上海交通大学考研机械设计题库04 - 螺纹联接和螺旋传动 - 图文(4)

答：受拉螺栓的主要失效形式是螺栓杆螺纹部分发生断裂，受剪螺栓的失效形式是螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。

(6) 连接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象?举例说明可使螺纹牙间载荷分布趋于均匀的一种结构形式。

答：这是由于螺栓所受的总拉力是通过螺栓和螺母的螺纹面相接触来传递的。由于螺栓和螺母的刚度及变形性质不同，即使制造和装配都很精确，螺纹牙间的载荷分布也会出现不均匀现象。

采用悬置螺母可以改善螺纹牙上的载荷分布不均匀现象。因为原先螺母受压，螺杆受拉两者的变形不协调，而采用悬置螺母后，两者都变为受拉，变形比较协调，因此载荷分布就比较均匀了。 (7) 螺栓组连接受力分析的目的是什么?在进行受力分析时，通常要做哪些假设条件?

答：螺栓组连接受力分析的目的是：根据连接的结构形式和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以进行单个螺栓联接的强度计算。

在进行受力分析时，通常要做以下假设：①所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；②螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；③受载后连接接合面仍保持为平面。

(8) 已知螺栓材料力学性能等级的标识为4.6，请说明该螺栓材料的抗拉强度极限和屈服极限各为多少?

答：螺栓材料力学性能等级的标记为4.6，说明该螺栓材料的抗拉强度极限为400MPa，屈服比为

0.6，屈服极限为240MPa。

(9) 提高螺栓联接强度的措施有哪些?

答：提高螺栓联接强度的措施有：①降低影响螺栓疲劳强度的应力幅；②改善螺纹牙上载荷分布不均匀的现象；③减小应力集中的影响；④采用合理的制造工艺方法。

(10) 对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采取哪些措施来减小螺栓的应力?a?

答：对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以减小螺栓刚度(如采用空心螺杆或适当增加螺栓的长度)、增大被连接件的刚度(如采用刚度大的垫片或不用垫片)并适当提高预紧力的办法，来减少螺栓的应力幅。

(11) 常用螺纹按牙型分为哪几种?各有何特点?各适用于什么场合?

(12) 拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计算?哪些螺纹参数影响螺纹副的效率?

(13) 图5-10为螺旋拉紧装置，若按图上箭头方向旋转中间零件，能使两端螺杆A、B向中央移动，从而将两零件拉紧。试判断该装置中A、B螺杆上的螺纹旋向。

图5-10

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(14) 螺纹联接有哪些基本类型?各有何特点?各适用于什么场合?

(15) 为什么螺纹联接常需要防松?按防松原理，螺纹联接的防松方法可分为哪几类?试举例说明之。 (16) 螺栓组连接受力分析的目的是什么?在进行受力分析时，通常要做哪些假设条件?

(17) 图5-11为受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时力与变形的关系图。图中F0为螺栓预紧力，F为轴向工作载荷，F1为剩余预紧力，F2为螺栓总拉力，Cb为螺栓刚度，Cm为被连接件刚度,?F=

CbF。试分析：

Cb?Cm

图5-11

1) 在F和F1不变的情况下如何提高螺栓的疲劳强度?

2) 若F?800N，当Cb??时，F0=？当Cb??Cm时，F0=?

(18) 有一刚性凸缘联轴器用材料为Q235的普通螺栓联接以传递转矩T现欲提高其传递的转矩，但限于结构，不能增加螺栓的直径和数目，试提出三种能提高该联轴器传递的转矩的方法。

(19) 提高螺栓联接强度的措施有哪些?这些措施中哪些主要是针对静强度?哪些主要是针对疲劳强度? (20) 为了防止螺旋千斤顶发生失效，设计时应对螺杆和螺母进行哪些验算?

(21) 为什么对于重要的螺栓联接要控制螺栓的预紧力F0控制预紧力的方法有哪几种?

