中北大学1-螺纹联接习题

1、1 重点：重点：螺栓组联接的受力分析及强度计算螺栓组联接的受力分析及强度计算目的：目的：通过受力分析，通过受力分析，找出螺栓组中中受力最大的螺栓及找出螺栓组中中受力最大的螺栓及 其所受的力其所受的力，然后对其进行螺栓强度的计算。，然后对其进行螺栓强度的计算。1 1、受受轴向载荷轴向载荷的螺栓组联接的螺栓组联接2 2、受受横向载荷横向载荷的螺栓组联接的螺栓组联接3 3、受受旋转力矩旋转力矩T T的螺栓组联接的螺栓组联接4 4、受受翻转力矩翻转力矩M M的螺栓组联接的螺栓组联接内容：内容：2螺栓组联接的受力分析及强度计算螺栓组联接的受力分析及强度计算1 1、受、受轴向载荷轴向载荷的螺栓组联接（受拉

2、螺栓）的螺栓组联接（受拉螺栓）2 2、受、受横向载荷横向载荷的螺栓组联接（受拉或受剪螺栓）的螺栓组联接（受拉或受剪螺栓）ZFFFcccFF2110212FFF3 . 14212dF（1 1）采用受拉螺栓）采用受拉螺栓zifFkFFkzifFSS003 . 14210dF（2 2）采用受剪螺栓）采用受剪螺栓420idFzFF/剪切强度剪切强度挤压强度挤压强度min0pphdF33 3、 受旋转力矩受旋转力矩T T的螺栓组联接（受拉或受剪螺栓）的螺栓组联接（受拉或受剪螺栓）（1 1）采用受拉螺栓）采用受拉螺栓)(210zsrrrfTkF3 . 14210dF（2 2）采用受剪螺栓）采用受剪螺栓22

3、221maxmaxzrrrTrF剪切强度剪切强度挤压强度挤压强度4 4、受翻转力矩、受翻转力矩M M的螺栓组联接（采用受拉螺栓）的螺栓组联接（采用受拉螺栓）22221maxmaxzrrrMrFFcccFF2110212FFF3 . 14212dF4螺纹联接习题课螺纹联接习题课例例1: 1: 如图，凸缘联轴器，如图，凸缘联轴器，8 8个精制个精制普通普通螺栓联接，螺栓联接，5.65.6级，螺栓材料为级，螺栓材料为C C钢，钢，D D1 1=195mm=195mm，T=1.1KN.mT=1.1KN.m，f = 0.2= 0.2，试选择此螺栓组螺栓型号。（不控制予紧力），试选择此螺栓组螺栓型号。（不

4、控制予紧力）解：（解：（1 1）受力分析：）受力分析：NDZfTkrrrfTkFszs846019582 . 0101 . 12 . 122)(61210D D1 1D D1 1T T2323 23235（2 2）强度计算：）强度计算： MPass754300 P87. P87. 螺栓材料为碳素钢，初选螺栓材料为碳素钢，初选d d为为M6M6M16, S=4M16, S=4其中：其中：3.1401Fd3.14210dF 设计计算设计计算mm 66.133 . 1401Fd所以：所以：查手册查手册P38P38：选：选M16,M16,粗牙普通螺纹。小径为粗牙普通螺纹。小径为13.83513.661

5、3.83513.66，属于，属于M6M6M16M16。6516 ,6564162 . 08 .1446) 3 . 02 . 0(46Mldml螺栓型号：取螺母（3 3）确定型号：）确定型号：la a（GB/T 5782-2000GB/T 5782-2000）6(2)(2)确定螺栓的几何参数确定螺栓的几何参数: :查手册查手册P43:P43:M16M16铰制孔螺栓，铰制孔螺栓，d d0 0= =dsds=17=17，l23+23+14.8+3.2=64,23+23+14.8+3.2=64,取取 l=70,=70,l3 3= =l- -l0 0=70-28=42, =70-28=42, h hmi

6、nmin= =l1 1=42-23=19=42-23=19例例2: 2: 上题中，若采用铰制孔螺栓，上题中，若采用铰制孔螺栓，4 4个个M16M16，5.65.6级，且级，且T=1.5KN.mT=1.5KN.m， D D1 1=195mm, =195mm, 联轴器的材料为铸铁，试选择该螺栓的长度并判断强度是否满足要求。联轴器的材料为铸铁，试选择该螺栓的长度并判断强度是否满足要求。解：解：(1)(1)受力分析：受力分析：NDZDTF384619542105.1)2(2621122221maxmaxzrrrTrF23232323d d0 0a am ml l3 3l l1 1l l2 2D D1

