北航机械设计答案—螺纹连接

1、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)(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。试确定应采用哪种连接类型，并计算

2、出螺栓直径。(c)(a)图 32-43解：根据托架的结构，可以采用普通螺栓连接或校制孔螺栓连接。（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kf Frsmz1.2 200.12 1 8kN25kNkfTF 2s rii 1在旋转力矩作用 T下，各螺栓所受预紧力，由公式（32-27 ）可得1.2 6000 kN 70.71kN0.12 8 75 2其中ri1,1502 1 502 mm 75 2mm2（此题应该

3、采用你第一次的方法，只是FF1 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F22F22F1 F2 cos135 kN,252 70.712 2 25 70.71 cos135 kN90.14kN选取螺栓强度等级为级,可得s 900MPa ,取螺栓连接的安全系数S 1.5,则螺栓材料的许用应力s/S 900/1.5MPa 600MPa ,则所需的螺栓危险剖面的直径为4 1.3F 34 1.3 90.14 103mm 15.78mm3.14 600按GB169-81,选用 M16的螺栓。（请用下面的方法计算一下，看看结果） 先把横向力合成，得到最大

4、的横向力,结果差距很大然后用（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 1 kN 2.5kNz 8 kfTFrsF2r在旋转力矩T的作用下，各螺栓所受横向力为1.2 6000 f kN 8.49kN8 75.2Fr合成22FrFr2FrFrcos135 kN-222.58.492 2.5 8.49 cos135 kN19.45kN各螺栓的预紧力为:kf Fr合成sm1 2 19 45 kN 194.5kN0.12 1螺栓直径:4Fsr 4 9.01 1034 1.3F4 1.3 194.5 1033.14 600mm 23.13mm按GB169-81,选

5、用 M24的螺栓。(2)采用镀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Fs2.5kN在旋转力矩作用T下,各螺栓所受剪力,由公式(32-31 )可得F s maxTrmax6000 75.2z2ri 18 (75 2)2kN 7.07kN其中max121 1502 1 502 mm 75 2mm2从图32-43 (c)可知,FsR各螺栓所受合剪力为Fs2 Fsmax2 2FsEmaxCOS135 kN，2.527.072 2 2.5 7.07 cos135 kN选取螺栓强度等级为级,9.01kN可得240MPa ,取螺栓连接的安全系数S 2.5,Sp 2.5

6、,则螺栓材料的许用剪应力 s/S 240/2.5MPa 96MPa ,许用挤压应力p s/Sp 240/2.5MPa96MPa ,则所需的螺栓危险剖面的直径为按许用剪应力计算d1m 3.14 96 1mm 10.94mm按许用挤压应力计算d2FsR p hminhmin0.784m 时,d2 d1按GB169-81,选用 M12的螺栓。已知起吊重32-50所示。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。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 P的作

7、用下，承受轴向力和翻转力矩的作用:12P10轴向力：fQfQ2kN5kNQQ22翻转力矩：M 10 380N m 3800N mF1MFr1Mri2223800 26026022602kN 7.31kN由图32-50可知，左边螺栓1所受的工作拉力最大，为F1 F1M FQ (7.31 5)kN 12.31kN(2)求螺栓所受总拉力取螺栓相对刚度 c0.2 ,则c20.8。c1c2C1c2取剩余预紧力F 0.3F ,则F 0.3Fi预紧力：F F F c2 c1 c2螺栓所受总拉力：F0F F(3)确定螺栓直径选取螺栓强度等级为级，可得栓材料的许用应力 s/S0.3 12.31kN3.693kN

8、(3.693 12.31 0.8) kN 13.541kN(12.31 3.693)kN16.003kNs 240MPa,取螺栓连接的安全系数240/1.5MPa 160MPa ,14 1.3Fo .4 1.3 16.003 103ccmm 12.87mm3.14 160按GB169-81,选用M14的螺栓。(4)校核螺栓组连接的工作能力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pmaxZF M P A3钢A W式中接合面有效面积A (66022300) 180mm64800mm ,抗弯截面模量1802W mm (660 6223002)mm21.0386 107mm3带入pmax表达式,zF pmaxAM 2 13.541 103 (6W 64800 10 63800 2)MPa 0.784MPa 1.0386 10 2由相关机械设计手册，可知Pmax PA3钢，故该连接接合面的下端不至于压碎。 连接接合面上端应保持一定