機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件4

1、例1： 一鋼板采用三個(gè)鉸制孔螺栓聯(lián)接,下列三個(gè)方案哪個(gè)最好?例1： 一鋼板采用三個(gè)鉸制孔螺栓聯(lián)接,下列F3F3F3FL2aFL2aFmax=F3=FL2aF3+F3F3F3FL2aFL2aFmax=F3=FL2aF3+F3F3F3FL2aFL2aFmax=F1=F3=F3F3F3FL2aFL2aFmax=F1=F3=F3F3F3FL3aFl3aFL3aFmax=F2=F3F3F3FL3aFl3aFL3aFmax=F2=比較：方案一：Fmax=FL2aF3+方案二：Fmax=方案三：Fmax=差誰好？由：L=結(jié)論：1）當(dāng)L時(shí)，方案三最好。2）當(dāng)L12.130mm）2、圖示為一圓盤鋸，鋸片直徑D=

2、500mm，用螺母將其夾緊在作業(yè)3：起重卷筒與大齒輪間用雙頭螺柱連接，起重鋼索拉力F0=50kN，卷筒直徑D=400mm，8個(gè)螺柱均勻分布在直徑D0=500mm圓周上，螺栓性能等級(jí)4.6級(jí)，結(jié)合面摩擦因子f=0.12，可靠度系數(shù)Kf=1.2。試確定雙頭螺柱的直徑。解1：假設(shè)不控制預(yù)緊力，估計(jì)d=M6M16，取安全系數(shù)S=3.5。=S/S=240/3.5=68.6MPa作業(yè)3：起重卷筒與大齒輪間用雙頭螺柱連接，起重鋼索拉力F0=再估計(jì)d=M30M60，取安全系數(shù)S=1.5=S/S=240/1.5=160MPaM36，d1=31.67mm，M39，d1=34.67mm所以選擇M39，d=39mm再

3、估計(jì)d=M30M60，取安全系數(shù)S=1.5M36，d1=機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接例題解2：解題要點(diǎn)： 1)計(jì)算力矩T Nmm2)計(jì)算螺栓所需要的預(yù)緊力F0由 得 3)確定螺栓直徑 查手冊(cè)：選用第一系列 機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接例題解2：解題要點(diǎn)： 1)計(jì)算力矩T 作業(yè)4：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，殘余預(yù)緊力F0=1.8F（F為螺栓的軸向工作載荷），螺栓間距t4.5 d （d為螺栓的大徑）。螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=120MPa。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。 作業(yè)4：有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通

4、螺栓連接，如圖所示。機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接例題解題分析：本題是典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。此外，為保證連接的氣密性，不僅要保證足夠大的殘余預(yù)緊力，而且要選擇適當(dāng)?shù)穆菟〝?shù)目，保證螺栓間間距不致過大。解題要點(diǎn)：1初選螺栓數(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，所以應(yīng)選用較多的螺栓，初取Z=24。 2計(jì)算單個(gè)螺栓的軸向工作載荷F （1）螺栓組連接的最大軸向載荷FQ：FQ= N機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接例題解題分析：本題是典型的僅受軸向載荷作用的機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接例題（2）單個(gè)螺栓的最大軸向工作載荷F： F= 16362.5 N

5、 3計(jì)算螺栓的總拉力F 4計(jì)算螺栓直徑 查手冊(cè)，取M30（d1=26.211mm25.139mm）。5校核螺栓間距 實(shí)際螺栓間距為 故螺栓間距滿足連接的氣密性要求。 機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接例題（2）單個(gè)螺栓的最大軸向工作載荷F： F3、有一受預(yù)緊力F0和軸向工作載荷F=1000N作用的緊螺栓連接，已知預(yù)緊力F0=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F2和剩余預(yù)緊力F1。在預(yù)緊力不變的條件下，若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？3、有一受預(yù)緊力F0和軸向工作載荷F=1000N作用的緊螺栓4、在圖示的汽缸蓋連接中，已知：汽缸中的壓力在0

6、1.5MPa間變化，汽缸內(nèi)徑D=250mm，螺栓分布圓直徑D0=346mm，凸緣與墊片厚度之和為50mm。為保證氣密性要求，螺栓間距不得大于120mm。試選擇材料，并確定螺栓數(shù)目和尺寸解：1）確定螺栓數(shù)目Z取螺栓間距為t=100mm，則2）選擇螺栓材料選定螺栓機(jī)械性能強(qiáng)度等級(jí)為6.8級(jí)，材料為45鋼，則B=600MPa， S=480MPa3）計(jì)算單個(gè)螺栓載荷A、汽缸蓋最大載荷：4、在圖示的汽缸蓋連接中，已知：汽缸中的壓力在01.5MPB、螺栓工作載荷：C、殘余預(yù)緊力：D、螺栓最大拉力：E、許用拉應(yīng)力：4）計(jì)算并確定螺栓尺寸按題目要求，經(jīng)查螺栓標(biāo)準(zhǔn)，確定螺栓尺寸為：M16X70的螺栓，小徑d1=

