螺栓孔配合面受擠壓C螺栓同時受剪切與擠壓D.螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用9在下列四種具有相同公稱直徑和螺距，并采用相同配對材料的傳動螺旋副中，傳動效

3、率最高的是A.單線矩形螺旋副B.單線梯形螺旋副C.雙線矩形螺旋副D雙線梯形螺旋副10在螺栓連接中，有時在一個螺栓上采用雙螺母，其目的是一A.提高強度B.提高剛度C.防松D.減小每圈螺紋牙上的受力11在同一螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長度均應相同，這是為了。A.受力均勻B.便于裝配.C.外形美觀D.降低成本12螺栓的材料性能等級標成6.8級，其數(shù)字6.8代表。A 對螺栓材料的強度要求B.對螺栓的制造精度要求C.對螺栓材料的剛度要求D.對螺栓材料的耐腐蝕性要求13螺栓強度等級為6.8級，則螺栓材料的最小屈服極限近似為 。A. 480 MPaB. 6 MPaC. 8 MPaD. 0. 8 MPa14

4、不控制預緊力時，螺栓的安全系數(shù)選擇與其直徑有矢，是因為 。A.直徑小，易過載B.直徑小，不易控制預緊力C.直徑大，材料缺陷多D.直徑大，安全1 3Fh15對工作時僅受預緊力作用的緊螺栓連接，其強度校核公式為三2- a,式中TTdi/4的系數(shù)1.3是考慮。A. 可靠性系數(shù)B. 安全系數(shù)C. 螺栓在擰緊時，同時受拉伸與扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用的影響D. 過載系數(shù)16緊螺栓連接在按拉伸強度計算時，應將拉伸載荷增加到原來的1.3倍，這是考慮的影響A.螺紋的應力集中B.扭轉(zhuǎn)切應力作用C.安全因素D.載荷變化與沖擊17預緊力為F 的單個緊螺栓連接，受到軸向工作載荷F作用后，螺栓受到的總拉力FoF mFA.大于B.等于

5、C.小于D.大于或等于18 一緊螺栓連接的螺栓受到軸向變載荷作用， 已知Fmin=0, FmaX=F ,螺栓的危險截面積為Ac,螺栓的相對剛度為Kc,則該螺栓的應力幅為。(1 - KC)FKcFA.:C.KcF2AcD. - a(1 Kc)F2Ac19在受軸向變載荷作用的緊螺栓連接中，為提高螺栓的疲勞強度，可采取的措施是A.增大螺栓剛度Cb,減小被聯(lián)接件剛度CmB.減小Cb,增大Cm11C.增大Cb和CmD.減小Cb和Cm20若要提高受軸向變載荷作用的緊螺栓的疲勞強度，則可 A.在被連接件間加橡膠墊片B.增大螺栓長度D.加防松裝置C.采用精制螺栓21有一單個緊螺栓連接，要求被連接件接合面不分離

6、，已知螺栓與被連接件的剛度相同，螺F與預緊力F相等時，栓的預緊力為F，當對連接施加軸向載荷，使螺栓的軸向工作載荷 則。A. 被連接件發(fā)生分離，連接失效被B. 連接件將發(fā)生分離，連接不可靠C. 連接可靠，但不能再繼續(xù)加載連D. 接可靠，只要螺栓強度足夠，可繼續(xù)加載，直到軸向工作載荷F接近但小于預緊力F,的兩倍。22對于受軸向變載荷作用的緊螺栓連接，若軸向工作載荷F在O1 OOON之間循環(huán)變化，則該連接螺栓所受拉應力的類型為A.非對稱循環(huán)應力C.對稱循環(huán)變應力23對于緊螺栓連接，當螺栓的總拉力則螺栓的應力幅；a與預緊力F 會發(fā)生變A. j增大，F(xiàn) 應適當減小C. ；a減小F應適當減小B. 脈動循環(huán)

7、變壓力D. 非穩(wěn)定循環(huán)變應若韜螺栓由實心變成空心,B.篤增大， F應適當增D. ；a減小，大24在螺栓連接設計中，若被連接件為鑄件，則有時在螺栓孔處制作沉頭座孔或凸臺，其目的是B.便于安裝D.為避免螺栓受拉力過大A.避免螺栓受附加彎曲應力作用C. 為安置防松裝置二、填空題25 三角形螺紋的牙型角a =，適用于，而梯形螺紋的牙型角=適用于。26 螺旋副的自鎖條件是 。27 常用螺紋的類型主要有 、和。28傳動用螺紋（如梯形螺紋）的牙型斜角比連接用螺紋（如三角形螺紋）的牙型斜角小，這 主要是為了 。29若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定則擰緊螺母時的效率取決于螺紋的和一30 螺紋連接的擰緊力矩等于

