重要基本概念
1．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？
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。
2．何谓螺纹联接的预紧，预紧的目的是什么？预紧力的最大值如何控制？ 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）。拧紧后，预紧应力的大小不得超过材料屈服极限σS 的80%。 3．螺纹联接有哪些基本类型？适用于什么场合？
螺纹联接有4中基本类型。螺栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。螺钉联接：用于不能采用螺栓联接（如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间），又不需要经常拆卸的场合。双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。 4．紧螺栓联接的强度也可以按纯拉伸计算，但须将拉力增大30%，为什么？ 考虑拧紧时的扭剪应力，因其大小约为拉应力的30%。
5．提高螺纹联接强度的措施有哪些？
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。
6．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）？
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。
7．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？
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。
精选例题与解析
例3-1 如图所示，用8个M24（d 1=20.752 mm ）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许
用应力][σ=80 MPa ，液压油缸的直径D =200 mm ，为保证紧密性要求，剩余预紧力为P
Q ′=1.6F ，试求油缸内许用的的最大压强P max 。
长
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解题要点：
1．先根据强度条件求出单个螺栓的许用拉力Q ； 2．在求许用工作载荷F 。 解： 根据：
][ ≤43.1=
21
负压脉动式清肺仪σπσd Q
ca ， 解得： Q ≤][ 3.1×4 21σπd =80×3.1×4752.20 2π=20814 N
依题意：
F F F F Q Q P
6.26.1=+=+′= 由： 2.6F = 20814，解得：F = 8005 N
汽缸许用载荷： F Σ = z F = 8F = 64043 N 根据： 6404342
max ==∑D p F π
解得：
04.220064043442
2max =××==ΣππD F p MPa
例3-5 如例3-5图1所示螺栓联接，4个普通螺栓成矩形分布，已知螺栓所受载荷R = 4000 N ，L =300mm ，r =100mm ，接合面数m =1，接合面间的摩擦系数为f = 0.15，可靠性系数K f = 1.2，螺栓的许用应力为][σ=240MPa ，试求：所需螺栓的直径（d 1）。 解：
(1) 将R 简化到螺栓组形心，成为一个横向载荷R 和一个转矩T ，如例3-5图2所示，其中：
510123004000×=×==RL T Nmm
(2) 求每个螺栓联接承受的分力
R 的分力：F SR = R/z = 4000/4 =1000 N T 的分力：3000100
410125
=××==
=
∑zr T r T
F i
ST N (3求F S max
°++=45cos 22
2max ST SR ST SR S F F F F F
=°××++45cos 3000100023000100022= 3774 N
(4) 据不滑移条件：Q P f m ≥K f F S max 所需预紧力Q P ：
fm F K Q S f P max ==115.037742.1××= 30192 N
(5) 根据强度条件：214
3.1d Q P
ca πσ=
≤][σ
例3-5图1
例3-5图2长
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求得螺栓小径d 1：
π
σπ24030192
3.14][3.141××=×=
P Q d =14.430mm
讨论1：如果本题改为用铰制孔螺栓联接，在解法上有什么相同和
不同之处？
1．求F SR 、F ST 和F S max 的方法相同，但求F ST 的公式应为：
2
max max i S r Tr F Σ=
2．铰制孔螺栓联接不用求预紧力，因为F S max 就是铰制孔螺栓解所受的剪力。 3．强度条件不同。铰制孔螺栓联接的可靠性条件是剪切强度和挤压强度。
讨论2：如果螺栓的布置改为如例3-5图3所示，螺栓中心到螺栓组形心的距离 r 不变。问那种布置方案更合理？为什么？
隐藏的信息原来的布置方案更合理。因为在例3-5图3的方案中，螺栓1承载的两个分载荷F SR 和F ST 方向相同，合成后的F S max 比原方案大。载荷大，所需螺栓尺寸就大。
例3-6 图示的夹紧联接中，柄部承受载荷P = 600N ，柄长L =350mm ，轴直径d b =60mm ，螺栓个数z =2，接合面摩擦系数f = 0.15，螺栓机械性能等级为8.8，取安全系数S =1.5，可靠性系数K f = 1.2，试确定螺栓直径。
解题注意要点：
1．螺栓只受预紧力Q P ； 2．滑移面是轴的圆周；
3．夹紧力R 产生摩擦力传递转矩PL 。 4．夹紧力R 由预紧力Q P 产生. 解：
根据不滑移条件： PL K fRd f b = 所需夹紧压力R ： 280006015.0350
6002.1=×××=
