第五章螺纹。
一、简答题。
1. 相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别？
答普通三角螺纹的牙型角为60 ，又分为粗牙螺纹和细牙螺纹，粗牙螺纹用于—般连接，细牙螺纹在相同公称直径时，螺距小、螺纹深度浅、导程和升角也小，自锁性能好，适合用于薄壁零件和微调装置。细牙螺纹的自锁性能好，抗振动防松的能力强，但由于螺纹牙深度浅，承受较大拉力的能力比粗牙螺纹差。
2. 螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同？
答。1)普通螺栓连接：被连接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。
2)精密螺栓（铰制孔螺栓）连接：装配间无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制扎螺栓连接。
3)双头螺柱连接：螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母，适于常拆卸而被连接件之一较厚时。装拆时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。
4)螺钉连接：适于被连接件之一较厚(上带螺纹孔)、不需经常装拆、受载较小的情况。一端有螺钉头、不需螺母。
5)紧定螺钉连接：拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。
3. 为什么多数螺纹连接都要求拧紧？预紧的目的是什么？
答绝大多数螺纹连接在装配前都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。这个预先加的作蝴用力称为顶紧jj力。预紧的目的在于增强连接的紧密性和可靠性，以防止被连接件在受力后出现松动、缝隙或发生滑移。
4. 连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施？
答； 对于一般单线螺纹，螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角，本身能满足自锁条件，但是在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副摩擦力可能减小或瞬时消失，多次反复作用后，就可能松脱。另外，在温度大幅度变化的情况下，反复的热胀冷缩，也会造成松脱。
5. 防松原理和防松装置有哪些？
答防松的根本在于防止螺旋副在受载荷时发生相对转动，防松的方法分为：摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副关系的永久防松。具体装置如下；
1)摩擦防松：对顶螺母，弹簧垫图，自锁螺毋。
2)机械防松：开口销与六角开槽螺母，止动垫圈，串联钢丝。
3)破坏螺旋副关系的永久防松：铆合，冲点，涂胶粘剂。
6. 为什么只受预紧力的紧螺栓连接，对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的1．3倍按纯拉伸计算？
答受顶紧力的紧螺栓连接在拧紧力矩的作用下，螺栓除了要受到顶紧力的拉伸应力外，还要受到螺纹摩擦力距的扭转而产生扭转应力，所以处于复合应力状态。设计中要综合考虑拉应力和扭转应力，其处理方法是把计算应力乘以1.3，即把拉应力增大30％以考虑扭转应力的影响。
7.常见的螺栓中的螺纹是右旋还是左旋、是单线还是多线？ gb5782-2000螺栓m16x100，8.
8级，螺栓试问：螺栓的公称直径是多少？100是螺栓哪部分的长度？
螺栓的屈服极限是多少？
答：常见的螺栓中的螺纹是右旋、单线螺纹。
螺栓的公称直径是16mm，100是螺栓杆长，螺栓的屈服极限是640mpa.
8.为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？提高螺栓联接强度有哪些主要措施？
答：因载荷分布不均，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。
提高螺栓联接强度的主要措施有：
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。
二、计算题。
1.图示螺栓联接中，采用两个m20的4.6级普通螺栓，其安全系数为1.5，联接接合面间的摩擦系数f=0.20，防滑系数，计算该联接允许传递的静载荷f。（m20的螺栓）
解：假设各螺栓所需预紧力均为，则由平衡条件得：（1）
由于螺栓仅受横向载荷，则螺栓危险截面的强度条件为：（2）
螺栓的屈服极限。
由（1）、（2）得
2. 一悬臂粱由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷p=1000n，螺栓布局和相关尺寸如图所示，试选择螺栓直径d。（15分）注：
（1）螺栓的性能等级为6.8；安全系数为1.5.
