ch螺纹联接例题

Ch3螺纹联接例题例3.1在常用的螺纹联接中，自锁性最好的螺纹是（A）。A、普通螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹例3.2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是（D）。A、普通螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹【评注】螺纹有联接和传动两大功能。但不同的螺纹有不同的用途。用于联接的螺纹必须具有自锁性，用于传动的螺纹一般要求其具有较高的传动效率。在相同条件（如螺纹升角相同、材料相同）下，普通螺纹（三角螺纹，牙型角）的当量摩擦角较大，根据自锁性条件可知，更易实现自锁。矩形螺纹（牙型角）的当量摩擦角最小，根据效率公式可知其效率最大，故矩形螺纹主要用于传动。从以上分析也可看出，牙型角越小，其传动效率越高，可用于传动；牙型角越大，其自锁性越好，越有可能用于联接。但两者之间没有绝对的界限，普通螺纹也有用于传动的。同一公称直径的普通螺纹，其细牙螺纹与粗牙螺纹相比，相升角更小，自锁性更好。同样的，单线螺纹与多线螺纹相比，在相同条件（材料相同，螺距相同）下，单线螺纹的升角小，易实现自锁，多用于联接；多线螺纹的升角大，传动效率高，多用于传动，并且线数愈多，升角愈大，传动效率愈高。事实上，单线普通螺纹的升角约在之间，而摩擦系数的普通螺纹其当量摩擦角，在静载下都能保证自锁性。螺纹升角愈大，则传动效率愈高，但由于过大的螺纹升角制造困难，且效率增高也不显著，所以一般升角不大于。例3.3为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？通常采用哪些结构形式可使螺纹牙间的载荷趋于均匀？答螺栓联接中采用普通螺母时，轴向载荷在旋合螺纹各圈之间的分布是不均匀的，靠近支承面的第一圈受载最大，以后各圈递减，到第10圈以后，螺纹几乎不承受载荷，所以螺母的螺纹圈数不宜大于10圈。采用悬置螺母或环槽螺母，有助于减少螺母与螺栓杆的螺距变化差异，从而使螺纹牙间的载荷分而比较均匀。例3.4螺纹联接预紧的目的在于（增加螺纹联接的可靠性、紧密性），以防止（螺纹联接的松动）。例3.5螺纹联接为什么要防松？防松措施有哪些？答用于联接的普通螺纹一般都具有自锁性，在静载荷作用下不会自动松脱。但在（1）冲击、振动或变载荷下，螺纹副和支承面间的磨擦力会下降；（2）在温度变化中，联接件与被联接件之间的温度变形有差异，或发生蠕变，使预紧力或摩擦力减小，甚至松脱。因此在设计时就应注意螺纺联接的防松问题。防松的根本问题是阻止螺纹副的相对转动。具体防松措施有三种：（1）摩擦防松（弹簧垫圈、对顶螺母、尼龙圈锁紧螺母等）；（2）机械防松（开口销与槽形螺母、止动垫圈等）；（3）破坏性防松（冲击,粘合等）。例3.6在螺栓强度计算中，常用作危险剖面的计算直径是（C）。A、螺纹的大径B、螺纹的中径C、螺纹的小径例3.7在受到轴向工作载荷的紧螺栓联接中，强度验算公式为，其中的0F为（D）。A、工作载荷B、螺栓预紧力C、工作载荷和预紧力之和D、工作载荷F和剩余预紧力F之和例3.8被联接件受横向工作载荷时，如果采用普通螺栓联接，则螺栓可能出现的失效为（D）。A、剪切破坏B、挤压破坏C、扭断D、拉扭断裂【评注】螺栓联接的强度计算时，要明确螺栓联接的类型和工作载荷的方向。螺栓联接的类型主要是指有无预紧力。松螺栓联接中，螺栓只受轴向拉伸载荷。受横向载荷的铰制孔螺栓联接，由于预紧力很小不予考虑，其受力主要是剪切和挤压。其它各种情况都受到预紧力的作用，螺栓除受工作载载荷外，还受到拧紧力矩的作用，故螺栓的变形是拉扭组合变形。强度计算时，按第四强度理论处理，当量应力是纯拉伸应力的1.3倍。例3.9如图3.2所示，刚性凸缘联轴器用六个普通螺栓联接。螺栓均分布在的圆周上，接合面摩擦系数，可靠性系数取Kf=1.2。若联轴器的][3.14210dFe转速、传递的功率，载荷平稳；螺栓材料为45钢，，不控制预紧力，安全系数取，试计算螺栓的最小直径。图3.2解由图3.2可知，此联接为普通螺栓联接，靠接合面间的摩擦传递扭矩。（1）联轴器传递的转矩（2）螺栓所需预紧力:zF′fD/2=KfT故F′=KfT/(zfD/2)……=4000N（３）许用应力（４）所需螺栓最小直径例3.10一机架由四个铰制孔螺栓组成联接，几何尺寸如图3.3所示。已知，，螺栓材料的许用剪应力，试按剪切强度确定所需螺栓的最小直径。