第四章 4-3 螺纹连接《机械基础》四川省（对口招生）智能制造类 分层作业

四川省（对口招生）智能制造类《机械基础》 分层作业 模块4 连接｜4-3 螺纹连接｜基础巩固 · 能力提升 · 拓展挑战｜学生版 班级：__________　姓名：__________　任课教师：__________ 【作业说明】 1．本作业按「基础巩固→能力提升→拓展挑战」三个认知层次编写，每个层次均设判断、填空、单选、多选、解答五种题型，每种题型 5 道小题，全卷共 75 题；每层满分 100 分。教师可按学情单独布置某一层，或分层选做，实现差异化作业。 2．命题依据：四川省普通高校对口招生《机械基础》考纲「1.常见机械连接」的三条要求（螺纹主要参数与类型判断、普通螺纹标记识读；螺纹连接形式的理解与选用；预紧与防松的基本原理及防松类型），以及《机械制图》中螺纹的规定画法、标注方法和螺栓、双头螺柱、螺钉装配连接的画法要求。参考教材：李世维主编《机械基础》（机械类）第二版、王幼龙主编《机械制图》（机械类）第三版。 3．三层功能定位：基础巩固（A 层）——识记与理解，直接对应考纲原文，用于课前预习与课后基础过关；能力提升（B 层）——应用与分析，把知识放进连接件结构、装配画法与实际工况中考查；拓展挑战（C 层）——综合与迁移，含螺纹旋合与自锁、升角与当量摩擦角计算、螺栓强度校核及连接方案设计。 4．全卷有配图的题目共 23 道，图号按全卷顺序编排，与题干中的「图 N」一一对应。 5．题号后带「※」的题目，选自四川省普通高校对口招生全省联合模拟考试（加工制造类）卷及四川省对口招生《机械基础》《汽车机械基础》公开题库中的真题（部分题目按本卷题型要求作了小幅改写）。三个层次、五种题型中每一格都至少含 1 道这样的真题，共 15 道。 6．判断题在题末统一给出一对括号「（　）」，作答时在括号内填「√」或「×」即可。 【分值分布】 层次（题号） 判断题 5×2 分 填空题 5×4 分 单选题 5×3 分 多选题 5×4 分 解答题 5×7 分 合计 一、基础巩固（第 1~25 题） 10 20 15 20 35 100 二、能力提升（第 26~50 题） 10 20 15 20 35 100 三、拓展挑战（第 51~75 题） 10 20 15 20 35 100 一、基础巩固（A 层 · 第 1~25 题） （一）判断题（每题 2 分，共 10 分） 1．螺纹按用途不同可分为连接螺纹和传动螺纹两大类，普通螺纹属于连接螺纹。（　） 2．※两个互相配合的螺纹，它们的旋向相同。（　） 3．螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。（　） 4．图 1 所示为某轴上的螺纹标记，该标记表示公称直径 20mm 的粗牙普通螺纹。（　） 图 1　轴上的螺纹标记 5．左旋螺纹的旋向代号用「LH」表示，右旋螺纹的旋向代号可以省略不写。（　） （二）填空题（每题 4 分，共 20 分） 6．图 2 为普通螺纹牙型的主要参数标注示意图，图中 A、B、C、D 四处分别表示螺纹的一个参数。请写出： A 是____；B 是____；C 是____；D 是____。 图 2　外螺纹牙型的主要参数 7．某螺纹的线数 n=2，螺距 P=1.5mm，则其导程 Ph=____mm；该螺纹回转一周时，螺母（或螺杆）沿轴向移动的距离是____mm。 8．写出下列螺纹特征代号所代表的螺纹名称： M——____；Tr——____；B——____；G——____。 9．※公称直径相同的普通螺纹，按螺距大小不同分为粗牙和细牙两类。其中螺距较____（填「大」或「小」）的称为粗牙螺纹；标记 M20×1.5 中的 1.5 表示____，它属于____。 10．螺纹的牙型、大径、螺距三项均符合国家标准的称为____螺纹；牙型符合标准而大径或螺距不符合标准的称为____螺纹。 （三）单选题（每题 3 分，共 15 分） 11．图 3 为四种螺纹的牙型示意图，其中牙型角为 30° 的是（ ）。 图 3　四种螺纹的牙型（轴向剖面） A．A　　B．B　　C．C　　D．D 12．图 4 所示为某螺纹在零件图上的标记，由此可判定该螺纹的线数为（ ）。 图 4　双线梯形螺纹的标记 A．1　　B．2　　C．7　　D．14 13．下列螺纹标记中，属于 55° 非密封管螺纹的是（ ）。 A．G1/2　　B．M20×1.5　　C．Tr40×7　　D．B36×6 14．※下列螺纹中，牙型角最大、自锁性最好，因而只能用于连接而不能用于传动的是（ ）。 A．三角形螺纹（M、G）　　B．矩形螺纹　　C．梯形螺纹（Tr）　　D．锯齿形螺纹（B） 15．图 5 为两段螺纹的示意图，两螺纹的轴线均竖直放置，图中 a 的螺纹可见部分自左下向右上倾斜，b 的螺纹可见部分自左上向右下倾斜。则（ ）。 图 5　两段螺纹的旋向判别（轴线竖直） A．a 为右旋，b 为左旋 B．a 为左旋，b 为右旋 C．a、b 均为右旋 D．a、b 均为左旋 （四）多选题（每题 4 分，共 20 分） 16．内、外螺纹要能够互相旋合，必须满足一定条件。下列各项中，属于决定能否旋合的螺纹要素的有（ ）。 A．牙型　　B．大径　　C．螺距　　D．线数与旋向 17．下列零件中，属于常用螺纹连接件的有（ ）。 A．螺栓　　B．双头螺柱　　C．平键　　D．齿轮 18．图 6 给出两种垫圈。关于垫圈在螺纹连接中的作用，下列说法正确的有（ ）。 图 6　两种垫圈 A．增大螺母与被连接件的支承面，减小压强 B．垫圈的作用是把扭矩直接传递给被连接件 C．防止拧紧螺母时压坏被连接件的表面 D．弹簧垫圈还能起防松作用 19．※螺纹连接的基本形式有（ ）。 A．螺栓连接　　B．双头螺柱连接　　C．螺钉连接　　D．键连接 20．关于普通螺纹标记的写法，下列说法正确的有（ ）。 A．右旋螺纹必须在标记中标注「RH」 B．粗牙普通螺纹不标注螺距 C．细牙普通螺纹必须标注螺距 D．中等旋合长度 N 在标记中可以省略 （五）解答题（每题 7 分，共 35 分） 21．说明普通螺纹标记「M20×1.5 LH-6g-L」中各部分的含义。 22．※某梯形螺纹的标记为 Tr40×12(P6)-6g。请回答下列各题： （1）写出该螺纹的螺距 P、导程 Ph 和线数 n，并说明它属于单线还是多线螺纹； （2）说明导程的物理意义； （3）当主动件（螺杆或螺母）回转 3 周时，被移动件沿轴线方向移动多少距离？ 23．公称直径 20mm 的普通螺纹，粗牙螺距为 2.5mm，细牙螺距有 2mm、1.5mm、1mm 三种。试分别写出这三种细牙规格以及粗牙规格的螺纹标记（均为右旋、公差带 6g、中等旋合长度），并指出哪一个标记可以不注螺距。 24．已知普通螺纹 M16（粗牙，螺距 P=2mm）的小径可按 d1≈d−1.0825P 近似计算。试求该螺纹的小径 d1，并说明小径在螺纹连接中的意义。 25．说明双头螺柱连接与螺钉连接在结构上和应用场合上的区别。 二、能力提升（B 层 · 第 26~50 题） （一）判断题（每题 2 分，共 10 分） 26．紧定螺钉连接主要用于固定两零件之间的相对位置，并可传递较小的载荷。（　） 27．图 7 中被连接件与螺母之间装有弹簧垫圈，其防松原理是增大螺母与被连接件之间的正压力，属于机械防松。（　） 图 7　弹簧垫圈装配防松 28．※粗牙普通螺纹不注螺距，右旋时应在标记中标注旋向代号。（　） 29．止动垫圈防松时，把垫圈的一只耳弯入螺母的槽中、另一只耳弯贴在连接件侧面，这种方法属于机械防松。（　） 30．端部铆冲、点焊和粘接（厌氧胶）等方法防松后，连接仍然可以方便地反复拆卸。（　） （二）填空题（每题 4 分，共 20 分） 31．双头螺柱连接中，螺柱的____端全部旋入被连接件的螺纹孔中，一般不再旋出；另一端穿过另一被连接件的通孔，用____紧固。 32．图 8 为某六角头螺栓头部顶面的标记。螺栓的性能等级按国家标准共分十级，图中「8.8」级中的前一个「8」表示材料的最小抗拉强度极限为____MPa，后一个「8」表示屈强比为____。 