機械設(shè)計作業(yè)集第5章答案

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機械設(shè)計作業(yè)集

第五章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動

一、選擇題

5—1螺紋升角3增大，則聯(lián)接的自鎖性傳動的效率C。

A、提高B、不變C、降低

5—2在常用的螺旋傳動中，傳動效率最高的螺紋是A、三角形螺紋

B、梯形螺紋

C、鋸齒形螺紋

DoD、矩形螺紋

Ao

C、螺釘聯(lián)接

D、緊定螺釘聯(lián)接

C,傳動的效率A；牙型角

增大，則聯(lián)接的自鎖性

A,

5—3當(dāng)兩個被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常裝拆時,

往往采用

A、雙頭螺柱聯(lián)接

B、螺栓聯(lián)接

Co

B、增加螺紋聯(lián)接的橫向力D、增加螺紋聯(lián)接的剛度

B防松，串聯(lián)鋼絲為

Bo

C作用。

B防松。

5-4螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于

A、增加螺紋聯(lián)接的軸向力C、防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動5—5對頂螺母

為A防松，開口銷為

A、摩擦B、機械C、不可拆

5—6在較制孔用螺栓聯(lián)接中，螺栓桿與孔的配合為

A、間隙配合B、過渡配合

C、過盈配合

5-7在承受橫向工作載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的普通緊螺栓聯(lián)接中，螺栓桿

A、受剪切應(yīng)力B、受拉應(yīng)力C、受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和拉應(yīng)力D、既可能只

受切應(yīng)力又可能只受拉應(yīng)力5-8受橫向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接中，

依靠

A、接合面間的摩擦力

B、螺栓的剪切和擠壓

A來承載。

C、螺栓的剪切和被聯(lián)接件的擠壓

5—9受橫向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷為B；受

橫向工作載荷的校制孔

螺栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷為A；受軸向工作載荷的普通松螺栓聯(lián)

接中，螺栓所受的載荷是A；受軸向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接中，螺栓

所受的載荷是

A、工作載荷

B、預(yù)緊力C、工作載荷+預(yù)緊力

Cb與被聯(lián)接件的剛度Cm相等，

F等于預(yù)緊力F0時，則D。

D、工作載荷+殘余預(yù)緊力E、殘余預(yù)緊力

5-10受軸向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接。假設(shè)螺栓的剛度聯(lián)接的預(yù)

緊力為F0,要求受載后接合面不分離，當(dāng)工作載荷

A、聯(lián)接件分離，聯(lián)接失效C、聯(lián)接可靠，但不能再繼續(xù)加載

D、聯(lián)接可靠，只要螺栓強度足夠，工作載荷

F還可增加到接近預(yù)緊力的兩倍

D、便于裝配

5-11重要的螺栓聯(lián)接直徑不宜小于M12,這是因為Co

A、要求精度高B、減少應(yīng)力集中C、防止擰緊時過載擰斷

Do

B、被聯(lián)接件即將分離，聯(lián)接不可靠

5-12緊螺栓聯(lián)接強度計算時將螺栓所受的軸向拉力乘以1.3,是由于

Do

A、安全可靠B、保證足夠的預(yù)緊力C、防止松脫D、計入扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力

5-13對于工作載荷是軸向變載荷的重要聯(lián)接,

的應(yīng)力變化規(guī)律按Co

A、r=常數(shù)B、

m=常數(shù)

螺栓所受總拉力在

F0與F2之間變化，則螺栓

C、

min

=常數(shù)

5-14對承受軸向變載荷的普通緊螺栓聯(lián)接，在限定螺栓總拉力的情

況下，提高螺栓疲勞強度的有效措施是B。

A、增大螺栓的剛度C、減小Cb和Cm

Cb,減小被聯(lián)接件的剛度D、增大Cb和Cm

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成

績

CmB、減小Cb,增大Cm

5—15有一汽缸蓋螺栓聯(lián)接，若汽缸內(nèi)氣體壓力在0~2MPa之間變化，

則螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律為Co

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A、對稱循環(huán)B、脈動循環(huán)C、非對稱循環(huán)D、非穩(wěn)定循環(huán)

