螺纹连接(25题)

1、螺纹联接(25题)1.一厚度6=12mnfi勺钢板用4个螺栓固连在厚度6i=30mm勺铸铁支架上,螺栓的布置有(a)、(b)两种方案,如下图.：螺栓材料为Q235,(r=95MPa、r=96MPa,钢板(rp=320MPa,铸铁(rPi=180MPa,接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Kf=1.2,载荷F-12000N,尺寸l=400mm,a=100mm.托架螺栓组联接(1)试比拟哪种螺栓布置方案合理？(2)根据螺栓布置合理方案,分别确定采用普通螺栓连接和校制孔用螺栓连接时的螺栓直径.解题分析：此题是螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用的典型例子.解题时,首先要将作用于钢板上的外载荷已

2、向螺栓组连接的接合面形心简化,得出该螺栓组连接受横向载荷F工和旋转力矩T两种简单载荷作用的结论.然后将这两种简单载荷分配给各个螺栓,找出受力最大的螺栓,并把该螺栓承受的横向载荷用矢量叠架原理求出合成载荷.在外载荷与螺栓数目一定的条件下,对不同的螺栓布置方案,受力最大的螺栓所承受的载荷是不同的,显然使受力最大的螺栓承受较小的载荷是比拟合理的螺栓布置方案.假设螺栓组采用镀制孔用螺栓连接,那么靠螺栓光杆局部受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷,其设计准那么是保证螺栓的剪切强度和连接的挤压强度,可按相应的强度条件式,计算受力最大螺栓危险剖面的直径.假设螺栓组采用普通螺栓连接,那么靠拧紧螺母使被连接件接

3、合面间产生足够的摩擦力来传递横向载荷.在此情况下,应先按受力最大螺栓承受的横向载荷,求出螺栓所需的紧力；然后用只受预紧力作用的紧螺栓连接,受拉强度条件式计算螺栓危险剖面的直径d1；最后根据d1查标准选取螺栓直径d,并根据被连接件厚度、螺母及垫圈厚度确定螺栓的标准长度.解题要点：1 .螺栓组连接受力分析1将载荷简化将载荷Fx向螺栓组连接的接合面形心O点简化,得一横向载荷Fx=12000N和一旋转力矩T=Fx1=12000X400=4.8X106N-mm图解一.图解一托架螺栓组连接2确定各个螺栓所受的横向载荷在横向力F工作用下,各个螺栓所受的横向载荷Fs1大小相同,与人同向.Fs1=F'/

4、4=12000/4=3000N而在旋转力矩T作用下,由于各个螺栓中央至形心O点距离相等,所以各个螺栓所受的横向载荷Fs2大小也相同,但方向各垂直螺栓中央与形心O的连线图解二.Mb)图解二托架螺栓组连接对于方案a,各螺栓中央至形心O点的距离为raa2a2=10021002-141.1mm一T48106所以Fs2a=8487N4ra4141.4由图解二a可知,螺栓1和2所受两力的夹角a最小,故螺栓1和2所受横向载荷最大,即Fsmaxa二,Fs2+Fs2a+2Fs1Fs2aCOS=3000284872230008487cos45=10820N对于方案(b),各螺栓中央至形心O点的距离为rb=a=10

5、0mm所以Fs2bT4.8106元一4100=12000N由图解二b可知,螺栓1所受横向载荷最大,即Fsmaxb=Fs1Fs2b=300012000=1500N(3)两种方案比拟在螺栓布置方案(a)中,受力最大的螺栓1和2所受的总横向载荷Fsmaxa=10820N;而在螺栓布置方案(b)中,受力最大的螺栓1所受的总横向载荷Fsmaxb=15000N.可以看出,Fsmaxa<Fsmaxb,smaxsmaxasmax因此方案(a)比拟合理.2 .按螺栓布置方案(a)确定螺栓直径(1)采用镀制孔用螺栓连接因此按剪切强度1)由于镀制孔用螺栓连接是靠螺栓光杆受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷,设

