螺栓聯(lián)接習(xí)題及解答

1、習(xí)題與參考答案、單項(xiàng)選擇題從給出的A、B、C、D中選一個(gè)答案1當(dāng)螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時(shí),細(xì)牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖性A.好B.差C.相同D.不一定2用于連接的螺紋牙型為三角形,這是由于三角形螺紋.A.牙根強(qiáng)度高,自鎖性能好B.傳動效率高C.防振性能好D.自鎖性能差3假設(shè)螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定,那么擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的.A.螺距和牙型角B.升角和頭數(shù)C.導(dǎo)程和牙形斜角D.螺距和升角4對于連接用螺紋,主要要求連接可靠,自鎖性能好,故常選用.A.升角小,單線三角形螺紋B.升角大,雙線三角形螺紋C.升角小,單線梯形螺紋D.升角大,雙線矩形螺紋5用于薄壁零件連接的

2、螺紋,應(yīng)采用.A.三角形細(xì)牙螺紋B.梯形螺紋C.鋸齒形螺紋D.多線的三角形粗牙螺紋6當(dāng)較制孔用螺栓組連接承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩時(shí),該螺栓組中的螺栓.A.必受剪切力作用B.必受拉力作用C.同時(shí)受到剪切與拉伸D.既可能受剪切,也可能受擠壓作用7計(jì)算緊螺栓連接的拉伸強(qiáng)度時(shí),考慮到拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用,應(yīng)將拉伸載荷增加到原來的倍.A.1.1B.1.3C.1.25D.0.38采用普通螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器,在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí),.A.螺栓的橫截面受剪切B.螺栓與螺栓孔配合面受擠壓C.螺栓同時(shí)受剪切與擠壓D.螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用9在以下四種具有相同公稱直徑和螺距,并采用相同配對材料的傳動螺旋副中,傳動效率最高的是.

3、A.單線矩形螺旋副B.單線梯形螺旋副C.雙線矩形螺旋副D.雙線梯形螺旋副10在螺栓連接中,有時(shí)在一個(gè)螺栓上采用雙螺母,其目的是.A.提升強(qiáng)度B.提升剛度C.防松D.減小每圈螺紋牙上的受力11在同一螺栓組中,螺栓的材料、直徑和長度均應(yīng)相同,這是為了.A.受力均勻B.便于裝配.C.外形美觀D.降低本錢12螺栓的材料性能等級標(biāo)成6.8級,其數(shù)字6.8代表.A.對螺栓材料的強(qiáng)度要求B.對螺栓的制造精度要求C.對螺栓材料的剛度要求D.對螺栓材料的耐腐蝕性要求13螺栓強(qiáng)度等級為6.8級,那么螺栓材料的最小屈服極限近似為.A.480MPaB.6MPaC.8MPaD.0.8MPa14不限制預(yù)緊力時(shí),螺栓的平安

4、系數(shù)選擇與其直徑有關(guān),是由于.A.直徑小,易過載B.直徑小,不易限制預(yù)緊力C.直徑大,材料缺陷多D.直徑大,平安1.3F一一15對工作時(shí)僅受預(yù)緊力F'作用的緊螺栓連接,其強(qiáng)度校核公式為ew2一w.,式中di/4的系數(shù)1.3是考慮.A.可靠性系數(shù)B.平安系數(shù)C.螺栓在擰緊時(shí),同時(shí)受拉伸與扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用的影響D.過載系數(shù)16 緊螺栓連接在按拉伸強(qiáng)度計(jì)算時(shí),應(yīng)將拉伸載荷增加到原來的1.3倍,這是考慮的影響.A.螺紋的應(yīng)力集中B.扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用C.平安因素D.載荷變化與沖擊17預(yù)緊力為F的單個(gè)緊螺栓連接,受到軸向工作載荷F作用后,螺栓受到的總拉力FqF+FAc,A.(1Kc)FAcB.KcFAc

5、C.KcFcD.2Acc(1Kc)F2Ac18一緊螺栓連接的螺栓受到軸向變載荷作用,Fmin=0,Fmax=F,螺栓的危險(xiǎn)截面積為螺栓的相對剛度為Kc,那么該螺栓的應(yīng)力幅為.19 在受軸向變載荷作用的緊螺栓連接中,為提升螺栓的疲勞強(qiáng)度,可采取的舉措是A.增大螺栓剛度Cb,減小被聯(lián)接件剛度CmB.減小Cb,增大CmC.增大Cb和CmD.減小Cb和Cm20 假設(shè)要提升受軸向變載荷作用的緊螺栓的疲勞強(qiáng)度,那么可.A.在被連接件間加橡膠墊片B.增大螺栓長度C.采用精制螺栓D.加防松裝置21 有一單個(gè)緊螺栓連接,要求被連接件接合面不別離,螺栓與被連接件的剛度相同,螺栓的預(yù)緊力為F,當(dāng)對連接施加軸向載荷,

