32_北航机械设计答案—螺纹连接

1、第32章螺纹连接的设计32-1试找出图32-27中所示螺纹连接结构中的错误，并改正。(a)(b)I(c)(d)图 32-2732-13有一刚性凸缘联轴器，用材料为Q235的普通螺栓连接以传递转矩T,现欲提高其传递的转矩，但限于结构不能增加螺栓的直径和数目，试提出三种能提高联轴器传递转矩的方法。答： 可以适当增加结合面的数量； 可以适当增加预紧力； 可以适当增加接合面的粗糙度，以提高摩擦因数。（如果第1种，不能实现，可以增加结合面数量）32-26图32-43为由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架，两块边板各用4个螺栓与工字钢相连接，托架所受载荷随吊重量不同而变化，其最大载荷为20kN。

2、试确定应采用哪种连接类型，并计算出螺栓直径。图 32-43解：根据托架的结构，可以采用普通螺栓连接或铰制孔螺栓连接。（1）采用普通螺栓连接螺栓组受横向载荷： Fr 20kN旋转力矩：T Fr L 20 300N m 6000 N m在横向载荷Fr作用下，各螺栓所受预紧力，由公式（32-23），取kf 1.2, f 0.12，m 1, z 8可得F，1隹丄kNsmz 0.12 1 825kN在旋转力矩作用 T下，各螺栓所受预紧力，由公式（32-27）可得kfT1.26000F 2zkN 70.71kN0.12 8 75/2srii 1其中A Dr8J15021 502mm 75/2 mm2（此题

3、应该采用你第一次的方法，只是F Fi F2），因为预紧力的方向为轴向方向，直接相加从图32-43（ b）可知，各螺栓所受合预紧力为1F2 2F1F22F1F2 cos135 kN,25270.7122 25 70.71 cos135 kN90.14kN选取螺栓强度等级为10.9级，可得s 900MPa，取螺栓连接的安全系数S1.5，则螺栓材料的许用应力s/S900/1.5MPa 600MPa，则所需的螺栓危险剖面的直径为4 1.3F4 1.3 90.14 103X 3.14 600mm15.78mm按GB169-81，选用M16的螺栓。（请用下面的方法计算一下，看看结果）结果差距很大先把横向力

4、合成，得到最大的横向力，然后用（32-23），计算预紧力。在横向载荷20kN的作用下，各螺栓所受的横向力为Fr 丘旦 kN 2.5kNz 8在旋转力矩T的作用下，各螺栓所受横向力为sF2kfTz1.2 60008 75,2kN8.49kNFr合成2 2 R F R2 2FrFr2FrFrcos135 kN222.58.492 2.5 8.49 cos135 kN19.45kN各螺栓的预紧力为:kf Fr合成sm1 2 19 45 kN 194.5kN 0.12 1螺栓直径:4 1.3F4 1.3 194.5 103mm 23.13mm3.14 600按GB169-81，选用M24的螺栓。（2）

5、采用铰制孔螺栓连接在横向载荷Fr作用下，各螺栓所受剪力,由公式（32-25）可得在旋转力矩作用F s maxFsT下,其中max12丘kNz 8各螺栓所受剪力,Tmaxz2ii 12.5kN由公式（32-31）可得6000 75 2 kN 7.07kN8 (75 2)2;1502 1 502 mm 75j2mm2从图32-43（ c）可知，各螺栓所受合剪力为FsRj FsFs2max2Fs?smaxCOS135 kN.2.52 7.0722 2.5 7.07 cos135 kN9.01kN选取螺栓强度等级为 4.6级，可得s240MPa，取螺栓连接的安全系数S 2.5，Sp 2.5，则螺栓材料

6、的许用剪应力s/S 240/2.5MPa 96MPa，许用挤压应力ps/Sp240/2.5MPa96MPa，则所需的螺栓危险剖面的直径为按许用剪应力计算d1 m 3.14 96 134 9。1 10 mm 10.94mm按许用挤压应力计算d2FsR，可知当hmin0.784m时，有d2 d1 plhmin按GB169-81，选用M12的螺栓。32-33图32-50所示为悬挂吊车轨道的托架，可用两个普通螺栓连接在钢梁上。已知起吊重 物时托架所受最大作用力P=10kN，钢梁和托架材料均为A3钢，有关尺寸如图 32-50所示。试设计此螺栓连接。图 32-50解：（1）螺栓受力分析经分析可知，螺栓组在

7、 P的作用下，承受轴向力和翻转力矩的作用:轴向力：fQfQ2 kN 5kNQ Q 2 2翻转力矩：M 10 380N m 3800N mF1F23800 2602602 2602kN7.31kN由图32-50可知，左边螺栓1所受的工作拉力最大，为F, FjFQ(7.31 5)kN 12.31kN(2)求螺栓所受总拉力取螺栓相对刚度Ci0.2，CiC2文 0.8。CC2取剩余预紧力F0.3F，则0.3Fi0.3 12.31kN3.693kN预紧力：F FC2(3.693 12.31 0.8) kN 13.541kN螺栓所受总拉力:F0C2(12.313.693)kN16.003kN(3) 确定螺

8、栓直径选取螺栓强度等级为4.6级，可得s 240MPa，取螺栓连接的安全系数S 1.5，则螺栓材料的许用应力s/S240/1.5MPa160MPa，则所需的螺栓危险剖面的直径为d卅按GB169-81，选用M14的螺栓。4 1.3 16.003 1033.14 160mm12.87mm(4) 校核螺栓组连接的工作能力Pmax连接接合面一端的挤压应力不得超过许用值，以防止接合面下段压碎，即264800mm ，抗弯截面模量p A3钢式中接合面有效面积A (660 300) 180mm2180 2 2 2 7 3W wmm (660 300 )mm 1.0386 10 mm带入pmax表达式，得zFpmaxA2 13.541 10364800 1038001.0386 10刃MPa0.784MPa连接接合面上端应保持一定的剩余预紧力，以防止托架受力时接合面产生间隙，即Pmin0，则Pm