第八章螺旋传动及螺纹联接参考答案 8-1答：1)螺栓联接（图a) 螺栓联接常用的联接件有螺栓、螺母、垫圈。装配时先把螺栓插入被联接件的孔内，在 穿出的螺栓尾部放上垫圈，再旋上螺母。 2)双头螺柱联接（图b) 它是将双头螺柱的一端旋紧在一被联接件的螺纹孔中，另一端则穿过另一被联接件的 孔，再放上垫圈，拧上螺母。双头螺柱联接适用于被联接零件之一太厚，不便制成通孔，或 材料比较软且需经常拆装的场合。 3)螺钉联接（图c) 螺钉联接如图所示，它是将螺钉穿过一被联接件的孔，并旋人另一被联接件的螺纹孔 中。螺钉联接适用于被联接零件之一太厚而又不需经常拆装的场合。 4)紧定螺钉联接（图d) 它利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中，以固定两 零件的相互位置，并可传递不大的载荷。 b d 8-2答：用左右手定则来判断螺纹旋向。工程中常用右旋螺纹。左旋螺纹用于有特殊要求场 合，例如防松。煤气罐及自行车脚踏轴其一的联结螺纹用的就是左旋螺纹。 83答：沿两条或两条以上的螺旋线所形成的螺纹为多线螺纹。可以从螺纹的端面判断螺纹 的线数。如罐头盖上的联结螺纹是线数为3的多头螺纹。 8-4答：螺旋传动按功用可分为三类：传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。日常生活中例如， 螺旋压力机、螺旋千斤顶，车床刀架溜板、工作台丝杠传动、螺旋测微器等等都是螺旋传动 应用的例子。 8-5答：焊接：螺纹联结。 采用防松措施：对顶螺母：圆螺母用止动垫圈等
第八章 螺旋传动及螺纹联接参考答案 8-1 答：1）螺栓联接(图 a) 螺栓联接常用的联接件有螺栓、螺母、垫圈。装配时先把螺栓插入被联接件的孔内，在 穿出的螺栓尾部放上垫圈，再旋上螺母。 2）双头螺柱联接(图 b) 它是将双头螺柱的一端旋紧在一被联接件的螺纹孔中，另一 端则穿过另一被联接件的 孔，再放上垫圈，拧上螺母。双头螺柱联接适用于被联接零件之一太厚，不便制成通孔，或 材料比较软且需经常拆装的场合。 3）螺钉联接(图 c) 螺钉联接如图所示，它是将螺钉穿过一被联接件的孔，并旋人另一被联接件的螺纹孔 中。螺钉联接适用于被联接零件之一太厚而又不需经常拆装的场合。 4）紧定螺钉联接(图 d) 它利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中，以固定两 零件的相互位置，并可传递不大的载荷。 8-2 答：用左右手定则来判断螺纹旋向。工程中常用右旋螺纹。左旋螺纹用于有特殊要求场 合，例如防松。煤气罐及自行车脚踏轴其一的联结螺纹用的就是左旋螺纹。 8-3 答：沿两条或两条以上的螺旋线所形成的螺纹为多线螺纹。可以从螺纹的端面判断螺纹 的线数。如罐头盖上的联结螺纹是线数为 3 的多头螺纹。 8-4 答：螺旋传动按功用可分为三类：传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。日常生活中例如， 螺旋压力机、螺旋千斤顶，车床刀架溜板、工作台丝杠传动、螺旋测微器等等都是螺旋传动 应用的例子。 8-5 答：焊接；螺纹联结。 采用防松措施：对顶螺母；圆螺母用止动垫圈等 a b c d
8-6答：它是螺旋传动 87答：预紧的目的是为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。对于承受轴向工作拉力 的螺栓联接，还能提高螺栓的疲劳强度。 8-8答：当支承面为倾斜表面时，为了避免螺栓受偏心载荷作用，应采用斜面垫圈。 89答：联接螺纹都能满足自锁条件，且螺母和螺栓头部支承面处的摩擦也能起防松作用， 故在静载荷下，螺纹联接不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷的作用下，或当温度变化 很大时，螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，影响联接的安全性，甚至会引起严重事故。 所以在重要场合，必须采取有效的防松措施。 防松就是阻止螺母和螺栓的相对转动。防松的方法很多，按其工作原理，可分为摩擦防松、 直接锁住和破坏螺纹副等三种。常用的防松方法见表8-9。 8-10解： 1.计算旋转力矩T 16号 =50000× 400 =107 N·mm 2 2.计算螺栓所需要的预紧力F 由 ZIF Do=D.T 2 得 F2KT ZD 将已知数值代入上式，可得 2K,T_2×1.2×107 =50000N·mm ZfD。 8×0.12×500 3.确定螺栓直径 4×13F 4×1.3×50000 d,≥ Vπo =28.768mm π×100 查GB196-81,取M36(d1=31.670mm>28.768mm)。 8-11答： (1)普通螺栓连接（图a) 主要错误有： 1)螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装：
