第05章 螺栓联接与螺旋传动

1、机械设计第5章 螺纹联接和螺旋传动联接的分类联接的分类动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对 运动。例如：机械原理中，各种运动运动。例如：机械原理中，各种运动 副之间的联接。副之间的联接。静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存 在相对运动的联接。在相对运动的联接。静联接静联接可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆 开的联接。例如：螺纹联接、键联接。开的联接。例如：螺纹联接、键联接。不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆

2、开的联接。例如：铆接、焊接等。的联接。例如：铆接、焊接等。过盈联接过盈联接下一页下一页5.1.1 螺纹的主要参数和常用类型螺纹的主要参数和常用类型5.1 螺纹与螺纹连接d2螺旋线螺旋线-一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹螺纹-一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹下一页下一页1.螺纹的形成螺纹的形成按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋

3、向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹下一页下一页螺纹的牙型螺纹的牙型矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹M梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹1530330粗牙、细牙粗牙、细牙下一页下一页按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形

4、螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹下一页下一页按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹螺纹副螺纹副下一页下一页见下一页图见下一页图外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹螺纹副螺纹副下一页下一页按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分

5、按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹螺旋传动螺旋传动下一页下一页见下一页图见下一页图联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹下一页下一页按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分

6、按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹下一页下一页见下一页图见下一页图圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹管螺纹管螺纹下一页下一页(3)中径中径d2 也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。d1d2d(1)大径大径d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。(2) 小径小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。(4) 螺距螺距P 相邻两牙在中径

7、线上对应两点间的轴向距离。(5) 导程导程S(6) 螺纹升角螺纹升角 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角 (7)牙型角牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。tg=d2 nP 牙侧角牙侧角 牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。 d2SS = nP同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P二、螺纹的主要几何参数二、螺纹的主要几何参数SPP/2P/2下一页下一页1. 螺栓联接：普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接2. 双头螺栓联接3. 螺钉联接4. 紧定螺钉联接其它其它：地脚螺栓联接；吊环螺栓联接； T型槽螺栓联接；观看各种螺栓与螺钉观看各种螺栓与螺钉下一页下一页5.

8、1.2 螺纹联接的类型和标准螺纹连接件螺纹联接的类型和标准螺纹连接件1. 螺栓联接：普通螺栓联接：应用广泛 铰制孔用螺栓联接 2. 双头螺栓联接：常拆卸3. 螺钉联接：被联接件之一较厚普通螺栓与铰制孔螺栓的连接比较普通螺栓与铰制孔螺栓的连接比较下一页下一页螺钉联接螺钉拧入深度H: 钢或青铜 Hd 铸铁 H=(1.251.5)d 铝合金 H=(1.5 2.5)d下一页下一页下一页下一页紧定螺钉联接地脚螺栓 吊环螺栓 T形槽螺栓 其它螺纹联接下一页下一页)(2021vtgFdT202030300231dDdDFfTc0F下一页下一页5.2 螺纹联接的预紧拧紧力矩与预紧力的关系 T= FL = T1

9、+T2对对M12M12以下的螺栓，应注意控制预紧力，以防过载拉断。以下的螺栓，应注意控制预紧力，以防过载拉断。dddDfddvc1 . 117. 0tan7 . 1; 2 . 01 . 09 . 0,23241002对普通螺栓：dFT02 . 0231 ）式：代入（)231 ()tan(231220203030021vcddDdDfFTTT下一页下一页 螺纹联接的控制预紧力的方法控制预紧力的方法 控制应力或应变 控制拧紧力臂 控制拧紧力矩应变片下一页下一页控制预紧力的方法 控制拧紧力矩测力矩扳手定力矩扳手冲击扳手下一页下一页#螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动。以防止联接的松动，影响正

