2025年螺栓連接試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種螺栓連接形式屬于受拉連接？A.用于法蘭密封的普通螺栓連接B.用于齒輪箱箱體與箱蓋的鉸制孔螺栓連接C.用于夾具夾緊工件的緊定螺釘連接D.用于滾動(dòng)軸承軸向固定的圓柱銷連接2.螺栓連接中，預(yù)緊力的主要作用是：A.提高螺栓的抗拉強(qiáng)度B.防止被連接件間出現(xiàn)相對滑移C.減少螺栓的應(yīng)力幅D.降低螺紋副的摩擦系數(shù)3.某螺栓連接采用8.8級螺栓，其公稱抗拉強(qiáng)度σb與屈服強(qiáng)度σs分別為：A.σb=800MPa，σs=640MPaB.σb=880MPa，σs=704MPaC.σb=800MPa，σs=600MPaD.σb=880MPa，σs=660MPa4.對于承受橫向載荷的普通螺栓連接，其強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)是：A.螺栓桿的剪切強(qiáng)度B.螺紋牙的剪切強(qiáng)度C.被連接件接合面的擠壓強(qiáng)度D.螺栓的拉伸強(qiáng)度（考慮摩擦力傳遞載荷）5.當(dāng)螺栓連接承受變載荷時(shí)，為提高其疲勞強(qiáng)度，應(yīng)優(yōu)先采取的措施是：A.增大預(yù)緊力B.減小螺栓直徑C.采用剛性較大的被連接件D.降低螺紋表面粗糙度6.以下螺紋類型中，自鎖性能最好的是：A.普通粗牙螺紋（牙型角60°）B.普通細(xì)牙螺紋（牙型角60°）C.梯形螺紋（牙型角30°）D.鋸齒形螺紋（牙型角33°）7.螺栓連接中，被連接件為鑄鐵時(shí)，通常在螺栓頭或螺母下設(shè)置墊片，其主要目的是：A.增大接觸面積，降低局部壓潰風(fēng)險(xiǎn)B.提高連接的密封性C.減少螺栓的彎曲應(yīng)力D.便于調(diào)整預(yù)緊力8.某螺栓連接的剩余預(yù)緊力為F''，工作拉力為F，則螺栓所受的總拉力F0為：A.F0=F''+FB.F0=F''+(1-Kc)F（Kc為相對剛度系數(shù)）C.F0=F''+KcFD.F0=Kc(F''+F)9.用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的螺栓連接，其防松裝置應(yīng)優(yōu)先選擇：A.雙螺母防松B.彈性墊圈防松C.槽形螺母+開口銷防松D.黏結(jié)劑防松10.螺栓連接的疲勞斷裂通常發(fā)生在：A.螺栓頭部與桿部的過渡圓角處B.螺紋收尾處C.螺紋牙底的應(yīng)力集中處D.螺栓桿的光桿部分二、填空題（每空1分，共20分）1.螺栓連接按受力方式可分為______連接和______連接，其中______連接主要靠螺栓桿受剪和擠壓傳遞載荷。2.螺栓的性能等級標(biāo)記“10.9”中，“10”表示______，“9”表示______。3.螺紋連接防松的根本目的是防止______和______之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng)，常見的防松方法可分為______防松、______防松和______防松三類。4.螺栓連接中，被連接件的剛度越大，螺栓的相對剛度系數(shù)Kc越______，工作載荷作用下螺栓的總拉力增量越______，這對提高連接的疲勞強(qiáng)度______（有利/不利）。5.計(jì)算松螺栓連接的強(qiáng)度時(shí)，只需考慮______應(yīng)力；而計(jì)算緊螺栓連接的強(qiáng)度時(shí)，需考慮______應(yīng)力和______應(yīng)力的復(fù)合作用，通常按______強(qiáng)度條件校核。