第2篇　联　接

第6章　螺纹联接

一、填空题

1．有单个螺旋栓连接，已知预紧力F'＝1500N，轴向工作载荷F＝1000N，螺栓的相对刚度，则该螺栓的总拉力F₀＝______，剩余紧预力F″＝______，若预紧力F′不变，保证连接处不出现缝隙的条件下，最大轴向工作载荷F_max＝______。[哈尔滨工业大学2005研]

【答案】1700N；700N；1875N

【解析】由公式得，；由与总拉力等于工作拉力和剩余预紧力的和，即公式得，；要保证连接处不出现缝隙，即保证，由公式可得，。由于刚度得，，于是，即。

2．螺纹升角ψ是影响螺纹性能的重要参数，而螺纹中影响螺纹升角ψ的参数有______、______和______。[哈尔滨工业大学2005研]

【答案】线数；螺距；螺纹中径

【解析】由公式可以得知影响螺纹升角的参数有：线数，螺距，螺纹中径。

3．受力较大、一个被连接件不能钻通孔的螺纹连接，应采用______连接；受横向载荷，而要求螺栓直径较小时，应采用______螺栓连接。［华中科技大学2001研］

【答案】双头螺柱；铰制孔用

【解析】双头螺柱连接适用于被连接件较厚，不允许打通孔的场合；铰制孔用螺栓适用于承受横向载荷的场合。

4．对于承受变载荷的受拉螺栓连接，其应满足的强度条件为______，______；在工作载荷和残余预紧力不变的情况下，通过______或______可以达到减少应力幅的目的。[北京航空航天大学2001研]

【答案】；；减小螺栓刚度；增大被连接件刚度

【解析】为静强度校核公式，为疲劳强度校核公式，为应力幅，

为螺栓刚度，为被连接件刚度。根据公式可知，减小或增大都可以使减小。

二、判断题

1．在螺纹联接中，采用加高螺母以增加旋合圈数的办法对提高螺栓的强度并没有多少作用。（　　）[华南理工大学2006研]

【答案】对

【解析】因为受载荷的第一圈螺纹受力最大，以后各圈受力递减。

2．锯齿形螺纹适用于受单向轴向力作用的螺旋传动场合。（　  ）［浙江大学2005研］

【答案】对

3．在受轴向变载荷的紧螺栓联接结构中，若保持预余紧力不变时，在两个被联接件之间加入橡胶垫片，与无垫片相比，螺栓疲劳强度将提高。（　　）[大连理工大学2005研]

【答案】错

【解析】在两个被连接件之间加入橡胶垫片，相当于减小了被连接件的刚度，螺栓的疲劳强度将降低。

4．受轴向载荷的紧螺栓联接的螺栓所受的总拉力是预紧力与工作拉力之和。（　　）[大连理工大学2004研]

【答案】错

【解析】螺栓所受的总拉力为工作拉力与剩余预紧力之和。

5．在受轴向变载荷的紧螺栓联接中，使用柔性螺栓，其主要作用是降低螺栓的应力幅。（　　）[大连理工大学2002研]

【答案】对

6．由于容易测量，国家标准将内螺纹的公称直径定义为小径。（　  ）[北京理工大学2004研]

【答案】错

【解析】螺纹的公称直径是螺纹大径。螺纹大径是螺纹的公称直径。

7．对受横向变载荷的普通螺栓连接适当增加预紧力可以提高螺栓的抗疲劳强度。（　　）[北京理工大学2003研]

【答案】错

【解析】对疲劳破坏起主要作用的是应力幅，根据应力幅的计算公式可知其中F为工作拉力，可见应力幅与预紧力无关。

8．只要螺纹副具有自锁性，即螺纹升角小于当量摩擦角，则在任何情况下都无需考虑防松。（　　）[北京理工大学2002研]

【答案】错

【解析】螺纹副具有自锁性，拧紧后，内外螺纹之间存在摩擦力，可以保证螺纹连接在静载荷作用下不会松脱。但当螺纹连接受到冲击、振动或变载荷作用时，摩擦力可能会瞬时消失，因仍然需要考虑防松。

三、选择题

１．具有自锁能力的滑动螺旋传动机构的传动效率为（　　）。[中科院2005研]

A．大于50％ 

B．小于50％

C．不确定

【答案】B

【解析】具有自锁能力的滑动螺旋传动机构为单线螺纹传动，传动效率小于50%。故选B项。

2．在螺旋传动中，不应采用（　　）。[西安交通大学2007研]

