第二篇螺纹联接习题课

第二篇联接 要点 螺纹联接主要类型 螺纹联接的预紧和防松 单个螺栓联接的强度计算 螺栓组联接的受力分析 不同受力形式下螺栓组联接的强度计算 例1 图示为一螺纹连接的拉杆结构 加在连接上的轴向载荷为F 两端均为粗牙普通螺纹 其许用拉应力 90MPa N mm2 试确定 1 所受应力最大的零件 并指出它的危险截面 2 该连接所允许的轴向载荷F 解 这是一典型的松螺栓联接 1 其他条件相同的情况下 受力截面积最小者就是应力最大的截面 对于螺纹是螺纹小径所决定的截面 此题有四个这样的截面 截面积最小的为危险截面 mm2 对粗牙普通螺纹 查手册M20 d 1 17 294mm M27 d 1 23 752mm mm2 mm2 mm2 可见最小 即所受应力最大的零件为 它的危险截面为 2 因是松螺栓连接 N 例2 图示联接中采用两个M20的螺栓 其许用拉应力 160MPa 被联接件结合面间摩擦系数f 0 2 若摩擦传力的可靠性系数KS 1 2 试计算该联接允许传递的横向工作载荷 解 这是一个典型的普通螺栓联接受横向力作用的例子 对M20的螺栓 查手册得d1 17 294mm 则由 得N 由 得N 例3 起重卷筒与大齿轮用8个普通螺栓联接在一起 如图所示 已知卷筒直径D 400mm 螺栓分布圆直径D0 500mm 被联接结合面间摩擦系数f 0 12 若摩擦传力的可靠性系数KS 1 2 起重钢索拉力Q 50000N 螺栓材料的许用拉应力 100MPa 试设计该螺栓组的螺栓直径 解 这是典型的普通螺栓联接受转矩T作用的例子 1 计算转矩T N mm 2 计算螺栓所需要的预紧力F0 N mm 3 确定螺栓直径d1 mm 查GB196 81 取M36的螺栓 d1 31 670mm 28 768mm 讨论 1 此题也可改为 已知d查得d1 校核其强度 仍需先求F0 2 也可改为 已知d查得d1 然后求出F0和Tmax 再由平衡条件求Qmax 例4 图示为一汽缸盖螺栓组联接 已知缸内的工作压力p在0 1 5MPa之间变化 缸盖与缸体均为钢制 其结构尺寸如图所示 为保证气密性要求F1 1 5 1 8 F 螺栓间距不得大于120mm 试选择螺栓材料 并确定螺栓数目和尺寸 解 这是一个典型的普通螺栓联接受轴向力作用的例子 因为螺栓间距不得大于120mm 所以取z 10个 N 则每个螺栓所受的轴向工作拉力为 N 因为有气密性要求 取 螺栓所受总拉力N 又因是汽缸盖联接 选螺栓材料为45号钢 6 8级 查表5 8 MPa MPa mm 故选M12的螺栓d1 10 109mm 9 353mm 校核疲劳强度 MPa MPa MPa 满足强度条件 例5 已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接 托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行 距离为300mm 大小为60kN的载荷作用 现有如图所示的三种螺栓布置形式 如采用铰制孔用螺栓联接 试问哪一种螺栓布置形式所用的螺栓直径最小 应当选用哪种布置形式 为什么 解 此螺栓联接 虽然外载荷与螺栓的轴线垂直 但没有通过螺栓组的对称中心 应将外载荷向螺栓组的对称中心简化 得一横向力和一转矩 是一个典型的铰制孔用螺栓联接受横向力和转矩T共同作用的例子 应分别按铰制孔用螺栓联接受横向力和铰制孔用螺栓联接受转矩T求出作用在螺栓上的横向工作剪力 再用矢量合成的方法求出受力最大的螺栓所受的力 kNkN mm 对图a kN kN kN 对图b kN kN 对图c kN kN kN kN 因为图b Fmax最小 最小 可见图b 的布置形式所用的螺栓直径最小 应当选用图b 所示的布置形式 例6 解 此螺栓联接 虽然外载荷与螺栓的轴线平行 但没有通过螺栓组的对称中心 应将外载荷向螺栓组的对称中心简化 得一轴向力和一倾覆力矩 是一个典型的紧螺栓联接受轴向力和倾覆力矩M共同作用的例子 应分别按紧螺栓联接受轴向力和紧螺栓联接受倾覆力矩M求出作用在螺栓上的轴向载荷 再用代数合成的方法求出受力最大的螺栓所受的力 解 例7 解 此螺栓联接 虽然外载荷与螺栓的轴线垂直 但没有作用在联接结合面上 应将外载荷向联接结合面简化 得一横向力和一倾覆力矩 是一个典型的紧螺栓联接受横向力和倾覆力矩M共同作用的例子 应分别按紧螺栓联接受横向力和紧螺栓联接受倾覆力矩M求出作用在螺栓上的载荷 1 指出该联接的失效形式和计算准则 2 求保证联接不滑移所需要的预紧力F0 3 求螺栓最小直径d1 解 1 受载最大