螺纹联结与螺旋传动试卷(带答案)

一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1 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 2 用于连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

3 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 4 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，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. 升角小，单线梯形螺纹 D. 升角大，双线矩形螺纹 5 用于薄壁零件连接的螺纹，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

6 当铰制孔用螺栓组连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

7 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的 倍。

A. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 8 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，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

9 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 10 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是 。

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 11 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了 。

A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本

1

12 螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表 。

A. 对螺栓材料的强度要求 B. 对螺栓的制造精度要求 C. 对螺栓材料的刚度要求 D. 对螺栓材料的耐腐蚀性要求 13 螺栓强度等级为6.8级，则螺栓材料的最小屈服极限近似为 。

A. 480 MPa B. 6 MPa C. 8 MPa D. 0. 8 MPa 14 不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为 。

A. 直径小，易过载 B. 直径小，不易控制预紧力 C. 直径大，材料缺陷多 D. 直径大，安全 15 对工作时仅受预紧力F′作用的紧螺栓连接，其强度校核公式为e≤的系数1.3是考虑 。

A. 可靠性系数 B. 安全系数

C. 螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响 D. 过载系数

16 紧螺栓连接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑的 影响。

A. 螺纹的应力集中 B. 扭转切应力作用 C. 安全因素 D. 载荷变化与冲击

17 预紧力为F的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0 F+F

A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 大于或等于 18 一紧螺栓连接的螺栓受到轴向变载荷作用，已知Fmin=0，Fmax=F，螺栓的危险截面积为AC，螺栓的相对刚度为KC，则该螺栓的应力幅为 。

A. a1.3F≤[σ]，式中

d12/4(1Kc)FKF B. ac

AcAcKcF(1Kc)F D. a

2Ac2AcC. a19 在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是 。

A. 增大螺栓刚度Cb，减小被联接件刚度Cm B. 减小Cb，增大Cm C. 增大Cb和Cm D. 减小Cb和Cm 20 若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可 。

A. 在被连接件间加橡胶垫片 B. 增大螺栓长度 C. 采用精制螺栓 D. 加防松装置

21 有一单个紧螺栓连接，要求被连接件接合面不分离，已知螺栓与被连接件的刚度相同，螺栓的预紧力为F，当对连接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷F与预紧力F相等时，则 。

2

A. 被连接件发生分离，连接失效 B. 被连接件将发生分离，连接不可靠 C. 连接可靠，但不能再继续加载

D. 连接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷F接近但小于预紧力F的两倍。

22 对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若轴向工作载荷F在0～1 000 N之间循环变化，则该连接螺栓所受拉应力的类型为 。

A. 非对称循环应力 B. 脉动循环变压力 C. 对称循环变应力 D. 非稳定循环变应力

23 对于紧螺栓连接，当螺栓的总拉力F0和残余预紧力F″不变，若将螺栓由实心变成空心，则螺栓的应力幅a与预紧力F会发生变化， 。

A. a增大，F应适当减小 B. a增大，F应适当增大 C. a减小，F应适当减小 D. a减小，F应适当增大

24 在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是 。

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

二、填空题

25 三角形螺纹的牙型角α= ，适用于 ，而梯形螺纹的牙型角α= ，适用于 。

26 螺旋副的自锁条件是 。

27 常用螺纹的类型主要有 、 、 、 和 。 28 传动用螺纹（如梯形螺纹）的牙型斜角比连接用螺纹（如三角形螺纹）的牙型斜角小，这主要是为了 。

29 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 和 。

30 螺纹连接的拧紧力矩等于 和 之和。 31 螺纹连接防松的实质是 。

32 普通紧螺栓连接受横向载荷作用，则螺栓中受 应力和 应力作用。 33 被连接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓连接，则螺栓受 载荷作用，可能发生的失效形式为 。

34 有一单个紧螺栓连接，已知所受预紧力为F，轴向工作载荷为F，螺栓的相对刚度为Cb/（Cb+Cm），则螺栓所受的总拉力F0= ，而残余预紧力F″= 。若螺栓的螺纹小径为d1，螺栓材料的许用拉伸应力为[σ]，则其危险剖面的拉伸强度条件式为 。

35 受轴向工作载荷F的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力F0等于 和 之和。 36 对受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力F′和轴向工作载荷F一定时，为减小螺栓所受的总拉力F0，通常采用的方法是减小 的刚度或增大 的刚度。

37 采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了 。

3

38 在螺纹连接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是 。

39 在螺栓连接中，当螺栓轴线与被连接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加 应力。 40 螺纹连接防松，按其防松原理可分为 防松、 防松和 防松。 三、问答题

41 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?