8-6 答：它是螺旋传动 8-7 答：预紧的目的是为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。对于承受轴向工作拉力 的螺栓联接，还能提高螺栓的疲劳强度。 8-8 答：当支承面为倾斜表面时，为了避免螺栓受偏心载荷作用，应采用斜面垫圈。 8-9 答：联接螺纹都能满足自锁条件，且螺母和螺栓头部支承面处的摩擦也能起防松作用， 故在静载荷下，螺纹联接不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷的作用下，或当温度变化 很大时，螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，影响联接的安全性，甚至会引起严重事故。 所以在重要场合，必须采取有效的防松措施。 防松就是阻止螺母和螺栓的相对转动。防松的方法很多，按其工作原理，可分为摩擦防松、 直接锁住和破坏螺纹副等三种。常用的防松方法见表 8-9。 8-10 解： 1．计算旋转力矩 T 7 10 2 400 50000 2 = = × = d T FQ N·mm 2．计算螺栓所需要的预紧力 F′ 由 D T D ZfF = s ′ 2 0 得 0 2 ZfD K T F s ′ = 将已知数值代入上式，可得 = × × × × ′ = = 8 0.12 500 2 2 1.2 107 ZfD0 K T F s 50 000 N·mm 3．确定螺栓直径 [ ] 28.768 100 4 13 4 1.3 50000 1 = × × × = × ′ ≥ π σ π F d mm 查 GB196-81，取 M36（d1=31.670mm>28.768mm）。 8-11 答： （1）普通螺栓连接（图 a） 主要错误有： 1）螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装； a
2)普通螺栓连接的被联接件孔要大于螺栓大径，而下部被连接件孔与螺栓杆间无间隙： 3)被连接件表面没加工，应做出沉头座并刮平，以保证螺栓头及螺母支承面平整且垂 直于螺栓轴线，避免拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力： 4)一般连接：不应采用扁螺母： 5)弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对： 6)螺栓长度不标准，应取标准长=60mm: 7)螺栓中螺纹部分长度短了，应取长30mm。 改正后的结构见图解a。 (2)螺钉连接（图b) 主要错误有： 1)采用螺钉连接时，被连接件之一应有大于螺栓 大径的光孔，而另一被连接件上应有与螺钉相旋合的螺 纹孔。而图中上边被连接件没有做成大地螺栓大径的光 孔，下段被连接件的螺纹孔又过大，与螺钉尺寸不符， 而且螺纹画法不对，小径不应为细实线： 2)若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工。 改正后的结构见图解b。 (3)双头螺柱连接（图c)。 主要错误有： 1)双头螺柱的光杆部分不能拧进被连接件的螺纹孔内，M12 不能标注在光杆部分： 2)锥孔角度应为120°，而且应从螺纹孔的小径（粗实线）处 画锥孔角的两边： 3)若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没加工： 4)弹簧垫圈厚度尺寸不对。 改正后的结构见图解c。 (4)紧定螺钉连接（图d)。 主要错误有： 1)轮毂上没有做出M6的螺纹孔： d
2）普通螺栓连接的被联接件孔要大于螺栓大径，而下部被连接件孔与螺栓杆间无间隙； 3）被连接件表面没加工，应做出沉头座并刮平，以保证螺栓头及螺母支承面平整且垂 直于螺栓轴线，避免拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力； 4）一般连接；不应采用扁螺母； 5）弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对； 6）螺栓长度不标准，应取标准长 l=60mm； 7）螺栓中螺纹部分长度短了，应取长 30mm。 改正后的结构见图解 a。 （2）螺钉连接（图 b） 主要错误有： 1）采用螺钉连接时 ，被连接件之一应有大于螺栓 大径的光孔，而另一被连接件上应有与螺钉相旋合的螺 纹孔。