6、计螺栓光杆局部的直径ds：ds410820二96=11.98mm查GB27-88,取M12X60(ds=14mm>11.98mm).2)校核配合面挤压强度：按图解三所示的配合面尺寸,有：螺栓光杆与钢板孔间Fs10820二P=-=104MPa十P=320MPadsh138螺栓光杆与铸铁支架孔间一Fs10820P1=ds、11330=27.7MPa:二P1=180MPa故配合面挤压强度足够.(2)采用普通螺栓连接由于普通螺栓连接,是靠预紧螺栓在被连接件的接合面间产生的摩擦力来传递横向载荷,因此首先要求出螺栓所需的预紧力F'.由fFr=KfFs,得图解三托架螺检组连接KfFs1.210

7、8200.15二86560N根据强度条件式可得螺栓小径d1,即di-41.3FnrJr41.386560二95=38.84mm查GB196-81,取M45(di=40.129mm>38.8mm).2.有一轴承托架用4个普通螺栓固联于钢立柱上,托架材料为HT150,许用挤压力rp=60MPa,螺栓材料强度级别为6.6级,许用平安系数S=3,接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Kf=1.2,螺栓相对刚度Cb=0.2,载荷F=6000N,尺寸如下图.试设Cb-Cm计此螺栓组连接.托架螺栓组连接解题分析：此题是螺栓组连接受横向载荷、轴向载荷和倾覆力矩共同作用的典型例子解题时首先要将作用于托架

8、上的载荷F分解成水平方向和铅垂方向的两个分力,并向螺栓组连接的接合面形心O点处简化,得出该螺栓组连接受横向载荷、轴向载荷和倾覆力矩三种简单载荷作用的结论.然后分析该螺栓组连接分别在这三种简单载荷作用下可能发生的失效,即：在横向载荷的作用下,托架产生下滑；在轴向载荷和倾覆力矩的作用下,接合面上部发生别离；在倾覆力矩和轴向载荷的作用下,托架下部或立柱被压溃；受力最大的螺栓被拉断或塑性变形.由上述失效分析可知,为预防别离和下滑的发生,应保证有足够的预紧力；而为预防托架或立柱被压溃,又要求把预紧力限制在一定范围.因此,预紧力确实定不能仅考虑在横向载荷作用下接合面不产生相对滑移这一条件,还应考虑接合面上

9、部不别离和托架下部或立柱不被压溃的条件.同时,要特别注意此时在接合面间产生足够大的摩擦力来平衡横向载荷的不是预紧力F',而是剩余预紧力F.螺栓所受的轴向工作载荷是由螺栓组连接所受的轴向载荷和倾覆力矩来确定的.显然,对上边两个螺栓来说,由螺栓组连接所受的轴向载荷和倾覆力矩所产生的轴向工作载荷方向相同,矢量叠加后数值最在,是受力最大的螺栓.最后就以受力最大螺栓的轴向工作载荷和预紧力确定螺栓所受的总拉力F0,根据螺栓的总拉力F0计算螺栓的直径尺寸,以满足螺栓的强度.解题要点：1 .螺栓组受力分析如下图,载荷F的可分解为横向载荷Fy=Fcos300=6000cos30'=5196N铅垂

10、向下轴向载荷Fx=Fsin30©=6000cos30©=3000N(水平向右)把Fx、Fy向螺栓组连接的接合面形心O点处简化,得到倾覆力矩M=Fx180Fv420xy=(3000黑180+5196x420)=2.722x106N-mm显然,该螺栓组连接受横向载荷Fy、轴向载荷Fx和倾覆力矩M三种简单载荷的共同作用.(1)确定受力最大螺栓的轴向工作载荷Fmax.在轴向载荷Fx作用下,每个螺栓受到的轴向工作载荷为FpFx30004-4二750而在倾覆力矩M作用下,上部螺栓进步受到拉伸,每个螺栓受以的轴向工作载荷为Fm=Mlmax4Ji2i12.72210621042102二32

11、0显然,上部螺栓受力最大,其轴向工作载荷为Fmax-FPFm=7503240=3990N(2)确定螺栓的预紧力F'1)由托架不下滑条件计算预紧力F'.该螺栓组连接预紧后,受轴向载荷Fx作用时,其接合面问压力为剩余预紧力F,而受倾覆力矩M作用时,其接合面上部压紧力减小,下部压紧力增大,故M对接合面间压紧力的影响可以不考虑.因此,托架不下滑的条件式为4fF,：-KfFyF"=F'AFm=F'1C.CbCmAL-CbI有4fF-1-Fp=KfFyL;Cb+Cmj：yK.F''r、所以f'=+1CFP4f【Cb+Cm)将数值代入上式,可

