螺栓联接习题及解答

1、 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卷筒与大齿轮的螺栓组连接解题要点:1.2.1.2.计算旋转力矩TT=F-=50000 x400=107Q22计算螺栓所需要的预紧力FZfF与=DTNmmf丄2KTZfD0将已知数值代入上式，可得2KT2x2KT2x1.2x1078x0.12x500二50000Nmm3.确定螺栓直径d1;4x1.3d1;4x1.3x50000冗x100=28.768mm查GB196-81，

2、取M36(d1L讨论：1此题也可改为校核计算题，已知螺栓直径，校核其强度。其解题步骤仍然是需先求F，然后验算=4x期xE=21.0091兀x100mmf=0.15。矩T。又知该查GB196-81，取M30久。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，则连接螺栓的直径d为M27d=23.752mm。6.图示弓形夹钳用Tr28X5螺杆夹紧工作，已知压力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1试分析该螺纹副是否能自锁；2试计算拧紧力解题要点：X5梯形螺纹的参数如下：大径d=28mm；中径d2=25.5mm；螺距p=5mm。螺纹为单线，即

3、线数n=1，所以螺旋升角弓形夹钳九=arctanp=arctan竺5=3.2571=334，16而当量摩擦角兀d兀x25.52p=arctanf=arctan一vvcos卩已知f=0.15,B=a/2=15，所以得p=arctan0.15=8.827=8。4937vcos15显然九p，故该螺纹副能自锁。v2因为控紧螺杆既要克服螺纹副间的摩擦力矩片，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+T2T=Ttan(九+p)幺1v2255=40000 xtan(3.571+8.827)xN-mm=112112N-mm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T=-fFd=x

4、0.15x40000 x20Nmm=4000Nmm2303故得T=T1+T2=112112+40000Nmm=152112Nmm7.图示为一螺旋拉紧装置，旋转中间零件，可使两端螺杆A和B向中央移近，从而将被拉零件拉紧。已知：螺杆A和B的螺纹为M16d=13.385mm，单线；其材料的许用拉伸应力t=80MPa；螺纹副间摩擦系数f=0.15。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n。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则受到强度条件的限

5、制，因此，对该题求解时首先应按强度条件式1.3F计算出Tmax；然后螺旋拉紧装置Q计算出Tmax；然后螺旋拉紧装置e兀2/41由Tmax计算螺纹副间的摩擦力矩T1max；最后求出允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TmaxllldA1.3F=e兀2/41fW1-4xfW1-4x1.3tnd2=1max4x1.3tndx13.8352=4x1.3x80=92512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np九二arctannp九二

6、arctannd2=arctan1x2nx14.701二2.480。二2。2847而当量摩擦角p=arctanf=arctanvvcos卩已知f=0.15,B=a/2=30,所以得所以p=arctan0.15=9.826。=9。4935vcos30。螺纹副间的最大摩擦力矩T1max=Ttan(入+p)寺1maxmaxv214.701=9251xtan(2.480+9.826。)x-Nmm=14834Nmm3计算允许施加于中间零件上的最大转矩Tmaxmax因为施加地中间零件上的转矩要克服螺杆A和B的两种螺纹副间摩擦力矩，故有T=2T=2X14834=29668Nmmmax1max4计算旋紧时螺旋

7、的效率耳因为旋紧中间零件转一周，做输入功为Tmax2n，而此时螺杆A和B各移动1个导max程l=np=1x2mm=2mm,做有用功为2Fl,故此时螺旋的效率为max2Fl2Flh=maxT2兀max2x9251x229688x2兀沁0.199=19.9%或按公式tan九tan2.480n=tan(九+p)tan(2.480+9.826或按公式tan九tan2.480n=tan(九+p)tan(2.480+9.826。)v沁0.199=19.9%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

8、用导滚轮，它们的摩擦阴力忽略不计。设承受截Fq=50000N，算：1升降台稳定上升时的效率n，已知副间摩擦系数f=0.1。2稳定上升时施加于螺杆上的力矩。3假设升降台以640mm/min上升，杆所需的转速和功率。4欲使升降台在截获Fq作用下等速降，是否需要制动装置？假设需要，则加于上的制动力矩是多少？螺旋则螺下升降装进解题要点:1计算升降台稳定上升时的效率n该螺纹的螺旋升角为np4x8九=arctan=arctan=12.480兀d兀x462而螺旋副的当量摩擦角为p=arctanf=arctanf=arctan空vvcos卩cos15=5.911故得效率tan九tanl2.480n=tan(九

9、+p)=tan(12.480+5.911)=66.58%v2计算稳定上升时施加地螺杆上的力矩TT=FQtan（九+p）伫Qv246=50000 xTAN（12.486。+5.911。）x寸=382487N-mm3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，则螺杆所需转速为n=640F32=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u及圆周力Ft确定螺杆所需功率P。曲1t=0.0482m/s兀dn兀x46x=0.0482m/s260 x100060 x1000及F

10、=Ftan(X+p)=50000 xtan(12.486。+5.911。)=16630NtQv可得P=可得P=益=吧产=0.801kW2第二种计算方法：按同一轴上功率P与转矩T、转速n之间的关系式，可得P=9.55；10P=9.55；106kW=0.89.55x1063第三种计算方法：按升降台以速度u=640mm/mi上升时所需功率来确定螺杆2所需功率P,即FuP=Q_2_1000n故得64060 x1000=0.0107故得64060 x1000=0.0107m/sFuP=Q_21000n50000 x0.0107=0.81000 x0.6658kW4判断是否需要制动装置，计算制动力矩厂。而