6、使螺栓的軸向工作載荷F與預(yù)緊力F相等時(shí),那么.A.被連接件發(fā)生別離,連接失效B.被連接件將發(fā)生別離,連接不可靠C.連接可靠,但不能再繼續(xù)加載D.連接可靠,只要螺栓強(qiáng)度足夠,可繼續(xù)加載,直到軸向工作載荷F接近但小于預(yù)緊力F的兩倍.22對于受軸向變載荷作用的緊螺栓連接,假設(shè)軸向工作載荷F在01000N之間循環(huán)變化,那么該連接螺栓所受拉應(yīng)力的類型為.A.非對稱循環(huán)應(yīng)力B.脈動循環(huán)變壓力C.對稱循環(huán)變應(yīng)力D.非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力23對于緊螺栓連接,當(dāng)螺栓的總拉力F0和剩余預(yù)緊力F不變,假設(shè)將螺栓由實(shí)心變成空心,那么螺栓的應(yīng)力幅a與預(yù)緊力F會發(fā)生變化,.A.a增大,F應(yīng)適當(dāng)減小B.a增大,F應(yīng)適當(dāng)增大C.a

7、減小,F應(yīng)適當(dāng)減小D.a減小,F應(yīng)適當(dāng)增大24在螺栓連接設(shè)計(jì)中,假設(shè)被連接件為鑄件,那么有時(shí)在螺栓孔處制作沉頭座孔或凸臺,其目的A.預(yù)防螺栓受附加彎曲應(yīng)力作用B.便于安裝C.為安置防松裝置D.為預(yù)防螺栓受拉力過大二、填空題25 三角形螺紋的牙型角a=,適用于,而梯形螺紋的牙型角a=,適用于.26 螺旋副的自鎖條件是.27 常用螺紋的類型主要有、和.28 傳動用螺紋如梯形螺紋的牙型斜角比連接用螺紋如三角形螺紋的牙型斜角小,這主要是為了.29假設(shè)螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定,那么擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的和O30 螺紋連接的擰緊力矩等于和之和.31 螺紋連接防松的實(shí)質(zhì)是.32 普通緊螺栓連接

8、受橫向載荷作用,那么螺栓中受應(yīng)力和應(yīng)力作用.33 被連接件受橫向載荷作用時(shí),假設(shè)采用普通螺栓連接,那么螺栓受載荷作用,可能發(fā)生的失效形式為.34 有一單個(gè)緊螺栓連接,所受預(yù)緊力為F,軸向工作載荷為F,螺栓的相對剛度為Cb/Cb+Cm,那么螺栓所受的總拉力F0=,而剩余預(yù)緊力F=.假設(shè)螺栓的螺紋小徑為di,螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力為b,那么其危險(xiǎn)剖面的拉伸強(qiáng)度條件式為.35受軸向工作載荷F的緊螺栓連接,螺栓所受的總拉力F0等于和之和.36對受軸向工作載荷作用的緊螺栓連接,當(dāng)預(yù)緊力F'和軸向工作載荷F一定時(shí),為減小螺栓所受的總拉力F.,通常采用的方法是減小的剛度或增大的剛度.37采用凸臺或沉

9、頭座孔作為螺栓頭或螺母的支承面是為了.38在螺紋連接中采用懸置螺母或環(huán)槽螺母的目的是.39在螺栓連接中,當(dāng)螺栓軸線與被連接件支承面不垂直時(shí),螺栓中將產(chǎn)生附加應(yīng)力.40螺紋連接防松,按其防松原理可分為防松、防松和防松.三、問做題41常用螺紋按牙型分為哪幾種各有何特點(diǎn)各適用于什么場合42擰緊螺母與松退螺母時(shí)的螺紋副效率如何計(jì)算哪些螺紋參數(shù)影響螺紋副的效率43螺紋連接有哪些根本類型各有何特點(diǎn)各適用于什么場合44為什么螺紋連接常需要防松艱防松原理,螺紋連接的防松方法可分為哪幾類式舉例說明.45螺栓組連接受力分析的目的是什么在進(jìn)行受力分析時(shí),通常要做哪些假設(shè)條件46有一剛性凸緣聯(lián)軸器,用材料為Q235的

10、普通螺栓連接以傳遞轉(zhuǎn)矩T.現(xiàn)欲提升其傳遞的轉(zhuǎn)矩,但限于結(jié)構(gòu)不能增加螺栓的直徑和數(shù)目,試提出三種能提升該聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的方法.47提升螺栓連接強(qiáng)度的舉措有哪些這些舉措中哪些主要是針對靜強(qiáng)度哪些主要是針對疲勞強(qiáng)度48為了預(yù)防螺旋千斤頂發(fā)生失效,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對螺桿和螺母進(jìn)行哪些驗(yàn)算49對于受軸向變載荷作用的螺栓,可以采取哪些舉措來減小螺栓的應(yīng)力幅ba50為什么對于重要的螺栓連接要限制螺栓的預(yù)緊力F'限制預(yù)緊力的方法有哪幾種四、分析計(jì)算題51有一受預(yù)緊力F和軸向工作載荷F=1000N作用的緊螺栓連接,預(yù)緊力F=1000N,螺栓的剛度Cb與被連接件的剛度Cm相等.試計(jì)算該螺栓所受的總拉力F0和剩余預(yù)