12、得125196F=1一川6(1-0.2)75010992N40.152)由接合面不别离条件计算预紧力F'ZF*1Cb>x二Cb).M八pmin110pAkCb+CmjA、Cb十CmjW可得FF>-1-CbYfx+Ai2、Cb+Cm人WJ式中A接合面面积,A=280X(500-280)=61600mm2;W接合面抗弯载面模量,即2280500W二3mm(280961I=9.618101500JJZ螺栓数目,Z=40其他参数同前.将数值代入上式,可得,1F-(1-0.2)30002.7221069.618106x61600=4087N3)由托架下部不被压溃条件计算预紧力F

13、9;(钢立柱抗挤压强度高于铸铁托架)ZF1Cb+Cm士PCbCmW可得8峰+卜占/一a)式中,kP为托架材料的许用挤压应力,kL=60MPa.其他参数同前.将数值入上式,可得,1：'2.722X106胃FE一父60父61600+(1-0.2)父300061600|=921113N4、9.618父106综合以上三方面计算,取F'=11000NO2 .计算螺栓的总拉力F0这是受预紧力F'作用后又受轴向工作载荷F作用的紧螺栓连接,故螺栓的总拉力为CF0=F1-bF=110000.23990=11798NCb-Cm41.3F0jrJr3 .确定螺栓直径d1-式中卜】为螺栓材料的

14、许用拉伸应力,由题给条件知口=os/S】=360/3=120MPa.41.311798所以d1=12.757mm二120查GB196-81,取M16(d1=13.855mm>12.757mm).说明：该题也可先按托架不下滑条件确定预紧力F',然后校核托架上部不别离和托架下部不压溃.3.有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接,如下图.气缸中的压力P在02MPa之间变化,气缸内径D=500mm,螺栓分布圆直径D0=650mm.为保证气密性要求,乘U余预紧力F*=1.8F(F为螺栓的轴向工作载荷),螺栓间距tE4.5d(d为螺栓的大径).螺栓材料的许用拉伸应力tl=120MPa,许用应力

15、幅L1=20MPa.选用铜皮石棉垫片,螺栓相对刚度C"(Cb+Cm)=0.8,试设计此螺栓组连接.气帽盖螺桂组连接解题分析：此题是典型的仅受轴向载荷作用的螺栓组连接.但是,螺栓所受载荷是变化的,因此应先按静强度计算螺栓直径,然后校核其疲劳强度.止匕外,为保证连接的气密性,不仅要保证足够大的剩余预紧力,而且要选择适当的螺栓数目,保证螺栓问问距不致过大.解题要点：1 .初选螺栓数目Z由于螺栓分布圆直径较大,为保证螺栓问问距不致过大,所以应选用较多的螺栓,初取Z=24O2 .计算螺栓的轴向工作载荷F(1)螺栓组连接的最大轴向载荷Fq:l二D2二50025一Fq=p=2=3.92710N44

16、(2)螺栓的最大轴向工作载荷F:Fq=Fq3.927106Z24二16362.5N3 .计算螺栓的总拉力F0F0=FF=1.8FF=2.8F=2.816632.5=45815N4 .计算螺栓直径41.3F041.345815dimm=25.139mm>',二4I1.二120查GB196-81,取M30(d1=26.211mm>25.139mm).5 .校核螺栓疲劳强度CbCb-Cm2F二d12=0.8216362.5二26.211212.13MPa:二kl20MPa故螺栓满足疲劳强度.6 .校核螺栓间距实际螺栓间距为二D.二650一,一一t=85.1mm：4.5d=4.53

17、0=135mmZ24故螺栓间距满足连接的气密性要求.4.起重卷筒与大齿轮用8个普通螺栓连接在一起,如下图.卷筒直径D=4000mm,螺栓分布圆直径D°=500mm,接合面间摩擦系数f=0.12,可靠性系数Ks=1.2,起重钢索拉力Fq=50000N,螺栓材料的许用拉伸应力%】=100MPa.试设计该螺栓组的螺栓直径.解题分析：此题是典型的仅受旋转力矩作用的螺栓组连接.由于此题是采用普通螺栓连接,是靠接合面间的摩擦力矩来平衡外载荷一一旋转力矩,因此此题的关键是计算出螺栓所需要的预紧力F'.而此题中的螺栓仅受预紧力F'作用,故可按预紧力F'来确定螺栓的直径.卷筒与