图 8　六角头螺栓头部顶面的标记 33．图 9 为普通螺栓连接。被连接件上的通孔直径 d0 约为螺栓公称直径 d 的____倍；螺栓轴线到被连接件边缘的距离 e 一般取____mm。 图 9　普通螺栓连接（d、d₀、e 的标注位置） 34．※同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，称为螺纹的____；相邻两牙（不要求在同一条螺旋线上）在中径线上对应两点间的轴向距离，称为螺纹的____；单线螺纹的导程与螺距的数量关系是____。 35．控制预紧力的常用方法有：使用____扳手（可直接读出拧紧力矩）、使用定力矩扳手，以及通过测量螺栓的____来控制。 （三）单选题（每题 3 分，共 15 分） 36．图 10 所示连接中，螺柱一端全部旋入下方机体的螺纹孔内，另一端穿过上方零件并用螺母紧固。该连接最适宜用于（ ）。 图 10　双头螺柱连接 A．两被连接件都较薄、需经常装拆的场合 B．被连接件之一较厚、需经常装拆的场合 C．被连接件之一较厚、受力不大且不需经常装拆的场合 D．固定两零件之间相对位置的场合 37．图 11 所示螺栓连接中，螺栓杆与被连接件上的孔为过渡配合（H7/m6），装配后杆与孔之间没有间隙。该连接属于（ ）。 图 11　铰制孔用螺栓连接 A．普通螺栓连接　　B．双头螺柱连接　　C．螺钉连接　　D．铰制孔用螺栓连接 38．图 12 所示的防松方法，其防松原理属于（ ）。 图 12　对顶螺母（双螺母）防松 A．摩擦防松　　B．机械防松　　C．破坏螺纹副的永久防松　　D．不属于防松措施 39．※在螺纹紧固件的装配图中，两个零件的非接触表面之间应画（ ）条轮廓线。 A．1　　B．2　　C．3　　D．4 40．图 13 为矩形布置的一组螺栓。拧紧这组螺栓时，正确的操作是（ ）。 图 13　矩形布置的螺栓组 A．从一端开始依次拧紧 B．按对称、交叉的次序分 2~3 次拧紧到规定力矩 C．按顺时针方向一次拧紧到规定力矩 D．任意顺序拧紧均可 （四）多选题（每题 4 分，共 20 分） 41．※螺纹连接的防松方法中，属于机械防松的有（ ）。 A．槽形螺母与开口销　　B．自锁螺母　　C．止动垫圈和圆螺母　　D．串联钢丝 42．螺纹连接在装配时一般都要预紧。预紧的目的有（ ）。 A．提高连接的可靠性和紧密性 B．防止受载后被连接件之间出现缝隙或相对滑移 C．使螺纹副之间保持一定的摩擦力，防止松动 D．提高螺栓材料的强度等级 43．关于螺纹紧固件装配图的画法，下列说法正确的有（ ）。 A．两零件的接触面画一条线 B．不接触的表面画两条线 C．螺栓、螺母、垫圈等标准件纵向剖切时画剖面线 D．螺栓、螺母、垫圈等标准件纵向剖切时按不剖处理 44．关于双头螺柱连接和螺钉连接，下列说法正确的有（ ）。 A．两种连接都要求两个被连接件上都开有通孔 B．螺钉连接适用于不经常拆卸、受力不大的场合 C．两种连接都要求两个被连接件都制有螺纹孔 D．双头螺柱连接拆卸时只旋下螺母，螺柱留在机体内 45．双头螺柱的旋入端必须全部旋入机体的螺纹孔中，并保证足够的旋入深度。关于旋入深度 H 的取值，下列说法正确的有（ ）。 A．为了节省材料，旋入深度越浅越好 B．旋入铸铁机体时，H≈(1.25~1.5)d C．旋入铝合金机体时，H≈(1.5~2.5)d D．旋入钢或青铜机体时，H≈d （五）解答题（每题 7 分，共 35 分） 46．图 14 给出 A、B、C 三种螺纹连接形式。请分别写出其名称，并说明各自的适用场合。 图 14　三种螺纹连接形式 47．用测力矩扳手拧紧一个公称直径 d=16mm 的螺栓，要求预紧力 F0=15kN，取拧紧力矩系数 K=0.2（拧紧力矩按 T≈K·F0·d 计算）。求所需的拧紧力矩 T；若该螺栓的技术条件规定最大拧紧力矩不得超过 60N·m，判断这一拧紧力矩是否超限。 48．图 15 为某螺栓组的布置简图。请指出图中两处设计不合理之处，并说明理由及改正方法。 图 15　某螺栓组连接的布置 49．※某机床防护罩用螺栓连接固定，工作时有轻微振动，检修时需要经常拆下防护罩。请回答下列各题： （1）该处螺栓连接在装配时为什么要拧紧？预紧的目的是什么？ （2）从弹簧垫圈、六角开槽螺母配开口销、点焊三种方法中选择较合适的一种，说明理由； （3）若该防护罩改为在强振动工况下工作，应优先选用哪一类防松方法？为什么？ 50．图 16 给出 A、B 两种串联钢丝的穿绕方式，两组螺栓的拧紧方向相同（见图下方的转向图例，俯视均为顺时针）。请指出哪一种穿绕方式是错误的，说明理由，并写出正确的穿绕原则。 图 16　串联钢丝的两种穿绕方式 三、拓展挑战（C 层 · 第 51~75 题） （一）判断题（每题 2 分，共 10 分） 51．增大螺栓的刚度、同时减小被连接件的刚度，可以减小螺栓所受的力幅，从而提高螺栓的疲劳强度。（　） 52．图 17 为两段螺纹的展开图，A 为粗牙（螺距大）、B 为细牙（螺距小）。在其他条件相同时，细牙螺纹比粗牙螺纹更容易满足自锁条件。（　） 图 17　粗牙与细牙螺纹的升角对比 53．※三角形螺纹（普通螺纹）具有较好的自锁性，因此在受振动或交变载荷作用时不需要另外采取防松措施。（　） 54．控制预紧力只能使用测力矩扳手，其他方法都不可靠。（　） 55．受轴向拉力的螺栓，其危险截面按螺纹大径计算。（　） （二）填空题（每题 4 分，共 20 分） 56．※螺纹连接中使用弹簧垫圈，是为了增大螺纹副之间的____并产生附加摩擦力矩，按防松原理它属于____防松；当工作中有强烈冲击、振动时，仅靠弹簧垫圈防松并不可靠，此时应改用____防松。 57．受轴向工作拉力的螺栓，其强度条件式为 σ=____≤[σ]（用工作拉力 F 和螺纹小径d1 表示）。 58．普通螺纹的小径可按下式近似计算：d1≈d−____P（P 为螺距）。 59．提高螺栓连接强度的措施有：减小螺栓的____、增大被连接件的____、减小应力集中以及避免附加弯曲应力等。 60．螺母的性能等级用一位数字表示，其数值约为螺母保证应力的 1/100。选用时，螺母的性能等级应不低于与其相配的____的性能等级；螺母材料的硬度一般比螺栓材料的硬度低____HBW 左右。 （三）单选题（每题 3 分，共 15 分） 61．图 18 中，B 为采用细长杆并加套筒的「柔性螺栓」，A 为普通螺栓。采用柔性螺栓的主要目的是（ ）。 图 18　普通螺栓与柔性螺栓 A．提高螺栓的静强度 B．减小螺栓刚度，减小螺栓所受的力幅，提高疲劳强度 C．增大预紧力 D．提高螺纹副的自锁性能 62．某受拉螺栓承受轴向工作拉力 F=15kN，已知其螺纹小径 d1=13.835mm。按小径截面计算，该螺栓的拉应力约为（ ）。 A．24.9MPa　　B．74.6MPa　　C．99.8MPa　　D．199.6MPa 63．图 19 为外螺纹的规定画法（左为轴向视图，右为端面视图）。下列说法正确的是（ ）。 图 19　外螺纹的规定画法 A．牙顶用细实线，牙底用粗实线 B．牙顶、牙底均用细实线 C．牙顶、牙底均用粗实线 D．牙顶用粗实线，牙底用细实线，螺纹终止线用粗实线 64．※螺纹连接防松的根本问题在于（ ）。 A．增加螺纹连接的轴向力 B．增加螺纹连接的横向力 C．防止螺纹副之间的相对转动 D．增加螺纹连接的刚度 65．图 20 为六角开槽螺母与开口销防松。该方法能够可靠防松的原因是（ ）。 图 20　六角开槽螺母与开口销防松 A．靠弹簧垫圈的弹性反力 B．靠开口销穿过螺栓末端的横向小孔并卡入螺母的槽中，把螺纹副直接锁住 C．靠两只螺母对顶产生的摩擦力 D．靠粘接剂固化后填满螺纹间隙 （四）多选题（每题 4 分，共 20 分） 66．下列措施中，能够提高螺栓连接强度的有（ ）。 A．采用细长杆的柔性螺栓，以减小螺栓刚度 B．增大被连接件的刚度 C．加大螺栓头与螺纹之间的过渡圆角，以减小应力集中 D．使螺栓承受偏心载荷，以增大受力截面 67．关于螺栓组的结构设计，下列说法正确的有（ ）。 