11、緊力F.在預(yù)緊力F不變的條件下,假設(shè)保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙,該螺栓的最大軸向工作載荷Fmax為多少52題4-52圖所示為一圓盤鋸,鋸片直徑D=500mm,用螺母將其夾緊在壓板中間.鋸片外圓上的工作阻力Ft=400N,壓板和鋸片間的摩擦系數(shù)f=0.15,壓板的平均直徑D°=150mm,可靠性系數(shù)Ks=1.2,軸材料的許用拉伸應(yīng)力b=60MPa.試計(jì)算軸端所需的螺紋直徑.(提示：此題中有兩個(gè)接合面,壓板的壓緊力就是螺紋連接的預(yù)緊力.)53題4-53圖所示為一支架與機(jī)座用4個(gè)普通螺栓連接,所受外載荷分別為橫向載荷Fr=5000N,軸向載荷Fq=16000N.螺栓的相對剛度Cb/(Cb+C

12、m)=0.25,接合面間摩擦系數(shù),f=0.15,可靠性系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料的機(jī)械性能級別為8.8級,最小屈服極限bmin=640MPa,許用平安系數(shù)S=2,試計(jì)算該螺栓小徑d1的計(jì)算值.題4-52圖題4-53圖54一牽曳鉤用2個(gè)M10(di=8.376mm)的普通螺栓固定于機(jī)體上,如題4-54圖所示.接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,可靠性系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料強(qiáng)度級別為6.6級,屈服極限bs=360MPa,許用平安系數(shù)S=3.試計(jì)算該螺栓組連接允許的最大牽引力FRmax.題454題圖55題4-55圖所示為一凸緣聯(lián)軸器,用6個(gè)M10的鍍制孔用螺栓連接,結(jié)構(gòu)尺寸如下圖.兩半聯(lián)軸器材料為HT

13、200,其許用擠壓應(yīng)力bP1=100MPa,螺栓材料的許用切應(yīng)力°=92MPa,許用擠壓應(yīng)力bP2=300MPa,許用拉伸應(yīng)力b=120MPa.試計(jì)算該螺栓組連接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Tmax.假設(shè)傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Tmax不變,改用普通螺栓連接,試計(jì)算螺栓小徑dl的計(jì)算值(設(shè)兩半聯(lián)軸器間的摩擦系數(shù)f=0.16,可靠性系數(shù)Ks=1.2).56有一提升裝置如題4-56圖所示.題4-55題圖題4-56圖(1)卷筒用6個(gè)M8(d1=6.647mm)的普通螺栓固連在蝸輪上,卷筒直徑D=150mm,螺栓均布于直徑D0=180mm的圓周上,接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,可靠性系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料的

14、許用拉伸應(yīng)力b=120MPa,試求該螺栓組連接允許的最大提升載荷Wmaxo(2)假設(shè)Wmax=6000N,其他條件同(1),試確定螺栓直徑.五、結(jié)構(gòu)題57試畫出普通螺栓連接結(jié)構(gòu)圖.條件：(1)兩被連接件是鑄件,厚度各約為15mm和20mm;(2)采用M12普通螺栓；(3)采用彈簧墊圈防松.要求按1:1的比例畫出.58試畫出校制孔用螺栓連接結(jié)構(gòu)圖.條件：(1)兩被連接件是厚度約為20mm的鋼板；(2)采用M10鍍制孔用螺栓.要求按1:1的比例畫出例解.1.一厚度6=12mm的鋼板用4個(gè)螺栓固連在厚度61=30mm的鑄鐵支架上,螺栓的布置有(a)、(b)兩種方案,如下圖.：螺栓材料為Q235,(r

15、=95MPa、r=96MPa,鋼板(tp=320MPa,鑄鐵(tpi=180MPa,接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,可靠性系數(shù)Kf=1.2,載荷F.=12000N,尺寸l=400mm,a=100mm.(1)試比擬哪種螺栓布置方案合理(2)根據(jù)螺栓布置合理方案,分別確定采用普通螺栓連接和校制孔用螺栓連接時(shí)的累栓直徑.解題分析：此題是螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用的典型例子.解題時(shí),首先要將作用于鋼板上的外載荷A向螺栓組連接的接合面形心簡化,得出該螺栓組連接受橫向載荷2和旋轉(zhuǎn)力矩T兩種簡單載荷作用的結(jié)論.然后將這兩種簡單載荷分配給各個(gè)螺栓,找出受力最大的螺栓,并把該螺栓承受的橫向載荷用矢量疊

16、架原理求出合成載荷.在外載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下,對不同的螺栓布置方案,受力最大的螺栓所承受的載荷是不同的,顯然使受力最大的螺栓承受較小的載荷是比擬合理的螺栓布置方案.假設(shè)螺栓組采用較制孔用螺栓連接,那么靠螺栓光桿局部受剪切和配合面間受擠壓來傳遞橫向載荷,其設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是保證螺栓的剪切強(qiáng)度和連接的擠壓強(qiáng)度,可按相應(yīng)的強(qiáng)度條件式,計(jì)算受力最大螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑.假設(shè)螺栓組采用普通螺栓連接,那么靠擰緊螺母使被連接件接合面間產(chǎn)生足夠的摩擦力來傳遞橫向載荷.在此情況下,應(yīng)先接受力最大螺栓承受的橫向載荷,求出螺栓所需的緊力；然后用只受預(yù)緊力作用的緊螺栓連接,受拉強(qiáng)度條件式計(jì)算螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑di；最后