10、常工作。#螺纹联接的防松按工作原理可分为三类（P74图5.145.16）： 1 1.摩擦防松 2.直接锁住（机械防松） 3.不可拆卸防松（铆冲；粘接； 焊接）#5.3螺纹联接的防松下一页下一页下一页下一页弹簧垫圈防松自锁螺母防松1. 摩擦防松摩擦防松下一页下一页摩擦防松 对顶螺母防松下一页下一页2.机械防松机械防松 螺栓螺栓+开槽螺母开槽螺母+开口销开口销螺栓装配图开槽螺母开口销下一页下一页开口销与槽形螺母机械防松（直接锁住）下一页下一页机械防松 止动垫片防松下一页下一页机械防松 止动垫片防松下一页下一页机械防松 串联钢丝防松正确错误下一页下一页机械防松 圆螺母+止动垫片下一页下一页下一页下一

11、页3.永久防松永久防松铆冲焊接下一页下一页5.4 螺栓组联接设计1、被联接件形状应简单对称；、被联接件形状应简单对称；5.4. 1螺栓组联接的布置形式螺栓组联接的布置形式图5.17 螺栓组连接接合面常用形式下一页下一页2.螺栓布置应受力均等；螺栓布置应受力均等；图5.18 接合面受弯曲或扭转时螺栓的布置扳手空间尺寸压力容器的螺栓间距3.布置螺栓应留有合理的间距、边距，方便装配布置螺栓应留有合理的间距、边距，方便装配下一页下一页下一页下一页4.同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽量一致；同一圆同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽量一致；同一圆周上的螺栓数目为周上的螺栓数目为4、6、8等偶数等偶数

12、5.避免附加弯曲应力，螺栓头、螺母与被联接件的接触表面均应平整；避免附加弯曲应力，螺栓头、螺母与被联接件的接触表面均应平整；下一页下一页 螺栓联接大多工作之前应预紧，称为紧螺 栓联接；螺栓联接设计计算的一般步骤：螺栓组受力和失效分析 找出受力最大的螺栓；单个螺栓受力和失效分析 单个螺栓强度计算确定螺栓的尺寸（直径、长度）。失效分析：普通螺栓主要为螺纹部分：断裂、磨损滑扣 ；螺栓组和单个螺栓的失效有联系又有区别。 下一页下一页5.4.2 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析xzyFzFxFyoTzMxMy 螺栓组受力分析将一个零件加以固定，其实质就是约束该零件在空间的六个自由度。 螺栓组所受

13、的载荷可分为四种类型： 横向力： Fx 、FY 转矩： Tz 轴向力： Fz 翻转力矩： Mx、MY下一页下一页下一页下一页 1.受横向力的螺栓组联接受横向力的螺栓组联接1）普通螺栓联接2）铰制孔用螺栓联接两种情况的工作原理不同！zFF 00(58)ssF fzmK FK FFfzi受力平衡条件：或_2_1.1 1.5sfmK接合面间的摩擦系数，表5；接合面数目；可靠性系数，取下一页下一页普通螺栓联接的计算F螺栓组受力F0单个螺栓受到的轴向预紧力 TKrfFrfFrfFfz 02010力矩平衡条件：0121(5 11)()ffzziiK TK TFf rrrfr计入可靠性系数则预紧力：下一页下

14、一页2. 受旋转力矩受旋转力矩T的螺栓组联接的螺栓组联接1）普通螺栓联接2）铰制孔用螺栓联接zzrFrFrFT 2211力矩平衡：maxmaxmax2222121(5 14)zziiTrTrFrrrr受力最大螺栓：)(2z2221maxmaxrrrrFT 即：变形量越大，则工作剪力越大 maxmaxiirFrFimaxmaxirrFF 下一页下一页3.受轴向载荷的螺栓组联接受轴向载荷的螺栓组联接单个螺栓的受力：预紧力F0 工作力FzFF?单个螺栓的总拉力： FQ F +F0F0下一页下一页 假定底板为刚体，翻转力矩作用在螺栓组的联接形心受载后绕OO转动仍保持平面在M的作用下，左侧螺栓拉力增大；