A．螺栓组应尽量对称布置，使螺栓组的中心与接合面的形心重合 B．螺栓的数目越多，连接的强度越高 C．应留有足够的扳手操作空间，以便装拆 D．螺栓轴线到被连接件边缘的距离越大越好 68．※按防松原理的不同，下列各项中依靠附加摩擦力矩来实现防松的有（ ）。 A．弹簧垫圈　　B．对顶螺母（双螺母）　　C．开口销与六角开槽螺母　　D．自锁螺母 69．关于螺纹连接的防松方法，下列说法正确的有（ ）。 A．对顶螺母和自锁螺母都属于摩擦防松 B．串联钢丝的穿绕方向必须使钢丝拉紧时螺栓趋于旋紧 C．摩擦防松适用于强振动、冲击载荷的场合 D．摩擦防松比机械防松更可靠 70．关于螺纹紧固件的性能等级，下列说法正确的有（ ）。 A．螺栓的性能等级共十级，从 3.6 到 12.9 B．螺母材料的硬度一般应高于与其相配螺栓材料的硬度 C．等级 10.9 中，前一个「10」表示 σb=1000MPa D．等级 10.9 中，后一个「9」表示屈强比 σs/σb=0.9 （五）解答题（每题 7 分，共 35 分） 71．图 21 所示受轴向工作拉力的螺栓连接，螺栓公称直径 d=20mm（粗牙，P=2.5mm），工作拉力 F=15kN，螺栓材料的许用应力 [σ]=80MPa。试按螺纹小径截面积校核该螺栓的强度（取 d1≈d−1.0825P）。 图 21　受轴向拉力的螺栓 72．图 22 为梯形螺纹的牙型与升角展开示意。已知单线梯形螺纹 Tr40×7 的中径 d2=36.5mm，试求该螺纹的升角 ψ；再取摩擦因数 f=0.10、牙型角 β=30°，按 tanφv=f/cos(β/2) 求当量摩擦角 φv，并判断该螺纹能否自锁（π 取 3.1416）。 图 22　梯形螺纹的牙型与升角 73．某压力容器上的螺栓连接，螺栓公称直径 d=20mm，要求预紧力 F0=20kN，取拧紧力矩系数 K=0.2（T≈K·F0·d）。试求所需拧紧力矩 T；若工人实际用 120N·m 的力矩将其拧紧，试估算实际预紧力并分析可能产生的后果。 74．※四川省对口招生的联考卷中曾出现过两句结论： ①「螺纹连接具有自锁性，在受静载荷和工作温度变化不大时，一般不会自行脱落」； ②「螺纹连接中使用弹簧垫圈，是为了增大摩擦力防松」。 请回答下列各题： （1）由结论①可知，螺纹连接在静载荷下能自行锁住；既然如此，为什么在振动、冲击或温度变化较大的场合还必须专门防松？ （2）结论②中的弹簧垫圈属于哪一类防松？它为什么能防松？ （3）某机器工作时振动强烈，其上的螺栓连接经常松动。请提出两种机械防松方案，并说明机械防松为什么比弹簧垫圈更可靠。 75．图 23 中，一块 8mm 厚的钢板要用螺纹连接件固定在一个较厚的铸铁机体上。要求：①该连接能经常拆卸；②连接处承受较大的横向载荷。请完成下列各题： （1）选择合适的连接形式，并说明理由； （2）若改用普通螺栓连接、仅靠摩擦力承受横向载荷，需要采取什么措施？更可靠的做法是什么？ （3）提出一项提高该连接疲劳强度的措施。 图 23　钢板与铸铁机体的连接结构 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 四川省（对口招生）智能制造类《机械基础》 分层作业 模块4 连接｜4-3 螺纹连接｜基础巩固 · 能力提升 · 拓展挑战｜教师版 班级：__________　姓名：__________　任课教师：__________ 【作业说明】 1．本作业按「基础巩固→能力提升→拓展挑战」三个认知层次编写，每个层次均设判断、填空、单选、多选、解答五种题型，每种题型 5 道小题，全卷共 75 题；每层满分 100 分。教师可按学情单独布置某一层，或分层选做，实现差异化作业。 2．命题依据：四川省普通高校对口招生《机械基础》考纲「1.常见机械连接」的三条要求（螺纹主要参数与类型判断、普通螺纹标记识读；螺纹连接形式的理解与选用；预紧与防松的基本原理及防松类型），以及《机械制图》中螺纹的规定画法、标注方法和螺栓、双头螺柱、螺钉装配连接的画法要求。参考教材：李世维主编《机械基础》（机械类）第二版、王幼龙主编《机械制图》（机械类）第三版。 3．三层功能定位：基础巩固（A 层）——识记与理解，直接对应考纲原文，用于课前预习与课后基础过关；能力提升（B 层）——应用与分析，把知识放进连接件结构、装配画法与实际工况中考查；拓展挑战（C 层）——综合与迁移，含螺纹旋合与自锁、升角与当量摩擦角计算、螺栓强度校核及连接方案设计。 4．全卷有配图的题目共 23 道，图号按全卷顺序编排，与题干中的「图 N」一一对应。 5．题号后带「※」的题目，选自四川省普通高校对口招生全省联合模拟考试（加工制造类）卷及四川省对口招生《机械基础》《汽车机械基础》公开题库中的真题（部分题目按本卷题型要求作了小幅改写）。三个层次、五种题型中每一格都至少含 1 道这样的真题，共 15 道。 6．判断题在题末统一给出一对括号「（　）」，作答时在括号内填「√」或「×」即可。 【分值分布】 层次（题号） 判断题 5×2 分 填空题 5×4 分 单选题 5×3 分 多选题 5×4 分 解答题 5×7 分 合计 一、基础巩固（第 1~25 题） 10 20 15 20 35 100 二、能力提升（第 26~50 题） 10 20 15 20 35 100 三、拓展挑战（第 51~75 题） 10 20 15 20 35 100 一、基础巩固（A 层 · 第 1~25 题） （一）判断题（每题 2 分，共 10 分） 1．螺纹按用途不同可分为连接螺纹和传动螺纹两大类，普通螺纹属于连接螺纹。（　） 【答案】√ 解析：按用途，螺纹分为连接螺纹（普通螺纹、管螺纹）与传动螺纹（梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹）。普通螺纹牙型角 60°，自锁性好，是应用最广的紧固连接螺纹。 2．※两个互相配合的螺纹，它们的旋向相同。（　） 【答案】√ 解析：内、外螺纹能够旋合的五个条件是牙型、大径、螺距、线数和旋向都相同，故互相配合的两个螺纹旋向必须相同。若一个为右旋、另一个为左旋，就旋不进去。 3．螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。（　） 【答案】√ 解析：这是螺距的标准定义。注意与导程区分：导程是同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，单线螺纹的导程等于螺距。 4．图 1 所示为某轴上的螺纹标记，该标记表示公称直径 20mm 的粗牙普通螺纹。（　） 图 1　轴上的螺纹标记 【答案】× 解析：标记中的「×1.5」表示螺距为 1.5mm，属细牙普通螺纹。粗牙普通螺纹不必标注螺距，只写 M20 即可；标注了螺距就说明是细牙螺纹。 5．左旋螺纹的旋向代号用「LH」表示，右旋螺纹的旋向代号可以省略不写。（　） 【答案】√ 解析：按 GB/T 197 规定，右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹标注「LH」。故 M20 表示右旋，M20-LH 表示左旋。 （二）填空题（每题 4 分，共 20 分） 6．图 2 为普通螺纹牙型的主要参数标注示意图，图中 A、B、C、D 四处分别表示螺纹的一个参数。请写出： A 是____；B 是____；C 是____；D 是____。 图 2　外螺纹牙型的主要参数 【答案】①大径 d（公称直径）　②小径 d1　③中径 d2　④牙型角 α 解析：大径是与外螺纹牙顶（内螺纹牙底）相切的假想圆柱直径，普通螺纹的公称直径即指大径；小径是与外螺纹牙底相切的假想圆柱直径；中径处的牙型沟槽宽度与凸起宽度相等；牙型角是相邻两牙侧之间的夹角，普通螺纹为 60°。 7．某螺纹的线数 n=2，螺距 P=1.5mm，则其导程 Ph=____mm；该螺纹回转一周时，螺母（或螺杆）沿轴向移动的距离是____mm。 【答案】①3　②3 解析：导程 Ph=nP=2×1.5=3mm。