機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)第5答案

第五章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)

一、選擇題

5—1螺紋升角W增大，則聯(lián)接的自鎖性C,傳動(dòng)的效率N；牙型角a增大,

則聯(lián)接的自鎖性A,傳動(dòng)的效率。。

4提高B、不變c、降低

5—2在常用的螺旋傳動(dòng)中，傳動(dòng)效率最高的螺紋是。。

4三角形螺紋B、梯形螺紋a鋸齒形螺紋D、矩形螺

紋

5-3當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常裝拆時(shí)，往往采用

Ao

4、雙頭螺柱聯(lián)接B、螺栓聯(lián)接a螺釘聯(lián)接D、緊定螺釘

聯(lián)接

5-4螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于C。

4、增加螺紋聯(lián)接的軸向力增加螺紋聯(lián)接的橫向力

a防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動(dòng)A增加螺紋聯(lián)接的剛度

5—5對頂螺母為2防松,開口銷為B防松,串聯(lián)鋼絲為B防松。

4、摩擦B、機(jī)械a不可拆

5—6在校制孔用螺栓聯(lián)接中，螺栓桿與孔的配合為6。

4間隙配合B、過渡配合a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C作用。

4、受剪切應(yīng)力B、受拉應(yīng)力a受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和拉應(yīng)力

〃、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Z來承載。

4、接合面間的摩擦力B,螺栓的剪切和擠壓a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8；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4；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4；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D。

4、工作載荷B、預(yù)緊力a工作載荷+

預(yù)緊力

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G與被聯(lián)接件的剛度

C相等，聯(lián)接的預(yù)緊力為扁要求受載后接合面不分離，當(dāng)工作載荷廠等于預(yù)緊力原

時(shí)，則D。

4聯(lián)接件分離，聯(lián)接失效B,被聯(lián)接件即將分離，聯(lián)接不

可靠

a聯(lián)接可靠，但不能再繼續(xù)加載

〃、聯(lián)接可靠，只要螺栓強(qiáng)度足夠，工作載荷尸還可增加到接近預(yù)緊力的兩

倍

5—n重要的螺栓聯(lián)接直徑不宜小于M12,這是因?yàn)镃。

4、要求精度高B、減少應(yīng)力集中a防止擰緊時(shí)過載擰斷D、

便于裝配

5-12緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算時(shí)將螺栓所受的軸向拉力乘以1.3,是由于D。

4、安全可靠B、保證足夠的預(yù)緊力a防止松脫D、計(jì)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，螺栓所受總拉力在片與人之間變

化，則螺栓的應(yīng)力變化規(guī)律按—￡。

Ar=常數(shù)B、o,=常數(shù)C、呢上常數(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(qiáng)度的有效措施是

4、增大螺栓的剛度C6，減小被聯(lián)接件的剛度C.B、減小Cb,增大C

m

a減小cb和aD、增大a和a

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C。

4、對稱循環(huán)B、脈動(dòng)循環(huán)a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A和殘余預(yù)緊力月不變，只將螺栓由實(shí)心變成空心，

則螺栓的應(yīng)力幅5與預(yù)緊力很為D。

2、5增大,預(yù)緊力G應(yīng)適當(dāng)減小B、5增大，預(yù)緊力我應(yīng)適當(dāng)增大

a5減小，預(yù)緊力我應(yīng)適當(dāng)減小D、5減小，預(yù)緊力用應(yīng)適當(dāng)增大

5-17螺栓聯(lián)接螺紋牙間載荷分配不均是由于〃。

/、螺母太厚B,應(yīng)力集中a螺母和螺栓變形大小不同

。、螺母和螺栓變形性質(zhì)不同

5-18螺栓的材料性能等級為6.8級，則螺栓材料的最小屈服極限近似為

Ao

2、480MPaB、6MPaa8MPaD、0.8MPa

5—19采用凸臺(tái)或沉頭座作為螺栓頭或螺母的支承面，是為了Ao

4避免螺栓受彎曲應(yīng)力B、便于放置墊圈a減小預(yù)緊力D、減

小擠壓應(yīng)力

5—20設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接時(shí)，雖然每個(gè)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o