15、右侧螺栓拉力减小而地面压力增大失效分析：1.螺栓拉断； 2.底板左侧出现间隙；3.底板右侧压溃。 下一页下一页4.受翻转力矩的螺栓组联接受翻转力矩的螺栓组联接螺栓所受的工作拉力与距离成正比iillFFmaxmax所以zz2211lFlFlFM 力矩平衡：maxmaxmax222212z1(5 17)ziiM lM lFllll受力最大螺栓：maxmax332211lFlFlFlF ?下一页下一页在翻转力矩作用下，接合面挤压应力分布图 受翻转力矩前，接合面挤压应力分布图 底板受力分析F0WMmaxbAzF0p下一页下一页接合面的强度计算 许用挤压应力，右侧不压溃_0maxpppWMAzF00mi

16、nWMAzFp左侧不分离AzFppWMmaxb下一页下一页受复合载荷的螺栓组联接横向荷载+轴向载荷+翻转力矩翻转力矩下一页下一页受复合载荷的螺栓组联接横向载荷+旋转力矩计算时应求出受力最大螺栓的受力下一页下一页 5.5螺栓连接的强度计算 受力分析时可分为：受力分析时可分为：v普通螺栓联接：普通螺栓联接：松螺栓联接松螺栓联接 紧螺栓联接紧螺栓联接仅受预紧力作用的螺栓仅受预紧力作用的螺栓受预紧力和工作载荷作用的螺栓受预紧力和工作载荷作用的螺栓铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接下一页下一页 1.受载荷形式轴向拉伸 2.失效形式螺栓拉断 3.计算 21420Fd校核式：（5）1421 Fd 设计式：（5

17、）4.螺栓材料和许用应力5. 查手册确定d，及其它有关尺寸。下一页下一页5.5.1松螺栓联接的计算松螺栓联接的计算5.5.2紧螺栓连接的强度计算紧螺栓连接的强度计算 5 . 042)tan(16)(2210123120dFdddtgdFvv切应力：4210dF拉应力：下一页下一页1.只受预紧力作用的螺栓只受预紧力作用的螺栓3 . 1)5 . 0 ( 332222v强度理论：00ca22111.35.2= (523)4FFdd校核式01:5.2(524) Fd 设计式SSs 材料屈服极限材料屈服极限S 安全系数安全系数下一页下一页2.铰制孔用螺栓的强度计算铰制孔用螺栓的强度计算v预紧力小，强度计

18、算时可不考虑； v 失效形式：螺栓剪切及侧面压溃；204 (5 26)SFd剪切强度p0 min (5 25)SpFd L挤压强度 minmin0_1.25;_-pLLd钉杆与孔壁最小接触长度，建议取、螺栓的许用剪应力，螺栓或孔壁的许用挤压应力，式（5 37）,（5 38）；下一页下一页表表5-6表表5-8例：如图钢板厚度 =16mm 用 两个铰制孔用螺栓固定在机架上，F=5000N，其它尺寸如图。板和机架材料均为Q235。试：（1）分析铰制孔用螺栓的失效形式 ； （2）分析铰制孔用螺栓的受力 （3）按强度设计铰制孔用螺栓的直径 （4）若用普通螺栓，计算螺栓的直径（fc=0.2，Kn=1.1）

19、 NmmTNF6105 . 1;5000NFNaTFNFFTF7906750025007500;2500222 20-26/4Fd由式（5） 0240-65-8962.544 790610.2496sMPaSFdmm 由表5 表得3）按剪切强度计算螺栓的直径每个螺栓的受力下一页下一页解：1）铰制孔用螺栓的失效形式为剪切和挤压失效 ；2）受力分析：将载荷F向形心O简化后 按挤压强度校核按挤压强度校核 粗选d=10，d 0=11mm的 六角头铰制孔用螺栓，螺母d=10，H=8。根据机架，板厚及螺母H选用l=100（螺纹部分l3=18） 0min2401921.25790659.911 12spPp