=
b f fd PL
K R N
所需预紧力Q p ： 140002
28000
===Z R Q p N
螺栓材料的屈服极限640=S σMPa 。许用应力为：
4275
.1640][===S S σσ MPa
根据强度条件：214
3.1d Q P
ca πσ=
所需螺栓的小径为：37.7427
14000
3.14][3.141=×××=××≥πσπp Q d mm
查粗牙普通螺纹基本尺寸标准GB196-81，选用M10的螺栓，其小径376.81=d mm 。
毛巾挂件
例3-7 图示为一圆盘锯，锯片直径D =500 mm ，用螺母将其压紧在压板中间。如锯片外圆的工作阻力F t = 400N ，压板和锯片间的摩擦系数f = 0.15，压板的平均直径D 1=150mm ，取可靠性系数K f =1.2，轴的材料为45钢，屈服极限S σ=360MPa ，安全系数S =1.5，确定轴端的螺纹直径。
电脑台灯例3-5图3
例3-6图长
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解题注意要点：
1．此题为受横向工作载荷的普通螺栓联接 2．螺栓只受预紧力Q P ；
3．因只有左侧压板和轴之间有轴毂联接，即只有一个滑移面，是锯片和左侧压板之间，m =1；
解：1）外载荷——最大转矩
1000002
500
4002=×=⋅=D F T t Nmm
2）作用于压板处的横向工作载荷
1333150100000
2211=×=
=D T R N 3）根据不滑移条件计算预紧力
10667
1115.013332.1=×××=≥fmz R K Q f p N
4 计算螺栓直径
2405
.1360
][===
S S σσ MPa 根据公式(6-11)螺栓的最小直径为
[]
58.8240
14.310667
3.143.141=×××=
××≥
σπp
Q d mm
查粗牙普通螺纹基本标准GB196－81，选用M12的螺栓，其小径106.101=d mm 。
自测题与答案
一、选择题
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3-1．在常用螺纹类型中，主要用于传动的是________。 A ．矩形螺纹、梯形螺纹、普通螺纹 B ．矩形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹 C ．梯形螺纹、普通螺纹、管螺纹
D ．梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿螺纹
3-2．当螺纹公称直径、牙型角线数相同时，细牙螺纹的效率________粗牙螺纹的效率。 A ．大于 B ．等于 C ．小于
D ．大于或等于
3-3．螺纹联接中最常用的螺纹牙型是________。 A ．三角螺纹
B ．矩形螺纹
C ．梯形螺纹
D ．锯齿形螺纹
3-4．用于薄壁形零件联接时，应采用________。 A ．多线三角粗牙螺纹
B ．三角细牙螺纹
C ．梯形螺纹
D ．锯齿形螺纹
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3-5．当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，粗牙螺纹的自锁性能比细牙螺纹的自锁性能________。
A ．好
B ．差
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C ．相同
D ．不一定
3-6．在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是________。
A. 单线矩形螺旋副
B. 单线梯形螺旋副
C. 双线矩形螺旋副
D. 双线梯形螺旋副
3-7．拧紧可以使一定公称直径的普通螺栓取得一定的预紧力，如果要以比较小的拧紧力矩T 来得到要求的预紧力Q P ，可采用________。
A ．细牙螺纹
B ．双线螺纹
C ．适当润滑
D ．增加螺母与被联接件支承面间的面积
3-8. 在螺纹联接中，按防松原理，采用双螺母属于________。
A ．摩擦防松
B ．机械防松
C ．破坏螺旋副的关系防松
D ．增大预紧力防松
3-9．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________。 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
3-10．当两被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆卸时，往往采用_________。 A ．螺栓联接
B ．螺钉联接
C ．双头螺栓联接
D ．紧定螺钉联接
3-11．当两被联接件之一太厚，不宜制成通孔，不需要经常拆卸时，往往采用_________。
A ．螺栓联接
B ．螺钉联接
C ．双头螺栓联接
D ．紧定螺钉联接
3-12．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C L 与被联接件的刚度C F 相等，联接的预紧力为Q P 。现在对联接施加轴向载荷，当外载荷F 达到与预紧力Q P 的大小相等时，________。
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Q P 的两倍 3-13.某汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在0 ~ 2 MPa 之间变化，则缸盖联接螺栓的应力类型为________。
A ．非对称循环变应力
B ．脉动循环变应力
C ．对称循环变应力
D ．非稳定循环变应力
3-14．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
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