7、1T T7例例3: 3: 普通螺栓联接，已知：普通螺栓联接，已知：C C2 2=8C=8C1 1，F F0 0=1000N=1000N，F=1100NF=1100N求：求：F F2 2，F F1 1(3)(3)校核单个受剪螺栓强度：校核单个受剪螺栓强度：12095.16420dF0min11.9120ppFd h剪切强度：剪切强度：挤压强度：挤压强度：故：螺栓组强度满足要求。故：螺栓组强度满足要求。其中：其中：=s s/S/S=300/2.5=120MPa,=300/2.5=120MPa, P P 1 1= = s s/S/SP P= 300/1.25=240MPa= 300/1.25=240

8、MPa P P 2 2= = B B/S/SP P= 240/2=120MPa= 240/2=120MPaNFcccFF112211009110002110212FFFNFcccFF22110098100021201解：解：23232323d d0 0a am ml l3 3l l1 1l l2 28例例4:4:已知：汽缸工作压强已知：汽缸工作压强 P=0-1.5MPa P=0-1.5MPa ，D=250mm ,DD=250mm ,D0 0=346mm ,=346mm ,保证气密性要求保证气密性要求要求螺栓间距小于要求螺栓间距小于120mm ,120mm ,采用铜皮石棉垫片，试选择螺栓的数目、

9、材料、直径。采用铜皮石棉垫片，试选择螺栓的数目、材料、直径。解：（解：（1 1）确定类型、个数）确定类型、个数Z Z及材料、级别：及材料、级别： 受拉螺栓，取间距受拉螺栓，取间距t=100mm t=100mm ， 选选4545钢，钢，6.66.6级。级。 （2 2）确定直径）确定直径d: d: 12,9.10.1003460ZtDZ取D D0 0D DP PD D0 0对于受变载荷作用受拉螺栓的强度计算，首先，根据所受最大工作载对于受变载荷作用受拉螺栓的强度计算，首先，根据所受最大工作载荷确定螺栓最大总拉力，按静强度确定直径荷确定螺栓最大总拉力，按静强度确定直径d d1 1 ，再验算其疲劳强度

10、。，再验算其疲劳强度。9总轴向外载荷：总轴向外载荷：NPDF736305.14250422单个螺栓所受外载荷：单个螺栓所受外载荷：NF61361273630保证气密性要求：保证气密性要求：111.59204 (1.5 1.8)83)FFNFFP，D D0 0D DP P 最大总拉力：最大总拉力：NFFF153409204613012P=0-1.5MPaP=0-1.5MPa10 （3 3）验算疲劳强度）验算疲劳强度: : 采用铜皮石棉垫片，采用铜皮石棉垫片，P84,P84,8.0211CCCNFcccFF1043061368 . 01534021120NFFFa24552104301534020

11、2D D0 0D DP P 其中：见其中：见P87,P87,选选M16-M30, S=3M16-M30, S=3， ss=360MPa,=360/3=120MPa,=360MPa,=360/3=120MPa,mmFd54.143 . 1421优先选用第一系列。所以：选,54.14294.17,201dMP=0-1.5MPaP=0-1.5MPa11MPadFaa45.109.23424554/21aa校核：aaaslim而：而：aa 所选螺栓组的疲劳强度合格。所选螺栓组的疲劳强度合格。MPakkkUma562709 . 31181. 01limMPa2701其中：(P(P8 85)5)666.1

12、8356limaaas12变变 载载 荷荷螺栓许用应力幅螺栓许用应力幅螺栓极限应力幅螺栓极限应力幅aaaslim1limkkkUma -尺寸系数尺寸系数d/mmd/mm1212 1616 2020 24243030 36364242 484856566464 1 10.870.87 0.810.81 0.760.76 0.690.690.650.65 0.620.62 0.600.60 0.570.57 0.540.54k k -螺纹应力集中系数螺纹应力集中系数 B B/ /MPaMPak k 4004003 36006003.93.98008004.84.8100010005.25.2k k