导程的含义就是同一条螺旋线上相邻两牙的轴向距离，也就是螺纹回转一周时沿轴线移动的距离，故两空同为 3mm。 8．写出下列螺纹特征代号所代表的螺纹名称： M——____；Tr——____；B——____；G——____。 【答案】①普通螺纹　②梯形螺纹　③锯齿形螺纹　④55°非密封管螺纹（圆柱管螺纹） 解析：M 为普通（米制）螺纹，牙型角 60°，用于连接；Tr 为梯形螺纹，牙型角 30°，可传递双向动力；B 为锯齿形螺纹，用于传递单向动力；G 为非螺纹密封的圆柱管螺纹，牙型角 55°，用于管件连接。 9．※公称直径相同的普通螺纹，按螺距大小不同分为粗牙和细牙两类。其中螺距较____（填「大」或「小」）的称为粗牙螺纹；标记 M20×1.5 中的 1.5 表示____，它属于____。 【答案】①大　②螺距 1.5mm　③细牙普通螺纹 解析：公称直径相同时，细牙螺纹的螺距比粗牙小，故螺距大的是粗牙。粗牙普通螺纹不注螺距，细牙普通螺纹必须注螺距，所以 M20×1.5 中的 1.5 是螺距、该螺纹属细牙普通螺纹。 10．螺纹的牙型、大径、螺距三项均符合国家标准的称为____螺纹；牙型符合标准而大径或螺距不符合标准的称为____螺纹。 【答案】①标准　②特殊 解析：三项都符合标准的为标准螺纹；牙型符合标准而大径或螺距不符合标准的为特殊螺纹；牙型不符合标准的为非标准螺纹。 （三）单选题（每题 3 分，共 15 分） 11．图 3 为四种螺纹的牙型示意图，其中牙型角为 30° 的是（ ）。 图 3　四种螺纹的牙型（轴向剖面） A．A　　B．B　　C．C　　D．D 【答案】C 解析：A 为普通螺纹，牙型角 60°；B 为管螺纹，牙型角 55°；C 为梯形螺纹，牙型角 30°；D 为锯齿形螺纹，牙型两侧不对称，工作面牙侧角 3°、非工作面 30°，牙型角 33°。 12．图 4 所示为某螺纹在零件图上的标记，由此可判定该螺纹的线数为（ ）。 图 4　双线梯形螺纹的标记 A．1　　B．2　　C．7　　D．14 【答案】B 解析：标记 Tr40×14(P7) 中，14 是导程，括号中的 7 是螺距，线数 n=Ph/P=14/7=2，是双线梯形螺纹。梯形螺纹用于传递运动或动力，多线可获得较大的导程。 13．下列螺纹标记中，属于 55° 非密封管螺纹的是（ ）。 A．G1/2　　B．M20×1.5　　C．Tr40×7　　D．B36×6 【答案】A 解析：G 表示 55° 非螺纹密封的圆柱管螺纹，G1/2 中的 1/2 是以英寸为单位的尺寸代号，近似等于管子的孔径；M 为普通螺纹，Tr 为梯形螺纹，B 为锯齿形螺纹。 14．※下列螺纹中，牙型角最大、自锁性最好，因而只能用于连接而不能用于传动的是（ ）。 A．三角形螺纹（M、G）　　B．矩形螺纹　　C．梯形螺纹（Tr）　　D．锯齿形螺纹（B） 【答案】A 解析：三角形螺纹（普通螺纹、管螺纹）牙型角最大、牙型高度大、传动效率低，但自锁性好，专用于连接。矩形、梯形、锯齿形螺纹牙型角小、传动效率高，用于传递运动和动力，属传动螺纹。 15．图 5 为两段螺纹的示意图，两螺纹的轴线均竖直放置，图中 a 的螺纹可见部分自左下向右上倾斜，b 的螺纹可见部分自左上向右下倾斜。则（ ）。 图 5　两段螺纹的旋向判别（轴线竖直） A．a 为右旋，b 为左旋 B．a 为左旋，b 为右旋 C．a、b 均为右旋 D．a、b 均为左旋 【答案】A 解析：判别旋向时把轴线竖直放置，螺纹可见部分由左向右上升（左下→右上）的为右旋，反之为左旋。故 a 为右旋、b 为左旋。 （四）多选题（每题 4 分，共 20 分） 16．内、外螺纹要能够互相旋合，必须满足一定条件。下列各项中，属于决定能否旋合的螺纹要素的有（ ）。 A．牙型　　B．大径　　C．螺距　　D．线数与旋向 【答案】ABCD 解析：内、外螺纹旋合的条件是牙型、大径、螺距、线数和旋向五项要素都相同，故 A、B、C、D 全部属于决定能否旋合的要素。螺纹的加工材料、公差带代号等与能否旋合无关（公差带只影响旋合的松紧）。 17．下列零件中，属于常用螺纹连接件的有（ ）。 A．螺栓　　B．双头螺柱　　C．平键　　D．齿轮 【答案】AB 解析：常用螺纹连接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母和垫圈，都是标准件。平键靠侧面挤压传递扭矩、齿轮是传动零件，二者都不是螺纹连接件。 18．图 6 给出两种垫圈。关于垫圈在螺纹连接中的作用，下列说法正确的有（ ）。 图 6　两种垫圈 A．增大螺母与被连接件的支承面，减小压强 B．垫圈的作用是把扭矩直接传递给被连接件 C．防止拧紧螺母时压坏被连接件的表面 D．弹簧垫圈还能起防松作用 【答案】ACD 解析：垫圈可增大支承面、减小压强，保护被连接件表面不被压坏；弹簧垫圈靠压平后的弹性反力还能起防松作用。B 错误：扭矩由螺纹副和支承面间的摩擦承受，垫圈并不「传递扭矩」。 19．※螺纹连接的基本形式有（ ）。 A．螺栓连接　　B．双头螺柱连接　　C．螺钉连接　　D．键连接 【答案】ABC 解析：螺纹连接的基本形式有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接四种，其中前三种最为常用。D 错误：键连接靠键的侧面与键槽侧面相互挤压传递转矩，属于键连接这一独立门类，不是螺纹连接。 20．关于普通螺纹标记的写法，下列说法正确的有（ ）。 A．右旋螺纹必须在标记中标注「RH」 B．粗牙普通螺纹不标注螺距 C．细牙普通螺纹必须标注螺距 D．中等旋合长度 N 在标记中可以省略 【答案】BCD 解析：A 错误：右旋螺纹省略旋向代号，只有左旋螺纹才标注 LH。粗牙普通螺纹不注螺距，细牙普通螺纹必须注螺距；中等旋合长度 N 可以省略，故 M20-6g 与 M20-6g-N 是同一标记。 （五）解答题（每题 7 分，共 35 分） 21．说明普通螺纹标记「M20×1.5 LH-6g-L」中各部分的含义。 【参考答案】 M——普通螺纹（牙型角 60°）； 20——公称直径（大径）20mm； ×1.5——螺距 1.5mm，属细牙普通螺纹； LH——左旋； 6g——外螺纹中径和大径的公差带代号均为 6g； L——长旋合长度。 解析：普通螺纹的完整标记由特征代号、尺寸代号（公称直径×螺距）、旋向代号、公差带代号、旋合长度代号五部分组成。粗牙螺纹不注螺距，右旋不注旋向，中等旋合长度 N 可省略。 22．※某梯形螺纹的标记为 Tr40×12(P6)-6g。请回答下列各题： （1）写出该螺纹的螺距 P、导程 Ph 和线数 n，并说明它属于单线还是多线螺纹； （2）说明导程的物理意义； （3）当主动件（螺杆或螺母）回转 3 周时，被移动件沿轴线方向移动多少距离？ 【参考答案】 （1）括号内的 6 是螺距，即 P=6mm；12 是导程，即 Ph=12mm；线数 n=Ph/P=12/6=2，故为双线梯形螺纹。 （2）导程的物理意义：导程等于同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，也就是螺纹回转一周时，螺母（或螺杆）沿轴线方向移动的距离。 （3）回转一周移动一个导程 12mm，故回转 3 周移动的距离为 3×12=36mm。 解析：三问依次考查螺距/导程/线数的识读、导程的定义、导程的应用。注意螺距是相邻两牙（不必在同一条螺旋线上）的轴向距离，导程是同一条螺旋线上相邻两牙的轴向距离；单线螺纹 Ph=P，多线螺纹 Ph=nP。 23．公称直径 20mm 的普通螺纹，粗牙螺距为 2.5mm，细牙螺距有 2mm、1.5mm、1mm 三种。试分别写出这三种细牙规格以及粗牙规格的螺纹标记（均为右旋、公差带 6g、中等旋合长度），并指出哪一个标记可以不注螺距。 【参考答案】 三种细牙规格：M20×2-6g、M20×1.5-6g、M20×1-6g； 粗牙规格：M20-6g。 其中 M20-6g 可以不注螺距——粗牙普通螺纹每一个公称直径只对应一个螺距，标注了反而多余；细牙螺纹同一直径有多个螺距，必须注明以免混淆。 