8、和之和。31螺紋連接防松的實質(zhì)是。32普通緊螺栓連接受橫向載荷作用，則螺栓中受 應力和應力作用。33被連接件受橫向載荷作用時，若采用普通螺栓連接，則螺栓受 載荷作用，可能發(fā)生的失效形式為。34有一單個緊螺栓連接，已知所受預緊力為F，軸向工作載荷為F,螺栓的相對剛度為Cb/（Cb+Cm）,則螺栓所受的總拉力Fo=，而殘余預緊力F“ =。若螺栓的螺紋小徑為di,螺栓材料的許用拉伸應力為o,則其危險剖面的拉伸強度條件式為 。35受軸向工作載荷F的緊螺栓連接，螺栓所受的總拉力Fo等于和之和。36對受軸向工作載荷作用的緊螺栓連接，當預緊力和軸向工作載荷F定時，為減小螺栓所受的總拉力Fo,通常采用的方法是

9、減小的剛度或增大的剛度。37采用凸臺或沉頭座孔作為螺栓頭或螺母的支承面是為了 。38在螺紋連接中采用懸置螺母或環(huán)槽螺母的目的是 。39在螺栓連接中，當螺栓軸線與被連接件支承面不垂直時，螺栓中將產(chǎn)生附加應力。40螺紋連接防松，按其防松原理可分為防松、防松和防松。三、問答題41常用螺紋按牙型分為哪幾種？各有何特點？各適用于什么場合？42擰緊螺母與松退螺母時的螺紋副效率如何計算？哪些螺紋參數(shù)影響螺紋副的效率？43螺紋連接有哪些基本類型？各有何特點？各適用于什么場合？44為什么螺紋連接常需要防松？按防松原理，螺紋連接的防松方法可分為哪幾類？式舉例說明。45螺栓組連接受力分析的目的是什么？在進行受力分析

10、時，通常要做哪些假設條件？46有一剛性凸緣聯(lián)軸器，用材料為0235的普通螺栓連接以傳遞轉(zhuǎn)矩T?，F(xiàn)欲提高其傳遞的轉(zhuǎn)矩，但限于結(jié)構(gòu)不能增加螺栓的直徑和數(shù)目，試提出三種能提高該聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的方法。47提高螺栓連接強度的措施有哪些？這些措施中哪些主要是針對靜強度？哪些主要是針對疲勞強度？48為了防止螺旋千斤頂發(fā)生失效，設計時應對螺桿和螺母進行哪些驗算49對于受軸向變載荷作用的螺栓，可以采取哪些措施來減小螺栓的應力幅仃a50為什么對于重要的螺栓連接要控制螺栓的預緊力F ?控制預緊力的方法有哪幾種四、分析計算題51有一受預緊力F 和軸向工作載荷F=1 OOO N作用的緊螺栓連接，已知預緊力F =1 Oo

11、oN ,螺栓的 剛度Cb與被連接件的剛度Cm相等。試計算該螺栓所受的總拉力F。和殘余預緊力F”。在預緊力F 不變的 條件下，若保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙，該螺栓的最大軸向工作載荷FmaX為多少？52題4-52圖所示為一圓盤鋸，鋸片直徑D=500 mm，用螺母將其夾緊在壓板中間。已知鋸片外圓上的工作阻力 Ft=400N，壓板和鋸片間的摩擦系數(shù)f=0.15，壓板的平均直徑D150mm，可靠性系數(shù)Ks=1.2，軸材料的許用拉伸應力c=60MPa。試計算軸端所需的螺紋直徑。（提示：此題中有兩個接合面，壓板的壓緊力就是螺紋連接的預緊力。）53題4-53圖所示為一支架與機座用4個普通螺栓連接，所受外載荷分別

12、為橫向載荷Fr=5 000N，軸向載荷Fq=16 000N。已知螺栓的相對剛度CCb+Cm） =0.25,接合面間摩擦系數(shù)，f=0.15 ,可靠性 系數(shù)Ks=1.2，螺栓材料的機械性能級別為8.8級，最小屈服極限c min=640MPa ,許用安全系題4-53圖數(shù)S=2，試計算該螺栓小徑小的計算值。B題4-52圖54牽曳鉤用2個M10 (d=8.376 mm )的普通螺栓固定于機體上，如題454圖所示。已知接合面間摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料強度級別為6.6級，屈服極限o s=360MPa ,許用安全系數(shù)S=3。試計算該螺栓組連接允 許的最大牽引力FRmaX。55題4