6.當(dāng)螺栓連接承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的應(yīng)力幅σa=______（用F、Kc、d1表示，F(xiàn)為工作載荷，Kc為相對剛度系數(shù)，d1為螺紋小徑）。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述普通螺栓連接與鉸制孔螺栓連接在結(jié)構(gòu)、受力和計(jì)算上的主要區(qū)別。2.為什么螺栓連接需要控制預(yù)緊力？常用的預(yù)緊力控制方法有哪些？3.分析螺栓連接中螺紋牙載荷分布不均的原因及改善措施。4.列舉螺栓連接的主要失效形式，并說明受拉螺栓與受剪螺栓的失效形式差異。5.當(dāng)螺栓連接的被連接件為鋁合金時(shí)，設(shè)計(jì)中需注意哪些問題？四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某松螺栓連接承受軸向靜載荷F=8000N，螺栓材料為Q235鋼（σs=235MPa，安全系數(shù)S=2），試確定螺栓的公稱直徑d（螺紋小徑d1=0.84d，忽略螺紋應(yīng)力集中）。2.某緊螺栓連接用于夾緊兩個(gè)鋼制被連接件（彈性模量E=200GPa），螺栓為M16（d1=13.835mm），性能等級8.8級（σs=640MPa，S=3），預(yù)緊力F'=20000N。已知被連接件總厚度δ=50mm，螺栓長度L=60mm（螺紋部分長度l2=35mm，光桿部分長度l1=25mm），工作載荷F=10000N，相對剛度系數(shù)Kc=0.25。試校核螺栓的強(qiáng)度，并計(jì)算剩余預(yù)緊力F''。3.如圖1所示（注：假設(shè)為矩形分布的4個(gè)螺栓連接，螺栓中心距a=200mm，b=150mm，外力F=50000N作用于連接面中心右側(cè)e=100mm處），試計(jì)算各螺栓所受的工作拉力（假設(shè)螺栓組對稱布置，僅考慮傾覆力矩引起的拉力）。五、綜合分析題（20分）某起重機(jī)吊臂與轉(zhuǎn)臺的連接采用8個(gè)M20（d1=17.294mm）螺栓，性能等級10.9級（σs=900MPa，S=3），螺栓材料的疲勞強(qiáng)度極限σ-1=320MPa，應(yīng)力幅許用值[σa]=40MPa。已知連接承受軸向變載荷，工作拉力在0~Fmax之間變化，相對剛度系數(shù)Kc=0.3，預(yù)緊力F'=35000N。（1）計(jì)算螺栓的最大工作拉力Fmax（按靜強(qiáng)度條件）；（2）校核螺栓的疲勞強(qiáng)度（應(yīng)力幅σa=(KcFmax)/(πd12/4)）；（3）若實(shí)際工況中螺栓出現(xiàn)疲勞斷裂，分析可能的原因及改進(jìn)措施。答案一、單項(xiàng)選擇題1.A2.B3.A4.D5.A6.B7.A8.B9.C10.C二、填空題1.受拉；受剪；鉸制孔螺栓2.公稱抗拉強(qiáng)度的1/100（800MPa）；屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值（0.9）3.螺紋；螺母（或螺栓頭）；摩擦；機(jī)械；永久4.小；?。挥欣?.拉伸；拉伸；扭轉(zhuǎn)；第四強(qiáng)度理論（或當(dāng)量應(yīng)力）6.(2KcF)/(πd12)三、簡答題1.結(jié)構(gòu)區(qū)別：普通螺栓連接的螺栓桿與孔間有間隙（孔徑＞螺栓直徑），鉸制孔螺栓連接的螺栓桿與孔間無間隙（過渡或過盈配合）。受力區(qū)別：普通螺栓靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力傳遞橫向載荷，鉸制孔螺栓靠螺栓桿受剪和擠壓傳遞載荷。