《机械设计与应用案例化教程（第二版）》 课件 项目三任务二知识点8：案例分析

任务2输送机齿轮减速器输出端凸缘联轴器螺栓组的选用项目三、常用机械连接的设计与选用主讲教师|石云飞案例分析(a)凸缘联轴器 (b)两种不同类型的螺栓连接螺纹1标准螺纹连接件2螺纹连接的主要类型3螺栓连接的预紧和防松4螺纹组连接的结构设计

5螺纹连接件的材料6螺纹连接的强度计算7案例分析8任务描述已知，联轴器材料选用35钢，传递的转矩Tc=750N·m（静载荷），4个螺栓均匀分布与D0=120mm的圆周上，螺栓性能等级初选为4.8级。（1）若采用铰制孔用螺栓连接，已知b1=20mm，b2=20mm，试确定螺栓的规格。（2）若改用普通螺栓连接，安装时不控制预紧力，两半联轴器间摩擦系数f=0.15，连接的安全系数Ks=1.2，试确定螺栓的规格。任务分析本任务中，要求对减速器输出轴端联轴器用螺栓组在两种不同连接方式下进行不同螺栓规格的确定。铰制孔用螺栓连接的失效形式，一般为螺栓杆被剪断、螺栓杆或孔壁被压溃，故应当进行剪切强度和挤压强度计算；进行螺栓规格的选用时，先按剪切强度条件求螺栓的直径，再校核挤压强度，然后根据各配合组件的厚度确定螺栓的长度。对于普通螺栓连接，它的失效形式一般为螺栓杆螺纹部分的塑性变形或断裂，故应当进行拉伸强度计算；利用强度计算公式及螺栓预紧力计算公式确定螺栓的直径，然后根据各配合组件的厚度确定螺栓的长度。任务实施使用铰制孔用螺栓连接这种连接靠剪切和挤压传力，属于受剪螺栓连接。对于4.8级螺栓，查表3-2-3,材料屈服强度σs=320MPa;联轴器材料35,查标准《优质碳素结构钢》(GR/T699-1999)得到材料屈服强度σs=315MPa。根据任务描述，当使用铰制孔用螺栓连接时，螺栓的选用步骤如下：(1)求单个螺栓所受的横向力单个螺栓所受的横向力(2)按剪切强度条件求螺栓的直径

由表3-2-5可知，静载荷情况下，螺栓的许用切应力[

]=0.4s=0.4×320MPa=128MPa,螺栓光杆部分直径为：查机械设计手册或GB/T27-1988，选用M6铰制孔用螺栓，ds=7mm。(3)校核挤压强度由表3-2-5可知，钢的挤压应力[

p]=（0.8~1）s则螺杆的许用挤压应力[p1]=（0.8~1）s=320×（0.8~1）MPa=256~320MPa；联轴器螺栓孔表面挤压应力[p1]=（0.8~1）s=315×（0.8~1）MPa=252~315MPa。以联轴器螺栓孔表面为计算对象，查机械设计手册或GB/T27-1988，得hmin=l3-b2=(38-20)mm=18mm[其中l=50mm,参考步骤(4)确定的规格]。故选用M6铰制孔用螺栓，可满足使用要求。(4)确定螺栓的规格可选用GB/T27-1988中六角头铰制孔用A级螺栓M6，用GB/T41-2000螺母M6及GB/T95—2002垫圈6与之相配合使用，查对应标准得到，螺母高m=6.4mm，垫圈厚h=1.6mm,则螺栓长度L=b1+b2+m+h+(0.2~0.3)d=[20+20+6.4+1.6+(0.2~0.3)×6]mm=49.2~49.8mm，取L=50mm,即所用螺栓规格为：螺栓GB/T27-1988M6×50。2.使用普通螺栓连接这种连接靠摩擦力传递横向载荷，螺栓只受预紧力作用。根据任务描述，当使用普通螺栓连接时，螺栓的选用步骤如下：(1)求单个螺栓的预紧力单个螺栓的预紧力(2)求螺栓的直径由表3-2-5可知，不控制预紧力时许用应力与螺栓直径有关，故需用试算法确定螺栓直径。初选M24螺栓，查表3-2-6可知d1=20.752mm,查表3-2-4,按线性插值求得安全系数S=2.43。螺栓许用应力[

s]=

s/S=320/2.43=132MPa螺栓小径与初选值接近，M20螺栓小径太小，M22螺栓不常用，故取M24的螺栓。如果计算结果与初选值相差较多，则应重选螺栓进行计算。这种方法称为试算法，工程设计中经常采用。由计算结果可知，采用普通螺栓连接所需螺栓的直径要比采用铰制孔用螺栓连接的螺栓直径大得多。若采用相同的螺栓直径，则普通螺栓连接所需螺栓的个数要比铰制孔用螺栓连接所需螺栓的个数多。(3)确定螺栓的规格

可选用GB/T2780-2000中六角头C级普通螺栓M24,用GB/T41-2000螺母M24及GB/T95-2002垫圈24与之相配合使用，查对应标准得到，螺母高m=22.3mm，垫圈厚h=4mm,则螺栓长度L=b1+b2+m+h+(0.2~0.3)d=[20+20+22.3+4+(0.2~0.3)×24]mm=71.1~73.5mm，取L=8