18、大齿轮的螺栓组连接解题要点：1.计算旋转力矩Td4007一T=Fq=50000父=10N-mmQ222 .计算螺栓所需要的预紧力F'由ZfF-D0=DsT22KsTZfD将数值代入上式,可得匚2KsTF二21,2107ZfD080.12500=50000N-mm3 .确定螺栓直径di413F41,350000二100=28.768mm查GB196-81,取M36(d1=31.670mm>28.768mm).讨论：(1)此题也可改为校核计算题,螺栓直径,校核其强度.其解题步骤仍然是需先求F',然后验算J,=工|匚£k二d12/4(2)此题也可改为计算起重钢索拉力F

19、q0螺栓直径,计算该螺栓所能承受的预紧力F',然后按接合面摩擦力矩与作用于螺栓组连接上的旋转力矩相平衡的条件,求出拉力Fq,即由FqZfFD0KsDZfFd=ksfq.5.下列图所示两种火紧螺栓连接,图a用一个螺栓连接,图b用两个螺栓连接.图a与图b中：载荷Fq=2000N,轴径d=60mm,截获Fq至轴径中央距离L=200mm,螺栓中央至轴径中央距离l=50mm.轴与毂配合面之间的摩擦系数f=0.5mm,可靠性系数Ks=1.2,螺栓材料的许用拉伸应力k】=100MPa.试确定图a和图b连接螺栓的直径d.央紧螺栓连接解题分析：见图解夹紧连接是借助地螺栓拧紧后,毂与轴之间产生的摩擦力矩来

20、平衡外载荷Fq对轴中央产生的转矩,是螺栓组连接受旋转力矩作用的一种变异,连接螺栓仅受预紧力F'的作用.由于螺栓组连接后产生的摩擦力矩是由毂与轴之间的正压力Fn来计算,当然该正压力Fn的大小与螺栓预紧力F'的大小有关,但假设仍然根据一般情况来计算那么会出现错误.在确定预紧力F'与正压力Fn的关系时,对于图a可将毂上K点处视为较链,取一局部为别离体；而对于图b可取左半毂为别离体.F'与Fn之间的关系式确定后,再根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件,确定出正压力Fn与载荷Fq之间的关系式,将两式联立求解,便可计算出预紧力F'之值,最后按螺栓连接的强度条件式,确定

21、出所需连接螺栓的直径do夹紧螺栓连接解题要点：1.确定图a连接螺栓直径d1计算螺栓连接所需预紧力F'将毂上K点视为钱链,轴对毂的正压力为Fn,由正压力Fn产生的摩擦力为fFN.取毂上一局部为别离体,对K点取矩,那么有所以Fd2F=Fnd2ld注意：此时作用于别离体上的力中没有外载荷Fq而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件,那么有d2fFN=KsFqL2所以F-K2FQLfd从而有KsFqLdKsFqL=fd2ldf(2ld)将数值代入上式,可得KsFqLf(2ld)1.220002000.15(25060)=20000N(2)确定连接螺栓的直径d该连接螺栓仅受预紧力F'作用,故

22、其螺纹小径为di41.3F_41.32000二4I二100=18.195mm查GB196-81,取M24(d1=20.752mm>18.195mm).2.确定图b连接螺栓直径d计算螺栓连接所需预紧力F'取左半毂为别离体,显然,F'=Fn/2.而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件,那么有d2fFN=KsFqL2所以KsFqLfd从而有KsFqLfd将有关数值代入上式,可得KsFqL_1.22000200F=-26666.7Nfd20.1560(2)确定连接螺栓的直径d该连接螺栓仅受预紧力F'的作用,故其螺纹小径为d141.3Fy-nrJr41.326666.7二10

