螺紋連接習題解答講解

1、文檔編碼 : CA5G5Z1N5H4 HI4O3W3R10Z1 ZN1W3K7G6O4螺紋連接習題解答 11 1 一牽曳鉤用 2 個 M10 的一般螺釘固定于機體 上, 如 圖 所 示 ； 已 知 接 合 面 間 的 摩 擦 系 數 f=0.15 ,螺栓材料為 Q235,強度級別為 級,裝配時把握預緊力,試求螺栓組連接 答應的最大牽引力； 解題分析：此題是螺栓組受橫向載荷作用的典型 例子它是靠一般螺栓擰緊后在接合面間產生的摩擦力來傳 遞橫向外載荷 FR；解題時,要先求出螺栓組所受的預緊力, 然后,以連接的接合面不滑移作為運算準就,依據接合面的 靜力平穩(wěn)條件反推出外載荷 FR； 解題要點 ： （

2、 1）求預緊力 F： 由螺栓強度級別 4.6 級知 S =240MPa,查教材表 11 5 （ a）,取 ,就許用拉應力： = S MPa=178MPa , 查（ GB196 86）M10 螺紋小 d 1 徑 2由教材式 （ 11 13）： /（ d1 /4 ） MPa 得： F = / （ 4 ） =178 d1 N 2=7535 N （ 2） 求牽引力 FR： K f =7535 2 由式（ 11 25）得 FR=F fzm/ 第 1 頁,共 7 頁 N 11 2 （取 K f ） 6 個 M1 0 的鉸制孔用螺 一剛性凸緣聯軸器用 栓（螺栓 GB27 88）連接,結構尺寸如以下圖；兩半聯

3、 軸器材料為 HT200,螺栓材料為 Q235,性能等級 5.6 級； 試求：（ 1）該螺栓組連接答應傳遞的最大轉矩 Tmax；（ 2）如 傳遞的最大轉矩 Tmax不變, 改用一般螺栓連接,試運算螺栓 直徑,并確定其公稱長度,寫出螺栓標記； （設兩半聯軸器 間的摩擦系數 ,牢靠性系數 K f =1.2）； 解題要點： （ 1）運算螺栓組連接答應傳遞的最大 轉矩 Tmax ： 該鉸制孔用精制螺栓連接所能傳遞 轉矩大小受螺栓剪切強度和協作面 擠壓強度的制約；因此,可先按螺栓剪 切強度來運算 Tmax ,然后較核協作面擠 壓強度；也可按螺栓剪切強度和協作面擠壓強度分別求出 Tmax ,取其值小者；本

4、解按第一種方法運算 1） 確定鉸制孔用螺栓許用應力 由 螺 栓 材 料 Q235 , 性 能 等 級 級 知 ： b 500MPa , s 300MPa 被 連 接 件 材 料 HT200 b 200MPa ； （ a）確定許用剪應力 第 2 頁,共 7 頁查表 11 6,螺栓材料為 Q235 受剪切時 S ,就 螺栓材料 = s / S =300/2.5MPa=120MPa （ b）確定許用擠壓應力 查表 11 6,螺栓材料為 Q235 受擠壓 Sp1 螺栓材料 p1 = s / S =300/1.25MPa=240Mpa 被連接件材料為 HT200 （ b =200MPa ）受擠壓時 Sp

5、 2 =2 被連接件材料 p2 b / S 200/（ 2 ） MPa=80 100MPa p1 p2 取 p = p2 =80MPa 2）按剪切強度運算 T max 由式（ 11 23）知 =2T/ （ ZDm d 0 2 /4 ） （查 GB27 88 得 M10 的鉸制孔用螺栓光桿直徑 d 0 =11mm） 故 T max 3Dm d 0 2 / 4 3 340 1 11 2 120/4N N .mm 3）校核螺栓與孔壁協作面間的擠壓強度 從式（ 11 22） pF s /d 0 h 可得p 11 2 圖結構 p2Tmax 6Dd 0 hmin 式中, hmin 為協作面最小接觸高度,依