13、55圖所示為一凸緣聯(lián)軸器用 6個M10的較制孔用螺栓連接，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。兩半聯(lián)軸器材料為HT200淇許用擠壓應力o P.=100MPa，螺栓材料的許用切應力T=92MPa ,許用擠壓應力 o P2=300MPa用拉伸應力o =120MPa。試計算該螺栓組連接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Tmaxo若傳遞的最大轉(zhuǎn) 矩Tmax不變，改用普通螺栓連接，試計算螺栓小徑dl的計算值(設兩半聯(lián)軸器間的摩擦系數(shù)f=0.16，可靠性系數(shù)Ks= 1.2)0卷筒用6個M8D=150m m,螺f=0.15，可靠性系數(shù)Ks=1.2，螺栓材料的許56有一提升裝置如題4-56圖所示。H M-t-r 9 -JL *題4-55題圖(

14、1)(di=6.647mm )的普通螺栓固連在蝸輪上，已知卷筒直徑 栓均布于直徑Do=180mm的圓周上，接合面間摩擦系數(shù)用拉伸應力o =120MPa ,試求該螺栓組連接允許的最大提升載荷Wmax。(2) 若已知Wmax=6 OooN，其他條件同(1),試確定螺栓直徑。五、結(jié)構(gòu)題57 試畫出普通螺栓連接結(jié)構(gòu)圖。已知條件：(1)兩被連接件是鑄件，厚度各約為15mm和20mm ；(2) 采用M12普通螺栓；(3) 采用彈簧墊圈防松。要求按1:1的比例畫出。58 試畫出較制孔用螺栓連接結(jié)構(gòu)圖。已知條件：(1)兩被連接件是厚度約為20mm的鋼板；(2)采用皿10錢制孔用螺栓。要求按1:1的比例畫出例解

15、.1. 一厚度8 =12mm的鋼板用4個螺栓固連在厚度8 i=30mm的鑄鐵支架上，螺栓 的布置有(a)、(b)兩種方案，如圖所示已知:螺栓材料為 Q235, o=95MPa、 T =96 MPa,鋼板op=320 MPa,鑄鐵 opi=180MPa,合面間摩擦系數(shù)f=0.15,可靠性系數(shù)KT.2,載荷吃T2000N,尺 寸 l=400mm, a=100mm(1 ) 試比較哪種螺栓布置方案合理？(2) 按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通螺栓連接和較制孔用螺栓連接時 的累栓直徑。解題分析：本題是螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用的典型例子。解題時， 首先要將作用于鋼板上的外載荷丘向螺栓組

16、連接的接合面形心簡化，得出該螺栓組連接受 橫向載荷丘和旋轉(zhuǎn)力矩T兩種簡單載荷作用的結(jié)論。然后將這兩種簡單載荷 分配給各個螺 栓，找出受力最大的螺栓，并把該螺栓承受的橫向載荷用矢量疊架原理求出合成載荷。在外 載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下，對不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的載荷是不 同的，顯然使受力最大的螺栓承受較小的載荷是比較合理的螺栓布置方案。若螺栓組采用較 制孔用螺栓連接，則靠螺栓光桿部分受剪切和配合面間受擠壓來傳遞橫向載荷，其設計準則 是保證螺栓的剪切強度和連接的擠壓強度，可按相應的強度條件式，計算受力最大螺栓危險 剖面的直徑。若螺栓組采用普通螺栓連接，則靠擰緊螺母使被連接件接合面

17、間產(chǎn)生足夠的摩 擦力來傳遞橫向載荷。在此情況下，應先按受力最大螺栓承受的橫向載荷，求出螺栓所需的 緊力；然后用只受預緊力作用的緊螺栓連接，受拉強度條件式計算螺栓危險剖面的直徑 di ；最后根據(jù)di查標準選取螺栓直徑d,并根據(jù)被連接件厚度、螺母及墊圈厚度確定螺栓的 標準長度。解題要點：1.螺栓組連接受力分析（1）將載荷簡化將載荷吃向螺栓組連接的接合面形心O點簡化，得一橫向載荷FS=12OooN和一旋 轉(zhuǎn) 力矩 T=FII=12OOOx 4OO=4.8x IO6N mm （圖解一）。圖解一托架螺栓刎連接（2）確定各個螺栓所受的橫向載荷在橫向力F作用下，各個螺栓所受的橫向載荷Fsi大小相同，與F同向