17、根據(jù)di查標(biāo)準(zhǔn)選取螺栓直徑d,并根據(jù)被連接件厚度、螺母及墊圈厚度確定螺栓的標(biāo)準(zhǔn)長度.解題要點(diǎn):1 .螺栓組連接受力分析1將載荷簡化將載荷Fe向螺栓組連接的接合面形心O點(diǎn)簡化,得一橫向載荷F/12000N和一旋轉(zhuǎn)力矩T=FJ=12000X400=4.8X106N-mm圖解一.圖解一托架螺栓組連接2確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷在橫向力八作用下,各個(gè)螺栓所受的橫向載荷Fs1大小相同,與Fe同向Fs仁八/4=12000/4=3000N而在旋轉(zhuǎn)力矩T作用下,由于各個(gè)螺栓中央至形心O點(diǎn)距離相等,所以各個(gè)螺栓所受的橫向載荷FS2大小也相同,但方向各垂直螺栓中央與形心O的連線圖解二.對于方案a,各螺栓中央至形心

18、O點(diǎn)的距離為時(shí)M圖解二托架螺栓組連接raa2a210021002141.1mm所以4ra4.81064141.48487由圖解二a可知,螺栓1和2所受兩力的夾角a最小,故螺栓1和2所受橫向載荷最大,即FsmaxaFsL2Fs1Fs2aCOS.3000284872230008487cos4510820N對于方案b,各螺栓中央至形心O點(diǎn)的距離為rb=a=100mm所以Fs2bT4rb4.8106410012000由圖解二b可知,螺栓1所受橫向載荷最大,即FsmaxbFs1Fs2b30001200015000N3兩種方案比擬在螺栓布置方案a中,受力最大的螺栓1和2所受的總橫向載荷Fsmaxa=108

19、20N；而在螺栓布置方案b中,受力最大的螺栓1所受的總橫向載荷Fsmaxb=15000N.可以看出,Fsmaxa<Fsmaxb,因此方案拉比擬合理.2 .按螺栓布置方案a確定螺栓直徑(1)采用較制孔用螺栓連接1)由于較制孔用螺栓連接是靠螺栓光桿受剪切和配合面間受擠壓來傳遞橫向載荷,因此按剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)螺栓光桿局部的直徑ds：mm,4Fs410820dss11.9896查GB27-88,取M12X60(ds=14mm>11.98mm).2)校核配合面擠壓強(qiáng)度：按圖解三所示的配合面尺寸,有：螺栓光桿與鋼板孔間Fsdsh10820138104MPaP320MPa螺栓光桿與鑄鐵支架孔問Fs1

20、0820P1""ds11330=27.7MPaP1180MPa故配合面擠壓強(qiáng)度足夠.(2)采用普通螺栓連接由于普通螺栓連接,是靠預(yù)緊螺栓在被連接件的接合面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向載荷,因此首先要求出螺栓所需的預(yù)緊力F',由fFKfFs,得圖解三托架蟠棒組連接KfFs1.2108200.1586560根據(jù)強(qiáng)度條件式可得螺栓小徑d1,即,41.3Fd141.3865609538.84mm查GB196-81,取M45(d1二40.129mm>38.8mm).2.有一軸承托架用4個(gè)普通螺栓固連于鋼立柱上,托架材料為HT150,許用擠壓力(rP=60MPa,螺栓材料強(qiáng)度

21、級別為6.6級,許用平安系數(shù)S=3,接合面間摩擦系數(shù)Cf=0.15,可靠性系數(shù)Kf=1.2,螺栓相對剛度Cb0.2,載荷F=6000N,尺寸如圖所CbCm示.試設(shè)計(jì)此螺栓組連接.托架螺松組連接解題分析：此題是螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾覆力矩共同作用的典型例子解題時(shí)首先要將作用于托架上的載荷F分解成水平方向和鉛垂方向的兩個(gè)分力,并向螺栓組連接的接合面形心O點(diǎn)處簡化,得出該螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾覆力矩三種簡單載荷作用的結(jié)論.然后分析該螺栓組連接分別在這三種簡單載荷作用下可能發(fā)生的失效,即：在橫向載荷的作用下,托架產(chǎn)生下滑；在軸向載荷和傾覆力矩的作用下,接合面上部發(fā)生別離；在傾覆

22、力矩和軸向載荷的作用下,托架下部或立柱被壓潰；受力最大的螺栓被拉斷或塑性變形.由上述失效分析可知,為預(yù)防別離和下滑的發(fā)生,應(yīng)保證有足夠的預(yù)緊力；而為預(yù)防托架或立柱被壓潰,又要求把預(yù)緊力限制在一定范圍.因此,預(yù)緊力確實(shí)定不能僅考慮在橫向載荷作用下接合面不產(chǎn)生相對滑移這一條件,還應(yīng)考慮接合面上部不別離和托架下部或立柱不被壓潰的條件.同時(shí),要特別注意此時(shí)在接合面間產(chǎn)生足夠大的摩擦力來平衡橫向載荷的不是預(yù)緊力F',而是剩余預(yù)緊力F.螺栓所受的軸向工作載荷是由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾覆力矩來確定的.顯然,對上邊兩個(gè)螺栓來說,由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾覆力矩所產(chǎn)生的軸向工作載荷方向相同,矢