5-16當(dāng)螺栓的最大總拉力F2和殘余預(yù)緊力F1不變，只將螺栓由實

心變成空心，力幅a與預(yù)緊力F0為D。

A、C、

aa

則螺栓的應(yīng)

增大，預(yù)緊力F0應(yīng)適當(dāng)減小B、

aa

增大，預(yù)緊力減小，預(yù)緊力

F0應(yīng)適當(dāng)增大F0應(yīng)適當(dāng)增大

減小，預(yù)緊力F0應(yīng)適當(dāng)減小D、

5-17螺栓聯(lián)接螺紋牙間載荷分配不均是由于

D、螺母和螺栓變形性質(zhì)不同

5-18螺栓的材料性能等級為

Do

A、螺母太厚B、應(yīng)力集中C、螺母和螺栓變形大小不同

6.8級，則螺栓材料的最小屈服極限近似為

Ao

D、減小擠壓應(yīng)力

Ao

A、480MPaB、6MPaC、8MPaD>0.8MPa

5—19采用凸臺或沉頭座作為螺栓頭或螺母的支承面，是為了

A、避免螺栓受彎曲應(yīng)力

B、便于放置墊圈

C、減小預(yù)緊力

5—20設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，雖然每個螺栓的受力不一定相等，但該組

螺栓仍采用相同的規(guī)格（材料、直徑和長度均相同），這主要是為了C。

A、外形美觀

B、購買方便C、便于加工和安裝

Do

B、螺母的螺紋圈被剪斷D、螺紋工作面被磨損

D、受力均勻

5-21傳動螺旋工作時，其最主要的失效形式為

A、螺桿的螺紋圈被剪斷C、螺紋工作面被壓碎

二、填空題

5—22三角形螺紋的牙型角=60。，適用于聯(lián)接；而梯形螺紋的牙型角

=30。，適用于傳動。5—23普通螺紋的公稱直徑指的是螺紋的大徑，計算

螺紋的摩擦力矩時使用的是螺紋的中徑，計算螺紋的危險截面時使用的是

螺紋的小徑。5—24常用螺紋的類型主要有齒形螺紋。

普通螺紋、米制錐螺紋

、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋、和鋸

小，這螺紋升角中

5-25聯(lián)接螺紋必須滿足自鎖條件，傳動用螺紋的牙型斜角比聯(lián)接用

螺紋的牙型斜角主要是為了減小當(dāng)量摩擦系數(shù)，提高傳動效率。5—26若

螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)已定，和牙型斜角（牙側(cè)角）。

則擰緊螺母時的效率取決于螺紋的

5-27螺紋聯(lián)接的擰緊力矩等于螺紋副間的摩擦阻力矩圈)支承面間

的摩擦阻力矩T2之和。

T1和螺母環(huán)形端面與被聯(lián)接件(或墊

5-28螺紋聯(lián)接防松的實質(zhì)在于防止螺紋副在受載時發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。

5—29在螺栓聯(lián)接的破壞形式中，約有90%的螺栓屬于疲勞破壞，疲

勞斷裂常發(fā)生在螺紋根部。

5—30普通緊螺栓聯(lián)接，受橫向載荷作用。則螺栓中受拉應(yīng)力和扭切

應(yīng)力作用。5—31普通螺栓聯(lián)接承受橫向工作載荷時，依靠接合面間的摩

擦力承載，螺栓本身受預(yù)緊(拉伸、扭轉(zhuǎn))力作用，則聯(lián)接可能的失效形

式為接合面間的滑移、螺栓被拉斷；較制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向工作載荷

時，依靠較制孔用螺栓抗剪切承載，螺栓本身受剪切和擠壓力作用，則聯(lián)

接可能的失效形式為螺桿被剪斷和螺桿與孔壁接觸面被壓潰(碎)。

F,螺栓的相對剛度為Cb/5—32有一單個緊螺栓聯(lián)接，已知預(yù)緊力為

F0,軸向工作載荷為(Cb+Cm)，則螺栓所受的總拉力F2=F0+FCb/(Cb+Cm),

而殘余預(yù)緊力Fl=F0-FCm/(Cb+Cm)。

若螺栓的螺紋小徑為dl,螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力為口，則其危險截

面的拉伸強度條件式為

4

1.3F2dl

2

5-33受軸向工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，當(dāng)預(yù)緊力為F0和工作載荷