而图中上边被连接件没有做成大地螺栓大径的光 孔，下段被连接件的螺纹孔又过大，与螺钉尺寸不符， 而且螺纹画法不对，小径不应为细实线； 2）若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工。 改正后的结构见图解 b。 （3）双头螺柱连接（图 c）。 主要错误有： 1）双头螺柱的光杆部分不能拧进被连接件的螺纹孔内，M12 不能标注在光杆部分； 2）锥孔角度应为 120°，而且应从螺纹孔的小径（粗实线）处 画锥孔角的两边； 3）若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没加工； 4）弹簧垫圈厚度尺寸不对。 改正后的结构见图解 c。 （4）紧定螺钉连接（图 d）。 主要错误有： 1）轮毂上没有做出 M6 的螺纹孔； b c d
2)轴上未加工螺纹孔，螺钉拧不进去，即使有螺纹孔，螺钉能拧入，也需作局部剖视 才能表达清楚。 改正后的结构见图解d。 8-12解： (1)计算压板压紧力F'。由 2产=k5号 2 得 F'_K,FD-1,2×400×500N=533.3N 2.fDo 2×0.15×150 (2)确定轴端螺纹直径。由 4×1.3F 4×1.3×5333.3 d1≥ mm=12.130mm π[o] π×60 查GB196-81,取M16(d113.835mm>12.30mm) 8-13解： (1)螺栓组连接受力分析 这是螺栓组连接受横向载荷FR和轴向载荷F。联合作用的情况，故可按结合面不滑移计 算螺栓所需的预紧力F',按联接的轴向载荷计算单个螺栓的轴向工作载荷F,然后求螺栓 的总拉力Fo。 1)计算螺栓的轴向工作载荷F。根据题给条件，每个螺栓所受轴向工作载荷相等，故 有 F2-16000N=4000N F= 44 2)计算螺栓的预紧力F'。由于有轴向载荷的作用，接合面间的压紧力为残余预紧力 F”,故有 4 fF"=K.FR 而 =F-Gc月 联立解上述两式，则得
2）轴上未加工螺纹孔，螺钉拧不进去，即使有螺纹孔，螺钉能拧入，也需作局部剖视 才能表达清楚。 改正后的结构见图解 d。 8-12 解： （1）计算压板压紧力 F′ 。由 2 2 2 0 D K F D fF = s t ′ 得 N 5 333.3 N 2 0.15 150 1.2 400 500 2 0 = × × × × ′ = = fD K F D F s t （2）确定轴端螺纹直径。由 1 d ≥ mm 12.130 mm π 60 4 1.3 5 333.3 [ ] 4 1.3 = × × × = × ′ π σ F 查 GB196—81，取 M16（d113. 835 mm＞12.30 mm） 8-13 解： （1）螺栓组连接受力分析 这是螺栓组连接受横向载荷 FR和轴向载荷 FQ联合作用的情况，故可按结合面不滑移计 算螺栓所需的预紧力 F′ ，按联接的轴向载荷计算单个螺栓的轴向工作载荷 F，然后求螺栓 的总拉力 F0。 1） 计算螺栓的轴向工作载荷 F。根据题给条件，每个螺栓所受轴向工作载荷相等，故 有 N 4 000N 4 16 000 4 = = = FQ F 2）计算螺栓的预紧力 F′ 。由于有轴向载荷的作用，接合面间的压紧力为残余预紧力 F′′，故有 F KsFR 4 f ′′ = 而 F C C C F F b m b ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + ′′ = ′ − 1− 联立解上述两式，则得
cc0)x400-130 4f 4×0.15 3)计算螺栓的总拉力Fo。 (2)计算螺栓的小径d 螺栓材料的机械性能级别为8.8级，其最小屈服极限OSmin=640MPa,故其许用拉伸 应力 [a]=Osmin 640 -MPa 320 MPa [S]2 所以 d≥4×13x14000 mm=8.510mm π×320 8-14解： (I)计算螺栓允许的最大预紧力F 由 1.3F 0。= ≤[o] d2/4 得 Fn=lolus 4×1.3 而o]==360, MPa=120MPa,所以 [S]3 F=120x7x8.376 N=5086.3N 4×1.3 (2)计算连接允许的最大牵引力FRma 由不得 2.fFmax =Ks FR max 得 2F=2×0.15×5086.3 FRmax= N=1271.6N K 1.2 8-15解： (1)计算螺栓组连接允许传递的最大转矩Tma 该铰制孔用精制螺栓联接所能传递转矩大小受螺栓剪切强度和配合面挤压强度的制约。 因此，可按螺栓剪切强度条件来计算Tm,然后校核配合面挤压强度。也可按螺栓剪切强度