從外形美觀B、購買方便a便于加工和安裝D、

受力均勻

5-21傳動(dòng)螺旋工作時(shí)，其最主要的失效形式為o

/、螺桿的螺紋圈被剪斷螺母的螺紋圈被剪斷

a螺紋工作面被壓碎A螺紋工作面被磨損

二、填空題

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

角。=30°,適用于傳動(dòng)。

5-23普通螺紋的公稱直徑指的是螺紋的徑，計(jì)算螺紋的摩擦力矩時(shí)使用

的是螺紋的

中徑,計(jì)算螺紋的危險(xiǎn)截面時(shí)使用的是螺紋的上徑。

5—24常用螺紋的類型主要有普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋、梯

形螺紋、矩形螺紋、和鋸齒形螺紋。

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

型斜角小，這主要是為了減小當(dāng)量摩擦系數(shù)，提高傳動(dòng)效率。

5-26若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)已定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋

的螺紋升角W和牙型斜角B（牙側(cè)角）。

5-27螺紋聯(lián)接的擰緊力矩等于螺紋副間的摩擦阻力矩「和螺母環(huán)形端面與

被聯(lián)接件（或墊圈）支承面間的摩擦阻力矩L之和。

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

5—29在螺栓聯(lián)接的破壞形式中，約有里%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(shí)，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；

錢制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向工作載荷時(shí)，依靠錢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）。

5-32有一單個(gè)緊螺栓聯(lián)接，已知預(yù)緊力為軸向工作載荷為F,螺栓的相對

剛度為CJ（G+G）,則螺栓所受的總拉力R=R+FCJ（6+Q）,而殘余預(yù)緊力

R=RrFCj心乙）。若螺栓的螺紋小徑為d,螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力為［捫，

則其危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件式為_6=兇中＜匕］o

5-33受軸向工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，當(dāng)預(yù)緊力為其和工作載荷尸一定時(shí)，

為減小螺栓所受的總拉力R,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)工作載荷戶和殘余預(yù)緊力月一定時(shí)，提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，可以減小

螺栓的剛度或增大被聯(lián)接件的剛度。

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(shí)，螺栓中將產(chǎn)生附加

彎曲應(yīng)力。

5-35采用凸臺(tái)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(jī)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求出螺栓組中受力最大的螺栓及其

所受的力，以便進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

5-38螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)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4B、。三個(gè)精度等級，其中8級多用于

載較大且經(jīng)常裝拆、調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接。

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(dòng)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(dòng)螺紋的要求:當(dāng)量摩擦系數(shù)系數(shù)小，傳動(dòng)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G越低,這對提高螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)

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(shí)還需要防松裝置？試各舉出兩

個(gè)機(jī)械防松和摩擦防松的例子。

答：在沖擊、振動(dòng)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(huì)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(huì)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(dòng)墊圈為機(jī)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(jì)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(jì)算準(zhǔn)則：1”

承載條件F。＞&￡螺桿的拉伸強(qiáng)葉（M

if生d：

41

較制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式：①螺桿被剪斷②螺桿與孔壁接觸面被壓

潰（碎）

計(jì)算準(zhǔn)則：FF

螺桿的剪切強(qiáng)度7=二（卜］螺桿與孔壁接觸面的擠技強(qiáng)焉一＜［叫］

—UQ^O^min

5—44計(jì)算普通螺栓聯(lián)接時(shí)，為什么只考慮螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度，而不考慮

螺栓頭、螺母和螺紋牙的強(qiáng)度？

答：螺栓頭、螺母和螺紋牙的結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)與螺桿的等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)