23、量疊加后數(shù)值最在,是受力最大的螺栓.最后就以受力最大螺栓的軸向工作載荷和預(yù)緊力確定螺栓所受的總拉力F.,根據(jù)螺栓的總拉力F0計(jì)算螺栓的直徑尺寸,以滿足螺栓的強(qiáng)度.解題要點(diǎn)：1.螺栓組受力分析如下圖,載荷F的可分解為橫向載荷FyFcos306000cos305196N(鉛垂向下)軸向載荷FxFsin306000cos303000N(水平向右)把Fx、Fy向螺栓組連接的接合面形心O點(diǎn)處簡化,得到傾覆力矩MFx180Fv420xy(30001805196420)2,722106N-mm顯然,該螺栓組連接受橫向載荷Fy、軸向載荷Fx和傾覆力矩M三種簡單載荷的共同作用.(1)確定受力最大螺栓的軸向工作載

24、荷Fmax.在軸向載荷Fx作用下,每個(gè)螺栓受到的軸向工作載荷為750N作用下,上部螺栓進(jìn)一步受到拉伸,每個(gè)螺栓受以的軸向工作載Fx3000Fp44而在傾覆力矩4FmMlmaxli2i1荷為2.7221062102320N42102顯然,上部螺栓受力最大,其軸向工作載荷為FmaxFpFm75032403990N(2)確定螺栓的預(yù)緊力F'1)由托架不下滑條件計(jì)算預(yù)緊力F'.該螺栓組連接預(yù)緊后,受軸向載荷Fx作用時(shí),其接合面間壓力剩余預(yù)緊力F,而受傾覆力矩M作用時(shí),其接合面上部壓緊力減小,下部壓緊力增大,故M對接合面間壓緊力的影響可以不考慮.因此,托架不下滑的條件式為4fFKfFyF

25、FFmFCbCbCmFp4fFCbCbCmFpKfFy所以FKfFy4fFp將數(shù)值代入上式,1.25196可得F10.27501099240.152由接合面不別離條件計(jì)算預(yù)緊力F'pminZF"ACbCbCmFxA可得Fx式中A接合面面積,CbM0CbCmWMAA=280X(500-280)=61600mm2;328069.618105003mmW接合面抗彎載面模量,2W2805006Z螺栓數(shù)目,Z=4.其他參數(shù)同前.將數(shù)值代入上式,可得616004087N1_2,722106(10.2)3000649,6181063)由托架下部不被壓潰條件計(jì)算預(yù)緊力F鋼立柱抗擠壓強(qiáng)度高于鑄

26、鐵托架PminZFACbCbCmFxACbCbCm可得PA1CbCm式中,p為托架材料的許用擠壓應(yīng)力,p=60MPa.其他參數(shù)同前.將數(shù)值入上式,可得6061600(10.2)30002.7221069.61810661600=921113N綜合以上三方面計(jì)算,取F'=11000N.2 .計(jì)算螺栓的總拉力F0這是受預(yù)緊力F'作用后又受軸向工作載荷F作用的緊螺栓連接,故螺栓的總拉力F0F1CbF110000.2399011798NCbCm3 .確定螺栓直徑d141.式中為螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力,由題給條件知s/S=360/3=120MPa.4 1.311798所以d1.12.75

27、7mm120查GB196-81,取M16(d1二13.855mm>12.757mm).說明：該題也可先按托架不下滑條件確定預(yù)緊力F',然后校核托架上部不別離和托架下部不壓潰.3.有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓連接,如下圖.氣缸中的壓力P在02MPa之間變化,氣缸內(nèi)徑D=500mm,螺栓分布圓直徑D°=650mm.為保證氣密性要求,剩余預(yù)緊力F1.8F(F為螺栓的軸向工作載荷),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a20MPa.選用銅皮石棉墊片,螺栓相對剛度Cb/(CbCm)0.8,試設(shè)計(jì)此螺栓組連接.解題分析：此題是典

28、型的僅受軸向載荷作用的螺栓組連接.但是,螺栓所受載荷是變化的,因此應(yīng)先按靜強(qiáng)度計(jì)算螺栓直徑,然后校核其疲勞強(qiáng)度.止匕外,為保證連接的氣密性,不僅要保證足夠大的剩余預(yù)緊力,而且要選擇適當(dāng)?shù)穆菟〝?shù)目,保證螺栓問問距不致過大.解題要點(diǎn)：1 .初選螺栓數(shù)目Z由于螺栓分布圓直徑較大,為保證螺栓問問距不致過大,所以應(yīng)選用較多的螺栓,初取Z=24o2 .計(jì)算螺栓的軸向工作載荷F(1)螺栓組連接的最大軸向載荷Fq：22Fq=p500-23.927105N44(2)螺栓的最大軸向工作載荷F:Fq3.927106Fq=Z243.計(jì)算螺栓的總拉力FoFF1.8FF16362.5NF02.8F2.816632.5氣缸

29、前螺栓組連接=45815N4 .計(jì)算螺栓直徑41.3F041.345815120mm=25.139mm查GB196-81,取M30(ch=26.211mm>25.139mm).5 .校核螺栓疲勞強(qiáng)度aM/S216362.5212.13MPaa20MPa26.211故螺栓滿足疲勞強(qiáng)度.6 .校核螺栓間距實(shí)際螺栓間距為t耳*85.1Z24mm4.5d4.530135mm故螺栓間距滿足連接的氣密性要求.7 .起重卷筒與大齒輪用8個(gè)普通螺栓連接在一起,如下圖.卷筒直徑D=4000mm,螺栓分布圓直徑D0=500mm,接合面間摩擦系數(shù)f=0.12,可靠性系數(shù)Ks=1.2,起重鋼索拉力Fq=5000