（2）图示尺寸单位为mm；
3）板间摩擦系数f=0.15，防滑系数ks=1.2 ；
（4）螺纹标准见下表：
解： 悬臂粱在y向摩擦力，
悬臂粱在图示方向的摩擦力为，由图可得螺栓联接所受摩擦力合力最大，
设螺栓预紧力为，则对于螺栓：；
螺栓的屈服极限。
螺栓危险截面的直径为。
故选择公称直径（螺纹小径 ）的螺栓。
3.图示刚性联轴器由6个均布于直径的圆周上的螺栓联接，联轴器传递的转矩。
试按下列情况校核该螺栓联接的强度。
1）采用m16的小六角头铰制孔螺栓，如图方案i，螺栓受剪处直径，螺栓材料为45钢，许用剪应力；许用挤压应力；联轴器的材料为ht250，许用挤压力。
2）采用m16的普通螺栓，如图方案ii，接合面的摩擦系数为f=0.15，螺栓材料为45钢，许用拉应力，螺纹内径，防滑系数。
解：(1)采用铰制孔螺栓联接时，根据联轴器上的力矩平衡条件得：；即：
根据螺栓杆的剪切计算公式：
故螺栓不至于剪断。
由挤压应力条件公式：
由于 ，故联轴器、螺栓不致于压碎。
2）采用普通螺栓联接时，靠联接预紧后在接合面间产生摩擦力来传递转矩t，由得，则，
螺栓危险截面的拉伸应力为：
故螺栓会被拉断。
4. 一压力容器的平盖用m16（）螺栓联接。已知制螺栓的，容器的压强为p=2mpa，内径d=180mm。试求：
1）所需螺栓的个数z（取残余预紧力，f为工作载荷）；
2）预紧力f0（取相对刚度）。
解：（1）在p的作用下，单个螺栓的轴向工作载荷为，螺栓的总的工作拉。
力： （1）
螺栓的拉伸强度条件为：（2）
由（1）、（2）有。
即： 取z=10
2）当z=10时，
预紧力 5. 一薄板零件用两个m10的螺钉固定于机架侧壁上，其上受有2000n的拉力，如图所示。已知螺钉的屈服极限。
零件与机架间的摩擦系数，若安全系数，防滑系数，那么，两螺钉的强度是否足够？解：;;
两螺钉的强度足够。
第六章键连接。
一、简答题。
1. 平键连接的工作原理是什么，可能的失效形式是什么？如何进行强度计算？
答平键按用途分有3种：普通平键、导向平键和滑键。平键的两侧面为工作面，平键连接是靠键和键槽侧面挤压传递转矩，键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙。
平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点，因而应用广泛。
平键连接的可能失效形式有：较弱零件工作面被压溃(静连接)、磨损(动连接)、键的剪断(一般极少出现)。因此，对于普通平键连接只需进行挤压强度计算；而对于导向平键或滑键连接需进行耐磨性的条件性计算。
2.如仍选择平键的类型和尺寸？
答键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。键的主要尺寸为其截面尺寸(一般以键宽b×键高h表示)与长度l。键的截面尺寸b×h按轴的直径d由标准中选定。
键的长度l一般可按轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂的长度；而导向平键则按轮毂的长度及其滑动距离而定。一般轮毂的长度可取为l≈(1.5-2)d，这里d为轴的直径。
所选定购键长亦应符合标准规定的长度系列。重要的键连接在选出键的类型和尺寸后，还应进行强度计算。
3. 平键、半圆键、切向键、楔键在结构和使用性能上有何区别？为什么平键应用广泛？
答平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙。工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩。平键连接的优点是结构简单，对中性好，装拆、维护方便，所以应用广泛；缺点是不能承受轴向力。
同一轴上不同轴段的键槽要设计在一条母线上，以方便加工。
半圆键的工作面是两侧面，用于静连接。轴上键槽用与半圆键半径相同的盘状铣刀铣出，因此半圆键在槽中可绕其几何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度。半圆键连接的优点是结构简单，制造和装折方便，但由于轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般多用于轻载，尤其是锥形轴端与轮毂的连接中。
楔键的上下表面是工作面，键的上表面和轮毂键槽底面均具有l：100的斜度。装配后，键楔紧于轴槽和毂槽之间。
工作时，靠键、轴、毂之间的摩擦力及键受到的偏压来传递转矩，同时能承受单方向的轴向载荷，楔键连接楔紧以后轴和轮毂产生偏心，因此主要用于定心精度不高的轴毂这接。
切向键内两个斜度为1：100的普通楔键织戒组成。装配时两个楔键分别从轮毂一端打入，使其两个斜面相对，共同楔紧在轴与轮毂的键槽内。
其上、下两面为工作面，其中一个工作面在通过轴心线的平面内，工作时工作面上的挤压力沿轴的切线作用。因此，切向键的工作原理是靠工作面的挤压来传递转矩。 一个切向键只能传递单向转矩，若要传递双向转短必须用两个切向键，并诺错开120-135。
反向安装。切向键主要用于轴径大于100mm、对中性要求不高且载荷较大的重型机械中。
4.采用两个平键、两个楔键或两个半圆键时，如何布置？
答采用平键时，一般沿周向相隔180。布置，以使之对轴的削弱均匀，对中性好；采用两个楔键时，相隔90-120。布置，若夹角过小，则对轴的局部削弱太大，若夹角过大，则两个楔镀的总。
承载能力下降。如果夹角达到180。，两个楔键的承载能力仅相当于一个楔键。采用半圆键时，因为半圆键对轴的削弱很大，在同一截面上不能布量两个，只能故存同一母线上。
5.分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键的名称。
1.下图中图1是_半圆键__。2.下图中图2是_楔键__。
3.下图中图3是_切向键_。4.下图中图4是_平键_。
二、计算题。
已知齿轮安装在两支点间，齿轮和轴的材料为锻钢，用普通平键联接，轴径d=80mm，毂宽度为110mm，t=键、轴和轮毂的材料均为钢，，普通平键的主要尺寸如下表，设计此键联接。
附表：普通平键（gb1096-79）的主要尺寸。
解：齿轮安装在两支点间，选a型平键，根据d=80mm，毂宽度为110mm，选gb1096-79键22×100，其h=14mm。
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