螺纹连接习题解答讲解Word下载.docx

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200/（2～2.5）MPa=80～100MPa

∵[

]＞[

]∴取[

]=[

]=80MPa

2）按剪切强度计算

由式（11—23）知τ=2T/（ZDmπ

/4）≤[τ]

（查GB27—88得M10的铰制孔用螺栓光杆直径

=11mm）

故

3×

340×

1×

π×

112×

120/4N·

mm=11632060.96N•mm

3）校核螺栓与孔壁配合面间的挤压强度

从式（11—22）

可得

式中，hmin为配合面最小接触高度，根据题11—2图结构h=hmin=（60－35）mm=25mm；

故该螺栓组连接允许传递的最大转矩

=11632060.96N·

mm

（2）改为普通螺栓连接，计算螺栓小径d1：

（a）

计算螺栓所需的预紧力F‘

按接合面见不发生相对滑移的条件，则有（Z=6m=1）

∴

（b）计算螺栓小径d1

设螺栓直径d≥30mm，查表11-5（a）得S=2～1.3

则[σ]=

/S=300/（2～1.3）MPa=150～230.77MPa取[σ]=150MPa

mm=30.721mm

查GB196—81，取M36螺栓（

=31.670mm﹥30.721mm）

（c）确定普通螺栓公称长度l（l=2b+m+s+（0.2～0.3d）

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—86M36，螺母高度

=31mm查GB93—87，得：

弹簧垫圈36GB93—87，弹簧垫圈厚度s=9mm

则I=2×

35+31+9+（0.2～0.2）×

36mm=117.2～120.8mm，取l=120mm（按GB5782—86l系列10进位）

故螺栓标记：

GB5782—86M36×

120

11—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，其结构尺寸如图所示。

托架所受的最大载荷为20kN，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=20/2kN=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=10000N

旋转力矩（绕中心O）T=10000×

300N·

mm=3000000N•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=10000/4N=2500N

在旋转力矩T作用下,各螺栓受的横向载荷

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=106.1mm

=

=

=T/（4r）

=3000000/（4×

106.1）N=7071N

各螺栓上所受横向载荷

和

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α最小（α=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

为

=

N=9014N

（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

=240MPa，查表11—6得S=2.5，[τ]=

/S=240/2.5MPa=96MPa

根据教材式（11—23），得螺栓杆危险剖面直径为

≥

mm

=10.934mm

由手册按GB27—88查得，当螺纹公称直径为10mm时，螺杆光杆部分直径

=11mm，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，吊环由O点移到O′点，且OO′=5

mm,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。

（1）吊环中心在O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：

F0=F″+F=0.6F+F=1.6F

而轴向工作载荷F是由轴向载荷FQ引起的，故有：

题11—4图

∴

螺栓材料45号钢、性能等级为6.8级时，

，查表11—5a取S=3，则

/S=480/3MPa=160MPa,故

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O点简化，得一轴向载荷FQ和一翻转力矩M。

M使盖板有绕螺栓1和3中心连线翻转的趋势。

显然螺栓4受力最大，其轴向工作载荷为

∴

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0~2MPa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t≤4.5d（d为螺栓的大径）。

螺栓材料的许用拉伸应力[σ]=120MPa，许用应力幅[σɑ]=20MPa。

选用铜皮石棉垫片螺栓相对刚度C1/（C1+C2）=0.8，试设计此螺栓组连接。

解题要点：

（1）选螺栓数目Z：

因为螺栓分布圆直径较大，为保证

螺栓间间距不致过大，所以选用较多的螺栓，初取Z=24。

（2）计算螺栓的轴向工作载荷F：

1）螺栓组连接的最大轴向载荷FQ

2）螺栓的最大轴向工作载荷F：

题11-5图

（3）计算螺栓的总拉力F0

（4）计算螺栓直径：

查GB196—81，取M30（d1=26.211mm>

25.139mm）

（5）校核螺栓疲劳强度：

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

故螺栓间距满足联接的气密性要求。