30、0N,螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=100MPa.試設(shè)計(jì)該螺栓組的螺栓直徑.解題分析：此題是典型的僅受旋轉(zhuǎn)力矩作用的螺栓組連接.由于此題是采用普通螺栓連接,是靠接合面間的摩擦力矩來平衡外載荷一一旋轉(zhuǎn)力矩,因此此題的關(guān)鍵是計(jì)算出螺栓所需要的預(yù)緊力F'.而此題中的螺栓僅受預(yù)緊力F'作用,故可按預(yù)緊力F'來確定螺栓的直徑.卷簡與大齒輪的螺栓組連接解題要點(diǎn):1.計(jì)算旋轉(zhuǎn)力矩Td4007TFq50000107N-mm222 .計(jì)算螺栓所需要的預(yù)緊力F'由ZfF巳DsT2F2KsTZfD0將數(shù)值代入上式,可得2KTZfD021.210780.1250050000d1413F3 .

31、確定螺栓直徑41.350000OQ28.768mm100查GB196-81,取M36(d1二31.670mm>28.768mm).討論：(1)此題也可改為校核計(jì)算題,螺栓直徑,校核其強(qiáng)度.其解題步驟仍然是需先求F',然后驗(yàn)算cad1/4(2)此題也可改為計(jì)算起重鋼索拉力Fq.螺栓直徑,計(jì)算該螺栓所能承受的預(yù)緊力F',然后按接合面摩擦力矩與作用于螺栓組連接上的旋轉(zhuǎn)力矩相平衡的條件,求出拉力Fq,即由ZfFD0KsFQdsQ22FqZfFDoKsD5,以下圖所示兩種火緊螺栓連接,圖a用一個(gè)螺栓連接,圖b用兩個(gè)螺栓連接.圖a與圖b中：載荷Fq=2000N,軸徑d=60mm,截獲

32、Fq至軸徑中央距離L=200mm,螺栓中央至軸徑中央距離l=50mm.軸與轂配合面之間的摩擦系數(shù)f=0.5mm,可靠性系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=100MPa.試確定圖a和圖b連接螺栓的直徑d.央緊螺栓連接解題分析：(見圖解)夾緊連接是借助地螺栓擰緊后,轂與軸之間產(chǎn)生的摩擦力矩來平衡外載荷Fq對軸中央產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩,是螺栓組連接受旋轉(zhuǎn)力矩作用的一種變異,連接螺栓僅受預(yù)緊力F'的作用.由于螺栓組連接后產(chǎn)生的摩擦力矩是由轂與軸之間的正壓力Fn來計(jì)算,當(dāng)然該正壓力Fn的大小與螺栓預(yù)緊力F'的大小有關(guān),但假設(shè)仍然根據(jù)一般情況來計(jì)算那么會出現(xiàn)錯(cuò)誤.在確定預(yù)緊力F'與正壓

33、力Fn的關(guān)系時(shí),對于圖a可將轂上K點(diǎn)處視為較鏈,取一局部為別離體；而對于圖b可取左半轂為別離體.F'與Fn之間的關(guān)系式確定后,再根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對滑動的條件,確定出正壓力Fn與載荷Fq之間的關(guān)系式,將兩式聯(lián)立求解,便可計(jì)算出預(yù)緊力F'之值,最后按螺栓連接的強(qiáng)度條件式,確定出所需連接螺栓的直徑do解題要點(diǎn)：1.確定圖a連接螺栓直徑d(1)計(jì)算螺栓連接所需預(yù)緊力F'將轂上K點(diǎn)視為錢鏈,軸對轂的正壓力為Fn,由正壓力Fn產(chǎn)生的摩擦力為fFN取轂上一局部為別離體,對K點(diǎn)取矩,那么有Fn所以夾緊螺柱連接(注意：此時(shí)作用于別離體上的力中沒有外載荷Fq)而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相

34、對滑動的條件,那么有d2fFN2KsFqL所以KsFqLfdKsFqL從而有FfddKsFqL21df(21d)將數(shù)值代入上式,可得KsFqLf(21d)1.220002000.15(25060)=20000(2)確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預(yù)緊力F'作用,故其螺紋小徑為mm,41.3F41.32000d118.1951 ,100查GB196-81,取M24(d1二20.752mm>18.195mm).2 .確定圖b連接螺栓直徑d計(jì)算螺栓連接所需預(yù)緊力F'取左半轂為別離體,顯然,F'=Fn/20而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對滑動的條件,那么有d2fFN-KsFq

35、L2所以FnKsFqLfd從而有FKsFqLfd將有關(guān)數(shù)值代入上式,可得26666.7KsFqL=1.22000200fd20.1560(2)確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預(yù)緊力F'的作用,故其螺紋小徑為,41.3F41.326666.7d121.009mm100查GB196-81,取M30(d1=26.211mm>21.009mmh說明：這里查取的連接螺栓直徑d是按第一系列確定的；假設(shè)按第二系列,那么連接螺栓的直徑d為M27(d1=23.752mm)06.圖示弓形夾鉗用Tr28X5螺桿夾緊工作,壓力F=40000N,螺桿末端直徑d0=20mm,螺紋副和螺桿末端與工件間摩擦系