計(jì)算區(qū)別：普通螺栓校核拉伸強(qiáng)度（考慮摩擦力），鉸制孔螺栓校核剪切和擠壓強(qiáng)度。2.控制預(yù)緊力的原因：預(yù)緊力不足會導(dǎo)致連接松動(dòng)、滑移或密封失效；預(yù)緊力過大會導(dǎo)致螺栓過載斷裂?？刂品椒ǎ号ぞ胤ǎㄍㄟ^控制擰緊扭矩間接控制預(yù)緊力）、轉(zhuǎn)角法（通過控制螺母旋轉(zhuǎn)角度）、伸長量法（測量螺栓伸長量）。3.載荷分布不均的原因：螺紋變形沿旋合長度方向不均勻，離螺母越近的螺紋牙變形越大，承受載荷越多。改善措施：采用懸置螺母（使螺栓與螺母的變形協(xié)調(diào)）、內(nèi)斜螺母（減少末圈螺紋的載荷）、減小旋合長度（避免過多螺紋參與承載）。4.主要失效形式：螺栓桿拉斷、螺紋牙剪切或壓潰、螺栓桿剪切（受剪螺栓）、接合面壓潰（被連接件）、疲勞斷裂（變載荷）。受拉螺栓主要失效為桿部拉斷或疲勞斷裂；受剪螺栓主要失效為桿部剪切或擠壓破壞。5.注意問題：鋁合金硬度低，需增大螺栓頭或螺母的接觸面積（如加墊片）以防止壓潰；鋁合金熱膨脹系數(shù)大，需考慮溫度變化對預(yù)緊力的影響；避免電偶腐蝕（采用表面處理或絕緣墊片）；鋁合金彈性模量低，需調(diào)整相對剛度系數(shù)以控制螺栓受力。四、計(jì)算題1.松螺栓僅受拉伸，強(qiáng)度條件：σ=4F/(πd12)≤[σ]=σs/S=235/2=117.5MPad1≥√(4F/(π[σ]))=√(4×8000/(3.14×117.5))≈9.34mmd=d1/0.84≈11.12mm，取公稱直徑d=12mm（M12，d1=10.106mm，需驗(yàn)證：σ=4×8000/(3.14×10.1062)=100.5MPa≤117.5MPa，滿足）。2.螺栓總拉力F0=F'+KcF=20000+0.25×10000=22500N當(dāng)量應(yīng)力σe=√(σ2+(0.5τ)2)，其中σ=4F0/(πd12)=4×22500/(3.14×13.8352)=149.5MPaτ=1.3F0/(πd12/4×tan(λ+ρv))（簡化為τ≈0.5σ，因預(yù)緊時(shí)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力約為0.5σ）σe≈√(149.52+(0.5×149.5)2)=166.8MPa許用應(yīng)力[σ]=σs/S=640/3≈213.3MPa，σe＜[σ]，強(qiáng)度滿足。剩余預(yù)緊力F''=F'(1-Kc)F=20000-0.75×10000=12500N。3.傾覆力矩M=F×e=50000×100=5×10?N·mm單個(gè)螺栓的最大拉力Fmax=M×(b/2)/(4×(a/2)2+4×(b/2)2)（假設(shè)螺栓分布在矩形四角，中心距a×b）螺栓到傾覆軸線的距離y=√((a/2)2+(b/2)2)=√(1002+752)=125mm總慣性矩I=4y2=4×1252=62500mm2Fmax=M×y/I=5×10?×125/62500=10000N（其他螺栓拉力按距離比例分布）。五、綜合分析題（1）靜強(qiáng)度條件：σ=4F0/(πd12)≤[σ]=σs/S=900/3=300MPaF0=F'+KcFmax=35000+0.3Fmaxσ=4×(35000+0.3Fmax)/(3.14×17.2942)≤300解得Fmax≤(300×3.14×17.2942/4-35000)/0.3≈(300×235.2-35000)/0.3≈(70560-35000)/0.3≈118533N（2）應(yīng)力幅σa=(KcFmax)/(πd