F一定時，為減小螺栓所受的總拉力F2,通常采用的方法是減小螺栓的剛

度或增大被聯(lián)接件的剛度；當(dāng)工作載荷

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螺栓的剛度或增大被聯(lián)接件的剛度。F和殘余預(yù)緊力F1一定時，提高

螺栓的疲勞強度，可以減小

5—34螺栓聯(lián)接中，當(dāng)螺栓軸線與被聯(lián)接件支承面不垂直時，螺栓中

將產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。5-35采用凸臺或沉頭座孔作為螺栓頭或螺母的支

承面是為了避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力。5—36螺紋聯(lián)接防松，按其防松原

理可分為摩擦防松、機械防松和其它（破壞螺紋副的關(guān)系）防松。

5-37進(jìn)行螺栓組聯(lián)接受力分析的目的是進(jìn)行強度計算。

求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，以便

5-38螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是合理的確定聯(lián)接結(jié)合面的幾何形

狀和螺栓的布置形式，力求每個螺栓和聯(lián)接結(jié)合面間受力均勻，便于加工

和裝配；應(yīng)考慮的主要問題有①聯(lián)接結(jié)合面設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀;

②螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理；③螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊

距；④分部在同一圓周上螺栓數(shù)目應(yīng)取成4、6、8等偶數(shù)。5—39螺栓聯(lián)

接件的制造精度共分為常裝拆、調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接。

A、B、C三個精度等級，其中

B級多用于受載較大且經(jīng)

三、分析與思考題

5—40常用螺紋有哪幾種類型？各用于什么場合？對聯(lián)接螺紋和傳動

螺紋的要求有何不同？答:常用螺紋的類型和應(yīng)用參看教科書P60表5—1。：

對聯(lián)接螺紋的要求:聯(lián)接可靠，當(dāng)量摩擦系數(shù)大，自鎖性能好。對傳動

螺紋的要求:當(dāng)量摩擦系數(shù)系數(shù)小，傳動效率高。

5—41在螺栓聯(lián)接中，不同的載荷類型要求不同的螺紋余留長度，這

是為什么？答：螺紋的余留長度越長，則螺栓桿的剛度

Cb越低，這對提高螺栓聯(lián)接的疲勞強度有利。

因此，

承受變載荷和沖擊載荷的螺栓聯(lián)接，要求有較長的余留長度。

5-42聯(lián)接螺紋都具有良好的自鎖性，為什么有時還需要防松裝置？

試各舉出兩個機械防松和摩擦防松的例子。

答：在沖擊、振動或變載荷的作用下，螺旋副間的摩擦力可能減小或

瞬間消失，這種現(xiàn)象多次重復(fù)后，就會使聯(lián)接松脫。在高溫或溫度變化較

大的情況下，由于螺紋聯(lián)接件和被聯(lián)接件的材料發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛，也

會使聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力逐漸減小，最終導(dǎo)致聯(lián)接失效。因此螺紋聯(lián)

接需要防松。

例：開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈為機械防松；

對頂螺母、彈簧墊圈為摩擦防松。

5-43普通螺栓聯(lián)接和校制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式各是什么？

計算準(zhǔn)則各是什么？答：普通螺栓聯(lián)接（受橫向載荷）的主要失效形式:

①接合面滑移②螺栓桿被拉斷計算準(zhǔn)則：承載條件

F0

K

S

F

螺桿的拉伸強度

1.3F0

dl

2

if

4

較制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式：①螺桿被剪斷計算準(zhǔn)則：

F

螺桿的剪切強度螺桿與孔壁接觸面的擠壓強度

d4

20

②螺桿與孔壁接觸面被壓潰（碎）

F

P

dOLmin

P

5-44計算普通螺栓聯(lián)接時，為什么只考慮螺栓危險截面的拉伸強度,

而不考慮螺栓頭、螺母和螺紋牙的強度？

答：螺栓頭、螺母和螺紋牙的結(jié)構(gòu)尺寸是

班級成績根據(jù)與螺桿的等強度條件及使用經(jīng)驗規(guī)定的，實踐

中很少發(fā)生失效，因此，通常不需進(jìn)行其

強度計算。

5-45松螺栓聯(lián)接和緊螺栓聯(lián)接的區(qū)別是

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什么？在計算中如何考慮這些區(qū)別？

答：松螺栓聯(lián)接，裝配時螺母不需要擰緊。在承受載荷之前，螺栓不

受力。緊螺栓聯(lián)接，裝配時螺母需要擰緊。在擰緊力矩作用下，螺栓除受

預(yù)緊力F0的拉伸而產(chǎn)生的拉應(yīng)力外還受摩擦力矩T1的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的扭切

應(yīng)力，使螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。

強度計算時，松螺栓聯(lián)接只考慮工作載荷即可。

緊螺栓聯(lián)接應(yīng)綜合考慮拉應(yīng)力和扭切應(yīng)力的作用，計入扭切應(yīng)力的影

響，即螺栓所受的軸向拉力乘以1.3。

5-46普通緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷或橫向工作載荷為脈動

循環(huán)時，螺栓上的總載荷各是什么循環(huán)？

答：普通緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷為脈動循環(huán)時，螺栓上的

總載荷為F

F0

CbCb

Cm

F,即同方向(不變號)的非對稱循環(huán)變載荷，

0<r<l；所受到的橫向工作載荷r=lo

含義是什

為脈動循環(huán)時，螺栓上的總載荷為預(yù)緊力，即大小不變的靜載荷，

5—47螺栓的為8.8級，與它相配的螺母的性能等級應(yīng)為多少？性能

等級數(shù)字代號的么？

答：與之相配的螺母的性能等級應(yīng)為

8級或9級(d>16?39mm)。

性能等級8.8,表示小數(shù)點前的數(shù)字8代表材料的抗拉強度極限的

1/1OO(B/1OO,B=8X100MPa),

小數(shù)點后的數(shù)字8代表材料的屈服極限⑸與抗拉強度極限⑻之比值

(屈強比)的10倍(10s/B,s=8B/10=640MPa)。5—48在什么情況下，螺栓聯(lián)

接的安全系數(shù)大小與螺栓的直徑有關(guān)？試說明其原因。

答：在不控制預(yù)緊力的情況下，螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)大小與螺栓的直

徑有關(guān)，直徑越小，則安全系數(shù)取得越大。因為扳手的長度隨螺栓直徑的

減小而線性減短，而螺栓的承載能力隨螺栓直徑的減小而平方性降低。因

此，螺栓直徑越細(xì)越易過擰緊，造成螺栓過載斷裂。所以小直徑的螺栓應(yīng)

取較大的安全系數(shù)。

5—49圖示螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行預(yù)緊力計算時，螺栓的數(shù)目答：螺

栓的數(shù)目z=4

接合面的數(shù)目i=2力

z、接合面的數(shù)目

i應(yīng)取多少？

F

F

F

F

b

b

F

F

m

m

2

F

F

1

F

1

F

1

Ob

題5—49圖

題5—50圖

變形

5—50試用受力變形線圖分析說明螺栓聯(lián)接所受軸向工作載荷F,當(dāng)

預(yù)緊力F0一定時，改變

螺栓或被聯(lián)接件的剛度，對螺栓聯(lián)接的靜強度和聯(lián)接的緊密性有何影

響？答：如圖示，減小螺栓剛度（螺栓聯(lián)接的靜強度提高；殘余預(yù)緊力的

剛度則相反。

b

）或增大被聯(lián)接件的剛度O,螺栓的總拉力F2減小，m

Fl減小，聯(lián)接的緊密性下降。增大螺栓剛度或減小被聯(lián)接件

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5-51緊螺栓聯(lián)接所受軸向變載荷在。?F間變化，在保證螺栓聯(lián)接緊

