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1、题 10 1 图A 和 B向中央移动，从第七章 联接题 71 一螺旋拉紧装置如题 101 图所示，若按图上箭头方向旋转中间零件，能使两端螺杆A 和 B 向中央移动，从而将两零件拉紧。试问该装置中螺杆A 和 B 上的螺纹旋 向是右旋还是左旋？解答：如图所示若按图上箭头方向旋转中间零件，使两端螺杆 而将两零件拉紧，螺杆 A和 B 的螺旋线方向必相反。中间零件(相当螺母)，根据相对运动关系，螺杆 B 为右旋，螺杆 B 为左旋题 7 2 为什么在重要的受拉螺栓连接中不宜采用直径小于M12 M16的螺栓？解答 ：对于重要的受拉螺栓连接，不宜采用直径小于M12M16的螺栓。因为在拧紧螺母时，对于较小直径的

2、螺栓容易产生过大的预紧拉应力。 同时由于螺纹副和螺母与支承面之 间的摩擦系数不稳定以及加在扳手上的力矩有时很难准确控制，容易拧得过紧产生过载应 力，甚至拧断。例如以扳手 P为 200N拧紧 M10( d1 =8.376mm)的螺栓连接，设扳手的长度 L15d，则由式 T=kt Fd，取 kt0.2，则 F15000 N，考虑到拧紧过程中扭转剪应力的 影响，螺栓预紧时拉应力为 :1.32d1/41.3150008.376 2 / 422 N/mm 354 N/mm可知该应力值已超过一般钢材的屈服极限了。题 73 一牵曳钩用 2个 M10的普通螺栓固定于机体上，如题10 3图所示。已知接合面间的摩

3、擦系数 f =0.15 ，螺栓材料为 Q235钢、强度级别为 4.6 级，装配时控制预紧力， 试求螺栓组连接允许的最大牵引力。解题分析 ：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型 例子，它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦 力来传递横向外载荷 R 。解题时，要先求出螺栓组所 受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算 准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷 R 。解答：1. 求预紧力 F：由螺栓强度级别 4.6 级知 S =240MPa，查教材表 106，取 S=1.35 ，则许用拉应力：= S /S =240/1.35 MPa=178 MPa， 查 GB19686M10螺纹小径 d1 =

4、8.376mm，根据2=21 / （ 41.3 ） =178螺栓强度条件： 1.3 F/（ d1/4） MPa 得：2 8.376 2/5.2 N =7535 N2. 求牵引力 R：由连接接合面静力平衡条件得：R = FR =Ffzm/ Kf =75350.15 21/1.2 N=1883.8 N （取 K f =1.2）题 74 一刚性凸缘联轴器用 6个 M10的铰制孔用螺栓（螺栓 GB2788）连接，结 构尺寸如题 10 4 图所示。两半联轴器材料为 HT200，螺栓材料为 Q235钢、性能等级 5.6 级。 试求：（ 1）该螺栓组连接允许传递的最大转矩 Tmax ；（ 2）递的最大转矩

5、Tmax不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓直径，并确定其公称长 度，写出螺栓标记。（设两半联轴器间的摩擦系数 f =0.16 ，可靠性系数 Kf=1.2 ）。解题分析：1. 外载荷类型：该铰制孔用螺栓连接所受的外载荷为扭转力矩T；2. 铰制孔用螺栓连接所受载荷特点：该铰制孔用精制螺栓连接所能传递转矩大小受螺栓剪切强度和配合面挤压强度的制 约。因此， 可先按螺栓剪切强度来计算 Tmax ，然后较核配合面挤压强度。 也可按螺栓剪切强 度和配合面挤压强度分别求出 Tmax ，取其值小者。本解按第一种方法计算。解答：1. 计算螺栓组连接允许传递的最大 转矩 Tmax ：（1）确定铰制孔用螺栓许用应力

