螺栓联接例题(2)-螺栓部分3个不错的例题

1、例1：如图所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷F=4800N,其 作用线与垂直线的夹角=50，底板高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺 栓组联接。 解：1.螺栓组结构设计 采用如图所示的结构，螺栓数Z=4，对称布置 2.螺栓受力分析 1）在工作载荷F的作用下，螺栓组联接承受以下各力和倾覆力矩的作用： 轴向力（作用于螺栓组中心，水平向右） 横向力（作用于接合面，垂直向下） 倾覆力矩（顺时针方向） 2）在轴向力作用下各螺栓所受工作拉力为： NNFF h 367750sin4800sin NNFF v 308550cos4800cos cmNFFM vh .1051071516

2、K K b 220 h 150 160 50 NN z F F h a 919 4 3677 3）在倾覆力矩作用下，上面两螺栓受加载作用、下面受减载作用，故上面 的螺栓受力较大，所受的载荷按式（5-31）确定 NN L ML F z i i 1877 14142 14105107 22 1 2 max max 故上面螺栓所受的轴向工作载荷为 NNNFFF a 27961877919 max 4）在横向力Fv的作用下，底板联接结合面可能产生滑移，根据底板结合 面不滑移的条件 vsF KfzF 1 a mb m F CC C FF 01 vsh mb m FKF CC C zFf 0 2 . 0

3、mb b CC C 由表5-6查得接合面的摩擦系数f=0.16，并取 ，则 8 . 01 mb b mb m CC C CC C 取防滑系数Ks=1.2，则螺栓所需的预紧力为 NNF CC C f FK z F h mb mvs 652036778 . 0 16. 0 30852 . 1 4 11 0 5）上面每个螺栓所受的总拉力F2可按式（5-18）求得 NNNF CC C FF mb b 707927962 . 06520 02 3.确定螺栓直径 选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由表5-8查得材料屈服极限 s=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5，故螺栓材料的许

4、用应力为： MpaMPa S S 160 5 . 1 240 根据式（5-20）求得螺栓的危险截面直径为 mmmm F 6 . 8 1601416. 3 3 . 143 . 14 2 按粗牙螺纹标准（GB196-81)，选用螺纹公称直径d=12mm（螺纹小径 d1=10.106mm8.6mm） 4.校核螺栓组联接接合面的工作能力 1）联接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止接合面压碎。参考式 （5-36），有 W M F CC C zF A h mb m 0max 1 MPacmN cmN 84. 1/6 .184 / 2234 2 34 12 15 105107 36778 . 0652

5、04 223415 1 2 2 22 由表5-7查得MPaMPaMPa Bp 84. 11252505 . 05 . 0 故联接结合面下端不致压碎 联接结合面上端应保持一定的残余预紧力，以防止托架受力时接合面产生 间隙，即 0 min 072. 0/44.72 1 2 0min MPacmN W M F CC C zF A h mb m 故接合面上端受压最小处不会产生间隙。 5.校核螺栓所需的预紧力是否合适 参考式（5-2）,对碳素钢螺栓，要求 10 7 . 06 . 0AF s 已知 2222 11 214.80106.10 44 ,240mmmmdAMPa s 取预紧力下限即 NNA s

6、8 .11550214.802406 . 06 . 0 1 要求的预紧力F0=6520N，小于上值，故满足要求。 确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型、长度、精度以及相应的螺母、垫 圈等结构尺寸，可根据底板厚度、螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全 面考虑后定出，此处从略。 例例2.一钢制液压油缸，缸内油压一钢制液压油缸，缸内油压p=2.5MPa（静载），油缸内径（静载），油缸内径D=125mm，缸，缸 盖由盖由6个个M16的螺栓联接在缸体上，螺栓材料强度级别为的螺栓联接在缸体上，螺栓材料强度级别为4.6级，设螺栓的刚度级，设螺栓的刚度 系数系数Cb和缸体缸盖的刚度系数和缸体缸盖的刚度系数Cm之比

7、为之比为Cb/Cm =0.25，若根据联接的紧密性要，若根据联接的紧密性要 求，残余预紧力求，残余预紧力F11.5F，求预紧力，求预紧力F0应控制在什么范围内才能满足此联接的应控制在什么范围内才能满足此联接的 要求要求 解：解：1.计算单个螺栓的工作拉力计算单个螺栓的工作拉力F pDF 2 4 Np DF F51135 . 2 24 125 246 22 2.计算允许的螺栓最大总拉力计算允许的螺栓最大总拉力F2 N d F d F MPa S ca s 18502 3 . 14 160835.13 3 . 14 , 4 3 . 1 160 5 . 1 240 22 1 2 2 1 2 3.求预

8、紧力求预紧力F0允许的范围允许的范围 每个螺栓的工作拉力每个螺栓的工作拉力 缸盖联接所受的载荷缸盖联接所受的载荷 螺栓材料强度级别螺栓材料强度级别4.6级级,查表查表5-8得，得， s=240MPa 由表由表5-10取安全系数取安全系数S=1.5 （1）按螺栓强度条件，求允许的最大预紧力 NF NF CC C FF C C CC C C C mb b b m mb b m b 1747951132 . 018502 18502 2 . 0 1 1 25. 0 0 02 （2）按联接紧密性条件求所需最小预紧力 NFN NF FFFF CC C FF FF CC C F FF F CC C FF

9、F CC C FF mb m mb m mb m mb m 1747911760 1176051133 . 2 3 . 28 . 05 . 15 . 1 5 . 1 5 . 1 0 0 0 0 1 01 10 例例3、一块矩形钢板用、一块矩形钢板用4个螺栓固连在宽度为个螺栓固连在宽度为250mm的槽钢上，螺栓的布置有的槽钢上，螺栓的布置有 （a）、（）、（b）两种方案，如图所示。已知载荷）两种方案，如图所示。已知载荷F=16000N， l=425mm， a=75mm， b=60mm。设钢板和槽钢的摩擦系数。设钢板和槽钢的摩擦系数f=0.12，防滑系数，防滑系数Ks=1.2。试。试 问：若采用铰

10、制孔螺栓，试比较哪种螺栓布置方案合理问：若采用铰制孔螺栓，试比较哪种螺栓布置方案合理 解：1.螺栓组受力分析 1）如图所示，将载荷F向螺栓组形心简化可得： 横向力F： F=16KN 旋转力矩T： T=Fl=16000425Nmm=6.8106Nmm 2）确定采用铰制孔螺栓时各个螺栓所受的横向载荷。 由F=引起的横向载荷F1：F1= F/4=(16000/4)N=4000N 方案(a)： 各螺栓轴线到形心距离 mmmmbarrrrra966075 22 22 4321 故 NN r T F a 6 .17708 964 108 . 6 4 6 2 由图a可知螺栓1、2受横向力较大 NFFFFFa7 .2286196/753 .177084000cos2 22 121 2 2 2 11 方案b NFF aa 7 .22861 1max NFFFFFa1 .2244896/603 .177084000cos2 22 221 2 2 2 12 故方案a螺栓所受最大横向力： 各螺栓轴线到形心距离 mmbrrmmarr bbbb