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1、螺纹连接习题解答11 1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。已知接合面间的摩擦系数 f=0.15，螺栓材料为Q235强度级别为4.6 级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接 允许的最大牵引力。解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子.它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传 递横向外载荷Fr。解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力， 然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的 静力平衡条件反推出外载荷 Fr。解题要点：(1)求预紧力F:由螺栓强度级别 4.6级知c s =240MPa查教材表11 5(a) ,取 S=1.35，则许用拉应力:沪 c s/S =
2、240/1.35 MPa=178MPa ,查(GB196-86) M10螺纹小径 d1=8.376mm2由教材式(11-13): 1.3F / (n d1 /4 ) p2取p= p2=80MPa2)按剪切强度计算Tmax由式(11 23)知t =2T/ (ZDmn d0/4 ) 30mm查表11-5 (a)则a = s/S=300/ (2 1.3 )MPa=15A 230.77MPa 取 a =150MPa4 1.3Fd14 1.3 85529.86V150mm=30.721mm查 GB196 81,取 M36 螺栓(d1=31.670mm 30.721mm)(c) 确定普通螺栓公称长度 I
3、(l=2b+m+s+ (0.20.3d)根据题11-2结构图可知，半联轴器凸缘(螺栓连接处) 厚度 b= 35mm 查 GB6170 86,得：螺母 GB6170 86 M36，螺母高度 mmax=31mm 查 GB93-87,得：弹簧垫 圈36 GB9387,弹簧垫圈厚度 s=9mm则 1=2 X 35+31+9+ (0.20.2)x 36 mm =117.2 120.8mm，取 1=120 mm （按 GB5782 86 l 系列 10 进位）故螺栓标记： GB5782- 86 M36 X 12011 3一钢结构托架由两块边板和一块承重板焊成的，两块边板各用四个螺栓与立柱相连接，其结构尺寸
4、如 图所示。托架所受的最大载荷为20 kN，载荷有较大的变动。试问：（1）此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？（2）如采用铰制孔用螺栓连接，螺栓的直径应为多大？解题要点：（1） 采用铰制孔用螺栓连接较为合宜。因为如用普通螺栓连接，为了防止边板下滑，就需在拧紧螺母时施加相当 大的预紧力，以保证接合面间有足够大的摩擦力。这样就要 增大连接的结构尺寸。(2)确定螺栓直径(a)螺栓组受力分析：由题解11 3图可见，载荷作用在总体结构的对称平 面内，因此每一边(块)钢板所受载荷： P=20/2 kN=10000 ，将载荷P向螺栓组连接的接合面形心简化， 则得横向载荷(向下滑移)：P=10
5、000 N旋转力矩(绕中心 0) T=10000 X 300 N mm=3000000 N ?mm(b )计算受力最大螺栓的横向载荷Fs:在横向载荷P作用下各螺栓受的横向载荷Fsp大小相等，方向同P,即Fsp1 = Fsp2 = Fsp3 = Fsp4 = P/4 = 10000/4 N = 2500 N在旋转力矩T作用下，各螺栓受的横向载荷FST大小亦相等。 这是因为各螺栓中心至形心 O点距离相等，方向各垂直于螺 栓中心与形心O点的连心线。由图可见，螺栓中心至形心O点距离为r =mm=106.1 mmF ST1 = F ST2 = F ST3 = F ST4 =T/ （ 4）=3000000
6、/ (4 X 106.1) N= 7071 N各螺栓上所受横向载荷F sp和F st的方向如图所示。由图中可以看出螺栓1和螺栓2所受的两个力间夹角a最小(a =45 ),故螺栓1和螺栓2所受合力最大，根据 力的合成原理，所受总的横向载荷Fsmax为F S max =F S1 = F S2 = 1 F Sp1 F St1 2 F SP1 F ST1 cos=25002707122 2500 7071 cos45 N=9014 N(c)确定铰制孔用螺栓直径：选螺栓材料的强度级别4.6级，查教材表11 4得s=240MPa 查表 11 6 得 S=2.5 , T= s/S=240/2.5 MPa =
7、96 MPa根据教材式(11 23),得螺栓杆危险剖面直径为d0 A、4Fsmax/( ) = x 4 9014/(96) mm=10.934 mm由手册按GB27- 88查得，当螺纹公称直径为 10 mm时， 螺杆光杆部分直径 d0=11 mm,符合强度要求，故选M10(GB27- 88)的铰制孔用螺栓。11 4 一方形盖板用四个螺栓与箱体连接，其结构尺 寸如图所示。盖板中心O点的吊环受拉力 Fq=20000N,设剩余预紧力F =0.6F, F为螺栓所受的轴向工作载荷。试求：(1)螺栓所受的总拉力F。，并计算确定螺栓直径(螺栓材料为45号钢，性能等级为 6.8级)。(2)如因制造误差， 吊环
8、由O点移到0点，且 0O =5mm求受力最大螺栓所 受的总拉力F。，并校核(1)中确定的螺栓的强度。解题要点：160(1)吊环中心在0点时：此螺栓的受力属于既受预紧力F作用又受轴向工作载荷F作用的情况。根据题给条件，可求出螺栓的总拉力：Fo=F +F=0.6F+F=1.6F而轴向工作载荷题11 4图F是由轴向载荷 Fq引起的，故有：FF q 20000-N 5000N44Fo 1.6F1.6 5000N8000N螺栓材料45号钢、性能等级为6.8级时，s 480MPa ,查表 11 5a 取 S=3 ,则s/S=480/3MPa=160MPa ,故d1!4 1.3Fo4 1.3 8000mm9
9、.097mm查 GB196-81,取 M12 (d1=10.106mm 9.097mm)。(2)吊环中心移至O点时:首先将载荷Fq向0点简化，得一轴向载荷Fq和一翻转力矩M oM使盖板有绕螺栓1和3中心连线翻转的趋势。M Fq?0O20000 52N?mm 141421.4N ?mm显然螺栓4受力最大，其轴向工作载荷为F弓Fm弓M200004141421.42J 002 1 0025500NF01.6F1.6 5500N8800N1.3F。df/41.3 880010.1062 /4MPa 1426MPa160MPa故吊环中心偏移至 O点后，螺栓强度仍足够。11 5有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。已知气缸中的压力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，剩余预紧力F =1.8F，螺栓间距t25.139mn)(5) 校核螺栓疲劳强度C1 C2d；0.82 16362.526.2112MPa12.13MPa20MPa故螺栓满足疲劳强度要求。(6) 校核螺栓间距实际螺栓间距为Do65024mm 85.1mm 4.5d4.5 30mm135mm故螺栓间距满足联接的气密性要求。
螺纹连接习题解答讲解