6、:由螺栓材料 Q235、性能等级 5.6 级知b 500MPa、 s 300MPa ；被连接件材料 HT200( b =200MPa)确定许用剪应力 :题 10 4查教材表 10 6，螺栓材料为 Q235，受剪切时 S =2.5 ，则螺栓材料许用剪应力： =s/S =200/2.5MPa=120MPa确定许用挤压应力Sp1 =1.252Tmax6Dd shminFS/（d0h）2 116320.96 MPa6 340 11 252T max6D d 0 hmin41.47MPa p p 80MPa ,满足挤压强度。查教材表 10 6，螺栓材料为 Q235，受挤压时螺栓材料 p1= s / S

7、=300/1.25MPa=240MPa被连接件材料 HT200受挤压时 Sp2 =2 2.5 p2b /S被连接件材料 p2 b200/ （ 2 2.5 ）MPa=（80100）MPa p1 p2取 p= p 2 =80MPa（2）按剪切强度计算 Tmax :2 =2T/（ZDmd0/4） （查 GB27 88得 M10的铰制孔用螺栓光杆直径 d0 =11mm）2Tmax 3Dm d0 /4 3 340 1 112 120/4N mm=11632060.96 N?mm（3）校核螺栓与孔壁配合面间的挤压强度:式中， hmin为配合面最小接触高度，根据题104 图结构 h=hmin=（6035）

8、mm=25m；m故该螺栓组连接允许传递的最大转矩 T max =11632060.96 N mm2. 改为普通螺栓连接，计算螺栓小径d1(1) 计算螺栓所需的预紧力F :按接合面见不发生相对滑移的条件，则有 :6fF?D/2K f TmaxFKTf max1.2 11632060.96 N 85529.86N3 0.16 3403fD(2) 计算螺栓小径 d1 :设螺栓直径 d 30mm，查教材表 10-7 得 S=21.3则 = s /S=300/ （21.3 ） MPa=150 230.77MPa ，取 =150MPa4 1.3F d1 4 1.3 85529.86150mm=30.721

9、mm查 GB19681，取 M36螺栓（ d 1 =31.670mm 30.721mm）(3) 确定普通螺栓公称长度 l (l =2b+m+s+( 0.2 0.3 ) d)查 GB617086，得：螺母 GB617086M36，螺母高度 mmax =31mm查 GB93 87，得：弹簧垫圈 36 GB9387，弹簧垫圈厚度 b=9mm则 l =235+31+9+（0.2 0.2 ） 36 mm =117.2 120.8 mm，取 l =120 mm（按 GB5782 86 l 系列 10 进位）故螺栓标记： GB5782 86 M36 120题 7-5 两种夹紧螺栓联接如题 106 图所示，图

10、（ a）用一个螺栓连接，图（ b）用两个螺栓连接。 已知：载荷 FR=2000N，轴的直径 d=60mm， 载荷 FR 到轴中心距离 L=200mm， 螺栓中心线至轴的中心距离 l =50mm 。轴与毂配合面之间摩擦系数 f =0.15 ，可靠性系数 Kf =1.2 ，螺栓材料的许用拉伸应力 =100MPa。试确定图（ a）和图（ b）连接螺栓的直径。题 10 5 图解题分析 ：夹紧连接是借助于螺栓拧紧后， 毂与轴之间产生的摩擦力矩来平衡外载荷FR对轴中心产生的转矩，是螺栓组连接受旋转力矩作用的一种变异，连接螺栓仅受预紧力F的作用。因为螺栓组连接后产生的摩擦力矩要由毂与轴之间的正压力N 来计算

11、，当然该正压力 N的大小与螺栓预紧力 F的大小有关，但若仍然按照一般情况来计算则会出现错误。在确定预紧 力 F与正压力 N的关系时，对于图（ a）可将毂上 K点处视为铰链（题解 10-5 图（ a）， 取一部分为分离体；而对于图（ b）可取左半毂为分离体（题解 10-5 图（ b）。 F与 N 之间的关系式确定后， 再根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件， 确定出正压力 N 与载荷 FR 之间的关系式，将两式联立求解，便可计算出预紧力F 之值。最后按螺栓连接的强度条件 式，确定出所需连接螺栓的直径 d。解答：1. 确定题解 10-5 图（ a）连接螺栓直径 d ：（1）计算螺栓连接所需预紧力 F