密性要求和靜強度要求的前提下，要提高螺栓聯(lián)接的疲勞強度，應(yīng)如何改

變螺栓或被聯(lián)接件的剛度及預(yù)緊力的大??？試通過受力變形線圖來說明。

力

F

力

FF

△

△

F

F

△

F

y

F

2

△

y

F

2

F

b

y

F

y

m

y

變形

b

F

1

y

Ob

F

yFy

m

y

變形

F

m

1

y

b

Ob

a）改變螺栓的剛度

OmOm

b）改變被聯(lián)接件的剛度

題5—51圖

答：在總拉力F2、殘余預(yù)緊力F1不變時，

a）如圖示，減小螺栓的剛度（b）,增大預(yù)緊力F0,可減小^F,提高

螺栓聯(lián)接的疲勞強度。b）如圖示，增大被聯(lián)接件的剛度（，增大預(yù)緊力F0,

可減小4F,提高螺栓聯(lián)接的疲勞m）強度。

5—52為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10?通常采用哪些結(jié)構(gòu)形式可

使各圈螺紋牙的載荷分布趨于均勻？

答：當(dāng)聯(lián)接受載時，螺栓受拉伸，外螺紋的螺距增大；而螺母受壓縮，

內(nèi)螺紋的螺距減小。螺距的變化差以旋合的第一圈處為最大，以后各圈遞

減。旋合螺紋的載荷分布為：第一圈上約為

總載荷的1/3,以后各圈遞減，第8?10圈以后的螺紋牙幾乎不受力。

螺母的螺紋圈數(shù)過多也不能提高承載能力。

為了使各圈螺紋牙的載荷趨于均勻，可采用下述方法：①懸置螺母；

②內(nèi)斜螺母；③環(huán)槽螺母。

5-53受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接應(yīng)滿足哪些不失效條件？

1.3F2答：①螺桿不被拉斷；

dl4

2

②結(jié)合面受壓最大處不被壓潰（碎）；

ZF0

Pmax

MW

P

A

ZFO

③結(jié)合面受壓最小處不離縫。

Pmin

MW

A

5—54滑動螺旋的主要失效形式是什么？其基本尺寸（即螺桿直徑及

螺母高度）通常是根據(jù)

什么條件確定的？

答：滑動螺旋的主要失效形式是螺紋面的磨損。

其基本尺寸（即螺桿直徑及螺母高度）通常是根據(jù)耐磨性條件確定的。

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四、設(shè)計計算題

5—55一牽曳鉤用2個M10（dl=8.376mm）的普通螺栓固定于機體上。

已知接合面間摩擦系數(shù)=0.15,防滑系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料強度級別為4.6

級，裝配時控制預(yù)緊力。試計算該螺栓組聯(lián)接允許的最大牽曳力Fmax。

牽曳力F

解:

s=240MPa查表5—10,S=1.2~1.5

2401.2~1.5

S

200-160MPa

題5—55圖

S

由強度條件：=

1.3F0

dl4

2

由承載條件：

F0F0F

dll.3

2

3.144

8.376

2

(200-160)4

1.3

8472.85~6778.28N

KSFfzF0fzK

S

(8472.85~6778.28)

1.2

0.152

2118.21~1694.57N

Fmax

2118.21~1694.57N

F=1000N作用的普通緊螺栓聯(lián)接，已知螺栓

F2和殘余預(yù)緊力錯誤！鏈

5—56有一受預(yù)緊力F0=1000N和軸向工作載荷

的剛度Cb與被聯(lián)接件的剛度Fmax為多少？解：

總拉力

F2

Cm相等。試計算該螺栓聯(lián)接所受的總拉力

接無效。。在預(yù)緊力F0不變的條件下，若保證被聯(lián)接件不出現(xiàn)縫隙,

該螺栓的最大軸向工作載荷

F0

CbCb

CmCb

CmCm

F1000

1212

1OOO15OON

殘余預(yù)緊力

FIFO

F10001000500N

被聯(lián)接件不離縫時的Fmax:F1

FO

CmCbCb

Cm

CmCm

FmaxO

F

max

F0100022000N

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5—57如圖所示，一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓聯(lián)接。已知氣缸