23、0=21.009mm查GB196-81,取M30(d1=26.211mm>21.009mm).说明：这里查取的连接螺栓直径d是按第一系列确定的；假设按第二系列,那么连接螺栓的直径d为M27(d1=23.752mm).6.图示弓形夹钳用Tr28X5螺杆夹紧工作,压力F=40000N,螺杆末端直径d0=20mm,螺纹副和螺杆末端与工件间摩擦系数f=0.15.(1)试分析该螺纹副是否能自锁；(2)试计算拧紧力矩To稗弓形央钳解题要点：(1)GB5796.1-86查得Tr28X5梯形螺纹的参数如下:大径d=28mm；中径d2=25.5mm；螺距p=5mm.又知该螺纹为单线,即线数n=1,所以螺旋

24、升角九=arctan巫=arctan俨5=3.2571=3F4'16.而当量摩擦角r：d2二25.5：v=arctanfv=arctancos:f=0.15,B=a/2=15°,所以得015vaarctan-015-=8.827=84937cos15显然；：v,故该螺纹副能自锁.(2)由于控紧螺杆既要克服螺纹副间的摩擦力矩Ti,又要克服螺杆末端与工件间的摩擦力矩T2,故拧紧力矩T=T1+T2T1=Ttan(：v)曳225.5二40000tan(3.5718.827)Nmm=112112Nmm螺杆末端与工件间的摩擦相当于止推轴颈的摩擦,其摩擦力矩_1.1T2=fFd0=一父0.

25、15父40000M20N-mm=4000N-mm33A和B向中央移近,从而将故得T=Ti+T2=(112112+4000.Nmm=152112N-mm7.图示为一螺旋拉紧装置,旋转中间零件,可使两端螺杆被拉零件拉紧.：螺杆A和B的螺纹为M16(di=13.385mm),单线；其材料的许用拉伸应力tl=80MPa；螺纹副间摩擦系数f=0.15o试计算允许施加于中间零件上的最大转矩Tmax,并计算旋紧时螺旋的效率螺旋拉紧装置解题分析：由题给条件可知；旋转中间零件,可使两端螺杆受到拉伸；施加于中间零件上的转矩T愈大,两端螺杆受到的轴向拉力F愈大；而螺杆尺寸一定,所能承受的最大轴向拉力Tmax那么受到

26、强度条件的限制,因此,对该题求解时首先应按强度条件式Qe=2F&k,计算出Tmax；然后由Tmax计算螺纹副间的摩擦力矩Timax；最后求出允二i/4许旋转中间零件的最大转矩Tmax.解题要点：(1)计算螺杆所能承受的最大轴向拉力Tmax由=萼££e二2/4F<,2二d141.3d121二d13.8352Tmax=80=925141.341.3(2)计算螺纹副间的摩擦力矩Tmax由GB196-81查得M16螺纹的参数如下：大径d=16mm;中径d2=14.701mm;螺距p=2mm;单线,即线数n=1.所以螺旋升角np12.1=arctanarctan=2.4

27、80=22847d2二14.701而当量摩擦角：v=arctanfv=arctan一匚cos-f=0.15,B=a/2=30,所以得所以；v=arctan-015-=9.826=94935cos30螺纹副间的最大摩擦力矩d2llmax-Tmaxtan"-V)214,701一二9251xtan(2.480.+9,826'x-一N-mm=14834N-mm(3)计算允许施加于中间零件上的最大转矩Tmax由于施加地中间零件上的转矩要克服螺杆A和B的两种螺纹副问摩擦力矩,故有Tmax=2T1max=2X14834=29668N-mm(4)计算旋紧时螺旋的效率由于旋紧中间零件转一周,做

28、输入功为Tmax2n,而此时螺杆A和B各移动1个导程l=np=1m2mm=2mm,做有用功为2Fmaxl,故此时螺旋的效率为_2FmaxlTmax2a292512296882二:0.199=19.9%5八5tan,tan2.480或按公式=定0.199=19.9%tan(：v)tan(2.4809,826)8.有一升降装置如下图,螺旋副采用梯形螺纹,大径d=50mm；中径d2=46mm；螺距p=8mm；线数n=4,去承面采用推力球轴承.升降台的上下移动处采用导滚轮,它们的摩擦阴力忽略不计.设承受截Fq=50000N,试计算：(1)升降台稳定上升时的效率刈,螺旋副间摩擦系数f=0.1.(2)稳定