42 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? 43 螺纹连接有哪些基本类型?各有何特点?各适用于什么场合?

44 为什么螺纹连接常需要防松?按防松原理，螺纹连接的防松方法可分为哪几类?试举例说明。 45 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?

46 有一刚性凸缘联轴器，用材料为Q235的普通螺栓连接以传递转矩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转矩的方法。

47 提高螺栓连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?

48 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? 49 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幅σa?

50 为什么对于重要的螺栓连接要控制螺栓的预紧力F′?控制预紧力的方法有哪几种?

例解

6. 图示弓形夹钳用Tr28×5螺杆夹紧工作，已知压力F=40 000N，螺杆末端直径d0=20mm，螺纹副和螺杆末端与工件间摩擦系数f=0.15。（1）试分析该螺纹副是否能自锁；（2）试计算拧紧力矩T。

解题要点：

（1）GB 5796.1-86查得Tr28×5梯形螺纹的参数如下： 大径d=28mm；中径d2=25.5mm；螺距p=5mm。螺纹为单线，即线数n=1，所以螺旋升角

又知该

arctan擦角

np15arctan3.257133416而d225.5当量摩

varctanfvarctanf cos已知f= 0.15, β=a/2=15°，所以得

varctan0.158.82784937

cos15 显然v，故该螺纹副能自锁。

4

（2）因为控紧螺杆既要克服螺纹副间的摩擦力矩T1，又要克服螺杆末端与工件间的摩擦力矩T2，故拧紧力矩T= T1+ T2

T1Ttan(v)d2225.5Nmm112112Nmm2

40000tan(3.5718.827)螺杆末端与工件间的摩擦相当于止推轴颈的摩擦，其摩擦力矩

T211fFd00.154000020N·mm=4000N·mm 33故得 T= T1+ T2=（112 112+40000）N·mm=152 112 N·mm

7. 图示为一螺旋拉紧装置，旋转中间零件，可使两端螺杆A和B向中央移近，

从而将被拉零件拉紧。已知：螺杆A和B的螺纹为M16（d1=13.385mm），单线；其材料的许用拉伸应力=80MPa；螺纹副间摩擦系数f=0.15。试计算允许施加于中间零件上的最大转矩Tmax，并计算旋紧时螺旋的效率η。

解题分析：由题给条件可知；旋转中间零件，可使两端螺杆受到拉伸；施加于中间零件上的转矩T愈大，两端螺杆受到的轴向拉力F愈大；而螺杆尺寸一定，所能承受的最大轴向拉力Tmax则受到强度条件的限制，因此，对该题求解时首先应按强度条件式

e1.3F≤，计算出Tmax；然后12/4由Tmax计算螺纹副间的摩擦力矩T1max；最后求出允许旋转中间零件的最大转矩Tmax。

解题要点：

（1）计算螺杆所能承受的最大轴向拉力Tmax

由 e1.3F≤ 21/4 得

F≤

d1241.3

5

由 Tmax=

d1241.3=

d13.835241.3809 251 N

（2）计算螺纹副间的摩擦力矩Tmax 由GB196-81查得M16螺纹的参数如下：

大径d=16mm; 中径d2=14.701mm; 螺距p=2mm; 单线，即线数n=1。所以螺旋升角

arctannp12arctan2.48022847 d214.701而当量摩擦角

varctanfvarctan已知

f cosf=0.15, β=α/2=30, 所以得

0.159.82694935

cos30d2 214.701 N·mm 2所以 varctan螺纹副间的最大摩擦力矩 T1max=Tmaxtan(v)9251tan(2.4809.826)=14 834 N·mm

（3）计算允许施加于中间零件上的最大转矩Tmax

因为施加地中间零件上的转矩要克服螺杆A和B的两种螺纹副间摩擦力矩，故有 Tmax=2 T1max= 2×14 834=29 668 N·mm （4）计算旋紧时螺旋的效率