20、MPaSFMPad由表由式选用两个选用两个 M10M10100 GB27100 GB278888六角头铰制孔用螺栓六角头铰制孔用螺栓 。 127018100min由机构确定下一页下一页 4）改用普通螺栓每个螺栓的预紧力NfFKFcn434832 . 079061 . 10 014 1.34 1.34348320.49171.4240171.41.4sFdmmMPaS 其中 选用两个选用两个M24M24（d d1 1=20.752=20.752）的六角螺栓。）的六角螺栓。 小结：受复合载荷螺栓，其合力按向量相小结：受复合载荷螺栓，其合力按向量相加；铰制孔用螺栓比普通螺栓尺寸小很多加；铰制孔用螺栓

21、比普通螺栓尺寸小很多。下一页下一页例例1 1、图示螺栓联接中采用两个、图示螺栓联接中采用两个M20M20的螺栓，其许用拉应力的螺栓，其许用拉应力=160MPa =160MPa ，被联接件接合面间的摩擦系数，被联接件接合面间的摩擦系数fcfc=0.2=0.2，若考虑摩擦传，若考虑摩擦传力的可靠系数力的可靠系数K Kf f=1.2=1.2，计算该联接允许传递的静载荷，计算该联接允许传递的静载荷Q Q？（？（M20M20小小径径d1=17.294d1=17.294）解：螺栓预紧后，接合面所产生解：螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预

22、紧力向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为均为F F0 0, ,则由平衡条件则由平衡条件 00 C0 cSF f mz28910.6 0.2 2 2F f mzK QQ19273.7NK1.2S 6N.289102 . 5160294.172 . 5dFd3F. 142210210ca下一页下一页例例2 2、试确定图示普通螺栓组联接中受力最大的螺栓所受的力，并计算螺栓直、试确定图示普通螺栓组联接中受力最大的螺栓所受的力，并计算螺栓直径（结合面径（结合面m=1m=1，摩擦系数，摩擦系数fcfc=0.2=0.2， =160MPa=160MPa，可靠系数，可靠系数K Kf f=1.2=1.2）。）。1)1

23、)将将P P力向螺栓组的对称中心简化力向螺栓组的对称中心简化 ，得一横向力和一个横向力矩，得一横向力和一个横向力矩，做受力图。横向力使每个螺栓受力，做受力图。横向力使每个螺栓受力F1，扭矩扭矩T使每个螺栓受力使每个螺栓受力F2FF1P/z=6000/3=2000NT250P=2506000=1500000NmmF2T/3r=1500000/（3144.3）=3465Nr125/cos30=144.3mm4N.529230cos2F0212221maxFFFF下一页下一页2)计算螺栓直径计算螺栓直径F0fcmKsFmax12mm.1816031754.45.22F. 5d01F0KfFmax/f

24、cm=1.25292.4/0.2=31754.4NM20，d1=17.294mmM22，d1=19.294mm所以应选择所以应选择M22的螺栓的螺栓3个个下一页下一页F = F0+ FF0F03.受预紧力和工作载荷作用的紧螺栓联接受预紧力和工作载荷作用的紧螺栓联接通过分析螺栓受力和变形的关系，求出螺栓的总拉力下一页下一页受力和变形关系(只受预紧力F0)F0F0F0F0F0F0F0F0下一页下一页受到外力F作用时，受力和变形关系 下一页下一页受力变形线图下一页下一页受工作载荷后受预紧力将两图合在一起受力变形线图下一页下一页由图可得：02tanmmFC被联接件的刚度01tanbbFC螺 栓 的 刚

25、 度10012CFFFFFCC 螺栓总拉力F=C1F-F=C21C12CFFk FCC 下一页下一页 1012CFFFCC由几何关系推出螺栓总拉力F与预紧力 F0 、残余预紧力 F0和工作载荷 F 之间的关系：120001212C(1)FFCCCFFFCCFFF01C12 kCCC相对刚度下一页下一页 的选择0F计算螺栓总拉力的两种表达式，视情况选用。FFF01012CFFFCC紧密性1.51.8F 有冲击1.01.5F不稳定0.61.0F载荷稳定0.20.6F下一页下一页 为降低螺栓的受力，提高承载能力应使螺栓的相对刚度 值尽量小些，例如取较硬的垫片，C2增大,KC减小。 相对刚度相对刚度