29、上升时施加于螺杆上的力矩.(3)假设升降台以640mm/min上升,那么螺杆所需的转速和功率.(4)欲使升降台在截获Fq作用下等速下降,是否需要制动装置？假设需要,那么加于螺杆上的制动力矩是多少？升降装置解题要点：(1)计算升降台稳定上升时的效率该螺纹的螺旋升角为np48=arctanarctan=12.480d2二46而螺旋副的当量摩擦角为v=arctanff0.1=arctan=arctan=5.911cos:cos15故得效率=66.58%tantan12.480tan(外)-tan(12.4805.911)(2)计算稳定上升时施加地螺杆上的力矩TT=FQtan(；%)246=50000

30、TAN(12.4865.911)二382487Nmm(3)计算螺杆所需转速n和功率p按题给条件,螺杆转一周,升降台上升一个导程L=np=4X8=32mm,故假设升降台以640mm/min的速度上升,那么螺杆所需转速为n=(640+32)=20r/min计算螺杆所需功率P,有如下三种方法：1)第一种计算方法：按螺杆线速度、及圆周力Ft确定螺杆所需功率Po曲二d2n601000二4620601000=0.0482m/s及Ft二FQtan('Pv)=50000tan(12.4865.911)=16630N可得P1000166300.04821000=0.801kW2)第二种计算方法：按同一轴

31、上功率Tn_382487209.551069.55106=0.8P与转矩T、转速n之间的关系式,可得kW3)第三种计算方法：按升降台以速度U2=640mm/mi上升时所需功率来确定螺杆所需功率P,即P=Fq21000而640=0.0107m/s601000故得P=21000500000.010710000.6658=0.8kW(4)判断是否需要制动装置,计算制动力矩T'而九二12.486©Pv=5.911,可知九aPv螺旋副不自锁,故欲使升降台在载荷Fq作用下等速下降,那么必须有制动装置.施加于螺杆上的制动力矩为T=FQtan('-：v)出=50000tan(12.4

32、86-5.911)22=132551N-mm9.有一受预紧力F'和轴向工作载荷F=1000N作用的紧螺栓连接,预紧力F'=1000N,螺栓的刚度Cb与被连接件的刚度Cm相等.试计算该螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力F.在预紧力F'不变的条件下,假设保证被连接件间不出现缝隙,该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少？解题要点：一一Cb一F0=FbF=1000N0.51000N=1500NCbCm.CF=F1-bF=1000N-0.5M1000N=500N<Cb+CmJF-F0-F-1500N-1000N-50CN为保证被连接件间不出现缝隙,那么FW>0O由F&q

33、uot;二F'1CbCb-cm>0得所以1-Cb/CbCm1-0.51000N=2000NFma,200CN10.如下图为一圆盘锯,锯片直径D=500mm,用螺母将其夹紧在压板中间.锯片外圆上的工作阻力Ft=400N,压板和锯片间的摩擦系数f=0.15,压板的平均直径D°=150mm,可靠Tt系数Ks=1.2,轴材料的许用拉伸应力(r=60MPa.试计算轴端所需的螺纹直径.(提示：此题中有两个接合面,压板的压紧力就是螺纹连接的预紧力.)解题要点：(1)计算压板压紧力F'.由2fFD0D寸二KsFt-KsFtD2fD012400500N=5333.N20.1515

34、0(2)确定轴端螺纹直径.由41.3F二二41.35333.3mm=12.130mm冗60查GB19681,取M16(d113.835mm>12.30mm)11.如下图为一支架与机座用4个普通螺栓连接,所受外载荷分别为横向载荷Fr=5000N,轴向载荷Fq=16000N.螺栓的相对刚度Cb/(Cb+Cm)=0.25,接合面问摩擦系数,f=0.15,可靠性系数Ks=1.2,螺栓材料的机械性能级别为8.8级,最小屈服极限(rmin=640MPa,许用平安系数S=2,试计算该螺栓小径d1的计算值.解题要点(1)螺栓组连接受力分析这是螺栓组连接受横向载荷Fr和轴向载荷Fq联合作用的情况,故可按结

35、合面不滑移计算螺栓所需的预紧力F,按联接的轴向载荷计算单个螺栓的轴向工作载荷F,然后求螺栓的总拉力F0O1)计算螺栓的轴向工作载荷Fo根据题给条件,每个螺栓所受轴向工作载荷相等,故有16000N-4000N2)计算螺栓的预紧力F'o由于有轴向载荷的作用,接合面间的压紧力为剩余预紧力F,故有4fF=KsFr而F*=F-1-CbFICb+CmJ联立解上述两式,那么得F'=+'1-CF=1.2父5000N+(1-0.25T4000N=13000N4fCb+Cm4M0.153)计算螺栓的总拉力F0o(2)计算螺栓的小径d1螺栓材料的机械性能级别为8.8级,其最小屈服极限仃smi