因为旋紧中间零件转一周，做输入功为Tmax2，而此时螺杆A和B各移动1个导程lnp12mm=2mm，做有用功为2Fmaxl，故此时螺旋的效率为

2Fmaxl2925120.19919.9%

Tmax2296882tantan2.4800.19919.9%

tan(v)tan(2.4809.826)或按公式 

6

8. 有一升降装置如图所示，螺旋副采用梯形螺纹，大径d=50mm; 中径d2=46mm; 螺距p=8mm; 线数n=4，去承面采用推力球轴承。升降台的上下移动处采用导滚轮，它们的摩擦阴力忽略不计。设承受截FQ=50 000N，试计算：

（1）升降台稳定上升时的效率，已知副间摩擦系数f=0.1。

（2）稳定上升时施加于螺杆上的力矩。 （3）若升降台以640mm/min上升，则所需的转速和功率。

（4）欲使升降台在截获FQ作用下等速降，是否需要制动装置？若需要，则加于螺的制动力矩是多少？

解题要点：

（1）计算升降台稳定上升时的效率 该螺纹的螺旋升角为

螺旋

螺杆

下杆上

arctannp48arctan12.480 d246而螺旋副的当量摩擦角为

varctanfvarctan故得效率

f0.1arctan5.911 coscos15tantan12.48066.58%

tan(v)tan(12.4805.911)（2）计算稳定上升时施加地螺杆上的力矩T

dT=FQtan(v)2

250000TAN(12.4865.911)382487Nmm462

（3）计算螺杆所需转速n和功率p

按题给条件，螺杆转一周，升降台上升一个导程L=np=4×8=32 mm，故若升降

7

台以640mm/min的速度上升，则螺杆所需转速为

n=（640÷32）=20 r/min

计算螺杆所需功率P，有如下三种方法：

1）第一种计算方法：按螺杆线速度1及圆周力Ft确定螺杆所需功率P。曲

1d2n60100046206010000.0482 m/s

及 FtFQtan(v)50000tan(12.4865.911)16630 N

Ft1166300.04820.801kW 100010002）第二种计算方法：按同一轴上功率P与转矩T、转速n之间的关系式，可得

Tn38248720P0.8kW 669.55109.5510可得 P3）第三种计算方法：按升降台以速度 2=640mm/mi上升时所需功率来确定螺杆所需功率P，即

PFQ21000

而

26400.0107 m/s

601000500000.01070.8 kW

10000.6658故得 PFQ21000（4）判断是否需要制动装置，计算制动力矩T′。

而12.486,v5.911，可知v螺旋副不自锁，故欲使升降台在载荷FQ作用下等速下降，则必须有制动装置。施加于螺杆上的制动力矩为

d46TFQtan(v)250000tan(12.4865.911)

22=132 551 N·mm

9. 试找出图中螺纹连接结构中的错误，说明原因，并绘图改正。已知被连接件材料均为Q235，连接件为标准件。（a）普通螺栓连接；（b）螺钉连接；（c）双头螺栓连接；（d）紧定螺钉连接。

8

解题要点：

（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；

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。

9

（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，下喧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，小径不应为细实践；

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。

10

（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；

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。

六、习题参考答案

1. 单项选择题

1 A 2 A 3 B 4 A 5 A 6 D 7 B 8 D 9 C 10 C 11 B 12 A 13 A 14 A 15 C 16 B 17 C 18 C 19 B 20 B 21 D 22 A 23 D 24 A 2. 填空题

 25 60°；连接；30°；传动 26 螺旋升角γ小于当量摩擦角v27 三角螺纹；管螺纹；矩形螺纹；梯形螺纹和锯齿形螺纹 28 提高传动效率 29 升角与头数

30 螺纹副间摩擦力矩；螺母（或螺栓头）端面与被连接件支承面间的摩擦力矩之和 31 防止螺杆与螺母（或被连接件螺纹孔）间发生相对转动（或防止螺纹副间相对转动） 32 拉伸；扭剪

33 拉伸；螺栓发生塑性变形或断裂 34 F0FCbCbF；FF1CCCbCmbm1.3F0；≤[] Fe2d1/435 预紧力F；部分轴向工作载荷△F0；或残余预紧力F″；轴向工作载荷F 36 螺栓；被连接件

37 减小和避免螺栓受附加弯曲应力的作用 38 均匀各旋合圈螺纹牙上的载荷 39 弯曲

40 摩擦；机械；永久性

11