12、：将毂上 K 点视为铰链，毂轴对的正压力为N，由正压力 N产生的摩擦力为 fN，如题解10-5 图（ a）所示。取毂上一部分为分离体，对K点取矩，则有：F （l 2 ）F NN?2 d所以 2l d （注意： 此时作用于分离体上的力中没有外载荷FR）而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件，则有：d2fN ?2 KsF RL题解 10 5 图fdKsFRL所以KsFRL? dKs FRL从而有fd ?2l d f (2l d)将已知数值代入上式，可得FKf(s2Fl RdL)0.11.25 (220005020600) N20000N2）确定连接螺栓的直径 d ：该连接螺栓仅受预紧力 F作用，故其

13、螺纹小径为d14 1.3F4 1.3 20000mm100=18.195mm查 GB19681，取 M24（ d1=20.752mm18.195mm）。2. 确定题解 10-5 图（ b）连接螺栓直径 d ：（1）计算螺栓连接所需预紧力 F：取左半毂为分离体，作用于其上的载荷如题解10-5 图（ b）所示。显然，F=N/2 。而根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件，则有从而有2fN ? d2FKs FR L2fdKsFRL所以将有关数值代入上式，可得：KsFRLfd2）确定连接螺栓的直径 d：KsFRL2fd1.2 2000 200N2 0.15 60 N26666.7N该连接螺栓仅受预紧力F的

14、作用，故其螺纹小径为d14 1.3F4 1.3 26666.7100mm21.011mm查 GB19681，取 M30（ d1=26.211mm21.011mm）。说明：这里查取的连接螺纹直径 d 是按第一系列确定的；若按第二系列，则连接螺栓 的直径 d 为 M27（ d1=23.752mm）。题 7-6 试找出题 106 图中螺纹连接结构中的错误， 并就图改正。 已知被连接件材料均为 Q235，连接件均为标准件。a) 普通螺栓连接b)螺钉连接d) 紧定螺钉连题 10 6 图解答：1 普通螺栓连接主要错误分析 (题解 10-6 图 a1) 及正确结构设计 ( 题解 10-6 图 a2) ：3

15、4 5 6 7题解 10-6 图 a1)普通螺栓连接错误分析题解 10-6 图 a2)普通螺栓连接正确结构设计(1) 螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装；(2) 螺栓伸出部长度太长、且长度不标准，应取标准长l =60mm；(3) 弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对；(4) 一般连接不应采用扁螺母；(5) 螺栓连接中螺纹伸出部分过长；(6) 无螺纹余留长度(即与螺母、垫圈等被连接件配合部分螺纹短了)，螺母拧紧不 可靠；(7) 被连接件表面没加工，应做出沉孔并刮平，以保证螺栓头及螺母支承面平整且垂 直于螺栓轴线，避免拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力；(8) 普通螺栓连接被联接件孔要大于螺栓大径

16、， 而下部被连接件孔与螺栓杆间无间隙； 2螺钉连接主要错误分析 (题解10-6 图b1) 及正确结构设计 (题解 10-6 图b2) ： (1)若上边被连接件是铸件，则缺少沉孔，表面也没有加工(2) 采用螺钉连接时，被连接件之一应有大于螺栓大径的光孔，而另一被连接件上应 有与螺钉相旋合的螺纹孔。 而图中上边被连接件没有做成大于螺栓大径的光孔， 下边被连接 件的螺纹孔又过大，与螺钉尺寸不符，而且螺纹孔画法不对。题解 10-6 图 b1)螺钉连接错误分析题解 10-6 图 b2) 螺钉连接正确结构设计3双头螺柱连接主要错误分析( 题解 10-6 图 c1) 及正确结构设计 ( 题解 10-6 图1 2题解 10-6 图 c1)题解 10-6 图 c2)c2) ：双头螺柱连接错误分析双头螺柱连接正确结构设计(1) 弹簧垫圈厚度尺寸不对(2) M12 不能标注在光杆部分；(3) 若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工