18、。Fsi=FI 74=120004=3000 N而在旋轉(zhuǎn)力矩T作用下，由于各個螺栓中心至形心O點距離相等，所以各個螺栓所受 的橫向載荷FS2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心與形心0的連線（圖解二）。對于方案（a），各螺栓中心至形心O點的距離為圖解二托架螺栓組連接=.a2 a2 = 1002 1 002= 141.1mm所以X.4三& .8487 N 4ra 4 1 4 .14由圖解二（a）可知，螺栓1和2所受兩力的夾角a最小，故螺栓1和2所受橫向載荷最大，即FSmaXa =Fs2Fs2a* 2Fs1 Fs2aCOS：-3000284872 2 3000 8487 cos45 = 10820對于

19、方案（b），各螺栓中心至形心O點的距離為rb=a=100mm所以T48 106=48w1 2000 NU4 100由圖解二b可知，螺栓1所受橫向載荷最大，F(xiàn)s maxb =FSI Fs2b = 30001 2000 =1 5000（3）兩種方案比較在螺栓布置方案（a）中，受力最大的螺栓1和2所受的總橫向載荷FsmaXa=10820N ；而在螺栓布置方案（b）中，受力最大的螺栓1所受的總橫向載荷FsmaXb=150OoN?？梢钥闯?，F(xiàn)smaXa11.98mm)。2) 校核配合面擠壓強度：按圖解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光桿與鋼板孔間二 Fs I08?0 =104MPa :：；P=320MPa螺

20、栓光桿與鑄鐵支架孔間Fs 10820dsi 13 30=27.7MPa :二m=180MPa故配合面擠壓強度足夠。(2)采用普通螺栓連接因為普通螺栓連接，是靠預緊螺栓在被連接件的接合面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向載荷，因此首先要求出螺栓所需的預緊力 C圖解三托架撼栓組連接由fF*Fs,得KfFs1.2 108200.15二 8656013根據(jù)強度條件式可得螺栓小徑di，即4 1.3 86560fl x95=38.84mm查 GB196-81，取 M45 (di=40129mrri388mrn)。2個普通螺栓固連于鋼立柱上，托架材料為有軸承托架用4HT150，許用擠壓力op=60MPa,螺栓材料強度

21、級別為6.6級，許用安全系數(shù)S=3，接合面間摩擦系數(shù)f=o15,可靠性系數(shù)Kf=1.2,螺栓相對剛度b 0.2 ,載荷f=6000N，尺寸如圖所b Cm示。試設計此螺栓組連接。wS托架螺栓組連接解題分析：本題是螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾覆力矩共同作用的典型例 子 解題時首先要將作用于托架上的載荷F分解成水平方向和鉛垂方向的兩個分力，并向螺栓 組連接的接合面形心O點處簡化，得出該螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾覆力矩三種 簡單載荷作用的結(jié)論。然后分析該螺栓組連接分別在這三種簡單載荷作用下可能發(fā)生的失 效，即：在橫向載荷的作用下，托架產(chǎn)生下滑；在軸向載荷和傾覆力矩的作用下,接合 面上部發(fā)

22、生分離；在傾覆力矩和軸向載荷的作用下，托架下部或立柱被壓潰；受力最大 的螺栓被拉斷（或塑性變形）。由上述失效分析可知，為防止分離和下滑的發(fā)生，應保證有 足夠的預緊力；而為避免托架或立柱被壓潰，又要求把預緊力 控制在一定范圍。因此，預緊 力的確定不能僅考慮在橫向載荷作用下接合面不產(chǎn)生相對 滑移這一條件，還應考慮接合面上 部不分離和托架下部或立柱不被壓潰的條件。同時，要特別注意此時在接合面間產(chǎn)生足夠大 的摩擦力來平衡橫向載荷的不是預緊力F，,而是剩余預緊力F。螺栓所受的軸向工作載荷是由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾覆力矩來 確定的。顯然，對上邊兩個螺栓來說，由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾覆力矩所產(chǎn)生

23、的軸 向工作載荷方向相同，矢量疊加后數(shù)值最在，是受力最大的螺栓。最后就以受力最大螺栓的 軸向工作載荷和預緊力確定螺栓所受的總拉力F。，根據(jù)螺栓的總拉力Fo計算螺栓的直徑尺寸，以滿足螺栓的強度。解題要點：21螺栓組受力分析如圖所示，載荷F的可分解為橫向載荷Fy=FCoS30 =6000cos30 =5196N (鉛垂向下)軸向載荷Fx=Fsin30,=6000cos30,=3 00 0N (水平向右)把Fx、Fy向螺栓組連接的接合面形心。點處簡化5得到傾覆力矩M =Fx180 Fy 420=(3000 1 80 5196 420) =2.722 1 06N mm顯然，該螺栓組連接受橫向載荷Fy、