图3.3解（1）受力分析螺栓联接承受的转矩螺栓联接承受的横向载荷（2）单个螺栓的受力由于转矩的作用，每个螺栓受到的切向载向力由于横向力的作用，每个螺栓受到的横向力（3）受力最大的螺栓为2、3，其最大横向力为（4）螺栓杆的最小直径【评注】载荷作用位置不在螺栓联接的几何中心处，其作用效果有两个：一是产生扭矩，每个螺栓所受的工作剪力和该螺栓轴线到螺栓组形心的连线相垂直；二是产生横向载荷，每个螺栓所受的工作剪力与横向载荷方向相同。这样每个螺栓都受到两个剪力，且方向不同，所以应找出其中受力最大的螺栓，根据强度条件，计算出此螺栓所需的直径，并作为整个螺栓组的所有螺栓的直径。例3.11平键联接的可能失效形式为（D）。A、疲劳点蚀B、弯曲疲劳破坏C、胶合D、压溃、剪切破坏例3.12平键的尺寸是如何确定的？答根据轴径从标准中选取键宽和键高；按轮毂长度选出相应的键长，用于静联接的平键，其键长不应大于轮毂长。例3.13如图3.4所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相联接。已知轴的材料的45钢，传递的扭矩，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。试设计两处所用的键。图3.4解（1）选择类型联轴器和齿轮与轴的周向固定用键联接，并为静联接，从图中看，选用普通A型键。（2）按轴径确定键的型号联轴器处：轴径，查教材表10-9，选用键，轮毂宽，查教材表10-9，选择长度系列则选用的键为：键GB1096-79齿轮处：轴径，查表，选用键，轮毂宽，查表，选择长度系列。则选用的键为：键GB1096-79（3）校核其强度平键静联接的主要失效为压溃。按挤压强度校核。联轴器用铸铁，载荷轻微冲击，查教材表10-10，许用应力键的工作长度齿轮有锻钢，载荷轻微冲击，查教材表10-10，许用应力键的工作长度均合适。题3-14试找出题3.5图中螺纹连接结构中的错误，并就图改正。已知被连接件材料均为Q235，连接件均为标准件。a)普通螺栓连接b)螺钉连接c)双头螺柱连接d)紧定螺钉连接题3.5图解答：1．普通螺栓连接主要错误分析(题解3.5图a1))及正确结构设计(题解3.5图a2))：(1)螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装；(2)螺栓伸出部长度太长、且长度不标准，应取标准长l=60mm；(3)弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对；(4)一般连接不应采用扁螺母；(5)螺栓连接中螺纹伸出部分过长；题解3.5图a1）普通螺栓连接错误分析34567218题解3.5图a2）普通螺栓连接正确结构设计(6)无螺纹余留长度（即与螺母、垫圈等被连接件配合部分螺纹短了），螺母拧紧不可靠；(7)被连接件表面没加工，应做出沉孔并刮平，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；(8)普通螺栓连接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；2．螺钉连接主要错误分析(题解10-6图b1))及正确结构设计(题解10-6图b2))：（1）若上边被连接件是铸件，则缺少沉孔，表面也没有加工（2）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于螺栓大径的光孔，下边被连接件的螺纹孔又过大，与螺钉尺寸不符，而且螺纹孔画法不对。题解3.5图b1）螺钉连接错误分析题解3.5图b2）螺钉连接正确结构设计123．双头螺柱连接主要错误分析(题解3-4图c1))及正确结构设计(题解3-4图c2))：(1)弹簧垫圈厚度尺寸不对(2)M12不能标注在光杆部分；(3)若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工；(4)双头螺柱连接上部被连接件孔与螺栓杆间无间隙；(5)双头螺柱的光杆部分不能拧进被连接件的螺纹孔内；(6)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。题解3.5图c2）双头螺柱连接正确结构设计123456题解3.5图c1）双头螺柱连接错误分析12004.紧定螺钉连接主要错误分析(题解10-6图d1))及正确结构设计(题解10-6图d2))：(1)轮毂上没有做出M6的螺纹孔；(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。例3.14问答题1.问：常用螺纹的类型主要有哪些？答：普通螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。2.问：哪些螺纹主要用于联接？哪些螺纹主要用于传动？答：普通螺纹主要用于联接。梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。3.问：螺纹联接的基本类型有哪些？答：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。4.问：螺纹联接预紧的目的是什么？答：预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。12M6题3.5图d1）紧定螺钉连接错误分析题解3.5图d2）紧定螺钉连接正确结构设计5.问：螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？答：摩擦防松、机械防松（正接锁住）和铆冲防松（破坏螺纹副关系）等。6.问：受拉螺栓的主要破坏形式是什么？答：静载荷下受拉螺栓的损坏多为螺纹部分的塑性变形和断裂。变载荷下多为栓杆部分的疲劳断裂。7.问：受剪螺栓的主要破坏形式是什么？答：螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。8.问：为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？并举出三个结构例子。答：可采取减小螺栓刚度或增大被联接件刚度的方法来降低应力幅。1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。9.问：螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？答：在静载荷及工作温度变化不大时，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成联接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生联接松脱。10.问：横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？当横向载荷相同时，两种答：前者靠预紧力作用，在接合面间产生的摩擦力来承受横向力；后者靠螺栓和被联接件的剪切和挤压来承载。前者由于靠摩擦传力，所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍，螺栓直径也较大。11.问：承受预紧力F′和工作拉力F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力0F是否等于F′+F？为什么？答：不等于。因为当承受工作拉力F后，该联接中的预紧力F′减为残余预紧力F，故FFF012.问：对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？答：系数1.3是考虑到紧联接中螺栓受螺纹副力矩的作用下产生扭转剪应力，故将螺栓所受拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响。例3.15选择题1、采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，＿＿。A、螺栓的横截面受剪切B、螺栓与螺栓孔配合面受挤压C、螺栓同时受剪切与挤压D、螺栓受拉伸与扭转作用2、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能＿＿。A、好B、差C、相同D、不一定3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹＿＿。A牙根强度高，自锁性能好B、传动效率高C、防振性能好D、自锁性能差4、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的＿＿。A、螺距和牙型角B、升角和头数C、导程和牙形斜角D、螺距和升角5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用＿＿。A、升角小，单线三角形螺纹B、升角大，双线三角形螺纹C、开角小，单线梯形螺纹D、升角大，双线矩形螺纹6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用＿＿。A、三角形细牙螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、多线的三角形粗牙螺纹7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓＿＿。A、必受剪切力