36、數(shù)(1)試分析該螺紋副是否能自鎖；(2)試計(jì)算擰緊力解題要點(diǎn)：(1)GB5796.1-86查得Tr28X5梯形螺紋的參數(shù)大徑d=28mm；中徑d2=25.5mm；螺距p=5mm.弓形夾鉗f=0.15o矩To如下：又知該螺紋為單線,即線數(shù)n=1,所以螺旋升角arctannparctand225.53.257133416而當(dāng)量摩擦角fvarctanfvarctancosf=0.15,B=a/2=15°,所以得0.15varctan8.82784937cos15顯然v,故該螺紋副能自鎖.(2)由于控緊螺桿既要克服螺紋副間的摩擦力矩Ti,又要克服螺桿末端與工件問的摩擦力矩T2,故擰緊力矩T=

37、T1+T2d2TiTtan(v)225.540000tan(3.5718.827)Nmm112112Nmm螺桿末端與工件間的摩擦相當(dāng)于止推軸頸的摩擦,其摩擦力矩1一,1T2-fFd0-0.154000020N-mm=4000N-mm33故得t=Ti+T2=(112112+4000.Nmm=152112N-mm7.圖示為一螺旋拉緊裝置,旋轉(zhuǎn)中間零件,可使兩端螺桿A和B向中央移近,從而將被拉零件拉緊.：螺桿A和B的螺紋為M16(d1=13.385mm),單線；其材料的許用拉伸應(yīng)力=80MPa；螺紋副間摩擦系數(shù)f=0.15.試計(jì)算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax,并計(jì)算旋緊時(shí)螺旋的效率.解題分

38、析：由題給條件可知；旋轉(zhuǎn)中間零件,可使兩端螺桿受到拉伸；施加于中間1.3F-e2/4、,計(jì)算出Tmax；然后零件上的轉(zhuǎn)矩T愈大,兩端螺桿受到的軸向拉力F愈大；而螺桿尺寸一定,所能承受的最大軸向拉力Tmax那么受到強(qiáng)度條件的限制,因此,對該題求解時(shí)首先應(yīng)按強(qiáng)度條件式由Tmax計(jì)算螺紋副間的摩擦力矩T1max；最后求出允許旋轉(zhuǎn)中間零件的最大轉(zhuǎn)矩Tmax.解題要點(diǎn):(1)計(jì)算螺桿所能承受的最大軸向拉力Tmax1.3F-e-2、1/4FW41.3Tmax=d；41.3,2d13.83580925141.3(2)計(jì)算螺紋副間的摩擦力矩Tmax由GB196-81查得M16螺紋的參數(shù)如下:大徑d=16mm;

39、中徑d2=14.701mm;螺距p=2mm;單線,即線數(shù)n=1.所以螺旋升,nparctan一d212arctan2.4802284714.701而當(dāng)量摩擦角varctanfvarctan-fcos所以f=0.15,B,0.15varctan一cos30=a/2=30,所以得9.82694935螺紋副間的最大摩擦力矩d2T1max=Tmaxtan(v)29251tan(2.4809.82614.701)2=14834N-mm(3)計(jì)算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax由于施加地中間零件上的轉(zhuǎn)矩要克服螺桿A和B的兩種螺紋副問摩擦力矩,故有Tmax=2T1max=2X14834=29668N-

40、mm(4)計(jì)算旋緊時(shí)螺旋的效率由于旋緊中間零件轉(zhuǎn)一周,做輸入功為Tmax2,而此時(shí)螺桿A和B各移動1個(gè)導(dǎo)程lnp12mm=2mm,做有用功為2FmaJ,故此時(shí)螺旋的效率為2Flmax1T2maxJ2925120.19919.9%或按公式tantan(v)tan2.480tan(2.4809.826)0.19919.9%8.有一升降裝置如下圖,螺旋副采用梯形螺紋,大徑d=50mm;中徑d2=46mm;螺距p=8mm;線數(shù)n=4,去承面采用推力球軸承.升降臺的上下移動處采用導(dǎo)滾輪,它們的摩擦陰力忽略不計(jì).設(shè)承受截Fq=50000N,試計(jì)算：(1)升降臺穩(wěn)定上升時(shí)的效率,副間摩擦系數(shù)f=0.1o(2

41、)穩(wěn)定上升時(shí)施加于螺桿上的力矩.(3)假設(shè)升降臺以640mm/min上升,那么所需的轉(zhuǎn)速和功率.(4)欲使升降臺在截獲Fq作用下等速降,是否需要制動裝置假設(shè)需要,那么加于螺的制動力矩是多少解題要點(diǎn)：(1)計(jì)算升降臺穩(wěn)定上升時(shí)的效率該螺紋的螺旋升角為arctan-arctan48d24612.480而螺旋副的當(dāng)量摩擦角為升降裝鐘螺旋螺桿下桿上arctanfvarctan-fcosarctan"cos155.911296882tantan(v)66.58%故得效率tan12.480tan(12.4805.911)(2)計(jì)算穩(wěn)定上升時(shí)施加地螺桿上的力矩Td2T=FQtan(v)-24650