24、軸向載荷Fx和傾覆力矩M三種簡單載荷的共同作 用。(1) 確定受力最大螺栓的軸向工作載荷FmaX。在軸向載荷Fx作用下，每個螺栓受到的軸向工作載荷為A.3POO=75044而在傾覆力矩M作用下，上部螺栓進一步受到拉伸，每個螺栓受以的軸向工作載荷為F Ml2722 1 0621 0 =320max ：二4 2W2顯然，上部螺栓受力最大，其軸向工作載荷為Fmax=Fp Fm=750 3240 = 3990(2) 確定螺栓的預緊力F*1 )由托架不下滑條件計算預緊力F 。該螺栓組連接預緊后，受軸向載荷Fx作用時*，其接合面間壓力剩余預緊力F ，而受傾覆力矩M作用時，其接合面上部壓緊力減小，下部壓 緊

25、力增大，故M對接合面間壓緊力的影響可以不考慮。因此，托架不下滑的條件式為4 fF =KfFyF” 二 FjFm=Fj1 Cbftmjr1c3p=KfFy所以F空qfCb” Cb +Cm 丿將已知數(shù)值代入上式，可得1-2 5196kiF(1 -0.2) 750=10992 N4215ZFrI- Cb FxCbAI b + Cm JAJ cb +Cm J可得2）由接合面不分離條件計算預緊力F1式中P minA 接合面面積，A=280 x(500-280) =61 600mm2 ；M0WF2 CT禺fx WaW接合面抗彎載面模量，即2280 500L 1500 J J7618 10mm3Z螺栓數(shù)目，

26、Z=4。其他參數(shù)同前。將已知數(shù)值代入上式，可得2.722 1 06_（0.2） 3oo0 +61600 =40873）由托架下部不被壓潰條件計算預緊力F（鋼立柱抗擠壓強度高于鑄鐵托架）。cPmin=ZFCb Gm A可得C% lFX -MAi=60MPa。式中，L p為托架材料的許用擠壓應力，iL 其他參數(shù)商前。將已知數(shù)值入上式，可得6160060 61600(1 -0.2)2.722 103000 9.618 10=921 113 N綜合以上三方面計算，取Ff =11 000N。2 計算螺栓的總拉力F。這是受預緊力作用后又受軸向工作載荷F作用的緊螺栓連接，故螺栓的總拉力為Fo=F lbF=1

27、1000 0.2 3990 =11798 NCb +Cm3.確定螺栓直徑di-A1t3F式中為螺栓材料的許用拉伸應力，由題給條件知-cs/1S =360/3=120MPaO所以4 1.3 11798 di JrX 120mm查 GB196-81,取 M16 (di=13.855mm12.757mm )說明：該題也可先按托架不下滑條件確定預緊力 F1，然后校核托架上部不分離和托架下部不壓潰。3有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓連接，如圖所示。已知氣缸中的壓力P在0-2MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mm,螺栓分布圓直徑D650mm為保證氣密性要 求， 剩余預緊力F1-8F （F為螺栓的軸向工作載

28、荷），螺栓間距ui4.5d （d為螺栓的大徑）0 螺栓材料的許用拉伸應力“120MPa,許用應力幅La=20MPa。選用銅皮石 棉墊片，螺栓相 對剛度Cb/ （CbCmAO.8，試設計此螺栓組連接。解題分析：本題是典型的僅受軸向載荷作用的螺栓組連接。但是，螺栓所受載荷是變 化的，因此應先按靜強度計算螺栓直徑，然后校核其疲勞強度。此外，為保證連接的氣密 性，不僅要保證足夠大的剩余預緊力，而且要選擇適當?shù)穆菟〝?shù)目，保證螺栓間間距不致過 大。解題要點：1-初選螺栓數(shù)目Z因為螺栓分布圓直徑較大，為保證螺栓間間距不致過大，所以應選用較多的螺栓,初取Z=24 2 計算螺栓的軸向工作載荷F(1) 螺栓組連接

29、的最大軸向載荷Fq：22D ： ： 5005Fo= P2 =3.927 10AA(2) 螺栓的最大軸向工作載荷F：3*927 102416 362.5 N2氣制希螺栓組連接3 計算螺栓的總拉力FoFO=F F -1.8F F =2.8F -2.8 16 632.5=45 815 N4.計算螺栓直徑di4X1.3FO4 1.3 45815計FT制二mm=25.139mm查 GB196-81，取 M30 (ch=26211mm25139mm)。5校核螺栓疲勞強度a b 2F2 =0.8 2 1636212.13MPa : : t la20MPaCb Cm di: 26.211故螺栓滿足疲勞強度。6