6、據題 p2Tmax 2 MPa 6 340 11 25 MPa p 80MPa,中意擠壓強度； 6Dd 0hmin h=hmin=（ 60 35 ） mm=25mm ； 故 該 螺 栓 組 連 接 允 許 傳 遞 的 最 大 轉 矩 第 3 頁,共 7 頁T max mm （ 2）改為一般螺栓連接,運算螺栓小徑 d1 ： Z=6 m=1 （ a） 運算螺栓所需的預緊力 F zfF m 2K f Tmax / D 按接合面見不發(fā)生相對滑移的條件,就有 F K f Tmax 3d1 340 N3 fD （ b） 運算螺栓小徑 設螺栓直徑 d 30mm,查表11-5 （ a）得 S=2就 = s /

7、S=300/（ 2 ）MPa=150取 =150MPa d1 4 4150 查 GB196 81,取 M36螺栓（ d1 m） （ c） 確定一般螺栓公稱長度 （l l=2b+m+s+（ ） 依據題 11 2 結構圖可知,半聯軸器凸緣（螺栓連接處） 厚度 b 35mm 查 GB6170 86,得：螺母 GB6170 86 M36 ,螺母高度 mmax =31mm 查 GB93 87,得：彈簧墊 圈 36 GB93 87,彈簧墊圈厚度 s=9mm 就 I=2 35+31+9+ （ ） 36 mm 第 4 頁,共 7 頁mm,取 l=120 mm （按 GB5782 86 故螺栓標記： GB578

8、2 86 M36 120 l 系列 10 進位） 11 3 一鋼結構托架由兩塊邊板和一塊承重板焊成 的,兩塊邊板各用四個螺栓與立柱相連接,其結構尺寸如 圖所示；托架所受的最大載荷為 變動；試問： （ 1）此螺栓連接接受一般螺栓 連接仍是鉸制孔用螺栓連接 為宜？ 20 kN ,載荷有較大的 （ 2）如接受鉸制孔用螺栓連接, 螺栓的直徑應為多大？ 解題要點 ： （ 1） 接受鉸制孔用螺栓連接較為合宜； 由于如用一般 螺栓連接,為了防止邊板下滑,就需在擰緊螺母時施加相當 大的預緊力,以保證接合面間有足夠大的摩擦力；這樣就要 增大連接的結構尺寸； 第 5 頁,共 7 頁（ 2） 確定螺栓直徑 （ a）

9、螺栓組受力分析： 由題解 11 3 圖可見,載荷作用在總體結構的對稱平 面 內 , 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化, 就得 橫向載荷（向下滑移） ： P=10000 N 旋轉力矩（繞中心 O）T=10000 300 N mm=3000000 N .mm （ b）運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 在旋轉力矩 T

10、 作用下 ,各螺栓受的橫向載荷 F ST 大小亦相等； 這是由于各螺栓中心至形心 O 點距離相等, 方向各垂直于螺 栓中心與形心 O 點的連心線； 由圖可見,螺栓中心至形心 O 點距離為 r = 2 75 2 75 mm = F ST4 =T/ （ 4r） 故 F ST1 = F ST 2 = F ST 3 =3000000/ （4 ） N= 7071 N 各螺栓上所受橫向載荷 F SP 和 F 的方向如以下圖；由 圖中可以看出螺栓 ST 1 和螺栓 2 所受的兩個力間夾角 最 第 6 頁,共 7 頁小（ =45）,故螺栓 1 和螺栓 2 所受合力最大,依據 力的合成原理,所受總的橫向載荷 F

11、 S max 為 F S m a=x F S1 = F S2 = F SP1 F ST1 2 2 2 F SP1 F ST1 cos = 2500 2 7071 2 22500 7071 cos45 N=9014 N （ c）確定鉸制孔用螺栓直徑： 選螺栓材料的強度級別 4.6 級,查教材表 11 4 得 s =240MPa,查表 11 6 得 S=2.5 , = s MPa =96 MPa 依據教材式（ 11 23）,得螺栓桿危急剖面直徑為 d 0 4 F S max / = 4 9014/ 96 mm mm 由手冊按 GB27 88 查得,當螺紋公稱直徑為 10 mm 時, 螺桿光桿部分直徑 d 0 =11 mm,符合強度要求,應選 M10 （ GB27 88）的鉸制孔用螺栓； 11 4 一方形蓋板用四個螺栓與箱體連接,其結構尺 寸如以下圖；蓋板中心 余預緊力 F=0