13、m m-螺纹制造工艺系数螺纹制造工艺系数车制车制k km m=1=1，辗制，辗制k km m=1.25=1.25k ku u-各圈螺纹牙受力分配不均系数各圈螺纹牙受力分配不均系数, ,受压螺母：受压螺母：k ku u=1=1；受拉；受拉螺母：螺母： k ku u=1.5=1.51.6.1.6.S Sa a-安全系数，一般安全系数，一般SSa a=2.5=2.513 例例5 5、悬臂梁，采用、悬臂梁，采用4 4个个M16M16的铰制孔螺栓与机体联接，的铰制孔螺栓与机体联接，5.65.6级，受载如图，级，受载如图， P=16KNP=16KN， 求：求：1 1、螺栓所受的最大工作载荷、螺栓所受的最大

14、工作载荷 2 2、求螺栓的最大剪应力和最大挤压应力、求螺栓的最大剪应力和最大挤压应力 分析：将分析：将P P移到螺栓组的几何中心，移到螺栓组的几何中心，螺栓组受到复合载荷作用：螺栓组受到复合载荷作用：P P、T TmmKNPT.6800)75350(KNFp44161 1、求每个螺栓的合成工作载荷、求每个螺栓的合成工作载荷（各螺栓的回转半径相等）（各螺栓的回转半径相等）NrZrTFT177002P PP Po o2 2=15=151 1=9=9T T14其中：其中：KNFFF2132max求每个螺栓的合成剪力：求每个螺栓的合成剪力：PTFFF1 12 23 34 4F Fp pF FT TF

15、Fp pF Fp pF FT TF FT TF FT TF Fp pp pT TF F2 2F F3 3F F1 1F F4 4152 2、求螺栓的最大剪应力、最大挤压应力、求螺栓的最大剪应力、最大挤压应力MPadF5.92420maxmaxmax0 min03min15417 8 1715 9 14.8 3.2 42, 45,45 28 1717 9 8pFFMPad hdllmmlhmm 其中：取，15159 9l l3 3l l0 016例例6：如图所示，方形盖板用四个：如图所示，方形盖板用四个M16普通螺栓与箱体联接，普通螺栓与箱体联接， 5.85.8级，级，盖板中心盖板中心O有吊环有

16、吊环 . 已知：已知：Q=20kN,6 . 0 ) 1 (1FF 若,不控制预紧力不控制预紧力, ,校核螺栓强度校核螺栓强度.螺栓用螺栓用5.8级级（2）由于制造误差，吊环由）由于制造误差，吊环由O移到移到OmmOO5且且问：哪个螺栓受力最大，并校核螺栓强度问：哪个螺栓受力最大，并校核螺栓强度解：（解：（1）由螺栓材料）由螺栓材料5.8级，知级，知MPas400单个螺栓的工作拉力单个螺栓的工作拉力NZQF5000420000单个螺栓的总拉力单个螺栓的总拉力NFFF8000)6 . 01 (500012 安全系数查表安全系数查表5-10：4S许用拉应力等于：许用拉应力等于：MPa100SS查手册

17、，查手册，mmd16mmd835.131工作应力等于：工作应力等于：18.6943 . 1212MPadF所以螺栓的强度足够所以螺栓的强度足够200200OO12344-M16Q QQ Q17（2）将载荷）将载荷Q由由O移到螺栓组的中心移到螺栓组的中心O, 螺栓组螺栓组受到受到Q和和M的作用的作用。 mmNOOQM.105在在M的作用下，的作用下，2、4受到加载的作用，受到加载的作用，1、3受到减载的作用。受到减载的作用。则：则：NMFM2501004100101004100252NZQFQ5000故故2、4螺栓受到的轴向工作载荷为：螺栓受到的轴向工作载荷为：NFFFQM52502505000

18、NFF315052506 . 06 . 01NFFF84003150525012剩余预紧力剩余预紧力总拉力总拉力08.7443 . 1212MPadF所以：强度足够所以：强度足够200200OO12344-M16M MQ Q受翻转力矩受翻转力矩18例例7 7212.213200FFFFN12012cFFFcc解：解：214 1.3() Fd 略19例例8 8F F T T 1 12 21 13 32 21 13 3203.14210dF037.22FF 21 37284 1.337.22dFN21例例9 9W W221、三角形螺纹是常用的联接螺纹、三角形螺纹是常用的联接螺纹,梯形螺纹是常用的传