又因旋合长度均为中等（N），故各标记中均省略旋合长度代号。 解析：本题同时考查「粗牙不注螺距」「细牙必须注螺距」「N 可省略」三条标记规则。 24．已知普通螺纹 M16（粗牙，螺距 P=2mm）的小径可按 d1≈d−1.0825P 近似计算。试求该螺纹的小径 d1，并说明小径在螺纹连接中的意义。 【参考答案】 d1≈d−1.0825P=16−1.0825×2=16−2.165≈13.835mm。 小径的意义：小径处是外螺纹牙底所在的直径，是螺纹的危险截面。螺栓受轴向拉力时，应按小径截面积计算拉应力，即 σ=4F/(πd1²)；螺纹连接的强度计算都以小径为准。 解析：M16 粗牙螺纹的小径从 GB/T 196 查得为 13.835mm，与近似公式计算结果一致。 25．说明双头螺柱连接与螺钉连接在结构上和应用场合上的区别。 【参考答案】 结构上的区别： 双头螺柱两端都制有螺纹，一端（旋入端）全部旋入被连接件之一的螺纹孔中，另一端穿过另一被连接件的通孔，用垫圈和螺母紧固； 螺钉则直接穿过被连接件之一的通孔，旋入另一被连接件的螺纹孔中紧固，不使用螺母。 应用场合的区别： 两者都用于被连接件之一较厚的场合。双头螺柱连接用于需要经常拆卸的场合——拆卸时只旋下螺母，螺柱留在机体内，不会磨损机体上的螺纹孔； 螺钉连接用于不经常拆卸且受力不大的场合——经常拆卸会使被连接件的螺纹孔磨损。 解析：选择连接形式应综合考虑被连接件的厚度、拆装频次和载荷大小三个因素。 二、能力提升（B 层 · 第 26~50 题） （一）判断题（每题 2 分，共 10 分） 26．紧定螺钉连接主要用于固定两零件之间的相对位置，并可传递较小的载荷。（　） 【答案】√ 解析：紧定螺钉旋入一件的螺纹孔中，其末端顶住另一零件的表面或相应的凹坑，用以固定两零件的相对位置。它只能传递不大的载荷，不能承受较大的轴向力。 27．图 7 中被连接件与螺母之间装有弹簧垫圈，其防松原理是增大螺母与被连接件之间的正压力，属于机械防松。（　） 图 7　弹簧垫圈装配防松 【答案】× 解析：弹簧垫圈属于摩擦防松，不是机械防松。它被压平后产生弹性反力，使螺纹副之间保持一定的摩擦力并产生附加摩擦力矩，从而防止松动。机械防松是指用开口销、止动垫圈、串联钢丝等机械元件把螺纹副直接锁住。 28．※粗牙普通螺纹不注螺距，右旋时应在标记中标注旋向代号。（　） 【答案】× 解析：前半句正确，后半句错误。按 GB/T 197 的规定，粗牙普通螺纹不注螺距；但右旋螺纹一律省略旋向代号，只有左旋螺纹才标注「LH」。故 M20 与 M20-6g 都是右旋螺纹。 29．止动垫圈防松时，把垫圈的一只耳弯入螺母的槽中、另一只耳弯贴在连接件侧面，这种方法属于机械防松。（　） 【答案】√ 解析：止动垫圈（圆螺母用止动垫圈）靠垫圈耳与螺母槽、被连接件侧面之间的刚性卡阻来阻止螺纹副相对转动，属机械防松，可靠性高于摩擦防松。 30．端部铆冲、点焊和粘接（厌氧胶）等方法防松后，连接仍然可以方便地反复拆卸。（　） 【答案】× 解析：这三类方法都属于破坏螺纹副运动关系的永久防松，拆卸时会破坏螺纹，一般不能重复使用，只适用于不拆卸的连接。可拆卸连接应采用摩擦防松或机械防松。 （二）填空题（每题 4 分，共 20 分） 31．双头螺柱连接中，螺柱的____端全部旋入被连接件的螺纹孔中，一般不再旋出；另一端穿过另一被连接件的通孔，用____紧固。 【答案】①旋入端（螺纹端）　②螺母（并配以垫圈） 解析：螺柱两端都制有螺纹：旋入端（以 bm 表示其长度）全部旋入被连接件的螺纹孔中，其数值与被连接件的材料有关——钢或青铜取 bm≈d，铸铁取 bm≈(1.25~1.5)d；另一端穿过另一被连接件的通孔，用螺母（并配以垫圈）紧固，拆卸时只旋下螺母、螺柱留在机体内。 32．图 8 为某六角头螺栓头部顶面的标记。螺栓的性能等级按国家标准共分十级，图中「8.8」级中的前一个「8」表示材料的最小抗拉强度极限为____MPa，后一个「8」表示屈强比为____。 图 8　六角头螺栓头部顶面的标记 【答案】①800　②0.8 解析：性能等级 8.8 表示 σb=800MPa，σs/σb=0.8，即屈服极限为 640MPa。按国家标准，规定性能等级的紧固件在图样上只标注性能等级，不标注材料牌号。 33．图 9 为普通螺栓连接。被连接件上的通孔直径 d0 约为螺栓公称直径 d 的____倍；螺栓轴线到被连接件边缘的距离 e 一般取____mm。 图 9　普通螺栓连接（d、d₀、e 的标注位置） 【答案】①1.1　②d+(3~6) 解析：通孔过小则装不进螺栓，过大则接触面小、易被压溃，故取 d0≈1.1d。边距过小，拧紧时边缘会被压崩或开裂；边距过大又使结构尺寸增大，故一般取 e=d+(3~6)mm，并同时保证扳手操作空间。 34．※同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，称为螺纹的____；相邻两牙（不要求在同一条螺旋线上）在中径线上对应两点间的轴向距离，称为螺纹的____；单线螺纹的导程与螺距的数量关系是____。 【答案】①导程 Ph　②螺距 P　③导程等于螺距（Ph=P） 解析：这是导程与螺距两个极易混淆的定义辨析。导程限定「同一条螺旋线上」，也就是螺纹回转一周时沿轴线的移动距离；螺距不限定螺旋线。单线螺纹 n=1，故 Ph=nP=P；多线螺纹的导程是螺距的整数倍。 35．控制预紧力的常用方法有：使用____扳手（可直接读出拧紧力矩）、使用定力矩扳手，以及通过测量螺栓的____来控制。 【答案】①测力矩　②伸长量（或采用转角法控制） 解析：对压力容器、内燃机气缸盖等重要的螺栓连接，必须严格控制预紧力：预紧不足会松动、降低密封性，预紧过大则可能拉断螺栓。测力矩扳手可直接读出拧紧力矩，定力矩扳手达到设定力矩后即打滑、不会超拧，二者都是通过控制力矩间接控制预紧力；测量螺栓的伸长量（或采用转角法）属直接控制，其中测量伸长量的方法精度最高。 （三）单选题（每题 3 分，共 15 分） 36．图 10 所示连接中，螺柱一端全部旋入下方机体的螺纹孔内，另一端穿过上方零件并用螺母紧固。该连接最适宜用于（ ）。 图 10　双头螺柱连接 A．两被连接件都较薄、需经常装拆的场合 B．被连接件之一较厚、需经常装拆的场合 C．被连接件之一较厚、受力不大且不需经常装拆的场合 D．固定两零件之间相对位置的场合 【答案】B 解析：图示为双头螺柱连接，适用于被连接件之一较厚（不便开通孔）又不便使用螺栓、且需经常拆卸的场合。拆卸时只旋下螺母，螺柱留在机体内，不磨损机体螺纹孔。选项 C 描述的是螺钉连接，D 描述的是紧定螺钉连接。 37．图 11 所示螺栓连接中，螺栓杆与被连接件上的孔为过渡配合（H7/m6），装配后杆与孔之间没有间隙。该连接属于（ ）。 图 11　铰制孔用螺栓连接 A．普通螺栓连接　　B．双头螺柱连接　　C．螺钉连接　　D．铰制孔用螺栓连接 【答案】D 解析：普通螺栓连接的螺栓杆与孔之间有间隙，横向载荷靠预紧后接合面间的摩擦力承受；铰制孔用螺栓连接的杆与孔为过渡配合，螺栓杆直接承受横向载荷和剪切，并能精确固定被连接件的相对位置。但孔需钻后铰，加工成本较高。 38．图 12 所示的防松方法，其防松原理属于（ ）。 图 12　对顶螺母（双螺母）防松 A．摩擦防松　　B．机械防松　　C．破坏螺纹副的永久防松　　D．不属于防松措施 【答案】A 解析：图中为对顶螺母（双螺母）：先拧紧主螺母，再拧紧副螺母，使两螺母之间产生对顶力，由此得到附加摩擦力矩，使螺纹副保持一定的摩擦力而防松。它属摩擦防松，结构简单、装拆方便，但可靠性较差，常用于低速轻载场合。 39．※在螺纹紧固件的装配图中，两个零件的非接触表面之间应画（ ）条轮廓线。 A．1　　B．2　　C．3　　D．4 【答案】B 解析：装配图中两零件接触时只画一条轮廓线；不接触时各画各自的轮廓线，故非接触表面之间应画两条线。此外，螺栓、螺母、垫圈等标准件纵向剖切时按不剖处理，照外形画出、不画剖面线。 