中的壓力p在0?2MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mm,螺栓分布直徑

為保證氣密性要求，殘余預(yù)緊力螺栓間距〈

D0=650mmoF1=1.8F,t4.5d(d

為螺栓的大徑)。螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力口=120MPa,許用應(yīng)力幅[a]=

選用銅皮石棉墊片，螺栓相對剛度試確定螺

20MPaoCb/(Cb+Cm)=0.8,

栓的數(shù)目和尺寸。解：設(shè)取螺栓數(shù)目Z=16或24則單個螺栓所受的軸向工

作載荷

P

F(16)

P

F(24)

D4ZD4Z

2

2

2

F為：

2

23.144

5001650024

52

24531.25N

52

P

23.144

D

16354.17N

題5—57圖

DO

單個螺栓所受的總拉力

F2(16)F2(24)

F1F1

FFdl：

F2dl4

dl(16)

4

2

F2為：1.8F1.8F

FF

2.8F2.8F

2.82.8

24531.2516354.17

68687.5N

45791.67N

所需的螺栓直徑

1.3

1.3F2

41.368687.5120

30.788mm

dl(24)

4

1.3F2

41.345791.67120

25.1385mm

查表M36dl(16)M30dl(24)

31.670mm26.211mm

30.788mm25.1385mm

校核螺栓間距

t(16)

t

D0ZD0Z

a：

6501665024

127.5625mm4.5d4.536162mm

t(24)

85.04mm4.5d4.530135mm

校核應(yīng)力幅

a(16)

CC

b

b

2FC

m

dl2F

2

0.8

216354.1731.670

2

8.31MPa

a

20MPa

C

a(24)

b

C

b

C

m

dl

2

0.8

216354.1726.211

2

12.13MPa

a

20MPa

確定螺栓的數(shù)目和尺寸查表

Z或Z

100或90mm

班級姓名

成績

16M36124M30I

任課教師批改日期

90mm

學(xué)號

-7-

機械設(shè)計作業(yè)集

5—58如圖凸緣聯(lián)軸器(GB/T5843—1986)的型號為YLD10,允許傳

遞的最大轉(zhuǎn)矩T=630N?m,兩半聯(lián)軸器采用4個M12的較制孔用螺栓聯(lián)接，

螺栓規(guī)格為M12X60(GB/T27—1988),螺栓的性能等級為8.8級，聯(lián)軸

器材料為HT200,試校核其聯(lián)接強度。若改用普通螺栓聯(lián)接，兩半聯(lián)軸器接

合面間的摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)Ks=1.2,試計算螺栓的直徑，并確定

其公稱長度，寫出螺栓標(biāo)記。

38解：s=640MPa

22采用較制孔用螺栓聯(lián)接

鑄鐵的B=200MPa螺桿dO=13mm

查表5—10

鋼：S=2.5SP=1.25[]=s/S=640/2.5=256MPaa

鑄鐵：SP=2.0~2.5[P]=B/SP=200/2.0?2.5=100?80MPa單個螺栓所受

的工作剪力F為：

F

Tr

Z

max

2

[P]=s/SP=640/1.25=512MP

24

130

63010

3

31

2423.08N

題5—58圖

ri

il

校核螺桿的剪切強度

FdO

2

2423.08

134

2

18.26MPa

安全

4

校核螺桿、聯(lián)軸器的擠壓強度

F

P

Lmin=38-22=16mm

11.65

P

2423.08

min

dOL1316

安全

改用普通螺栓聯(lián)接

查表5—10按不控制預(yù)緊力，設(shè)

由承載條件:

F

K

SZ

d=16mm取S=4

1.2

6304

130

2

0.15

［卜

10

3

s/S=640/4=160MPa

Tri

19384

.62N

f

ilO

由強度條件：=

1.3Fd4

21

d

4

1

1.3F

41.319384160

.62

14.165mm

取M20,dl=17.294mm>14.165mm（或取第二系列M18,

dl=15.294mm>14.165mm）與假設(shè)基本相符，不必修改安全系數(shù)S。

螺栓的長度l>；22X2+m+S=44+18+5=67取l=70-80mm螺栓標(biāo)記：螺

栓

若按控制預(yù)緊力，取

GB57882—86M20X70（或80）

S

=1.2~1.5,

6401.2~1.5

533.33~426.67MPa

S

dl

41.3F0

41.319384.62(533.33-426.67)

