对顶螺母、弹簧垫圈为摩擦防松。
5—43 普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接的主要失效形式各是什么？计算准则各是什么？ 答：普通螺栓联接（受横向载荷）的主要失效形式：① 接合面滑移 ②螺栓杆被拉断
计算准则： 承载条件
F0
KSF if
螺杆的拉伸强度
1.3F0
4
d12
铰制孔用螺栓联接的主要失效形式：① 螺杆被剪断 ② 螺杆与孔壁接触面被压溃（碎）
解：设取螺栓数目 Z=16 或 24 则单个螺栓所受的轴向工作载荷 F 为：
D 2
p
F(16)
4 Z
2 3.14 5002 24531.25N 4 16
D 2
p
F(24)
4 Z
2 3.14 5002 16354.17N 4 24
25 25
p
D
D0
单个螺栓所受的总拉力 F2 为：
5—45 松螺栓联接和紧螺栓联接的区别是什么？在计算中如何考虑这些区别？ 答：松螺栓联接，装配时螺母不需要拧紧。在承受载荷之前，螺栓不受力。
紧螺栓联接，装配时螺母需要拧紧。在拧紧力矩作用下，螺栓除受预紧力 F0 的拉伸而产生的 拉应力外还受摩擦力矩 T1 的扭转而产生的扭切应力，使螺栓处于拉伸与扭转的复合应力状态。
[P]=s /SP=640/1.25=512MPa 铸铁：SP=2.0～2.5 [P]= B/SP=200/2.0～2.5=100～80 MPa 单个螺栓所受的工作剪力 F 为：
13 0
F Tr max 2 630 2423 .08 N
Z
ri2
4 130 10 3
i 1
校核螺杆的剪切强度
题 5—58 图
答：在冲击、振动或变载荷的作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，这种现象多
次重复后，就会使联接松脱。在高温或温度变化较大的情况下，由于螺纹联接件和被联接件的材
料发生蠕变和应力松弛，也会使联接中的预紧力和摩擦力逐渐减小，最终导致联接失效。因此螺
பைடு நூலகம்
纹联接需要防松。
例：开口销与六角开槽螺母、止动垫圈为机械防松；
允许的最大牵曳力 Fmax。 解：s=240MPa 查表 5—10，S=1.2~1.5
牵曳力 F
S 240 200 ~ 160MPa
S 1.2 ~ 1.5
由强度条件：＝1.3F0
d12
题 5—55 图
4
F0
d12
1.3 4
3.14 8.3762 (200 ~ 160) 1.3 4
5—49 图示螺栓联接结构中，进行预紧力计算时，螺栓的数目 z、接合面的数目 i 应取多少？
答：螺栓的数目 z=4
接合面的数目 i=2
力
yD
yD F2 yD F1 yD F
F
yD
F1 yD F
F
F
F0
F1
b
b
0b
yD
m m
yD
变形
题 5—49 图
题 5—50 图
5—50 试用受力变形线图分析说明螺栓联接所受轴向工作载荷 F，当预紧力 F0 一定时，改变 螺栓或被联接件的刚度，对螺栓联接的静强度和联接的紧密性有何影响？
机械设计作业集
答：在总拉力 F2、残余预紧力 F1 不变时,
a)如图示，减小螺栓的刚度（ b ），增大预紧力 F0，可减小△F，提高螺栓联接的疲劳强度。 b)如图示，增大被联接件的刚度（ m ），增大预紧力 F0，可减小△F，提高螺栓联接的疲劳
强度。
5—52 为什么螺母的螺纹圈数不宜大于 10？通常采用哪些结构形式可使各圈螺纹牙的载荷分 布趋于均匀？
机械设计作业集
5—56 有一受预紧力 F0=1000N 和轴向工作载荷 F=1000N 作用的普通紧螺栓联接，已知螺栓 的刚度 C b 与被联接件的刚度 C m 相等。试计算该螺栓联接所受的总拉力 F2 和残余预紧力错误！链 接无效。。在预紧力 F0 不变的条件下，若保证被联接件不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷 Fmax 为多少？
计算准则： 螺杆的剪切强度
F
4
d02
螺杆与孔壁接触面的挤压强度
P
F d0 Lmin
P
5—44 计算普通螺栓联接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺 母和螺纹牙的强度？
答：螺栓头、螺母和螺纹牙的结构尺寸是根据与螺杆的等强度条件及使用经验规定的，实践
中很少发生失效，因此，通常不需进行其强度计算。
5—58 如图凸缘联轴器（GB/T5843—1986）的型号为 YLD10，允许传递的最大转矩
T=630N·m，两半联轴器采用 4 个 M12 的铰制孔用螺栓联接，螺栓规格为 M12×60（GB/T27—1988），