40．图 13 为矩形布置的一组螺栓。拧紧这组螺栓时，正确的操作是（ ）。 图 13　矩形布置的螺栓组 A．从一端开始依次拧紧 B．按对称、交叉的次序分 2~3 次拧紧到规定力矩 C．按顺时针方向一次拧紧到规定力矩 D．任意顺序拧紧均可 【答案】B 解析：成组螺栓拧紧应遵循「对称、交叉、分次」的原则，以免因拧紧次序不当引起被连接件变形、各螺栓预紧力严重不均。若一次拧到规定力矩或按顺序逐个拧紧，先拧的螺栓会因后拧螺栓的压力而松弛。 （四）多选题（每题 4 分，共 20 分） 41．※螺纹连接的防松方法中，属于机械防松的有（ ）。 A．槽形螺母与开口销　　B．自锁螺母　　C．止动垫圈和圆螺母　　D．串联钢丝 【答案】ACD 解析：机械防松（又称直接锁住）用机械元件把螺纹副直接锁住，不依赖摩擦力，可靠性高：槽形螺母与开口销、止动垫圈和圆螺母、串联钢丝都属此类。B 错误：自锁螺母靠螺母收口部位的回弹力产生附加摩擦力矩来防松，属于摩擦防松。 42．螺纹连接在装配时一般都要预紧。预紧的目的有（ ）。 A．提高连接的可靠性和紧密性 B．防止受载后被连接件之间出现缝隙或相对滑移 C．使螺纹副之间保持一定的摩擦力，防止松动 D．提高螺栓材料的强度等级 【答案】ABC 解析：预紧使连接在承受工作载荷之前就处于受力状态，可提高连接刚度和紧密性，并使接合面间产生足够的摩擦力。螺纹紧固件的强度等级由材料和热处理决定，与预紧无关。 43．关于螺纹紧固件装配图的画法，下列说法正确的有（ ）。 A．两零件的接触面画一条线 B．不接触的表面画两条线 C．螺栓、螺母、垫圈等标准件纵向剖切时画剖面线 D．螺栓、螺母、垫圈等标准件纵向剖切时按不剖处理 【答案】ABD 解析：两零件接触时只画一条轮廓线，不接触时各画各自的轮廓线（两条线）。标准件（螺栓、螺母、垫圈等）纵向剖切时按不剖绘制，即照外形画出、不画剖面线，故 C 错误、D 正确。 44．关于双头螺柱连接和螺钉连接，下列说法正确的有（ ）。 A．两种连接都要求两个被连接件上都开有通孔 B．螺钉连接适用于不经常拆卸、受力不大的场合 C．两种连接都要求两个被连接件都制有螺纹孔 D．双头螺柱连接拆卸时只旋下螺母，螺柱留在机体内 【答案】BD 解析：双头螺柱连接和螺钉连接都只在一个零件上开通孔、在另一个零件上制螺纹孔，只有螺栓连接才要求两个被连接件都开通孔，故 A、C 错误。螺钉连接适用于不经常拆卸、受力不大的场合（经常拆卸会磨损被连接件的螺纹孔）；双头螺柱连接拆卸时只旋下螺母，螺柱留在机体内不磨损机体螺纹孔，故 B、D 正确。 45．双头螺柱的旋入端必须全部旋入机体的螺纹孔中，并保证足够的旋入深度。关于旋入深度 H 的取值，下列说法正确的有（ ）。 A．为了节省材料，旋入深度越浅越好 B．旋入铸铁机体时，H≈(1.25~1.5)d C．旋入铝合金机体时，H≈(1.5~2.5)d D．旋入钢或青铜机体时，H≈d 【答案】BCD 解析：旋入深度与机体材料的强度有关：材料强度越低，需要的旋合长度越大，H 取值越大，故钢或青铜取 H≈d、铸铁取 (1.25~1.5)d、铝合金取 (1.5~2.5)d。A 错误：旋入深度不足时旋合螺纹会被剪坏或滑扣，导致连接失效。 （五）解答题（每题 7 分，共 35 分） 46．图 14 给出 A、B、C 三种螺纹连接形式。请分别写出其名称，并说明各自的适用场合。 图 14　三种螺纹连接形式 【参考答案】 A——螺栓连接：两被连接件上都开有通孔，螺栓穿过通孔后用螺母（配垫圈）紧固。适用于被连接件都不太厚、需经常装拆的场合，结构简单、装拆方便。 B——螺钉连接：螺钉穿过一个被连接件的通孔，直接旋入另一被连接件的螺纹孔中紧固，不用螺母。适用于被连接件之一较厚、不经常拆卸且受力不大的场合。 C——紧定螺钉连接：紧定螺钉旋入一个零件的螺纹孔，末端顶住另一零件（或顶入其凹坑），用于固定两零件的相对位置，可传递不大的载荷。 解析：三种连接在结构上的根本差别在于螺纹孔开在哪一件上、是否使用螺母。选用时应综合考虑被连接件的厚度、拆装频次和载荷大小。 47．用测力矩扳手拧紧一个公称直径 d=16mm 的螺栓，要求预紧力 F0=15kN，取拧紧力矩系数 K=0.2（拧紧力矩按 T≈K·F0·d 计算）。求所需的拧紧力矩 T；若该螺栓的技术条件规定最大拧紧力矩不得超过 60N·m，判断这一拧紧力矩是否超限。 【参考答案】 T≈K·F0·d=0.2×15000N×16mm=48000N·mm=48N·m。 因为 48N·m＜60N·m，未超过规定的上限，故该拧紧力矩符合要求。 解析：拧紧力矩的作用是克服螺纹副之间的摩擦力矩和螺母（螺栓头）支承面上的摩擦力矩。系数 K 与螺纹及支承面的表面状况有关，一般在 0.1~0.3 之间变化，计算时常取 0.2。 48．图 15 为某螺栓组的布置简图。请指出图中两处设计不合理之处，并说明理由及改正方法。 图 15　某螺栓组连接的布置 【参考答案】 不合理之一：螺栓的布置不对称，螺栓组的中心与接合面的形心不重合，受力不均匀。改正：应尽量对称布置（如采用对称的矩形、圆形布置），使螺栓组的中心与接合面的形心重合。 不合理之二：左侧螺栓的边距过小，扳手无法放入，装拆困难，且拧紧时容易把边缘压崩。改正：螺栓轴线到被连接件边缘的距离应取 e=d+(3~6)mm，并留出足够的扳手操作空间。 解析：螺栓组结构设计的基本要求是：接合面受力均匀、便于加工与装拆、各螺栓规格一致、避免承受偏心载荷。 49．※某机床防护罩用螺栓连接固定，工作时有轻微振动，检修时需要经常拆下防护罩。请回答下列各题： （1）该处螺栓连接在装配时为什么要拧紧？预紧的目的是什么？ （2）从弹簧垫圈、六角开槽螺母配开口销、点焊三种方法中选择较合适的一种，说明理由； （3）若该防护罩改为在强振动工况下工作，应优先选用哪一类防松方法？为什么？ 【参考答案】 （1）拧紧即预紧，其目的是：使连接在承受工作载荷之前就处于受力状态，提高连接的可靠性和紧密性；防止受载后被连接件之间出现缝隙或相对滑移；并使螺纹副之间保持一定的摩擦力，从而防止松动。 （2）应选用弹簧垫圈。理由：该处振动轻微且需要经常拆装，弹簧垫圈结构简单、装拆方便、成本低，被压平后产生的弹性反力可维持螺纹副间的摩擦力并产生附加摩擦力矩，满足要求。点焊属永久防松，会破坏螺纹副、连接不可拆，与经常拆卸的要求冲突；六角开槽螺母配开口销虽然可靠，但必须在螺栓末端钻横向小孔，且拆卸后开口销必须更换，用于轻微振动的防护罩上不经济。 （3）应优先选用机械防松（如槽形螺母与开口销、止动垫圈、串联钢丝）。理由：机械防松靠刚性元件直接约束螺纹副的相对转动，不依赖摩擦力，在强振动、冲击载荷下可靠性最高；而摩擦防松可靠性较差，只适用于低速轻载场合。 解析：本题要求在「可靠性」与「可拆卸性、经济性」之间取舍：轻振、常拆场合用摩擦防松；强振、不常拆场合用机械防松；永久防松只用于不可拆的连接。 50．图 16 给出 A、B 两种串联钢丝的穿绕方式，两组螺栓的拧紧方向相同（见图下方的转向图例，俯视均为顺时针）。请指出哪一种穿绕方式是错误的，说明理由，并写出正确的穿绕原则。 图 16　串联钢丝的两种穿绕方式 【参考答案】 图 16 中 B 的穿绕方式是错误的。 串联钢丝靠钢丝把一组螺栓（或螺钉）互相牵连在一起，使各螺纹副不能相对转动，从而防止松动。因此钢丝的穿入方向必须使钢丝拉紧时的拉力把螺栓推向「旋紧」而不是「旋松」，即钢丝的收紧方向应与螺纹的旋紧方向一致。 A 中钢丝的绕行方向与螺栓的拧紧方向一致，某一螺栓稍有松动时钢丝被拉紧，反而把各螺栓继续拧紧，故 A 正确；B 中钢丝的绕行方向与拧紧方向相反，任一螺栓松动时钢丝会带动其他螺栓一起松脱，不但不能防松，还会扩大松动的范围。 正确的穿绕原则：①钢丝依次穿过各螺栓头部的径向小孔，形成首尾相接的封闭回路；②绕行方向应与螺栓的拧紧方向一致，使钢丝收紧时产生拧紧作用；③一般只用于成组布置、不经常拆卸的部位（如箱盖、端盖），拆卸时必须剪断钢丝重新穿绕。 解析：串联钢丝适用于成组布置的螺栓，一般只用于不经常拆卸的部位。