30、 校核螺栓間距實際螺栓間距為兀Da兀X 650 t85.1 mm : : 4.5d =4.5 30=135 mmZ24故螺栓間距滿足連接的氣密性要求。4起重卷筒與大齒輪用8個普通螺栓連接在一起，如圖所示。已知卷筒直徑D=4000mm,螺栓分布圓直徑Do=5OOmm,接合面間摩擦系數(shù)f=0.12,可靠性系數(shù)Ks=1.2,起重鋼索拉力Fq=50000N,螺栓材料的許用拉伸應力1- 1=100MPaO試設計該螺栓組的螺栓直徑由于本題是采用普通解題分析：本題是典型的僅受旋轉(zhuǎn)力矩作用的螺栓組連接。螺栓連接，是靠接合面間的摩擦力矩來平衡外載荷一一旋轉(zhuǎn)力矩，因此本題的尖鍵是計算出螺栓所需要的預緊力。而本題中

31、的螺栓僅受預緊力作用，故可 按預緊力來確定螺栓的直徑。卷筒與大齒輪的螺栓組連接解題要點:1計算旋轉(zhuǎn)力矩Td4007T=Fq 50000107N mm222 計算螺栓所需要的預緊力F 1由 ZfF 2 二 DsT22KsTZfD將已知數(shù)值代入上式，可得2KsTZfDo2 1.2 IO?8 0.12 500二 50 000 N mm3.確定螺栓直徑mmdi l4V4 3500A 28768查 GB196-81，取 M36 (ch=31 670mm28768mm)。討論：(1)此題也可改為校核計算題，已知螺栓直徑，校核其強度。其解題步驟仍 然是 需先求F然后驗算“昴宀(2)此題也可改為計算起重鋼索拉

32、力Fq。已知螺栓直徑，計算該螺栓所能承受的預緊力，然后按接合面摩擦力矩與作用于螺栓組連接上的旋轉(zhuǎn)力矩相平衡的條件，求出拉力Fq,即由ZfF 知 V5. 下圖所示兩種夾緊螺栓連接，圖a用一個螺栓連接，圖b用兩個螺栓連接。已 知圖 a與圖b中：載荷Fo=2 000N，軸徑d=60mm,截獲Fq至軸徑中心距離L=200mm,螺栓中 心至軸徑中心距離l=50mm軸與轂配合面之間的摩擦系數(shù)f=05mm,可靠性系 數(shù)Ks=1.2,螺 栓材料的許用拉伸應力11 =1 OOMPaO試確定圖a和圖b連接螺栓的直徑d。夾緊螺栓連接解題分析：（見圖解）夾緊連接是借助地螺栓擰緊后，轂與軸之間產(chǎn)生的摩擦力矩來平 衡外載

33、荷Fq對軸中心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是螺栓組連接受旋轉(zhuǎn)力矩作用的一種變異，連接螺栓僅 受預緊力的作用。因為螺栓組連接后產(chǎn)生的摩擦力矩是由轂與軸之間的正壓力Fn來計 算，當然該正壓力Fn的大小與螺栓預緊力的大小有尖，但若仍然按照一般情況來計算則 會出現(xiàn)錯誤。在確定預緊力與正壓力Fn的尖系時，對于圖a可將轂上K點處視為錢鏈， 取一部分為分離體；而對于圖b可取左半轂為分離體。與Fn之間的尖系式確定后，再根 據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對滑動的條件，確定出正壓力Fn與載荷Fq之間的尖系式，將兩式聯(lián)立求解，便可計算出預緊力廠之值，最后按螺栓連接的強度條件式，確定出所需連接螺栓的直徑do解題要點：1確定圖a連接螺栓直徑d(

34、1) 計算螺栓連接所需預緊力F 將轂上K點視為較鏈，軸對轂的正壓力為Fn，由正壓力Fn產(chǎn)生的摩擦力為fFN取轂上 一部分為分離體，對K點取矩，則有FJFN -21 +d(注意：此時作用于分離體上的力中沒有外載荷 Fo)而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對滑動的條件，則有匸.KsFqLF = fd從而有KsFqL dfdn 21 +d f(2l +d)0.15 (2 50 60)將已知數(shù)值代入上式，可得f (2I d )(2) 確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預緊力作用，故其螺紋小徑為diA : 4(13F，4d.3 漢2000=18.195mm查GB196-81，取 M24 (d=20.752mm18