36、n=640MPa,故其许用拉伸应力640二=mn_=_0MPa=320MPaS2所以dB41.314000mm=8.510mm二32012.一牵曳钩用2个M10(di=8.376mm)的普通螺栓固定于机体上,如下图.已知接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Ks=1.2,螺栓材料强度级别为6.6级,屈服极限(rs=360MPa,许用平安系数S=3.试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力FRmax.解题要点:(1)计算螺栓允许的最大预紧力Fmax1.3F二d2/4&二-,2二二d141.3而二=360-MPa=120MPa,所以S3120,瘪3“8.376Fmax=N=5086.3N41.

37、3(2)计算连接允许的最大牵引力FRmax由不得2fFmax=KsFRmaxFRmax2fFmax20.155086.N=1271.NKs1.213.如下图为一凸缘联轴器,用6个M10的较制孔用螺栓连接,结构尺寸如下图.两半联轴器材料为HT200,其许用挤压应力(rP1=100MPa,螺栓材料的许用切应力r=92MPa,许用挤压应力(rP2=300MPa,许用拉伸应力(r=120MPa.试计算该螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmaxo假设传递的最大转矩Tmax不变,改用普通螺栓连接,试计算螺栓小径dl的计算值(设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16,可靠性系数Ks=1.2)0111-鲁解题要点：(

38、1)计算螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax该校制孔用精制螺栓联接所能传递转矩大小受螺栓剪切强度和配合面挤压强度的制约.因此,可按螺栓剪切强度条件来计算Tmax,然后校核配合面挤压强度.也可按螺栓剪切强度和配合面挤压强度分别求出Tmax,取其值小者.本解按第一种方法计算.由<2T26DRs/4Tmax3D二dj3340二1192N.mm=8917913.4N.mm校核螺栓与孔结合面间的挤压强度:2T6DdshminV二p式中,hmin为配合面最小接触高度,hmin=60mm-35mm=25mm；叵P为配合面材料的许用挤压应力,因螺栓材料的.12大于半联轴器材料的.口,故取.=.口=100

39、MPa.一2T289179134所以c-p=max=28917913.4MPa=31.8MPa:二二P=100MPa6Ddshmin63401125满足挤压强度.故该螺栓连接允许传递的最大转矩Tmax=8917913.4N-mm(2)改为普通螺栓连接,计算螺栓小径d11)计算螺栓所需的预紧力F'.按接合面间不发生相对滑移的条件,那么有6fFD/2=KsTmax所以KTsmax3fD1.28917913.430.16340N=65572.N2)计算螺栓小径d1d1>41.3F41.365572.9mm=30.074mm二二二12014.有一提升装置如题图所示所以Wmax6fFmax

40、D.KsD60.153203.2180N=2882.N1.2150(1)卷筒用6个M8(di=6.647mm)的普通螺栓固连在蜗轮上,卷筒直径D=150mm,螺栓均布于直径Do=180mm的圆周上,接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Ks=1.2,螺栓材料的许用拉伸应力b=120MPa,试求该螺栓组连接允许的最大提升载荷Wmaxo(2)假设Wmax=6000N,其他条件同(1),试确定螺栓直径.解题要点：(1)计算允许最大提升载荷Wmax该螺栓组的螺栓仅受预紧力F'作用,螺栓所能承受的最大预紧力为N=3203.2N二-：d；120二6.6472max二二41.341.3那么根据接合

41、面间不发生相对滑动条件,可得6fFmax0=KsWmaxmaxsmax(2)确定螺栓直径由接合面间不发生相对滑动条件,可得所以6fFmaxD0=KsWmax-2F=KsWmaxDJ2600015;6666.N6fD060.15180d1>.43F41.36666.7mm=9.589mm二二二120查GB19681,取M12(d1二10.106mm>9.589mm).15.如下图,一钢制受拉零件用两个普通螺栓固定在钢制机座上,为保证联结可靠,试确定所需要的螺栓直径d1,并验证被联接件接合面间是否会出现缝隙.：拉力Q=2000N,被联接件接合面的摩擦系数R=0.16,取可靠性系数Kf=

