螺紋連接習(xí)題解答

1、螺紋連接習(xí)題解答111 一牽曳鉤用2個(gè)M10的普通螺釘固定于機(jī)體上，如圖所示。已知接合面間的摩擦系數(shù)f=0.15，螺栓材料為Q235、強(qiáng)度級(jí)別為4.6級(jí)，裝配時(shí)控制預(yù)緊力，試求螺栓組連接允許的最大牽引力。解題分析：本題是螺栓組受橫向載荷作用的典型例子它是靠普通螺栓擰緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向外載荷FR。解題時(shí)，要先求出螺栓組所受的預(yù)緊力，然后，以連接的接合面不滑移作為計(jì)算準(zhǔn)則，根據(jù)接合面的靜力平衡條件反推出外載荷FR。 解題要點(diǎn)： （1）求預(yù)緊力F： 由螺栓強(qiáng)度級(jí)別4.6級(jí)知S =240MPa，查教材表115（a），取S=1.35，則許用拉應(yīng)力： = S /S =240/1.35 M

2、Pa=178 MPa ， 查（GB19686）M10螺紋小徑=8.376mm由教材式（1113）： 1.3F/（/4） MPa 得：F=/（4×1.3）=178 ××8.3762/5.2 N =7535 N （2） 求牽引力FR： 由式（1125）得FR=Ffzm/=7535×0.15×2×1/1.2N=1883.8 N （取=1.2）112 一剛性凸緣聯(lián)軸器用6個(gè)M10的鉸制孔用螺栓（螺栓 GB2788）連接，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。兩半聯(lián)軸器材料為HT200，螺栓材料為Q235、性能等級(jí)5.6級(jí)。試求：（1）該螺栓組連接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)

3、矩Tmax。（2）若傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Tmax不變，改用普通螺栓連接，試計(jì)算螺栓直徑，并確定其公稱長(zhǎng)度，寫出螺栓標(biāo)記。（設(shè)兩半聯(lián)軸器間的摩擦系數(shù)f=0.16，可靠性系數(shù)Kf=1.2）。解題要點(diǎn)： （1）計(jì)算螺栓組連接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Tmax ：該鉸制孔用精制螺栓連接所能傳遞轉(zhuǎn)矩大小受螺栓剪切強(qiáng)度和配合面擠壓強(qiáng)度的制約。因此，可先按螺栓剪切強(qiáng)度來計(jì)算Tmax ，然后較核配合面擠壓強(qiáng)度。也可按螺栓剪切強(qiáng)度和配合面擠壓強(qiáng)度分別求出Tmax ，取其值小者。本解按第一種方法計(jì)算 1） 確定鉸制孔用螺栓許用應(yīng)力 由螺栓材料Q235、性能等級(jí)5.6級(jí)知： 500MPa、300MPa 被連接件材料HT200 2

4、00MPa 。 （a）確定許用剪應(yīng)力查表116，螺栓材料為Q235受剪切時(shí)=2.5，則螺栓材料 =300/2.5MPa=120MPa（b）確定許用擠壓應(yīng)力查表116，螺栓材料為Q235受擠壓=1.25螺栓材料=300/1.25MPa=240Mpa被連接件材料為HT200（=200MPa）受擠壓時(shí)=22.5被連接件材料 200/（22.5）MPa=80100MPa 取=80MPa2）按剪切強(qiáng)度計(jì)算由式（1123）知 =2T/（ZDm/4） （查GB2788得M10的鉸制孔用螺栓光桿直徑=11mm）故 3×340×1××112×120/4N

5、3;mm=11632060.96 Nmm3）校核螺栓與孔壁配合面間的擠壓強(qiáng)度從式（1122）可得式中，hmin為配合面最小接觸高度，根據(jù)題112圖結(jié)構(gòu)h=hmin=（6035 ）mm=25mm； 故該螺栓組連接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩=11632060.96N·mm（2）改為普通螺栓連接，計(jì)算螺栓小徑d1 ：（a） 計(jì)算螺栓所需的預(yù)緊力F按接合面見不發(fā)生相對(duì)滑移的條件，則有 (Z=6 m=1) （b） 計(jì)算螺栓小徑d1 設(shè)螺栓直徑d30mm，查表11-5（a）得S=21.3則 =/S=300/（21.3）MPa=150230.77MPa 取=150MPa mm=30.721mm 查GB19

6、681，取M36螺栓（=31.670mm30.721mm）（c） 確定普通螺栓公稱長(zhǎng)度l（l=2b+m+s+（0.20.3d） 根據(jù)題112結(jié)構(gòu)圖可知，半聯(lián)軸器凸緣（螺栓連接處）厚度b35mm查GB617086，得：螺母GB617086 M36，螺母高度=31mm 查GB9387，得：彈簧墊圈36 GB9387，彈簧墊圈厚度s=9mm則 I=2×35+31+9+（0.20.2）×36 mm =117.2120.8 mm，取l=120 mm（按GB578286 l系列10進(jìn)位）故螺栓標(biāo)記：GB578286 M36×120113 一鋼結(jié)構(gòu)托架由兩塊邊板和一塊承重板焊成