A．矩形螺纹

B．梯形螺纹

C．普通螺纹

D．锯齿形螺纹

【答案】C

【解析】普通螺纹主要用于连接。

3．承受预紧力和轴向变载荷的螺栓联接，当其螺栓的总拉力的最大值和螺栓的刚度不变时，被联接件的刚度愈小，则______。[华东理工大学2005研]

A.螺栓中的总拉力的变化幅度愈大 

B.螺栓中的总拉力的变化幅度愈小

C.螺栓中的总拉力的变化幅度不变 

D.螺栓疲劳强度愈高

【答案】A

【解析】螺栓总拉力的变化幅度，其中，为被联接件的刚度。因此被联接件的刚度愈小，螺栓中总拉力的变化幅度愈大，故选A项。

4．图6-11所示为柔性螺栓，用在受轴向变载荷的紧螺栓联接中，其主要作用是（　  ）。[大连理工大学2004研]

A．减轻联接的重量　 

B．减小螺栓刚度，降低应力幅

C．使螺栓装拆方便　 

D．增加联接的紧密性

图6-11

【答案】B

【解析】螺栓应力幅，其中，为螺栓刚度。使用柔性螺栓，螺栓刚度减小，应力幅降低。故选B项。

5．调节机构中，若采用双线螺纹，螺距为2mm，为使螺杆沿轴向移动18mm（螺母只能转动），则螺母应转______转。[上海大学2005研]

A．9

B．5

C．4.5

D．4

【答案】C

【解析】根据公式，可知螺纹的导程，即螺母旋转一周螺杆的轴向位移为。为使螺杆沿轴向移动，故螺母应转转。故选C项。

6．对于紧螺栓联接，当螺栓的总拉力和残余预紧力不变，若将螺栓由实心变成空心，则螺栓的应力幅与预紧力会发生变化（　　）。[中南大学2005研]

A．增大，应适当减小　 

B．增大，应适当增大

C．减小，应适当减小　 

D．减小，应适当增大

【答案】D

【解析】螺栓由实心变成空心，则螺栓刚度减小，应力幅减小。总拉力和残余预紧力不变，说明工作载荷不变，根据公式，可知螺栓刚度减小，预紧力增大。综上所述，因此答案选D。

四、简答题

1．螺纹联接中，螺纹受到的基本载荷有6种（X，Y，Z，轴向拉伸或压缩，及绕三轴的转矩），结合失效方式分析可以将这些基本载荷简化为几种情况进行计算？[清华大学2001研]

答：结合失效形式，可以将这些基本载荷简化为4种情况：

（1）受轴向载荷，可能导致螺栓杆的拉断；

（2）受横向载荷、，可能导致普通螺栓接合面间的滑移，铰制孔螺栓的螺栓杆的剪断，螺栓杆或螺栓孔的压溃；

（3）受旋转力矩，可能导致普通螺栓接合面间的滑移，铰制孔螺栓的螺栓杆的剪断，螺栓杆或螺栓孔的压溃；

（4）受翻转倾覆力矩、，可能导致螺栓杆的拉断。

2．简述螺栓联接的基本类型和适用的场合。[浙江大学2007研]

答：螺栓连接的基本类型及适用的场合：

（1）螺栓连接，适用于被连接件不太厚，并需要经常拆卸的场合。

（2）双头螺柱连接，适用于其中一个被连接件较厚，不允许打通孔，而且需要经常拆装的场合。

（3）螺钉连接，适用于其中一个被连接件较厚，不允许打通孔，不需要经常拆装的场合。

（4）紧定螺钉连接，常用于载荷较小的轴毂连接，可同时传递轴向力和转矩。

3．画出普通纹连接结构图。采用M16六角螺栓连接两块厚度各为20mm的钢板，采用弹簧垫防松。[哈尔滨工业大学2005研]

答：普通螺纹连接机构如图6-12所示。

图6-12

（1）不同连接件的剖面线的方向不同；

（2）螺栓、螺母、垫圈等标准件不剖；

（3）螺纹终止线的位置；

（4）螺杆与孔壁之间有间隙。

4．两根起重螺旋的螺杆，其外径、螺距、牙型角及起重量均相同，一根为单头螺纹，另一根为双头螺纹，问举起重物时，这两根螺杆中哪一根省力？为什么？[华中科技大学2001研]

答：双头螺纹省力。

因为其它条件相同时，单头螺纹的螺旋升角比双头螺纹小，因此，双头螺纹的传动效率高，故双头螺纹省力。