(22) 试绘制承受轴向变载荷的螺栓联接的受力-变形图，并指出螺栓中工作拉力的总拉力变化情况。(见答图1)

答图1 单个紧螺栓联接受力-变形图

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(23) 为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈?

答：各圈载荷分布不均匀，其中第一旋合圈约占总载荷的1/3，而第8圈以后几乎不承受载荷，故大于10圈的加高螺母并不能提高联接的强度。

(24) 为什么对于重要的螺栓联接应尽可能不采用直径小于M12～M16的螺栓?若必须使用直径较小的螺栓时应采取什么措施?

答：为防止在预紧时过载拧断，尽可能取大于M12～M16的螺栓；必须采用时，应用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力，以避免过载拧裂。

五 计算

(1) 图5-12所示为一个托架的边板用6个铰制孔用螺栓与相邻机架联接。托架受一大小为60kN的载荷F?作用，该载荷与边板螺栓组的对称轴线yy相平行，距离为250mm。试确定螺栓组中受力最大的螺栓。

图5-12 答图2

解：如答图2所示，将载荷向螺栓组形心O简化，得横向力F??60kN 扭矩T?6?10?250?15?10N?mm

46F?6?104??104N 每个螺栓受向下的剪力 F?z6由于T，受力最大螺栓 Fmax?Trmax?ri?162i

rmax?125cos30??144.3mm rmin?125tan30??0.5rmax，故

2Fmax?Trmax3rmax?3??0.5rmax??T?3rmax?3rmax4??4T?15rmax?

2?? ?4?15?10

6?15?144.3??27720N

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F与Fmax合成：Fx??Fmaxsin30??Fmax2＝13860N

Fy??Fmaxcos30??24006N

故螺栓3受力最大为

F3max?Fx??Fy??F2?2?22??36772N ?13860??24006?100002(2) 图5-13所示为一个托架的边板用6个铰制孔用螺栓与相邻机架联接。托架受一大小为60kN的载荷F?作用，该载荷与边板螺栓组的对称轴线yy相平行，距离为250mm。试确定螺栓组中受力最大的螺栓。

图5-13 答图3

解：如答图3所示，将载荷向螺栓组形心O简化，得横向力F??60kN 扭矩T?6?10?250?15?10N?mm

46F?6?104??104N 每个螺栓受向下的剪力 F?z6由于T，受力最大螺栓

Fmax?TrmaxTrmaxT2r＝??15?106?i26rmax6rmaxi?16???6?125??20000N

螺栓3受力最大，F3max?F?Fmax＝10000?20000＝30000N

(3) 图5-14所示为一个托架的边板用6个铰制孔用螺栓与相邻机架联接。托架受一大小为60kN的载荷F?作用，该载荷与边板螺栓组的对称轴线yy相平行，距离为250mm。试确定螺栓组中受力最大的螺栓。

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图5-14 答图4

解：如答图4所示，将载荷向螺栓组形心O简化，得横向力F??60kN 扭矩T?6?10?250?15?10N?mm

46F?6?104??104N 每个螺栓受向下的剪力 F?z6由于T，受力最大螺栓 Fmax?Trmax?ri?162i

rmax?125??1.25????139.75mm

?2?22rmin?125?62.5mm 2FmaxTrmax15?106?139.75?2??24394N 2224rmax?2rmin4?139.75?2?62.5?125?tan????125?0.5

?2???26.565?，　cos??cos26.565??0.8944

螺栓3、4受力最大

2F3,4max?F2?Fmax?2FFmaxcos?

?10000?24394?2?10000?24394?0.8944＝33637N

(4) 如图5-15所示，用3个普通螺栓将钢板A固定在钢板B上。图中尺寸L?400mm，a?70mm。钢板间摩擦系数f?0.12，联接的可靠系数(防滑系数)Ks?1.4，螺纹小径d1?13.835mm，螺栓的许用拉应力????120MPa。画出螺栓受力图，求能承受的最大力F?为多少?(取螺纹计算直径dc?d1)。

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