35、195mm)。2確定圖b連接螺栓直徑d (1)計算螺栓連接所需預緊力取左半轂為分離體,顯然,F =Fn/2。而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對滑動的條件，則有d 2fFN- KsFqL2所以FnKsFqLfd從而有：26666.7KsFqLfd將有尖數(shù)值代入上式可得KsFqL =1.2 7000 漢 200一 fd 2 0.15 60(2)確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預緊力L的作用，故其螺紋小徑為.-4X1.3F 4 1.3 26666.7一 門“5X100=21 009 mm查 GB196-81,取 M30 (di=26211mm21009mm)。說明：這里查取的連接螺栓直徑d是按第一系列確定

36、的；若按第二系列，則連接螺栓的直徑 d 為 M27(di=23.752mm)o6. 圖示弓形夾鉗用Tr28 x 5螺桿夾緊工作，已知壓力F=40 000N，螺桿末端直徑 do=2Omm，螺紋副和螺桿末端與工件間摩擦系數(shù)(1) 試分析該螺紋副是否能自鎖；&)試計算擰緊力解題要 占：八、(1) GB 5796.1-86查得Tr28x 5梯形螺紋的參數(shù) 大徑 d=28mm ；中徑 d2=25.5mm ；螺距 p=5mm。f=0.15。矩T。如下：螺紋為單線，即線數(shù)，所以螺旋升角 =arcta n 山=arcta n= 3.2571 =3 34 76而當量摩擦角r：d2 二25.5rv= arctan

37、 fv = arctanCoS P已知 f= 0.15, p =2=15,以得C0.15-arctan8.827 =8 49 37cos 15顯然 =?v ,故該螺紋副能自鎖。(2) 因為控緊螺桿既要克服螺紋副間的摩擦力矩又要克服螺桿末端與工件間的 摩擦力矩廠,故擰緊力矩T= T1-FT2心chTi=Ttan( : v)225 5-40000 tan(3.5718.827 ) N mnr=112112N mm螺桿末端與工件間的摩擦相當于止推軸頸的摩擦，其摩擦力矩1 1T2 fFd 0 0.15 40000 20 N mm=4000N mm3 3故得 T= T1 + T2= (112 112+4

38、0000 N mm=152 112 N mm7. 圖示為一螺旋拉緊裝置，旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿A和B向中央移近，從而將被拉零件拉緊。已知：螺桿A和B的螺紋為M16 (di=13.385mm),單線；其材料的 許用拉伸應力！二80MPa ；螺紋副間摩擦系數(shù)f=0.15。試計算允許施加于中間零件上的最 大轉(zhuǎn)矩Tmax，并計算旋緊時螺旋的效率n。解題分析：由題給條件可知；旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿受到拉伸；施加于中間零 件上的轉(zhuǎn)矩T愈大，兩端螺桿受到的軸向拉力F愈大；而螺桿尺寸一定，所能承受的最大 軸向拉力Tmax則受到強度條件的限制，因此，對該題求解時首先應按強度條件式*1 QC二 e = 一

39、 Wu,計算出 TmaX ；然后 二 i/4由TmaX計算螺紋副間的摩擦力矩2Tlmax；最后求出允許旋轉(zhuǎn)中間零件的最大轉(zhuǎn)矩TmaxO螺旋拉緊裝用解題要點：(1)計算螺桿所能承受的最大軸向拉力TmaX1.3F 日二 1/4F 二 *4 1.3280 = 9 251Tmax= Si r= JTdX 13.8354 1.34 1.3(2) 計算螺紋副間的摩擦力矩Tmax由GB196-81查得M16螺紋的參數(shù)如下：大徑d=16mm;中徑d2=14.701距p=2mm;單線即線數(shù)n =1。所以螺旋升=arctanP = arctanch二 14.701 =2 4802847而當量摩擦角v = arct

40、a n fv = arcta n cos P已知f=0.15, p = a /2=30,所以得0 15所以 C：=arcta 門旦=9.826 =9 49 35cos30螺紋副間的最大摩擦力矩r d omax腫門(近=9251 tan(2.4809.826)14,701N mm=14 834 N mm(3) 計算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩TmaX因為施加地中間零件上的轉(zhuǎn)矩要克服螺桿A和B的兩種螺紋副間摩擦力矩，故有Tmax=2 Timax= 2 x 14 834=29 668 N mm(4) 計算旋緊時螺旋的效率因為旋緊中間零件轉(zhuǎn)一周，做輸入功為Tmax2二，而此時螺桿A和B各移動1個導程

