螺纹连接习题解答讲解

1、文档编码 : CA5G5Z1N5H4 HI4O3W3R10Z1 ZN1W3K7G6O4螺纹连接习题解答 11 1 一牵曳钩用 2 个 M10 的一般螺钉固定于机体 上, 如 图 所 示 ； 已 知 接 合 面 间 的 摩 擦 系 数 f=0.15 ,螺栓材料为 Q235,强度级别为 级,装配时把握预紧力,试求螺栓组连接 答应的最大牵引力； 解题分析：此题是螺栓组受横向载荷作用的典型 例子它是靠一般螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传 递横向外载荷 FR；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运算准就,依据接合面的 静力平稳条件反推出外载荷 FR； 解题要点 ： （

2、 1）求预紧力 F： 由螺栓强度级别 4.6 级知 S =240MPa,查教材表 11 5 （ a）,取 ,就许用拉应力： = S MPa=178MPa , 查（ GB196 86）M10 螺纹小 d 1 径 2由教材式 （ 11 13）： /（ d1 /4 ） MPa 得： F = / （ 4 ） =178 d1 N 2=7535 N （ 2） 求牵引力 FR： K f =7535 2 由式（ 11 25）得 FR=F fzm/ 第 1 页,共 7 页 N 11 2 （取 K f ） 6 个 M1 0 的铰制孔用螺 一刚性凸缘联轴器用 栓（螺栓 GB27 88）连接,结构尺寸如以下图；两半联

3、 轴器材料为 HT200,螺栓材料为 Q235,性能等级 5.6 级； 试求：（ 1）该螺栓组连接答应传递的最大转矩 Tmax；（ 2）如 传递的最大转矩 Tmax不变, 改用一般螺栓连接,试运算螺栓 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 ,牢靠性系数 K f =1.2）； 解题要点： （ 1）运算螺栓组连接答应传递的最大 转矩 Tmax ： 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协作面 挤压强度的制约；因此,可先按螺栓剪 切强度来运算 Tmax ,然后较核协作面挤 压强度；也可按螺栓剪切强度和协作面挤压强度分别求出 Tmax ,取其值小者；本

4、解按第一种方法运算 1） 确定铰制孔用螺栓许用应力 由 螺 栓 材 料 Q235 , 性 能 等 级 级 知 ： b 500MPa , s 300MPa 被 连 接 件 材 料 HT200 b 200MPa ； （ a）确定许用剪应力 第 2 页,共 7 页查表 11 6,螺栓材料为 Q235 受剪切时 S ,就 螺栓材料 = s / S =300/2.5MPa=120MPa （ b）确定许用挤压应力 查表 11 6,螺栓材料为 Q235 受挤压 Sp1 螺栓材料 p1 = s / S =300/1.25MPa=240Mpa 被连接件材料为 HT200 （ b =200MPa ）受挤压时 Sp

5、 2 =2 被连接件材料 p2 b / S 200/（ 2 ） MPa=80 100MPa p1 p2 取 p = p2 =80MPa 2）按剪切强度运算 T max 由式（ 11 23）知 =2T/ （ ZDm d 0 2 /4 ） （查 GB27 88 得 M10 的铰制孔用螺栓光杆直径 d 0 =11mm） 故 T max 3Dm d 0 2 / 4 3 340 1 11 2 120/4N N .mm 3）校核螺栓与孔壁协作面间的挤压强度 从式（ 11 22） pF s /d 0 h 可得p 11 2 图结构 p2Tmax 6Dd 0 hmin 式中, hmin 为协作面最小接触高度,依

6、据题 p2Tmax 2 MPa 6 340 11 25 MPa p 80MPa,中意挤压强度； 6Dd 0hmin h=hmin=（ 60 35 ） mm=25mm ； 故 该 螺 栓 组 连 接 允 许 传 递 的 最 大 转 矩 第 3 页,共 7 页T max mm （ 2）改为一般螺栓连接,运算螺栓小径 d1 ： Z=6 m=1 （ a） 运算螺栓所需的预紧力 F zfF m 2K f Tmax / D 按接合面见不发生相对滑移的条件,就有 F K f Tmax 3d1 340 N3 fD （ b） 运算螺栓小径 设螺栓直径 d 30mm,查表11-5 （ a）得 S=2就 = s /