螺栓的性能等级为 8.8 级，联轴器材料为 HT200,试校核其联接强度。若改用普通螺栓联接，两半
联轴器接合面间的摩擦系数 f =0.15，防滑系数 Ks=1.2，试计算螺栓的直径，并确定其公称长度， 写出螺栓标记。
解：s=640MPa
38
采用铰制孔用螺栓联接
22
铸铁的B=200MPa 查表 5—10
螺杆 d0=13mm
钢：S=2.5 SP=1.25 []=s/ S=640/2.5=256 MPa
姓名
t (16)
D0 Z
650 16
127.5625mm 4.5d
4.学5 36号 162mm
t (24)
D0 Z
650 24
85.04mm 4.5d
4-.54 -30 135mm
成绩 任课教师 批改日期
金陵科技学院
机械设计作业集
校核应力幅a：
a(16)
Cb Cb Cm
2F d12
解：
总拉力 F2
F0
Cb Cb Cm
F
1000
1 1000 1500N 2
残余预紧力 F1
F0
Cm Cb Cm
F
1000
1 2
1000
500N
被联接件不离缝时的Fmax : F1
F0
Cm Cb Cm
Fm a x
0
F max
F0
Cb Cm Cm
1000 2 2000N
么？ 答：与之相配的螺母的性能等级应为 8 级或 9 级（d ＞16～39mm）。
性能等级 8.8 ，表示小数点前的数字 8 代表材料的抗拉强度极限的 1/100(B /100，B=8×100MPa)， 小数点后的数字 8 代表材料的屈服极限(s)与抗拉强度极限(B)之比值(屈强比 )的 10 倍（10s/B, s=8B/10=640 MPa）。
5—48 在什么情况下，螺栓联接的安全系数大小与螺栓的直径有关？试说明其原因。 答：在不控制预紧力的情况下，螺栓联接的安全系数大小与螺栓的直径有关，直径越小，则 安全系数取得越大。因为扳手的长度随螺栓直径的减小而线性减短，而螺栓的承载能力随螺栓直 径的减小而平方性降低。因此，螺栓直径越细越易过拧紧，造成螺栓过载断裂。所以小直径的螺 栓应取较大的安全系数。
任课教师
学号
批改日期
-1-
金陵科技学院
机械设计作业集
F
F 0
Cb Cb Cm
F
，即同方向（不变号）的非对称循环变载荷，0＜r＜1；所受到的横向工作载荷
为脉动循环时，螺栓上的总载荷为预紧力，即大小不变的静载荷， r=1。
5—47 螺栓的为 8.8 级，与它相配的螺母的性能等级应为多少？性能等级数字代号的含义是什
题 5—57 图
F2(16) F1 F 1.8F F 2.8F 2.8 24531.25 68687.5N
F2(24) F1 F 1.8F F 2.8F 2.8 16354.17 45791.67N
所需的螺栓直径 d1：
1.3 F2 d12
4
d1(16)
4 1.3F2
金陵科技学院
机械设计作业集
第五章 螺纹联接和螺旋传动
三、分析与思考题
5—40 常用螺纹有哪几种类型？各用于什么场合？对联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同？
答：常用螺纹的类型和应用参看教科书 P60 表 5—1。： 对联接螺纹的要求:联接可靠，当量摩擦系数大，自锁性能好。 对传动螺纹的要求:当量摩擦系数系数小，传动效率高。
答：如图示，减小螺栓刚度（ b ）或增大被联接件的刚度（ m ），螺栓的总拉力 F2 减小，
螺栓联接的静强度提高；残余预紧力 F1 减小，联接的紧密性下降。增大螺栓刚度或减小被联接件 的刚度则相反。
5—51 紧螺栓联接所受轴向变载荷在 0～F 间变化，在保证螺栓联接紧密性要求和静强度要求 的前提下，要提高螺栓联接的疲劳强度，应如何改变螺栓或被联接件的刚度及预紧力的大小？试 通过受力变形线图来说明。
2 16354.17 0.8
31.6702
8.31MPa a 20MPa
a(24)
Cb Cb Cm
2F d12
0.8
2 16354.17 26.2112
12.13MPa a 20MPa
确定螺栓的数目和尺寸:
查表 Z 16 M 36 l 100或90mm 或Z 24 M 30 l 90mm
强度计算时，松螺栓联接只考虑工作载荷即可。 紧螺栓联接应综合考虑拉应力和扭切应力的作用，计入扭切应力的影响，即螺栓所受的轴向 拉力乘以 1.3。
5—46 普通紧螺栓联接所受到的轴向工作载荷或横向工作载荷为脉动循环时，螺栓上的总载
荷各是什么循环？ 答：普通紧螺栓联接所受到的轴向工作载
班级
成绩
荷为脉动循环时，螺栓上的总载荷为 姓 名
答：滑动螺旋的主要失效形式是螺纹面的磨损。 其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度）通常是根据耐磨性条件确定的。