定的，實(shí)踐中很少發(fā)生失效，因此，通常不需進(jìn)行其強(qiáng)度計(jì)算。

5-45松螺栓聯(lián)接和緊螺栓聯(lián)接的區(qū)別是什么？在計(jì)算中如何考慮這些區(qū)別？

答：松螺栓聯(lián)接，裝配時(shí)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(shí)螺母需要擰緊。在擰緊力矩作用下，螺栓除受預(yù)緊力月的拉

伸而產(chǎn)生的拉應(yīng)力外還受摩擦力矩「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(qiáng)度計(jì)算時(shí)，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(jì)入扭切應(yīng)力的影響，即螺栓

所受的軸向拉力乘以1.3o

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(dòng)循環(huán)時(shí)，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(dòng)循環(huán)時(shí)，螺栓上的總載荷為

F=F0+—即同方向（不變號）的非對稱循環(huán)變載荷，OVrVl；所受到的橫

向工作載荷為脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，螺栓上的總載荷為預(yù)緊力，即大小不變的靜載荷，r=E

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

號的含義是什么？

答：與之相配的螺母的性能等級應(yīng)為8級或9級（d>16?39臉。

性能等級8.8,表示小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字8代表材料的抗拉強(qiáng)度極限的1/100（QB/100,

OB=8XlOOMPa）,

小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字8代表材料的屈服極限Gs）與抗拉強(qiáng)度極限（OB）之比值（屈強(qiáng)比）的

10倍（10bs/oB,as=8oB/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?yàn)榘馐值拈L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(jì)算時(shí)，螺栓的數(shù)目z、接合面的數(shù)目i

應(yīng)取多少？

答：螺栓的數(shù)目z=4

接合面的數(shù)目7=2

題5—49圖

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FL

定時(shí)，改變螺栓或被聯(lián)接件的剛度，對螺栓聯(lián)接的靜強(qiáng)度和聯(lián)接的緊密性有何影響？

答：如圖示，減小螺栓剛展（）或增大被聯(lián)接件酰剛度（）,螺栓的總拉

力￡減小，螺栓聯(lián)接的靜強(qiáng)度提高；殘余預(yù)緊力￡減小，聯(lián)接的緊密性下降。增大螺

栓剛度或減小被聯(lián)接件的剛度則相反。

5—51緊螺栓聯(lián)接所受軸向變載荷在0?戶間變化，在保證螺栓聯(lián)接緊密性要求和

靜強(qiáng)度要求的前提下，要提高螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)如何改變螺栓或被聯(lián)接件的剛

度及預(yù)緊力的大小？試通過受力變形線圖來說明。

V工

工

\

e凡

b變形

a

a）改變螺栓的剛度應(yīng)改變被聯(lián)接件的剛度

題5—51圖

答：在總拉力月、殘余預(yù)緊力月不變時(shí)，

a）如圖示，減小螺栓的剛度（）,增大預(yù)緊力F。,可減小提高螺栓聯(lián)接

的疲勞強(qiáng)度。夕〃

b）如圖示，增大被聯(lián)接件的剛度（）,增大預(yù)緊力R,可減小△尸，提高螺栓

聯(lián)接的疲勞強(qiáng)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(shí)，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?

答：①螺桿不被拉艙=里里＜

丁

ZF0M/i

②結(jié)合面受壓最大處不被壓潰（碎"皿"二4"+亞

一八

（Tn七Z-F-§---M--〉0

③結(jié)合面受壓最小處不離縫。A印

5—54滑動(dòng)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(dòng)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。

四、設(shè)計(jì)計(jì)算題

5—55—牽曳鉤用2個(gè)MIO（，=8.376年）的普通螺栓固定于機(jī)體上。已知接合面

間摩擦系數(shù)/'=0.15,防滑系數(shù)限=1.2,螺栓材料強(qiáng)度級別為4.6級，裝配時(shí)控制預(yù)

緊力。試計(jì)算該螺栓組聯(lián)接允許的最大牽曳力式.