8.376mml0.106mmGB5882—86GB5882—86

7.7586mm8.674mmM10M12

70(或80)

7.7586~8.674mm

取MIO,dl取M12,dl標(biāo)記：螺栓

螺栓

班級姓名學(xué)號

成績

任課教師批改日期

70(或80)

-8-

機械設(shè)計作業(yè)集

5—59如圖所示，為一支架與機座用4個普通螺栓聯(lián)接，所受外載荷

分別為橫向載荷FR=5000N,軸向載荷FQ=16000N。已知螺栓的相對剛度

Cb/(Cb+Cm)=0.25,接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,Ks=1.2,螺栓的性能等級為8.8

級，試確定螺栓的直徑及預(yù)緊力F0。

解：s=640MPaFR

查表5—10,

按不控制預(yù)緊力，設(shè)d=16mm取S=4

[]=s/S=640/4=160MPa

（按控制預(yù)緊力取S=1.2~1.5

[]=s/S=640/1.2-l.5=533.33-426.67MPa）

單個螺栓的軸向工作載荷

FFQ

ZF4000N

題5—59圖FQ160004

在橫向載荷FR作用下，支架不下滑的條件：

殘余預(yù)緊力fFlZFlKsFRKsFRfZl.25000410000N0.15

單個螺栓所受的總拉力

F2

確定螺栓的直徑

4F210000400014000NFlFdll.3F241.31601400012.04mm（控制預(yù)緊力時

6.593-7.371mm）

取M16,dl=13.835mm>12.04mm與假設(shè)相符。

（控制預(yù)緊力時，取M8,dl=6.647mm>6.593mm或M10,

dl=8.376mm>7.371mm）

Cb

CbCm預(yù)緊力F0Fl（l-）F10000（l-0.25）400013000N

班級

姓名

學(xué)號成績?nèi)握n教師批改日期

-9-

機械設(shè)計作業(yè)集

5—60如圖所示，方形蓋板用四個螺釘與箱體聯(lián)接，蓋板中心0點的

吊環(huán)受拉力要求殘余預(yù)緊力為工作拉力的0.6倍，螺釘?shù)脑S用拉應(yīng)力

[]=120MPao

(1)求螺釘?shù)目偫2。

⑵如因制造誤差，吊環(huán)由及螺釘?shù)闹睆健?/p>

。點移到。'點

5

F=10kN,

2mm,求受力最大螺釘?shù)目偫2max

解：⑴螺釘?shù)目偫?/p>

F2

F1

FZ

F2

1)

104

4kN

002

(0.6

F

(2)受力最大螺釘?shù)目偫max

因制造誤差，吊環(huán)移位產(chǎn)生的力矩

M

10

5

2

50

2Nm

200

題5—60圖

在M作用下，左下角螺栓受加載作用，受到的載荷:

FM

M2r

502

2100

102

3

250N

受力最大螺釘所受的工作載荷

Fmax

FM

FZ

250

Fmax

100004

2750N

受力最大螺釘所受的總拉力

F2max

(0.6

l)Fmax

1.6

2750

4400N

螺釘?shù)闹睆?/p>

4

1.3F2max

4

1.3120

4400

dl

7.792mm

取MIO,dl=8.376mm>7.792mm

班級姓名學(xué)號

成績

任課教師批改日期

-10-

機械設(shè)計作業(yè)集

5—61如圖所示，有兩塊邊板和一塊承重板焊成的龍門起重機導(dǎo)軌托

架。兩塊邊板各用4個螺栓與立柱（工字鋼）相聯(lián)接，托架所承受的最大

載荷為20000N,問：

（1）此聯(lián)接采用普通螺栓還是較制孔用螺栓為宜？（2）若用較制孔

用螺栓，已知螺栓材料為45號鋼性能等級為6.8級，試確定螺栓的直徑。

解：每一邊的載荷為

10000N

立柱

300

（1）因載荷較大，若采用普通螺栓，則需要的預(yù)緊力很大，螺栓的

直徑很大。所以此聯(lián)接采用較制孔用螺栓為宜。（2）s=480MPa

查表5—10鋼：S=2.5SP=1.25[]=s/S=480/2.5=192MPa

[P]=s/SP=480/1.25=384MPa

將力F向形心簡化

F=10000N

6

T=F?L=10000X300=3XlONmmF作用在每個螺栓中心處的橫向力為

FF

FZ

100004

2500N

F

51

150

FF

T作用在每個螺栓中心處的橫向力為

FT

Tr

zmax

2

FT

題5—61圖

Tzr

4

31075

6

7071.07N2

ri

il

由圖可知，右邊兩個螺栓受力最大

Fmax

F

2F

FT

2

2FFFTcosl35

s=480MPa

9013.88N

TFT

FF

Fmax

按剪切強度計算直徑，

查表5—10

鋼：S=2.5SP=1.25[]=s/S=480/2.5=192MPa

[P]=s/SP=480/1.25=384MPa

F

Fmax

max

d4

dO

取M8

20

4Fmax

49013.88192

7.7334mm

d0=9mm>7.7335mm

按擠壓強度計算

F

P

max

P

min

dOLFd

只要即滿足強度要求。Lmin

max

P

9013.889

384

2.6mm班級姓名學(xué)號

成

績

任課教師批改日期

-11-

機械設(shè)計作業(yè)集

5—62皎制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示。已知L=300mm,

a=60mm,試求螺栓組聯(lián)接的三種方案中，受力最大的螺栓所受的力各為

多少？那個方案較好？

L

F

1

2

3

L

F

L

F

1

r

a

a

a

aaaa

12

3

3

2

方案一方案二

方案三

題5—62圖

解：將力F向形心簡化：橫向載荷方案一:

FZ

F3

F旋轉(zhuǎn)力矩T=F?L=300F

FF

FT1

2FF

3

橫向載荷F在每個螺栓中心處的橫向力為

FF

T在每個螺栓中心處的橫向力為

FT1、3

Trmax

z

FT60

2.5F

FT2

F3

T2a

300F2

FF

FF

5F2

17F6

FmaxFT

ri

il

2

如圖示可知，螺栓3受力最大FmaxFFFT2.83F

1

方案二：

橫向載荷F在每個螺栓中心處的橫向力為

FF

FZ

F3

FT

FF

FF

2

Fmax

FF

T在每個螺栓中心處的橫向力為

FT1、3

Trmax

z

FTT

300F2

60

2.5F

FT2

FT

3

ri

il

2

2a

FF

2

2

圖示知螺栓1、3受力最大

FmaxFF

2

FT

2

F3

5F2

Fmax

2.52F

1

FT

FF

FT

3

方案三：

橫向載荷F在每個螺栓中心處的橫向力為

FF

FZ

F3

FF

T在每個螺栓中心處的橫向力為

FT1、2、3

Trmax

FT300F3

60

5F3

FF

FT

Fmax

班級姓名

成

績

2FF

T3a

ri

il

2

螺栓2受力最大

Fmax

FF

2

FT

2

FFFTcosl50

1.96F

任課教師批改日期

1

由上述計算可知，方案三螺栓的Fmax較小，

學(xué)號

-12-

機械設(shè)計作業(yè)集

所以該方案較好。

5—63如圖所示，支座用4個普通螺栓固定在基座上，結(jié)構(gòu)尺寸如圖

示，靜載荷F=6KN,接合面間摩擦系數(shù)f=0.6,Ks=1.2,螺栓的性能等級為6.8

級；已知螺栓的相對剛度Cb/(Cb+Cm)=0.2。試計算此聯(lián)接所需的螺栓直徑

和每個螺栓的預(yù)緊力。解:s=480MPa

F

查表5—10按不控制預(yù)緊力，設(shè)d=12mm取

S=4.4[]=s/S=480/4.4=109.09MPa

30查