检查时可用手推动钢丝，若钢丝能带动螺栓向旋紧方向转动，则穿绕方向正确。 三、拓展挑战（C 层 · 第 51~75 题） （一）判断题（每题 2 分，共 10 分） 51．增大螺栓的刚度、同时减小被连接件的刚度，可以减小螺栓所受的力幅，从而提高螺栓的疲劳强度。（　） 【答案】× 解析：恰好相反。应减小螺栓刚度（如采用细长螺栓、柔性螺栓，或加长螺杆）并增大被连接件刚度（如加厚被连接件、加垫片），才能减小螺栓所受的力幅、提高其疲劳强度。 52．图 17 为两段螺纹的展开图，A 为粗牙（螺距大）、B 为细牙（螺距小）。在其他条件相同时，细牙螺纹比粗牙螺纹更容易满足自锁条件。（　） 图 17　粗牙与细牙螺纹的升角对比 【答案】√ 解析：细牙螺纹螺距小，由 tanψ=Ph/(πd2) 可知其螺纹升角小，故更容易满足 ψ≤φv 的自锁条件；同时细牙螺纹牙型高度小，对薄壁零件的强度削弱也小。但细牙螺纹牙根强度低，容易滑扣。 53．※三角形螺纹（普通螺纹）具有较好的自锁性，因此在受振动或交变载荷作用时不需要另外采取防松措施。（　） 【答案】× 解析：自锁性只能保证在静载荷、工作温度变化不大的条件下螺纹副不自行松脱。在冲击、振动或温度变化较大时，螺纹副之间的正压力可能瞬时减小甚至消失，摩擦力随之下降，连接仍会松动，必须另设防松装置。故本题后半句错误。 54．控制预紧力只能使用测力矩扳手，其他方法都不可靠。（　） 【答案】× 解析：控制预紧力的方法有多种：测力矩扳手、定力矩扳手、测量螺栓的伸长量以及转角法等。其中测量螺栓伸长量的方法精度最高，常用于重要的螺栓连接，故本题的说法是错的。 55．受轴向拉力的螺栓，其危险截面按螺纹大径计算。（　） 【答案】× 解析：受拉螺栓的危险截面是螺纹小径所在的截面，因为该处截面最小、应力最大。故拉应力应按小径计算，即 σ=4F/(πd1²)，而不能用大径。 （二）填空题（每题 4 分，共 20 分） 56．※螺纹连接中使用弹簧垫圈，是为了增大螺纹副之间的____并产生附加摩擦力矩，按防松原理它属于____防松；当工作中有强烈冲击、振动时，仅靠弹簧垫圈防松并不可靠，此时应改用____防松。 【答案】①摩擦力（正压力）　②摩擦　③机械 解析：弹簧垫圈被压平后产生弹性反力，使螺纹副之间保持一定的正压力和摩擦力并产生附加摩擦力矩，属于摩擦防松。摩擦防松结构简单、装拆方便，但可靠性较差，只适用于低速轻载；强振动、冲击场合应改用机械防松（开口销、止动垫圈、串联钢丝等）。 57．受轴向工作拉力的螺栓，其强度条件式为 σ=____≤[σ]（用工作拉力 F 和螺纹小径d1 表示）。 【答案】①4F/(πd1²) 解析：螺栓受拉时按小径截面计算，σ=4F/(πd1²)≤[σ]。对于既受预紧力又受工作拉力的紧螺栓连接，计算时还应将拉力乘以 1.3 的系数，以考虑拧紧时扭转切应力的影响。 58．普通螺纹的小径可按下式近似计算：d1≈d−____P（P 为螺距）。 【答案】①1.0825 解析：普通螺纹原始三角形的高度 H=0.866P，牙顶、牙底各削平 H/8、H/4 后，牙型高度h=5H/8=0.5413P，故 d1=d−2h=d−1.0825P。 59．提高螺栓连接强度的措施有：减小螺栓的____、增大被连接件的____、减小应力集中以及避免附加弯曲应力等。 【答案】①刚度　②刚度 解析：减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，可使螺栓所受的力幅减小，从而提高其疲劳强度。减小应力集中的常用措施有加大螺栓头与螺纹之间的过渡圆角、切制卸载槽等。 60．螺母的性能等级用一位数字表示，其数值约为螺母保证应力的 1/100。选用时，螺母的性能等级应不低于与其相配的____的性能等级；螺母材料的硬度一般比螺栓材料的硬度低____HBW 左右。 【答案】①螺栓　②20~40 解析：螺母的性能等级用一位数字表示，该数字约为螺母保证应力的 1/100（如 8 级即保证应力 800MPa），共分 4~12 七级。选用时，螺母的性能等级应不低于与其相配的螺栓。螺母材料的硬度一般比螺栓材料低 20~40HBW，这样磨损主要发生在螺母上，便于更换，并可避免螺栓的螺纹被磨损。 （三）单选题（每题 3 分，共 15 分） 61．图 18 中，B 为采用细长杆并加套筒的「柔性螺栓」，A 为普通螺栓。采用柔性螺栓的主要目的是（ ）。 图 18　普通螺栓与柔性螺栓 A．提高螺栓的静强度 B．减小螺栓刚度，减小螺栓所受的力幅，提高疲劳强度 C．增大预紧力 D．提高螺纹副的自锁性能 【答案】B 解析：柔性螺栓的刚度小，在相同的工作载荷变化下，螺栓所受的力幅小，疲劳强度提高。但细长螺栓的稳定性差，主要用于承受轴向载荷的场合。 62．某受拉螺栓承受轴向工作拉力 F=15kN，已知其螺纹小径 d1=13.835mm。按小径截面计算，该螺栓的拉应力约为（ ）。 A．24.9MPa　　B．74.6MPa　　C．99.8MPa　　D．199.6MPa 【答案】C 解析：σ=4F/(πd1²)=4×15000/(3.1416×13.835²)=60000/601.3≈99.8MPa。24.9MPa 是漏乘 4 的结果；74.6MPa 是误用大径 d=16mm 计算的结果；199.6MPa 是多乘 2 的结果。 63．图 19 为外螺纹的规定画法（左为轴向视图，右为端面视图）。下列说法正确的是（ ）。 图 19　外螺纹的规定画法 A．牙顶用细实线，牙底用粗实线 B．牙顶、牙底均用细实线 C．牙顶、牙底均用粗实线 D．牙顶用粗实线，牙底用细实线，螺纹终止线用粗实线 【答案】D 解析：螺纹规定画法中，表示牙顶（外螺纹大径）的线用粗实线，表示牙底（外螺纹小径）的线用细实线，螺纹终止线用粗实线。在垂直于螺纹轴线的投影中，表示牙底的细实线圆只画约 3/4 圈，倒角的投影不必画出。 64．※螺纹连接防松的根本问题在于（ ）。 A．增加螺纹连接的轴向力 B．增加螺纹连接的横向力 C．防止螺纹副之间的相对转动 D．增加螺纹连接的刚度 【答案】C 解析：无论摩擦防松、机械防松还是永久防松，其共同点都是阻止（或破坏）螺纹副之间的相对转动，这就是防松的根本问题。A、B、D 都不能可靠防松，反而可能使螺栓过载、或在振动下依然松动。 65．图 20 为六角开槽螺母与开口销防松。该方法能够可靠防松的原因是（ ）。 图 20　六角开槽螺母与开口销防松 A．靠弹簧垫圈的弹性反力 B．靠开口销穿过螺栓末端的横向小孔并卡入螺母的槽中，把螺纹副直接锁住 C．靠两只螺母对顶产生的摩擦力 D．靠粘接剂固化后填满螺纹间隙 【答案】B 解析：开口销穿过螺栓末端的横向小孔，两腿分开卡在螺母的槽中，使螺母与螺栓不能相对转动，属机械防松，可靠性高。但它只能用于螺纹末端钻有小孔的螺栓，且拆卸后开口销必须更换。 （四）多选题（每题 4 分，共 20 分） 66．下列措施中，能够提高螺栓连接强度的有（ ）。 A．采用细长杆的柔性螺栓，以减小螺栓刚度 B．增大被连接件的刚度 C．加大螺栓头与螺纹之间的过渡圆角，以减小应力集中 D．使螺栓承受偏心载荷，以增大受力截面 【答案】ABC 解析：减小螺栓刚度、增大被连接件刚度都能减小螺栓所受的力幅；加大过渡圆角可减小应力集中。D 错误：偏心载荷会产生附加弯曲应力，反而降低螺栓的强度，设计中应尽量避免。 67．关于螺栓组的结构设计，下列说法正确的有（ ）。 A．螺栓组应尽量对称布置，使螺栓组的中心与接合面的形心重合 B．螺栓的数目越多，连接的强度越高 C．应留有足够的扳手操作空间，以便装拆 D．螺栓轴线到被连接件边缘的距离越大越好 【答案】AC 解析：螺栓组应尽量对称布置，使螺栓组的中心与接合面的形心重合，各螺栓受力均匀；C 也是布置螺栓时必须满足的工艺要求：螺栓之间、螺栓与箱壁之间应留有足够的扳手操作空间，以便装拆。边距一般取 e=d+(3~6)mm，过小则边缘易被压崩，过大则结构尺寸增大，故 D 错误。B 错误：螺栓数目应根据载荷通过强度计算确定，盲目增多只会增大结构尺寸、降低装配精度。 