牽曳

解：5=240MPa查表5—10,S=l.2~1.5

240

=200160MPa

■1.2~1.5

1.3F「-1

由強(qiáng)度條件：n

71dl

4

川=3.14x8.3762x(2。?！?。)=~?8N

°1.3x41.3x4

-K、F

由承載條件：F>^-

ofz

入(8472.85~6778.28)x0.15x2=21此21~1694.57N

Ks1.2

廠max=2118.21~1694.57N

5—56有一受預(yù)緊力片=1000N和軸向工作載荷后1000N作用的普通緊螺栓聯(lián)接,

已知螺栓的剛度Cb與被聯(lián)接件的剛度心相等。試計(jì)算該螺栓聯(lián)接所受的總拉力F2

和殘余預(yù)緊力錯(cuò)誤！未找到引用源。。在預(yù)緊力片不變的條件下，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%為多少？

C1

解：總拉力尸2=尸。+——--F=1000+-X1000=1500^

Ch+Cm2

Ci

殘余預(yù)緊力F,=F°------㈣—F=1000—-x1000=500^

Cb+Cm2

被聯(lián)接件不離縫時(shí)的Pmax:%1=F0V——「z-TIIl1aaAx=。

5+c機(jī)

c+C

Flll=dXUFo」——二=1000X2=2000N

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?dú)飧字械膲毫Α?/p>

在0?2MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑氏500順，螺栓分布直徑〃=650胸。為保證氣密性要

求，殘余預(yù)緊力凡=L8F,螺栓間距tW4.5d（d為螺栓的大徑）。螺栓材料的許

用拉伸應(yīng)力[o]=120MPa,許用應(yīng)力幅匕」=20MPao選用銅皮石棉墊片，螺栓相對剛

度（6\+盤）=0.8,試確定螺栓的數(shù)目和尺寸。

解：設(shè)取螺栓數(shù)目Z=16或24

則單個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷尸為:

P-T-_2x3.14x5002

F-___^―=2453L25N

(⑹.Z-4x16

2x3.14x5。。？/6354.17N

Z4x24

題5—57圖

單個(gè)螺栓所受的總拉力月為:

居2(10=)耳1+F=1.8F+F=2.8F=2.8x24531.25=68687.5A^

居3=Fi+F=1.8F+F=2.8F=2.8x16354.17=45791.67^

所需的螺栓直徑d:

1.3xF2

Tidy

4

[4xL3x686方

4(16)=30.788mm

V4xl20

J4xl.3x45791.67

41(24)=25.1385mm

V71x120

杳表M364(i6)=31.670mm>30.788mm

M304Q4)=26.211mm>25.1385mm

校核螺栓間距t

/=也==127.5625mm<4.5(/=4.5x36=162機(jī)機(jī)

(16)Z16

/=也==85.04mm<4.5d=4.5x30=135mm

(24)Z24

校核應(yīng)力幅5：

0-a(16)8X1831

占:叁=°-言需=-^<L]=20MPa

l2l3MPa

%(24)”奈=O'*/HU=-(□,]=2由

確定螺栓的數(shù)目和尺寸：

杳表Z=16M36/=100或90以機(jī)

或Z=24M3QI=90mm

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(gè)M12的較制孔用螺栓聯(lián)接，螺栓規(guī)格為M12義

38

22

60（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(qiáng)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(jì)算螺栓的直徑，并確定其公稱長度，寫出螺栓標(biāo)記。

解：5=640MPa

采用較制孔用螺栓聯(lián)接

鑄鐵的，=200MPa螺桿4=13刖

查表5—10

鋼：S[=2.5SP=1.25[T]=OS/ST=640/2.5=256MPa

[CTP]=QS/SP=640/1.25=512MPa

鑄鐵：SP=2.0—2.5[OP]=OB/SP=200/2.0?2.5=100?80MPa

單個(gè)螺栓所受的工作剪力尸為:

T

p_max2x630

r=2423.082V

~~L4x130x10-3

E<2

i=i

校核螺桿的剪切強(qiáng)度

F2423.08me

v=-------=-------------=l8.26MPa<r安全

—u—x13

4n°4

校核螺桿、聯(lián)軸器的擠壓強(qiáng)度Zmin=38—22=16題

F2423,08]

bp=T~r-=1a1A=1L65WUp]安全

doL加13x16

改用普通螺栓聯(lián)接

查表5—10按不控制預(yù)緊力，設(shè)d=16題取S=4[CT]=OS/S=640/4=160MPa

1.2x630x2

由承載條件:F^—l—=19384.62N

0.15x4x130xlO

/Eri

i=l

由強(qiáng)度條件:

/4x1.3x19384.62

=14.165mm

V16071

取M20,&=17.294的>14.165儂（或取第二系列M18,d1=15.294儂〉14.165儂）與

假設(shè)基本相符，不必修改安全系數(shù)S。

螺栓的長度7>22X2+m+S=44+18+5=67取1=70~80胸

螺栓標(biāo)記：螺栓GB57882—86M20X70（或80）

若按控制預(yù)緊力，帕1.2~1.5,[a]=^=640=533.33~426.67MPo

S1.2~1.5

4xl.3F0I4x1,3x19384.62

而]一寸(533.33~426.67)5=7.7586?8.674mm

取MIO,d1=8.376mm>7.7586mm

取M12d]=10.106mm>S.614mm

標(biāo)記：螺栓GB5882—86M10x70(或80)

5—59如圖所示，為一支架與機(jī)座用4個(gè)普通螺栓聯(lián)接，所受外載荷分別為橫向

載荷片=5000N,軸向載荷片=16000N。已知螺栓的相對剛度G/(6+&)=0.25,接合面

間摩擦系數(shù)^0.15,Ks=l.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

氏。

解：5=640MPa

查表5—10,

按不控制預(yù)緊力，設(shè)d=16順取S=4

[Q]=cts/S=640/4=160MPa

（按控制預(yù)緊力取S=1.2~1.5

[O]=CTS/S=640/1.2~1.5=533.33~426.67MPa）

單個(gè)螺栓的軸向工作載荷廠

-5

題5—59圖

在橫向載荷及作用下，支架不下滑的條件：

fFZNK,FR

殘余預(yù)緊力F,>=1-2X5OO°=10000^

fZ0.15x4

單個(gè)螺栓所受的總拉力F2

F2=4+F=10000+4000=14000N

確定螺栓的直徑

[4XL3X14005

=12.04相加（控制預(yù)緊力時(shí)6.593~7.371mm）

V160萬

取M16,d=13.835胸＞12.04血z;與假設(shè)相符。

(控制預(yù)緊力時(shí)，取M8,d=6.647胸＞6.5935或加0,d=8.376儂＞7.371胸)

C

預(yù)緊力此=Fj+(1-------—)尸=10000+(1-0.25)x4000=13000N

Cb+孰

5-60如圖所示，方形蓋板用四個(gè)螺釘與箱體聯(lián)接，蓋板中心。點(diǎn)的吊環(huán)受拉

力片10kN,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W=120MPa。

(1)求螺釘?shù)目偫π帧?/p>

(2)如因制造誤差，吊環(huán)由0點(diǎn)移到0'點(diǎn)防=5也勤，求受力最大螺釘?shù)目?/p>

拉力d及螺釘?shù)闹睆健?/p>

解：(1)螺釘?shù)目偫θ?/p>

F10

F2+—=(0.6+1)x—=4kN

(2)受力最大螺釘?shù)目偫?/p>

因制造誤差，吊環(huán)移位產(chǎn)生的力矩

M=10x5\/2=50V2Mw題5—60圖

在〃作用下,左下角螺栓受加載作用,受到的載荷:

M50后xIO’

=250N

2x10072

受力最大螺釘所受的工作載荷以

10000

=%+,250+=2750N

4

受力最大螺釘所受的總拉力

F2mliX=（0.6+l）Fmax=1.6x2750=4400N

螺釘?shù)闹睆?/p>

4x1.3x4400

=7.792mm

120萬

取MIO,di=8.376血z?>7.792nmi

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(jī)導(dǎo)軌托架。兩塊邊

板各用4個(gè)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

(1)因載荷較大，若采用普通螺栓，則需要的預(yù)緊力很夬甚

螺栓的直徑很大。所以此聯(lián)接采用較制孔用螺栓為宜。

(2)6=480MPa

查表5—10S

鋼：Si=2.5SP=1.25[<=as/Sx=480/2.5=192IfP

[oP]=os/SP=480/l.25=384

將力尸向形心簡化

題5—61圖

Q10000N

AF?￡=10000X300=3X1/Nmin

尸作用在每個(gè)螺栓中心處的橫向力為A

F=10000=25Q0N

FZ4

7作用在每個(gè)螺栓中心處的橫向力為A

Tr,nax_T3xl06

F==7071.07N

T-yr2~zr~4x75后

i=l

由圖可知，右邊兩個(gè)螺栓受力最大

Fmax=+F/-2FFFTCOS1350=9013.882V

按剪切強(qiáng)度計(jì)算直徑，5=480MPa

查表5—10

鋼：ST=2.5SP=1.25[T]=CTS/ST=480/2.5=192MPa

[oP]=5/SP=480/1.25=384MPa

Fg

T<[d

idg

4Fs4x9013.88r-

d>------------------------二17334mm

0疝H192萬

取M8d0=9yz2zz7>7.7335幽

按擠壓強(qiáng)度計(jì)算

F3

0^min

9013.88c,

Fmax

只要L*-----r----T---------------=2.6mm

bp]9x384即滿足強(qiáng)度要求。

5一62錢制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示。已知Z=300mm,年60mlli,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(gè)方案較好？

方案一方案二方案三

題5—62圖

解：將力尸向形心簡化:橫向載荷分旋轉(zhuǎn)力矩T=F?Z=300F

方案一：

橫向載荷尸在每個(gè)螺栓中心處的橫向力為AFT

F-L-L

FZ3111213

7在每個(gè)螺栓中心處的橫向力為艮耳

T300Fc<二

P—Trmax

1Tl、3一=—=--------=2.5/FT,=0

72a2x60TZ

X1=1I

F5F17F

如圖示可知，螺栓3受力減越=&+3=5+3=每一=283/

方案二：

橫向載荷戶在每個(gè)螺栓中心處的橫向力為R

F-L-L

FZ3

7在每個(gè)螺栓中心處的橫向力為R

%/=迎=2".0

FTi、3

2a2x60

Z=1

p=JF2+F2==2.52F

圖示知螺栓1、3受力最犬*FT

方案三：

橫向載荷尸在每個(gè)螺栓中心處的橫向力為R

「FF

&=—=—

Z3

T在每個(gè)螺栓中心處的橫向力為FT

TrT_300F_5F

31、2、3max

3a3x603

i=\

螺栓2受力最大

Fmax=^F；+F^-FFFTCOS\5^=1.96F

由上述計(jì)算可知，方案三螺栓的用ax較小，所以該方案較好。

5-63如圖所示，支座用4個(gè)普通螺栓固定在基座上，結(jié)構(gòu)尺闿如圖示，靜載荷

足6KN,接合面間摩擦系數(shù)於0.6,Ks=l.2,螺栓的性能等級為6.8級；已知螺栓的

相對剛度以/4+&)=0.2。試計(jì)算此聯(lián)接所需的螺栓直徑和每個(gè)螺栓的預(yù)緊力。

解：6=480MPa

查表5—10按不控制預(yù)緊力，設(shè)