42、1.2,联接的相对刚度Ci/(Ci+C2)=0.3,取螺栓的许用应力o=80MPa,其余尺寸见图示120mm解:zF0_KfQF0KfQ122000=/ww=7500n20.16FX60=Q父150,FQ1505000N60F0>F被联接件接合面不会出现缝隙.CiF2=F01F-9000NCiC241.3F2d1-2=13.65mm1二二16.如图,某螺栓联接的预紧力为,测得此时螺栓伸长,被联接件缩短.在交变轴向工作载荷作用下,如要求剩余预紧力不孝与9000N,试求：(1)所允许交变轴向工作载荷的最大值；(2)螺栓与被联接件所受总载荷的最大与最小值.力N21000180001500012

43、0009000解：(1) 允许交变轴向工作载荷的最大值为180009000=9000N(2) 螺栓所受最大载荷18000N,最小载荷15000N,被联接件所受最大载荷15000N,最小载荷9000N.17.某油缸缸内最大油压P=200N/cm2,油缸内圆截面面积为400cm2,钢盖用8个均匀的M20普通螺栓联接在缸体上,螺栓连接的相对刚度C(C1+C2)=0.2,假设螺栓材料的许用应力仃=140N/mm2,M20的普通螺栓的小径截面积A=235mm2,根据紧密型要求,剩余预紧力F''=1.3F,F为工作载荷.求:(1)单个螺栓所受载荷Fo为多少?(2)螺栓是否满足强度要求？(3

44、)螺栓预紧力F''为多大?解：PS200400(1)F=10000N,F=1.3F=13000N,F0=F+F=23000Nz8caA1.323000235=127.2N/mm2qCoF=F2-F=130000.810000=21000NCiC218 .对于一紧螺栓联接,在螺栓预紧力和轴向工作拉力不变的条件下,假设将联接间的金垫片换成皮革垫片,试用力一一变形图说明螺栓所受的总拉力和接合面剩余预紧力的变化情况解：金属垫片换成皮革垫片后,被联接彳刚度Cm降低,以下降为日m,螺栓总拉力由F2增大到F2,接合面剩余预紧力由Fi增大到F'l.19 .方形盖板用四个螺钉与箱体相联,

45、盖板中央的吊环受力F£=10000N,因制造误差取剩余预紧力吊环由o点移到o点,其中oo=5J2mm,求受力最大螺钉的总拉力F=0.8F)解:FiFv10000z4=2500NM=FvQO'=100005.2F2M2000(%2/2)=500NF=F+F2=3000N(螺钉4受力最大)F=0.8F=2400NF4总=F+F=5400N20 .如下图的加紧联接,柄部受载荷P=600N,柄长L=350mm,轴直径db=60mm,螺栓个数z=2,接合面摩擦系数f=0.15,螺栓的许用应力仃=75MPa,试确定螺栓直径.解:Nl=N2,4=日2N1cos11N2cos-2=Pfdb/

46、2(NiN2)=PLF1=F2N2sin-2:F1上述5个公式联立得:Fi=F2PL1-(60023502()2-111666N600.15螺栓所受力Q-F1-11666Nd1-41.3Q41.31166616.05mm二二二75取M20螺栓,其d1=17.294mm>16.05mm21.如下图,方形盖板用四个螺钉与箱体连接,吊环作用10KN吊环因制造误差中央O与螺栓组形心O偏离572mm,求受力最大的螺栓所受的工作拉力.解：在轴向载荷F作用下,各螺栓所受的工作拉力为F10F1=2.5KNz4在工作载荷F作用下,螺栓组所受的倾覆力矩M=FOO'=1010352107=70.7NM右上角螺栓所受载荷FmaxFmaxMlmaxMlM70.7L2一212一21:200二10P2=250N_3所以右上角螺栓所受的轴向工作载荷即工作拉力为:F二FlFmax=2500250=2750N22.螺栓组连接的三种方案如下图,L=300mm个方案中受力最大螺栓的剪力各为多少？那个方案较好？a=60mm,试分别计算螺栓组解:(a)方案:(b)方案:Fmax=-RL=2.833R32a(螺栓3受