42、000TAN(12.4865.911)2382487Nmm(3)計(jì)算螺桿所需轉(zhuǎn)速n和功率p按題給條件,螺桿轉(zhuǎn)一周,升降臺上升一個(gè)導(dǎo)程L=np=4X8=32mm,故假設(shè)升降臺以640mm/min的速度上升,那么螺桿所需轉(zhuǎn)速為n=(640+32)=20r/min計(jì)算螺桿所需功率P,有如下三種方法:1)d2n6010006010004620,0.0482m/s第一種計(jì)算方法：按螺桿線速度1及圓周力Ft確定螺桿所需功率P.曲FtFqtan(v)50000tan(12.4865.911)16630N可得L166300.04820.801kW100010002)第二種計(jì)算方法：按同一軸上功率P與轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)

43、速n之間的關(guān)系式,可得Tn382487209.551069.551060.8kW3)第三種計(jì)算方法：按升降臺以速度2=640mm/mi上升時(shí)所需功率來確定螺桿所需功率P,即PFq21000故得(4)6400.0107601000Fq2500000.0107100010000.6658m/s0.8kW判斷是否需要制動裝置,計(jì)算制動力矩.12.486,v5.911,可知v螺旋副不自鎖,故欲使升降臺在載荷Fq作TFqtan(=132551用下等速下降,那么必須有制動裝置.施加于螺桿上的制動力矩為v)區(qū)50000tan(12.4865.911)名22N-mm9.試找出圖中螺紋連接結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤,說明原因

44、,并繪圖改正.被連接件材料均為Q235,連接件為標(biāo)準(zhǔn)件.a普通螺栓連接；b螺釘連接；c雙頭螺栓連接；d緊定螺釘連接.螺紋連接結(jié)構(gòu)解題要點(diǎn)：1普通螺栓連接圖a主要錯(cuò)誤有：1螺栓安裝方向不對,裝不進(jìn)去,應(yīng)掉過頭來安裝;2普通螺栓連接的被聯(lián)接件孔要大于螺栓大徑,而下部被連接件孔與螺栓桿間無間隙；3被連接件外表沒加工,應(yīng)做出沉頭座并刮平,以保證螺栓頭及螺母支承面平整且垂直于螺栓軸線,預(yù)防擰緊螺母時(shí)螺栓產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；4一般連接；不應(yīng)采用扁螺母；5彈簧墊圈尺寸不對,缺口方向也不對；6螺栓長度不標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)長l=60mm；7螺栓中螺紋局部長度短了,應(yīng)取長30mm.改正后的結(jié)構(gòu)見圖解a.圖解改正后的螺紋

45、連接結(jié)構(gòu)2螺釘連接圖b主要錯(cuò)誤有：1采用螺釘連接時(shí),被連接件之一應(yīng)有大于螺栓大徑的光孔,而另一被連接件上應(yīng)有與螺釘相旋合的螺紋孔.而圖中上邊被連接件沒有做成大地螺栓大徑的光孔,下喧被連接件的螺紋孔又過大,與螺釘尺寸不符,而且螺紋畫法不對,小徑不應(yīng)為細(xì)實(shí)踐；2假設(shè)上邊被連接件是鑄件,那么缺少沉頭座孔,外表也沒有加工.改正后的結(jié)構(gòu)見圖解bo3雙頭螺柱連接圖c0主要錯(cuò)誤有：1雙頭螺柱的光桿局部不能擰進(jìn)被連接件的螺紋孔內(nèi),M12不能標(biāo)注在光桿局部;2錐孔角度應(yīng)為120.,而且應(yīng)從螺紋孔的小徑粗實(shí)線處畫錐孔角的兩邊；3假設(shè)上邊被連接件是鑄件,那么缺少沉頭座孔,外表也沒加工；4彈簧墊圈厚度尺寸不對.改正后

46、的結(jié)構(gòu)見圖解Co4緊定螺釘連接圖d0主要錯(cuò)誤有：1輪轂上沒有做出M6的螺紋孔；2軸上未加工螺紋孔,螺釘擰不進(jìn)去,即使有螺紋孔,螺釘能擰入,也需作局部剖視才能表達(dá)清楚.改正后的結(jié)構(gòu)見圖解do六、習(xí)題參考答案1.單項(xiàng)選擇題1A2A3B48D9C10C1115C16B17C1822A23D24AABC1219132014212.填空題2560°連接;30°26螺旋升角丫小于當(dāng)量摩擦角27三角螺紋；管螺紋；矩形螺紋;梯形螺紋和鋸齒形螺紋282930313233提升傳動效率升角與頭數(shù)螺紋副間摩擦力矩；螺母或螺栓頭預(yù)防螺桿與螺母或被連接件螺紋孔拉伸；扭剪拉伸；螺栓發(fā)生塑性變形或斷裂端面與被連接件支承面間的摩擦力矩之和間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動或預(yù)防螺紋副間相對轉(zhuǎn)動34FoFCbCbCmF;FF1.3F0d；/4<35預(yù)緊力F;局部軸向工作載荷F0；或剩余預(yù)緊力F；軸向工作載荷F36373839403.螺栓；被連接件減小和預(yù)防螺栓受附加彎曲應(yīng)力的作用均勻各旋合圈螺紋牙上的載荷彎曲摩擦；機(jī)械；永久性問做題參考答案從略4.分析計(jì)算題51解題要點(diǎn):F0FCbbF1000N0.51000N1500NCbCm1CbCbF1000N-0.51000N500NCmF01500N-1000N500N為保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙,那么>0oCb1Cb/CbCm1000N