41、丨=np =： 1 2mm=2mm,做有用功為2Fmaxl,故此時螺旋的效率為n 2F2g251-2：0.199=19.9%T 229688 2 二或按公式tantan 2.480I 事只/ C A G C0.199=19.9%C OCX? 8有一升降裝置如圖所示，螺旋副采用梯形螺紋，大徑d=50mm;中徑d2=46mm;螺距P=8mm;線數(shù)n=4,去承面采用推力球軸承。升降臺的上下移動處采用導滾輪，它們的摩擦陰力忽略不計。設承受截Fq=50000N，試計算：(1) 升降臺穩(wěn)定上升時的效率，已知副間摩擦系數(shù)f=0.1o(2) 穩(wěn)定上升時施加于螺桿上的力矩。(3) 若升降臺以640mm/min

42、升，則 所需的轉(zhuǎn)速和功率。(4) 欲使升降臺在截獲Fq作用下等速是升降裝詈螺旋螺桿下降,的制解題要點：(1 )計算升降臺穩(wěn)定上升時的效率 該螺紋的螺旋升角為* arctan 匹 =arctan =12.480I|d27T X 4A而螺旋副的當量摩擦角為v= arcta n fv = arcta n =arctanCoS PCoS15n5.911故得效率tan 12.480”tan(12.480 5.911 )-66.58%計算穩(wěn)定上升時施加地螺桿上的力矩Td2T=Fotan(亠v)246=50000 TAN (12.4865.911 )=382487 N mm(3) 計算螺桿所需轉(zhuǎn)速n和功率P

43、按題給條件，螺桿轉(zhuǎn)一周，升降臺上升一個導程L=n p=4x 8=32 mm，故若升降臺以640mrryhiin的速度上升，則螺桿所需轉(zhuǎn)速為n= (640m 32) =20 r/mi n計算螺桿所需功率P,有如下三種方法：可得_ Fri 16630 0.04821000 10002)第二種計算方法：按同一軸上功率Tn9.5 麗 06382487 209.55 106-0.8-0.801 kWP與轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n之間的尖系式，可得kW3) 第三種計算方法：按升降臺以速度2=640mm/mi上升時所需功率來確定螺桿1)第一種計算方法：按螺桿線速度i及圓周力Ft確定螺桿所需功率P。曲Ad2 nTl 60

44、 1000二 46 20=0.0482m/s60 1000及Ft=Fotan(人 + Pv) =50000 匯 tan(12.486 5.91116630所需功率P,即F Q-2P = 1000故得64060 10000.0107m/sFa250000 0.0107P10001000 0.6658二 0.8 kW(4)判斷是否需要制動裝置，計算制動力矩T1。而=12.486 ,J =5.911，可知；二螺旋副不自鎖，故欲使升降臺在載荷Fq作用下等速下降，則必須有制動裝置。施加于螺桿上的制動力矩為T =Fota n 6)魚=50000 ta n(12.486 5.911 )些 22=132 55

45、1 N mm9試找出圖中螺紋連接結(jié)構(gòu)中的錯誤，說明原因，并繪圖改正。已知被連接件材 料均為Q235,連接件為標準件。（a）普通螺栓連接；（b）螺釘連接；（C）雙頭螺栓連接；（d）緊定螺釘連接。b)黑紋連接結(jié)構(gòu)解題要點：（1）普通螺栓連接（圖a）主要錯誤有：1）螺栓安裝方向不對，裝不進去，應掉過頭來安裝;2）普通螺栓連接的被聯(lián)接件孔要大于螺栓大徑，而下部被連接件孔與螺栓桿間無間 隙；3）被連接件表面沒加工，應做出沉頭座并刮平，以保證螺栓頭及螺母支承面平整且 垂直于螺栓軸線，避免擰緊螺母時螺栓產(chǎn)生附加彎曲應力；4）一般連接；不應采用扁螺母；5）彈簧墊圈尺寸不對，缺口方向也不對；6）螺栓長度不標準，應取標準長l=60mm;7）螺栓中螺紋部分長度短了，應取長30mm。改正后的結(jié)構(gòu)見圖解a。圖解改正后的螺紋連接結(jié)構(gòu)（2）螺釘連接（圖b）主要錯誤有：1）采用螺釘連接時，被連接件之一應有大于螺栓大徑的光孔，而另一被連接件上應 有與螺釘相旋合的螺紋孔。而圖中上邊被連接件沒有做成大地螺栓大徑的光孔，下喧 被連接 件的螺紋孔又過大，與螺釘尺寸不符，而且螺紋畫法不對，小徑不應為細實踐；2 ）若上邊被連接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒有加工。改正后的結(jié)構(gòu)見圖解bo（3）雙頭螺柱連接（圖c） o主要錯誤有：1）雙頭螺柱的光桿部分不能擰進被連接件的螺紋孔內(nèi)，M12不能標注在光桿部分；2）