26、可由表13.9选取；1C12kCCC被连接钢板间所用垫片KC金属垫片或无垫片皮革垫片铜皮石棉垫片橡胶垫片0.20.30.70.80.9下一页下一页214 1.3 (5-32)caFd14 1.3(533) Fd 设计公式：SS螺栓拉伸强度条件：螺栓拉伸强度条件：s 材料屈服极限材料屈服极限S 安全系数安全系数下一页下一页5.155.15图示气缸盖连接中，已知气缸内压力图示气缸盖连接中，已知气缸内压力p p在在0 02MPa2MPa之间变化，气缸内径之间变化，气缸内径D=500mmD=500mm，螺栓分布在直径，螺栓分布在直径D D0 0=650mm=650mm的圆周上，为保证气密性要求，剩余预

27、紧的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧力力F F0 0=1.8F=1.8F。试设计此螺栓组连接。试设计此螺栓组连接。解：假设不控制预紧力，估计解：假设不控制预紧力，估计d=M6M16，取安全系数，取安全系数S=4.5。取。取4.6级碳钢螺栓级碳钢螺栓,螺栓个数螺栓个数z=D0/4.5d=650/(4.516)28=S/S=240/4.5=53.3MPa每个螺栓所受拉力：每个螺栓所受拉力：FmaxFmax=F=FQ Q/z=(R/z=(R2 2/4)p/z=(250/4)p/z=(2502 2/4)/4)2/2/28=3506.24N28=3506.24NF=F+ F0=2.8F=2.83505

28、.2=9817.4N再估计再估计d=M16M30，取安全系数，取安全系数S=2.8=S/S=240/3=80MPa15.2F5.2 9817.4d17.46mm 53.3 取取d=18,计算螺栓个数计算螺栓个数z=D0/4.5d=650/(4.518) =25.2 取取z=26查螺栓间距查螺栓间距分布尺寸分布尺寸查螺栓间距查螺栓间距分布尺寸分布尺寸每个螺栓所受拉力：每个螺栓所受拉力：Fmax=FQ/z=(R2/4)p/z=(2502/4)2/26=3776NF=F+ F0=2.8F=2.83776=10573N15.2F5.2 10573d14.79mm 80 M16，d1=13.835mm，

29、M18，d1=15.294mm所以选择所以选择M18，d=18mm的螺栓的螺栓26个个螺栓最小间距：螺栓最小间距：L0=650/（zd）= 650/（2618）= 4.36 螺距螺距S SB B=0.75=0.75手柄转一圈镗刀移动手柄转一圈镗刀移动S SC C=S=SA A-S-SB B=0.25=0.25设手柄转一圈刻度为设手柄转一圈刻度为100100，镗刀移动精，镗刀移动精度度S=SS=SC C/100=0.25/100=0.0025mm/100=0.25/100=0.0025mm手柄刻度手柄刻度100下一页下一页正、反螺旋快速调整结构右螺旋左螺旋下一页下一页钢丝绳配钢丝绳配件拉紧器件拉

30、紧器左旋左旋右旋右旋下一页下一页5.8.3 滚动螺旋副滚动螺旋副-滚珠丝杠滚珠丝杠下一页下一页作业5.145.155.165.175.185.14 图图5.59为一刚性凸缘联轴器，材料为为一刚性凸缘联轴器，材料为HT100。凸缘之间用铰制孔用。凸缘之间用铰制孔用螺栓连接，螺栓数目为螺栓连接，螺栓数目为8，无螺纹部分直径，无螺纹部分直径d0=17mm，材料强度等级为，材料强度等级为8.8。试计算联轴器能传递的转矩。若欲采用普通螺栓连接且同样的转矩。试计算联轴器能传递的转矩。若欲采用普通螺栓连接且同样的转矩，请确定螺栓直径。，请确定螺栓直径。图5.59 联轴器解：设扭矩为解：设扭矩为T，根据根据8