N ( ) 1- 0.25 4 000 N 13 000 N 4 0.15 1.2 5 000 1 4 + × = × × = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + ′ = + − F C C C f K F F b m s R b 3）计算螺栓的总拉力 F0。 （2）计算螺栓的小径 d1 螺栓材料的机械性能级别为 8.8 级，其最小屈服极限 640 MPa σ S min = ，故其许用拉伸 应力 MPa 320 MPa 2 640 [ ] [ ] min = = = S σ S σ 所以 d1≥ mm 8.510 mm 320 4 1.3 14 000 = × × × π 8-14 解： （1）计算螺栓允许的最大预紧力 Fmax ′ 由 d / 4 1.3 2 π 1 σ F e ′ = ≤[σ ] 得 4 1.3 [ ] 2 1 max × ′ = d F σ π 而 MPa 120 MPa 3 360 [ ] [ ] = = = S σ S σ ，所以 N 5 086.3 N 4 1.3 120 8.3762 max = × × × ′ = π F （2）计算连接允许的最大牵引力 FRmax 由不得 2 Fmax KsFR max f ′ = 得 N 1271.6 N 1.2 2 max 2 0.15 5 086.3 max = × × = ′ = s R K fF F 8-15 解： （1）计算螺栓组连接允许传递的最大转矩 Tmax 该铰制孔用精制螺栓联接所能传递转矩大小受螺栓剪切强度和配合面挤压强度的制约。 因此，可按螺栓剪切强度条件来计算 Tmax，然后校核配合面挤压强度。也可按螺栓剪切强度
和配合面挤压强度分别求出T,取其值小者。本解按第一种方法计算。由 2T T = ≤[] 6Dπd/4 得 =3Dm[☑_3x340×x×11x92Nmm=8917913.4N,mm 4 4 校核螺栓与孔结合面间的挤压强度： 0p= 2T一≤[o]P 6Dd hmin 式中，hmm为配合面最小接触高度，hnmm=60mm-35mm=25mm;[o]p为配合面材料的许用 挤压应力，因螺栓材料的[o]p2大于半联轴器材料的[o]p,故取[o]p=[o]pm=l00MPa。 所以 0p= 2Tmx-2×8917913.4 MPa =31.8 MPa <[o]p=100 MPa 6Dd,hmm6×340×11×2 满足挤压强度。 故该螺栓连接允许传递的最大转矩Tmm=8917913.4N·mm (2)改为普通螺栓连接，计算螺栓小径d 1)计算螺栓所需的预紧力F'。按接合面间不发生相对滑移的条件，则有 6fF'D/2=K.Tmax 所以 K,Tm-12×8917913.4 F'= N=65572.9N 3D 3×0.16×340 2)计算螺栓小径d1。 4×1.3F 4×1.3×65572.9 d≥ mm=30.074mm π[o] π×120 查表可选择公称直径为32mm的螺栓，小径为30.376mm
和配合面挤压强度分别求出 Tmax，取其值小者。本解按第一种方法计算。由 6 / 4 2 2 D ds T π τ = ≤[τ ] 得 N mm 8 917 913.4 N mm 4 3 340 11 92 4 3 [ ] 2 2 max • = • × × × × = = Dπds τ π T 校核螺栓与孔结合面间的挤压强度： 6 min 2 Dd h T s σ P = ≤ P [σ ] 式中，hmin 为配合面最小接触高度，hmin=60 mm-35 mm=25 mm； P [σ ] 为配合面材料的许用 挤压应力，因螺栓材料的 2 [ ] σ P 大于半联轴器材料的 1 [ ] σ P ，故取 P [σ ] = 1 [ ] σ P =100 MPa。 所以 MPa 31.8 MPa [ ] 100 MPa 6 340 11 25 2 8 917 913.4 6 2 P min max = < = × × × × σ = = σ Dd h T s P 满足挤压强度。 故该螺栓连接允许传递的最大转矩 Tmax=8 917 913.4 N·mm （2）改为普通螺栓连接，计算螺栓小径 d1 1）计算螺栓所需的预紧力 F′ 。按接合面间不发生相对滑移的条件，则有 2 max 6 fF′D / = KsT 所以 N 65 572.9 N 3 0.16 340 1.2 8 917 913.4 3 max = × × × ′ = = fD K T F s 2）计算螺栓小径 d1。 d1≥ 查表可选择公称直径为 32mm 的螺栓，小径为 30.376mm。 mm 30.074 mm 120 4 1.3 65 572.9 [ ] 4 1.3F = × × × = × ′ π σ π