68．※按防松原理的不同，下列各项中依靠附加摩擦力矩来实现防松的有（ ）。 A．弹簧垫圈　　B．对顶螺母（双螺母）　　C．开口销与六角开槽螺母　　D．自锁螺母 【答案】ABD 解析：摩擦防松靠附加摩擦力矩使螺纹副保持锁紧：弹簧垫圈靠被压平后的弹性反力，对顶螺母靠两只螺母的对顶力，自锁螺母靠收口部位的回弹力。C 错误：开口销与六角开槽螺母靠机械元件把螺纹副直接锁住，属机械防松；摩擦防松结构简单、装拆方便，但可靠性较差，适用于低速轻载场合。 69．关于螺纹连接的防松方法，下列说法正确的有（ ）。 A．对顶螺母和自锁螺母都属于摩擦防松 B．串联钢丝的穿绕方向必须使钢丝拉紧时螺栓趋于旋紧 C．摩擦防松适用于强振动、冲击载荷的场合 D．摩擦防松比机械防松更可靠 【答案】AB 解析：对顶螺母、自锁螺母、弹簧垫圈靠附加摩擦力矩防松，都属于摩擦防松；串联钢丝的穿绕方向必须使钢丝拉紧时螺栓趋于旋紧，否则反而会带动其他螺栓一起松脱。C、D 错误：摩擦防松虽结构简单、装拆方便，但可靠性较差，适用于低速轻载场合；强振动、冲击载荷下应优先选用机械防松。 70．关于螺纹紧固件的性能等级，下列说法正确的有（ ）。 A．螺栓的性能等级共十级，从 3.6 到 12.9 B．螺母材料的硬度一般应高于与其相配螺栓材料的硬度 C．等级 10.9 中，前一个「10」表示 σb=1000MPa D．等级 10.9 中，后一个「9」表示屈强比 σs/σb=0.9 【答案】ACD 解析：螺栓的性能等级共十级（3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9）；「10.9」中前一个 10 表示公称抗拉强度 σb=1000MPa，后一个 9 表示屈强比 σs/σb=0.9。B 错误：螺母材料的硬度一般比螺栓材料低 20~40HBW，使磨损主要发生在螺母上，便于更换，并可防止螺栓螺纹被磨损。 （五）解答题（每题 7 分，共 35 分） 71．图 21 所示受轴向工作拉力的螺栓连接，螺栓公称直径 d=20mm（粗牙，P=2.5mm），工作拉力 F=15kN，螺栓材料的许用应力 [σ]=80MPa。试按螺纹小径截面积校核该螺栓的强度（取 d1≈d−1.0825P）。 图 21　受轴向拉力的螺栓 【参考答案】 d1≈d−1.0825P=20−1.0825×2.5=20−2.706≈17.294mm σ=4F/(πd1²)=4×15000/(3.1416×17.294²)=60000/939.6≈63.9MPa 因为 σ=63.9MPa＜[σ]=80MPa，故该螺栓的强度满足要求。 解析：校核必须以螺纹小径截面为准。若为紧螺栓连接（同时承受预紧力和工作拉力），则应将轴向力乘以 1.3 后再按本式计算，以计入拧紧时扭转切应力的影响。 72．图 22 为梯形螺纹的牙型与升角展开示意。已知单线梯形螺纹 Tr40×7 的中径 d2=36.5mm，试求该螺纹的升角 ψ；再取摩擦因数 f=0.10、牙型角 β=30°，按 tanφv=f/cos(β/2) 求当量摩擦角 φv，并判断该螺纹能否自锁（π 取 3.1416）。 图 22　梯形螺纹的牙型与升角 【参考答案】 Ph=nP=1×7=7mm tanψ=Ph/(πd2)=7/(3.1416×36.5)=7/114.67≈0.0610，故 ψ≈3.5° tanφv=f/cos(β/2)=0.10/cos15°=0.10/0.9659≈0.1035，故 φv≈5.9° 因为 ψ=3.5°＜φv=5.9°，满足自锁条件，故该螺纹能够自锁。 解析：虽然梯形螺纹的牙型角只有 30°，但当量摩擦角仍大于升角，故单线梯形螺纹一般也能自锁。若改用多线或大导程，升角显著增大，就可能失去自锁而需要加设制动装置。 73．某压力容器上的螺栓连接，螺栓公称直径 d=20mm，要求预紧力 F0=20kN，取拧紧力矩系数 K=0.2（T≈K·F0·d）。试求所需拧紧力矩 T；若工人实际用 120N·m 的力矩将其拧紧，试估算实际预紧力并分析可能产生的后果。 【参考答案】 T≈K·F0·d=0.2×20000N×20mm=80000N·mm=80N·m。 实际预紧力 F0′=T/(K·d)=120000N·mm/(0.2×20mm)=30000N=30kN，比要求的 20kN 超载约 50%。 可能的后果：螺栓产生的拉应力过大，可能被拉断或使螺纹拉坏（滑扣）；也可能压坏被连接件的支承面；对压力容器还可能造成接合面局部屈服、密封失效。故必须按规定的拧紧力矩、用测力矩扳手拧紧。 解析：拧紧力矩与预紧力近似成正比，这正是可以用测力矩扳手控制预紧力的依据。系数 K 随螺纹及支承面状况在 0.1~0.3 之间变化。 74．※四川省对口招生的联考卷中曾出现过两句结论： ①「螺纹连接具有自锁性，在受静载荷和工作温度变化不大时，一般不会自行脱落」； ②「螺纹连接中使用弹簧垫圈，是为了增大摩擦力防松」。 请回答下列各题： （1）由结论①可知，螺纹连接在静载荷下能自行锁住；既然如此，为什么在振动、冲击或温度变化较大的场合还必须专门防松？ （2）结论②中的弹簧垫圈属于哪一类防松？它为什么能防松？ （3）某机器工作时振动强烈，其上的螺栓连接经常松动。请提出两种机械防松方案，并说明机械防松为什么比弹簧垫圈更可靠。 【参考答案】 （1）自锁性只在静载荷、工作温度变化不大的条件下成立。在冲击、振动或温度变化较大时，螺纹副之间的正压力可能瞬时减小甚至消失，摩擦力随之下降；温度变化还会因螺栓与被连接件的线膨胀系数不同而使预紧力发生变化。时间一久连接便会自行松动，因此必须专门采取防松措施。 （2）弹簧垫圈属于摩擦防松。它被压平后产生弹性反力，使螺纹副之间保持一定的正压力和摩擦力，并产生附加摩擦力矩；同时其斜口尖端还具有一定的机械止退作用，从而阻止螺纹副相对转动。 （3）两种机械防松方案： ①六角开槽螺母配开口销——开口销穿过螺栓末端的横向小孔并卡入螺母的槽中，把螺纹副直接锁住； ②串联钢丝——用钢丝依次穿过一组螺栓头部的径向小孔形成封闭回路，且绕行方向与螺栓的拧紧方向一致，使各螺栓互相牵制而不能松动。 （也可答止动垫圈与圆螺母。）机械防松靠刚性元件直接约束螺纹副的相对转动，即使摩擦力完全消失也不会松脱，故可靠性高于靠摩擦力防松的弹簧垫圈，适用于强振动、冲击场合。 解析：本题把联考卷中的两句结论串成一条分析链：自锁性的适用条件→为什么还要防松→摩擦防松的机理与局限→机械防松的优越性，考查对防松原理的整体理解。 75．图 23 中，一块 8mm 厚的钢板要用螺纹连接件固定在一个较厚的铸铁机体上。要求：①该连接能经常拆卸；②连接处承受较大的横向载荷。请完成下列各题： （1）选择合适的连接形式，并说明理由； （2）若改用普通螺栓连接、仅靠摩擦力承受横向载荷，需要采取什么措施？更可靠的做法是什么？ （3）提出一项提高该连接疲劳强度的措施。 图 23　钢板与铸铁机体的连接结构 【参考答案】 （1）选用双头螺柱连接。理由：铸铁机体很厚，无法开通孔，只能在一个零件上开通孔、在另一个零件上制螺纹孔；又因要求经常拆卸，采用双头螺柱连接时只需旋下螺母，螺柱留在机体内，不会磨损机体的螺纹孔。螺柱旋入端的旋入深度按铸铁取 H≈(1.25~1.5)d。 （2）普通螺栓连接的螺栓杆与孔之间有间隙，横向载荷只能靠预紧后在接合面间产生的摩擦力来承受，因此必须保证足够大的预紧力（按规定力矩充分拧紧），并可适当增大接合面的摩擦因数和接合面面积。更可靠的做法是改用铰制孔用螺栓，由螺栓杆直接承受横向剪切；也可另加键、销、套筒等受剪元件来承担横向载荷。 （3）减小螺栓的刚度（如采用细长螺栓、柔性螺栓）或增大被连接件的刚度（如加厚机体、增设垫片），以减小螺栓所受的力幅，从而提高该连接的疲劳强度。 解析：本题是综合性应用题，串联了连接形式的选用、横向载荷的承受方式和提高强度的措施。注意（3）中「减小螺栓刚度、增大被连接件刚度」的方向不能搞反。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $