机械零件设计第5章 螺栓连接和螺旋传动 作业题与参考答案

第五章 螺纹连接和螺旋传动 作业题与参考答案
一、选择题(每小题0.5分,共14分)
1、用于传动的螺纹牙型可以是( D )。
A .三角形、矩形、锯齿形;
B .矩形、三角形、梯形;
C .三角形、梯形、锯齿形;
D .矩形、梯形、锯齿形。
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 )。
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 )。
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( B )。
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 )。
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 )。
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( D )。
A .必受剪切力作用;
B .必受拉力作用;
C .同时受到剪切与拉伸;
D .既可能受剪切,也可能受挤压作用。
8、受轴向变载荷的螺栓联接中,已知预紧力80000=F N ,工作载荷:0min =F ,4000max =F N ,螺栓和被联接件的刚度相等,则在最大工作载荷下,剩余预紧力为( C )。
A .2000 N ;
B .4000 N ;
C .6000 N ;
D .8000 N 。
9、在螺栓联接中,有时在一个螺栓上采用双螺母,其目的是( C )。
A .提高强度;
B .提高刚度;
C .防松
D .减小每圈螺纹牙上的受力。
10、若以矩形、梯形及锯齿形螺纹为传动螺纹,当螺旋副材料、螺纹升角、润滑条件均相同时,三者比较其转动效率关系为( B )。
A .梯形>锯齿形>矩形;
B .矩形>锯齿形>梯形;
C .矩形>梯形>锯齿形;
D .锯齿形>梯形>矩形。
11、对普通螺栓进行强度计算时,安全系数的选择与其直径有关,是因为( A )。
A .直径小,容易过载;
B .直径大,不容易控制预紧力;
C .直径大,材料缺陷多;
D .直径大,安全。
12、预紧力为0F 的单个紧螺栓联接,
受到轴向工作载荷F 作用后,螺栓受到的总拉力2F ( C )F F +0。
A .大于;
B .等于;
C .小于;
D .大于或等于。
13、在螺栓联接设计中,若被联接件为铸件,则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台,其目的是( A )。
A .避免螺栓受附加弯曲应力作用;
B .便于安装;
C .为安置防松装置;
D .为避免螺栓受拉力过大。
14、若要提高轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度,则可( B )。
A .在被联接件间加橡胶垫片;
B .增大螺栓长度;
C .采用精制螺栓;
D .加防松装置。
15、重要的受拉螺栓联接中,不宜用小于Ml2 ~ Ml6 的螺栓,其原因是:尺寸小的螺栓( C )。
A .不用好材料,强度低;
B .需要的螺栓个数多;
C .拧紧时容易过载;
D .不能保证联接的刚度。
16、用于联接的螺纹牙型为三角形,这是因为其( D )。
A .螺纹强度高;
B .传动效率高;
C .防震性能好;
D .螺纹副的摩擦属于楔面摩擦,摩擦力大,自锁性好。
17、普通螺栓联接中的松联接和紧联接之间的主要区别是:松联接的螺纹部分不承受( B )。
A .拉伸作用;
B .扭转作用;
C .剪切作用;
D .弯曲作用。
18、仅受预紧力作用的紧螺栓联接,螺栓的计算应力为:][  4/
3.121σπσ≤=d Q P ca ,式中
的1.3是考虑( C )。 A .安装时可能产生的偏心载荷;  B .载荷可能有波动;
C .拉伸和扭转的复合作用;
D .螺栓材料的机械性能不稳定。
19、对于受轴向载荷的紧螺栓联接,当螺栓总拉力2F 和剩余预紧力1F 不变,减小螺栓的刚度,则螺栓的应力幅a σ和预紧力0F 也会发上变化。一般随着( D )。
A .a σ减小,0F 也应适当减小;
B .a σ增大,0F 应适当减小;
C .a σ增大,0F 也应适当增大;
D .a σ减小,0F 应适当增大。
20、随着被联接件刚度的增大,螺栓的疲劳强度( A )。
A .提高;
B .降低;
C .不变;
D .可能提高,也可能降低。
21、受轴向变载荷作用的紧螺栓联接,当增大螺栓直径时,螺栓的疲劳强度( B )。
A .提高;
B .降低;
C .不变;
D .可能提高,也可能降低。
22、一精致普通螺栓的螺栓头上标记着6.8(强度级别),则该螺栓材料的屈服极限近似为( D )N/mm 2。
A .600;
B .800;
C .680;
D .480。
23、在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同配对材料的传动螺旋付中,传动效率最高的是( C )螺旋副。
A .单线矩形;
B .单线梯形;
C .双线矩形;
D .双线梯形。
24、当螺纹公称直径、牙型角线数相同时,细牙螺纹的效率( C )粗牙螺纹的效率。
A .大于;
B .等于;
C .小于;
D .大于或等于。
25、某单个螺栓联接,要求被联接件接合面不分离,假定螺栓的刚度b C 与被联接件的刚度m C 相等,联接的预紧力为0F 。现在对联接施加轴向载荷,当外载荷F 达到与预紧力0F 的大小相等时,( D )。
A .被联接件发生分离,联接失效;
B .被联接件即将发生分离,联接不可靠;
C .联接可靠,但不能继续加载;
D .联接可靠,只要螺栓强度足够,载荷F 还可以继续增加到接近预紧力0F 的两倍。 26、在螺纹联接设计中,被联接件与螺母和螺栓头的联接表面加工凸台或沉头座是为了( D )。
A .使工作面均匀接触;
B .使接触面大些,提高防松能力;
C .安装和拆卸时方便;
D .使螺栓不受附加载荷作用。
27、在同一螺栓组联接中,螺栓的材料、直径和长度均应相同,这是为了( B )。
A .外形美观;
B .安装方便;
C .受力均匀;
D .降低成本。
28、螺旋传动中的螺母多采用青铜材料,这主要是为了提高( D )的能力
A .抗断裂;
B .抗塑性变形;
C .抗点蚀;
D .耐磨损。
二、简答题(每小题2分,共40分)
1、普通三角形螺纹联接有什么特点?其主要参数有哪些?三角形细牙螺纹与普通三角形螺纹的区别是什么?
参考答案:
特点:具有磨擦摩擦系数大、加工简单、工作可靠等优点,成本低应用广泛,但它的应力集中严重。
主要参数:大径、小径、中径、螺距、线数、导程、升角及牙型角。
三角形细牙螺纹与普通三角形螺纹的区别:
在螺纹大径相同下,细牙的螺距和升角都较小,而内径较大,自锁性和紧密性好,适用于细小、薄壁等零件。
2、常用螺纹有哪几类?哪些用于联接,哪些用于传动,为什么?哪些是标准螺纹?
参考答案:
常用的有:三角螺纹,矩形螺纹,梯形螺纹和锯齿形螺纹。三角螺纹用于联接,其余用于传动。因三角螺纹自锁性好,其它螺纹传动效率高。除矩形螺纹外,其余均为标准螺纹。
3、组成螺纹联接的基本紧固件有哪些?螺栓联接有何特点?
参考答案:
有螺栓、双头螺柱、螺钉以及螺母、垫圈等。
螺栓联接有何特点:
螺栓联接有普通螺栓联接及铰制孔螺栓联接。这种联接无需在联接件上制作螺纹,结构简单,装卸方便,应用广泛。
4、螺纹联接的类型有哪些?双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接各有何特点?
参考答案:
主要类型有以下四种:螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接及紧定螺钉联接。
1)双头螺柱联接多用于被联接件较厚或材料较软、经常装拆的场合。螺柱的长螺纹一端拧入较厚的被
联接件中,另一端用螺母拧紧。
自锁螺钉2)螺钉联接将螺纹直接拧入被联接件中,不用螺母;结构简单、但不宜经常拆卸。
3)紧定螺钉联接将螺纹拧在被联接件上,螺钉头则沉入轴上小坑里,常用于固定两零件的相对位置,传递较小的力矩和力。
5、螺钉联接为什么要预紧?
参考答案:
一定的预紧力可提高联接的刚度、紧密性及防松能力,增大被联接件的摩擦力,提高横向承载能力。
6、何谓螺纹联接的预紧,预紧的目的是什么?螺纹联接在拧紧时有哪些阻力矩?预紧力的最大值如何控制?
参考答案:
螺纹联接的预紧是指在装配时拧紧,是联接在承受工作载荷之前预先受到预紧力的作用。预紧的目的是增加螺纹联接的刚度、保证联接的紧密性和可靠性(防松能力)。螺纹联接在拧紧过程中受到预紧力,此外受到螺纹牙处的摩擦转矩和螺纹支承面上的摩擦转矩。
7、螺纹联接的紧联接与松联接有什么不同?
参考答案:
紧联接是对于重要的螺纹联接要严格控制拧紧力的大小;松螺纹联接则不需要加预紧力就可以承载使用。
8、为什么螺纹联接要采用防松措施?摩擦防松有哪些措施?机械防松有哪些措施?
参考答案:
螺纹联接在冲击、振动、变载和温度变化大的情况,螺纹摩擦力不稳定,甚至会失去自锁能力,联接就可能松动,联接失效,为此应添加防松措施,保证机械正常运行。
摩擦防松措施:对顶螺母、弹簧垫圈、双头螺柱等防松措施。
机械防松措施:开口销穿入槽形螺母和螺杆组成的防松措施,还采用止动垫片、钢丝穿入螺母孔中组成的防松装置等。
9、联接螺纹能满足自锁条件,为什么还要考虑防松?根据防松原理,防松分哪几类?参考答案:
因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时,螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失,不再满足自锁条件。这种情况多次重复,就会使联接松动,导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此,在设计螺纹联接时,必须考虑防松。根据防松原理,防松类型分为摩擦防松,机械防松,破坏螺纹副关系防松。
10、螺栓按所承受的载荷可分为哪几种联接?
参考答案:
只承受预紧力的螺栓联接,受横向工作载荷的螺栓联接,受轴向工作载荷的螺栓联接。
11、承受横向工作载荷的螺栓联接在强度计算时是如何考虑的?
参考答案:
分为普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接。前者靠预紧力产生的摩擦力来承受横向载荷,工作时被联接件间不得有相对滑动;后者考虑螺杆不被横向载荷剪断及螺杆与孔之间不被压溃,它只需较小的预紧力,保证联接的紧密性。
12、为什么受轴向工作载荷的螺栓联接要进行补充拧紧?
参考答案:
螺栓受到预紧力而伸长,被联接件被压缩,当加上工作载荷后,螺栓再伸长,被联接件反弹,被联接件间压力减少,若为紧密容器将产生漏逸,这时需补充拧紧。
13、提高螺纹联接强度的措施有哪些?
参考答案:
1)改善螺纹牙间的载荷分配不均;2)减小螺栓的应力幅;3)减小螺栓的应力集中;4)避免螺栓的附加载荷(弯曲应力);5)采用合理的制造工艺。
14、为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈(使用过厚的螺母不能提高螺纹联接强度)?参考答案:
因为螺栓和螺母的受力变形使螺母的各圈螺纹所承担的载荷不等,第一圈螺纹受载最大,约为总载荷的1/3,逐圈递减,第八圈螺纹几乎不受载,第十圈没用。所以使用过厚的螺母并不能提高螺纹联接强度。
15、按工作方式将螺旋传动分为哪几类?传力螺旋的主要失效形式是什么?螺旋传动的自锁条件与哪些参数有关?调整螺旋主要用于什么场合?并举例。
参考答案:
分类:传力螺旋、传导螺旋、调整螺旋。
主要失效形式:螺纹副的磨损,若螺杆较长,工作受压时可丧失稳定性。
自锁条件与如下有关:升角、线数、螺距、中径、当量摩擦系数。
主要用于调节和固定零件的相对位置,如机床卡盘等。
16、确定螺旋传动的螺杆直径主要考虑哪些因素?为什么螺旋传动的螺母材料常比螺杆低一级?
参考答案:
压强影响螺纹牙的磨损,另外还应考虑螺杆受力和转矩的切应力,校核稳定性及自锁条件。
主要是考虑减少摩擦系数,增加耐磨性,螺杆应有足够的强度和刚度,因此螺母材料低一级与螺杆配合,以防咬死和减少磨损。
17、螺纹连接防松的方法很多,按其工作原理可分为哪几类?每种举出一例说明。
参考答案:
螺纹防松的方法主要有:摩擦放松、机械防松、破坏螺纹副关系的永久性防松。
摩擦放松:比如双螺母、弹簧垫圈等;
机械防松:如开口销与开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝等;
破坏螺纹副关系的永久性防松:点焊、冲点、胶接等。
18、一刚性凸缘联轴器用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数目,也不能增加螺栓的直径。试提出三种提高转矩的方法。
参考答案:
1)改变材料,提高螺栓、螺母的强度级别;
2)改用铰制孔螺栓联接;
3)在被联接件之间加入减载零件,如减载销,减灾套等。

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