7、的，兩塊邊板各用四個(gè)螺栓與立柱相連接，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。托架所受的最大載荷為20 kN，載荷有較大的變動(dòng)。試問：（1）此螺栓連接采用普通螺栓連接還是鉸制孔用螺栓連接為宜？（2）如采用鉸制孔用螺栓連接，螺栓的直徑應(yīng)為多大？解題要點(diǎn)：（1） 采用鉸制孔用螺栓連接較為合宜。因?yàn)槿缬闷胀菟ㄟB接，為了防止邊板下滑，就需在擰緊螺母時(shí)施加相當(dāng)大的預(yù)緊力，以保證接合面間有足夠大的摩擦力。這樣就要增大連接的結(jié)構(gòu)尺寸。 （2）確定螺栓直徑 （a）螺栓組受力分析：由題解113圖可見，載荷作用在總體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱平面內(nèi)，因此每一邊（塊）鋼板所受載荷： P=20/2 kN=10000 將載荷P向螺栓組連接的接合面形心簡(jiǎn)

8、化，則得橫向載荷（向下滑移）： P=10000 N旋轉(zhuǎn)力矩（繞中心O）T=10000×300 N·mm=3000000 Nmm（b）計(jì)算受力最大螺栓的橫向載荷Fs：在橫向載荷P作用下各螺栓受的橫向載荷Fsp大小相等，方向同P，即 Fsp1 = Fsp2 = Fsp3 = Fsp4 = P/4 = 10000/4 N = 2500 N在旋轉(zhuǎn)力矩T作用下,各螺栓受的橫向載荷大小亦相等。這是因?yàn)楦髀菟ㄖ行闹列涡腛點(diǎn)距離相等，方向各垂直于螺栓中心與形心O點(diǎn)的連心線。由圖可見，螺栓中心至形心O點(diǎn)距離為r = mm=106.1 mm 故 = = =T/（4r）=3000000/（4&#

9、215;106.1）N= 7071 N 各螺栓上所受橫向載荷和的方向如圖所示。由圖中可以看出螺栓1和螺栓2所受的兩個(gè)力間夾角最?。?45°），故螺栓1和螺栓2所受合力最大，根據(jù)力的合成原理，所受總的橫向載荷為 = = = = N=9014 N（c）確定鉸制孔用螺栓直徑：選螺栓材料的強(qiáng)度級(jí)別4.6級(jí)，查教材表114得=240MPa，查表116得S=2.5 ， =/S=240/2.5 MPa =96 MPa根據(jù)教材式（1123），得螺栓桿危險(xiǎn)剖面直徑為 = mm= 10.934 mm由手冊(cè)按GB2788查得，當(dāng)螺紋公稱直徑為10 mm時(shí)，螺桿光桿部分直徑=11 mm，符合強(qiáng)度要求，故選M

10、10（GB2788）的鉸制孔用螺栓。114 一方形蓋板用四個(gè)螺栓與箱體連接，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。蓋板中心O點(diǎn)的吊環(huán)受拉力FQ=20000N，設(shè)剩余預(yù)緊力F=0.6F, F為螺栓所受的軸向工作載荷。試求：（1）螺栓所受的總拉力F。，并計(jì)算確定螺栓直徑（螺栓材料為45號(hào)鋼，性能等級(jí)為6.8級(jí)）。（2）如因制造誤差，吊環(huán)由O點(diǎn)移到O點(diǎn)，且OO=5mm,求受力最大螺栓所受的總拉力F。，并校核（1）中確定的螺栓的強(qiáng)度。解題要點(diǎn)：（1）吊環(huán)中心在O點(diǎn)時(shí)： 此螺栓的受力屬于既受預(yù)緊力F作用又受軸向工作載荷F作用的情況。根據(jù)題給條件，可求出螺栓的總拉力： F0=F+F=0.6F+F=1.6F而軸向工作載荷F是

11、由軸向載荷FQ引起的，故有： 題114圖 螺栓材料45號(hào)鋼、性能等級(jí)為6.8級(jí)時(shí)， ，查表115a取S=3，則/S=480/3MPa=160MPa ,故 查GB196-81，取M12（d1=10.106mm9.097mm）。（2）吊環(huán)中心移至O點(diǎn)時(shí)：首先將載荷FQ向O點(diǎn)簡(jiǎn)化，得一軸向載荷FQ和一翻轉(zhuǎn)力矩M。 M使蓋板有繞螺栓1和3中心連線翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。 顯然螺栓4受力最大，其軸向工作載荷為 故吊環(huán)中心偏移至O點(diǎn)后，螺栓強(qiáng)度仍足夠。115 有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓連接，如圖所示。已知?dú)飧字械膲毫在02MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mm，螺栓分布圓直徑D0=650mm。為保證氣密性要求，剩余預(yù)緊力F=1.8F，螺栓間距t4.5d（d為螺栓的大徑）。螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=120MPa，許用應(yīng)力幅=20MPa。選用銅皮石棉墊片螺栓相對(duì)剛度C1/（C1+C2）=0.8，試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。 解題要點(diǎn)：（1） 選螺栓數(shù)目Z ：因?yàn)槁菟ǚ植紙A直徑較大，為保證螺栓間間距不致過大，所以選用較多的螺栓，初取Z=24。 （2）