7、S=300/（ 2 ）MPa=150取 =150MPa d1 4 4150 查 GB196 81,取 M36螺栓（ d1 m） （ c） 确定一般螺栓公称长度 （l l=2b+m+s+（ ） 依据题 11 2 结构图可知,半联轴器凸缘（螺栓连接处） 厚度 b 35mm 查 GB6170 86,得：螺母 GB6170 86 M36 ,螺母高度 mmax =31mm 查 GB93 87,得：弹簧垫 圈 36 GB93 87,弹簧垫圈厚度 s=9mm 就 I=2 35+31+9+ （ ） 36 mm 第 4 页,共 7 页mm,取 l=120 mm （按 GB5782 86 故螺栓标记： GB578

8、2 86 M36 120 l 系列 10 进位） 11 3 一钢结构托架由两块边板和一块承重板焊成 的,两块边板各用四个螺栓与立柱相连接,其结构尺寸如 图所示；托架所受的最大载荷为 变动；试问： （ 1）此螺栓连接接受一般螺栓 连接仍是铰制孔用螺栓连接 为宜？ 20 kN ,载荷有较大的 （ 2）如接受铰制孔用螺栓连接, 螺栓的直径应为多大？ 解题要点 ： （ 1） 接受铰制孔用螺栓连接较为合宜； 由于如用一般 螺栓连接,为了防止边板下滑,就需在拧紧螺母时施加相当 大的预紧力,以保证接合面间有足够大的摩擦力；这样就要 增大连接的结构尺寸； 第 5 页,共 7 页（ 2） 确定螺栓直径 （ a）

9、螺栓组受力分析： 由题解 11 3 图可见,载荷作用在总体结构的对称平 面 内 , 因 此 每 一 边 （ 块 ） 钢 板 所 受 载 荷 ： P=20/2 kN=10000 ,将载荷 P 向螺栓组连接的接合面形心简化, 就得 横向载荷（向下滑移） ： P=10000 N 旋转力矩（绕中心 O）T=10000 300 N mm=3000000 N .mm （ b）运算受力最大螺栓的横向载荷 Fs： 在横向载荷 P 作用下各螺栓受的横向载荷 Fsp 大小相 等,方向同 P,即 Fsp1 = Fsp2 = Fsp3 = Fsp4 = P/4 = 10000/4 N = 2500 N 在旋转力矩 T

10、 作用下 ,各螺栓受的横向载荷 F ST 大小亦相等； 这是由于各螺栓中心至形心 O 点距离相等, 方向各垂直于螺 栓中心与形心 O 点的连心线； 由图可见,螺栓中心至形心 O 点距离为 r = 2 75 2 75 mm = F ST4 =T/ （ 4r） 故 F ST1 = F ST 2 = F ST 3 =3000000/ （4 ） N= 7071 N 各螺栓上所受横向载荷 F SP 和 F 的方向如以下图；由 图中可以看出螺栓 ST 1 和螺栓 2 所受的两个力间夹角 最 第 6 页,共 7 页小（ =45）,故螺栓 1 和螺栓 2 所受合力最大,依据 力的合成原理,所受总的横向载荷 F

11、 S max 为 F S m a=x F S1 = F S2 = F SP1 F ST1 2 2 2 F SP1 F ST1 cos = 2500 2 7071 2 22500 7071 cos45 N=9014 N （ c）确定铰制孔用螺栓直径： 选螺栓材料的强度级别 4.6 级,查教材表 11 4 得 s =240MPa,查表 11 6 得 S=2.5 , = s MPa =96 MPa 依据教材式（ 11 23）,得螺栓杆危急剖面直径为 d 0 4 F S max / = 4 9014/ 96 mm mm 由手册按 GB27 88 查得,当螺纹公称直径为 10 mm 时, 螺杆光杆部分直径 d 0 =11 mm,符合强度要求,应选 M10 （ GB27 88）的铰制孔用螺栓； 11 4 一方形盖板用四个螺栓与箱体连接,其结构尺 寸如以下图；盖板中心 余预紧力 F=0