7、13.835mm，中徑d2=14.701，螺距P=2mmB、螺栓工作載荷：C、殘余預(yù)緊力：D、螺栓最大拉力：E、許用5）校核螺栓的疲勞強(qiáng)度A、相對(duì)剛度：選銅皮石棉墊片，B、預(yù)緊力：C、螺栓拉力變化副：D、危險(xiǎn)截面面積：E、螺栓應(yīng)力副：F、疲勞極限：5）校核螺栓的疲勞強(qiáng)度A、相對(duì)剛度：選銅皮石棉墊片，B、預(yù)緊G、許用應(yīng)力副：H、疲勞強(qiáng)度校核：G、許用應(yīng)力副：H、疲勞強(qiáng)度校核：5、一機(jī)器底座用10個(gè)螺栓與地基連接，如圖所示。已知螺栓之間的相對(duì)距離為100mm，所受的工作載荷為M=5000N.m。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接的螺栓直徑。解：1）螺栓組受力分析 左邊的兩個(gè)螺栓1、10受力最大，其工作載荷為：2）

8、求螺栓受的總拉力FF 2 =7500NF 2 = F1 + F5、一機(jī)器底座用10個(gè)螺栓與地基連接，如圖所示。已知螺栓之間3）螺栓的靜強(qiáng)度計(jì)算 選定螺栓機(jī)械性能強(qiáng)度等級(jí)為4.6級(jí)，材料為Q235鋼，則， S=240MPa,S=23）螺栓的靜強(qiáng)度計(jì)算 選定螺栓機(jī)械性能強(qiáng)度等級(jí)為4.計(jì) 算 舉 例例題1：一厚度=12mm的鋼板用4個(gè)螺栓固連在厚度1=30mm的鑄鐵支架上，螺栓的布置有兩種方案，如下圖所示。已知：螺栓材料為Q235，=95MPa、=96MPa,鋼板p=320MPa，鑄鐵p1=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=12000 N，尺寸l=400mm

9、，a=100mm。（1）比較哪種螺栓布置方案合理？（2）按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通螺栓連接和鉸制孔用螺栓連接時(shí)的螺栓直徑。計(jì) 算 舉 例例題1：一厚度=12mm的鋼板用4個(gè)螺栓固連機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件4解題分析： 本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F向螺栓組連接的接合面形心簡(jiǎn)化，得出該螺栓組連接受橫向載荷F和旋轉(zhuǎn)力矩T兩種簡(jiǎn)單載荷作用的結(jié)論。然后將這兩種簡(jiǎn)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加原理求出合成載荷。 解題分析： 在外載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下，對(duì)不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓

10、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較合理的螺栓布置方案。 若螺栓組采用鉸制孔用螺栓連接，則靠螺栓光桿部分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)則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。 在外載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下，對(duì)不同的螺栓布置方案， 若螺栓組采用普通螺栓連接，則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)先按受力最大螺栓承受的橫向載荷，求出螺栓所需的預(yù)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d1；最后根據(jù)d1查標(biāo)準(zhǔn)選取螺栓直徑d，并根據(jù)

11、被連接件厚度、螺母及墊圈厚度確定螺栓的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。 若螺栓組采用普通螺栓連接，則靠擰緊螺母使被連接件接合面解題要點(diǎn)：1、螺栓組連接受力分析（1）將載荷簡(jiǎn)化 將載荷F向螺栓組連接的接合面形心O點(diǎn)簡(jiǎn)化，得一橫向載荷 F=12000N和一旋轉(zhuǎn)力矩T： T=Fl=12000N400mm=4.8106Nmm（看下圖）解題要點(diǎn)：（2）確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷 在橫向力F作用下，各個(gè)螺栓所受的橫向載荷Fs1大小相同，與F同向。 Fs1=F/4=12000/4=3000 N 而在旋轉(zhuǎn)力矩T作用下，由于各個(gè)螺栓中心至形心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，但方向分別垂直于各螺栓中心與形心O

12、的連線。見下圖。（2）確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件4對(duì)于方案（a)，各螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為： 由上圖(a)可知，螺栓1和2所受兩力的夾角最小，故螺栓1和2所受橫向載荷最大，即：對(duì)于方案（a)，各螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為： 由上圖(對(duì)于方案(b)，各螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為：rb=a=100mm由上圖(b)可知，螺栓橫向載荷最大，即：Fsmaxb=Fs1+Fs2=3000+12000=15000N（3）兩種方案比較 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=10820N，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

13、=15000N?？梢钥闯?，F(xiàn)smaxaFsmaxb，因此方案(a)比較合理。對(duì)于方案(b)，各螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為：rb=a=102、按螺栓布置方案(a)確定螺栓直徑（1）采用鉸制孔用螺栓連接 1）因?yàn)殂q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)螺栓光桿部分的直徑ds：查GB27-88，取M1260（ds=1311.98mm)2、按螺栓布置方案(a)確定螺栓直徑查GB27-88，取M12）校核配合面擠壓強(qiáng)度：按右圖所示的配合面尺寸，螺栓光桿與鋼板孔間螺栓光桿與鑄鐵支架孔間故配合面擠壓強(qiáng)度足夠。2）校核配合面擠壓強(qiáng)度：螺栓光桿與鑄鐵支架孔間故配合面擠壓強(qiáng)（2）采用普通螺栓連接 因?yàn)槠胀菟ㄟB接是靠螺栓預(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F0。由fF0=KfFs，得根據(jù)強(qiáng)度條件式可得螺栓小徑d1，即查表，取M45（d1=40.12938.84mm)（2）采用普通螺栓連接由fF0=KfFs，得根據(jù)強(qiáng)度條件式可如圖所示螺栓聯(lián)接，4個(gè)普通螺栓成矩形分布，已知螺栓所受載荷R = 4000 N，L=300mm，r=100mm，接合面數(shù)m =1，接合面間的摩擦系數(shù)為f = 0.15，可靠性系數(shù)Kf = 1.2，螺栓的許用應(yīng)力為=240MPa，試求：所需螺栓的直徑