31、.8级级，B B* *=800MPa=800MPa10888 8006401010SBBSMPa根据铰制孔查表根据铰制孔查表5-8，SP=1.256405121.25SPPMPaS0min512 17 221914888/ 28 191488 185/ 2141701120PFdLNTFDNmm 18800100BBMPa 00(f0.2)/191488/0.2957440NFfFFFf设摩擦系数01640 32024 1.34 1.3 95744070 320SMPaSFdmm 5.155.15图示气缸盖连接中，已知气缸内压力图示气缸盖连接中，已知气缸内压力p p在在0 02MPa2MPa之

32、间变化，气缸内径之间变化，气缸内径D=500mmD=500mm，螺栓分布在直径，螺栓分布在直径D D0 0=650mm=650mm的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧力力F F0 0=1.8F=1.8F。试设计此螺栓组连接。试设计此螺栓组连接。解：假设不控制预紧力，估计解：假设不控制预紧力，估计d=M6M16，取安全系数，取安全系数S=4.5。取。取4.6级碳钢螺栓级碳钢螺栓,螺栓个数螺栓个数z=D0/4.5d=650/(4.516)28=S/S=240/4.5=53.3MPa每个螺栓所受拉力：每个螺栓所受拉力：FmaxFmax=F=FQ Q/z=(R/z=

33、(R2 2)p/z=(250)p/z=(2502 2)2/28=12/28=14025N4025NF=F+ F0=2.8F=2.814025=39270N再估计再估计d=M30M60，取安全系数，取安全系数S=2.52,=S/S=240/2.5=96MPa15.2F5.2 39270d34.92mm 53.3 取取d=39,d1=34.67计算螺栓个数计算螺栓个数z=D0/4.5d=650/(4.539) =11.63 取取z=12查螺栓间距查螺栓间距分布尺寸分布尺寸每个螺栓所受拉力：每个螺栓所受拉力：F=FQ/z=(R2)p/z=(2502)2/11=32725NF=F+ F0=2.8F=2

34、.832725=91630N15.2F5.2 91630d39.75mm 96 取取M45，d1=40.129mm所以选择所以选择M45，d=45mm的螺栓的螺栓12个个螺栓最小间距校核：螺栓最小间距校核：L0=650/（zd）= 650/（1245）= 3.784.5满足要求。满足要求。校核疲劳强度：校核疲劳强度：bmax22bm1aC2F2 327250.25CCd40.1293.234MPa25MPa.123.231400.84KSa1T-a5.16起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接，起重钢索拉力起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接，起重钢索拉力F0=50kN，卷筒，卷筒直径直径D=400mm

35、，8个螺柱均匀分布在直径个螺柱均匀分布在直径D0=500mm圆周上，螺栓性能等圆周上，螺栓性能等级级4.6级，结合面摩擦因子级，结合面摩擦因子f=0.12，可靠度系数，可靠度系数Kf=1.2。试确定双头螺柱的。试确定双头螺柱的直径。直径。解：假设不控制预紧力解：假设不控制预紧力，估计，估计d=M6M16，取，取安全系数安全系数S=4.5。=S/S=240/4.5=53.3MPaF077TmaxFTfmax001FF /850000/86250NT50000 20010 NT10F5000N8r8 250FFF6250500011250NK F1.2 11250F112500Nfm0.125.2

36、F5.2 112500d59.1mm 53.3 再估计再估计d=M30M60，取安全系数，取安全系数S=2.2=S/S=240/2.2=109.1MPa015.2F5.2 112500d41.31mm 109.1 M48M48，d1=42.5875mmd1=42.5875mm，所以选择所以选择M48M48，d=48mmd=48mm5.175.17螺栓组连接的螺栓组连接的3 3种方案如图所示，外载荷种方案如图所示，外载荷F FR R及尺寸及尺寸L L相同，试分析确定各相同，试分析确定各方案中受力最大螺栓所受力的大小，并指出哪个方案比较好，方案中受力最大螺栓所受力的大小，并指出哪个方案比较好，F=FR/3，T=FRL方案方案1： FTmax=T/2a=FRL/2a，Fmax=F+FTmax=FR/3+FR