19、动螺纹。梯形螺纹是常用的传动螺纹。2、 受横向载荷的受拉螺栓组联接中的螺栓受到剪力的作用。受横向载荷的受拉螺栓组联接中的螺栓受到剪力的作用。 3、 对受轴向载荷的普通螺栓联接适当预紧可以提高螺栓的抗疲劳强度。对受轴向载荷的普通螺栓联接适当预紧可以提高螺栓的抗疲劳强度。 4、 受翻转力矩作用的螺栓组联接中，螺栓的位置应尽量靠近接合面边缘。受翻转力矩作用的螺栓组联接中，螺栓的位置应尽量靠近接合面边缘。 5、 受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是预紧力与工作拉力之和。受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是预紧力与工作拉力之和。6、当被联接件之一太厚，不宜采用普通螺栓联接时，可采用螺钉或双头螺、当被联接件之一太

20、厚，不宜采用普通螺栓联接时，可采用螺钉或双头螺柱联接。柱联接。7、受轴向载荷的紧螺栓联接，当、受轴向载荷的紧螺栓联接，当F F0 0、 F F一定时，降低螺栓刚度，则螺栓的一定时，降低螺栓刚度，则螺栓的总拉力将增大。总拉力将增大。8 8、受拉螺栓只能承受轴向外载荷。、受拉螺栓只能承受轴向外载荷。9 9、联接螺纹一般采用三角形螺纹，牙形角为、联接螺纹一般采用三角形螺纹，牙形角为6060度。度。10.10.在在相同的前提下，梯形螺纹较三角螺纹的传动效率高。相同的前提下，梯形螺纹较三角螺纹的传动效率高。是是 非非 题题231 1、 在螺栓的直径参数中在螺栓的直径参数中_与螺栓的抗拉强度关系最大，公称

21、直径与螺栓的抗拉强度关系最大，公称直径为为_。 ）中径）中径 ）小径）小径 ）大径）大径 2 2、为了提高受轴向变载荷螺拴联接的疲劳强度，应、为了提高受轴向变载荷螺拴联接的疲劳强度，应_。 ）增加螺栓刚度。）增加螺栓刚度。 ）降低螺栓刚度。）降低螺栓刚度。 ）降低被联接件刚度。）降低被联接件刚度。 3 3、螺栓常用材料为、螺栓常用材料为_。 ）号钢）号钢 ） ）r r ） 4 4、受翻倒力矩的螺栓联接中，螺栓位置的布置应按以下原则、受翻倒力矩的螺栓联接中，螺栓位置的布置应按以下原则_。 ）为提高承载能力，螺栓应远离被联接件的几何形心。）为提高承载能力，螺栓应远离被联接件的几何形心。 ）为使被联

22、接件受力均匀，应使螺栓均匀分布。）为使被联接件受力均匀，应使螺栓均匀分布。 ）为提高承载能力，应远离翻倒轴线。）为提高承载能力，应远离翻倒轴线。 5 5、 强度等级为强度等级为. .级的螺栓材料屈服极限级的螺栓材料屈服极限=_=_。 ），）， ），）， ），）， ） 6 6、以下哪些措施有利于改善螺纹牙间载荷分布不均的现象？、以下哪些措施有利于改善螺纹牙间载荷分布不均的现象？ ）加弹簧垫圈）加弹簧垫圈 ）减小钉杆直径）减小钉杆直径 c)c)大螺母高度大螺母高度 ）采用悬置螺母）采用悬置螺母 选选 择择 题题247 7、 当螺栓联接的被联接件是锻件或铸件时，应将安装螺栓处加工成小凸当螺栓联接的被联接件是锻件或铸件时，应将安装螺栓处加工成小凸台或鱼眼坑，其目的是：台或鱼眼坑，其目的是： ）易拧紧。）避免偏心载荷。）增大接触）易拧紧。）避免偏心载荷。）增大接触面，提高承载能力。）面，提高承载能力。） 外观好外观好 8 8、 以下哪种措施可以提高受轴向变载荷的紧螺栓强度？以下哪种措施可以提高受轴向变载荷的紧螺栓强度？_。 ）螺纹防松）螺纹防松 ）在被联接件间加软垫片）在被联接件间加软垫片 ）适当增大螺栓长度）适当增大螺栓长度 ）采用精制螺栓）采用精制螺栓 9 9、在承受横向载荷的受拉紧螺栓联接中，螺栓杆承受、在承受横向载荷的受拉紧