11、X=12.486。,p=5.911。，可知Xp螺旋副不自锁，故欲使升降台在载荷FQ作vvQ用下等速下降，则必须有制动装置。施加于螺杆上的制动力矩为T=Ftan（X-p）幺=50000 xtan（12.486。5.911。）x46Qv22=132551Nmm9试找出图中螺纹连接结构中的错误，说明原因，并绘图改正。已知被连接件材料均为Q235，连接件为标准件。a普通螺栓连接；b螺钉连接；c双头螺栓连接；d紧定螺钉连接。a)bj出a)bj出螺纹连接结构解题要点：1普通螺栓连接图a主要错误有：1螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装;2普通螺栓连接的被联接件孔要大于螺栓大径，而下部被连接件孔与螺栓

12、杆间无间隙；3被连接件外表没加工，应做出沉头座并刮平，以保证螺栓头及螺母支承面平整且垂直于螺栓轴线，防止拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力；4一般连接；不应采用扁螺母；5弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对；6螺栓长度不标准，应取标准长l=60mm；7螺栓中螺纹部分长度短了，应取长30mm。改正后的结构见图解a。C)圏解改正后的螺纹连接结构2螺钉连接图b主要错误有：1采用螺钉连接时，被连接件之一应有大于螺栓大径的光孔，而另一被连接件上应有与螺钉相旋合的螺纹孔。而图中上边被连接件没有做成大地螺栓大径的光孔，下喧被连接件的螺纹孔又过大，与螺钉尺寸不符，而且螺纹画法不对，小径不应为细实践；2假设上边被连接件

13、是铸件，则缺少沉头座孔，外表也没有加工。改正后的结构见图解bo3双头螺柱连接图c。主要错误有：1双头螺柱的光杆部分不能拧进被连接件的螺纹孔内，M12不能标注在光杆部分；2锥孔角度应为120，而且应从螺纹孔的小径粗实线处画锥孔角的两边；3假设上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，外表也没加工；4弹簧垫圈厚度尺寸不对。改正后的结构见图解Co4紧定螺钉连接图d。主要错误有：1轮毂上没有做出M6的螺纹孔；2轴上未加工螺纹孔，螺钉拧不进去，即使有螺纹孔，螺钉能拧入，也需作局部剖视才能表达清楚。改正后的结构见图解d。1A2A1A2A3B4A5A6D7B8D9C10C11B12A13A14A15C16B17C

14、18C19B20B21D22A23D24A1.单项选择题2.填空题2560；连接；30；传动26螺旋升角Y小于当量摩擦角Pv三角螺纹；管螺纹；矩形螺纹；梯形螺纹和锯齿形螺纹提高传动效率升角与头数螺纹副间摩擦力矩；螺母或螺栓头端面与被连接件支承面间的摩擦力矩之和防止螺杆与螺母或被连接件螺纹孔间发生相对转动或防止螺纹副间相对转动拉伸；扭剪33拉伸；螺栓发生塑性变形或断裂34CF二34CF二F+bF；0C+CbmCbC+Cbm1.3F0-兀d2/4135预紧力F；部分轴向工作载荷AF。；或残余预紧力F；轴向工作载荷F螺栓；被连接件减小和防止螺栓受附加弯曲应力的作用均匀各旋合圈螺纹牙上的载荷弯曲摩擦；

15、机械；永久性3.问答题参考答案从略4.分析计算题51解题要点CF二F+bF二1000N+0.5x1000N二1500N0C+C,C,C)1bC+C丿bmF=1000N-0.5x1000N=500NF二FF二1500N-1000N二500N0为保证被连接件间不出现缝隙，则F三0。由F20,F201bC+C丿bmFWOONTCCgTFW二N二2000N1C/(C+C丿1-0.5bbm所以F二2000Nmax52解题要点：1计算压板压紧力F。由2fF与=KsFtfKFDF=KFDF=s_A2fDo1.2x400 x5002x0.15x150N二5333.3N2确定轴端螺纹直径。由:4x期xZmm=1

16、2.130mmnx60查GB19681，取M16dJ3.835mm12.30mm53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F0。1）计算螺栓的轴向工作载荷F。根据题给条件，每个螺栓所受轴向工作载荷相等，故有160004160004N=4000N2计算螺栓的预紧力F。由于有轴向载荷的作用，接合面间的压紧力为残余预紧力F”，故有4fF=KFsR而联立解上述两式，则得(c)而联立解上述两式，则得F=F1-bFICb+C丿KF匚+1KF匚+1-4fI

17、CbC+Cbm+C-0.25)x400ON=1300ON3计算螺栓的总拉力F0。2计算螺栓的小径d1螺栓材料的机械性能级别为级，其最小屈服极限b二640MPa，故其许用拉伸应力Sminb640Q二w二MPa二320MPaS2所以d2所以d24x1.3x14000兀x320mm=8.510mm54解题要点：1计算螺栓允许的最大预紧力Fmax1.3Fr由b=Wbe兀d2/41而Q=S360F，maxMPa=而Q=S360F，maxMPa=120MPa，所以F，maxb机d244x1.3120 x“x8.37624x1.3N=5086.3N2计算连接允许的最大牵引力FRmax由不得2fF=KFmaxsRmaxFRmax2FRmax2fFmaxKs2x0.15x5086.312N=1271.6N55解题要点：1计算螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax该铰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T，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max强度分别求出T，