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1、1 5-5 5-5 螺栓组联接的设计和计算螺栓组联接的设计和计算 重点：螺栓组联接的受力分析及强度计算 目的：通过受力分析，找出螺栓组中中受力最大的螺栓及 其所受的力，然后对其进行螺栓强度的计算。 1、受轴向载荷的螺栓组联接 2、受横向载荷的螺栓组联接 3、受旋转力矩T的螺栓组联接 4、受翻转力矩M的螺栓组联接 内容： 2 螺栓组联接的受力分析及强度计算 1、受轴向载荷的螺栓组联接（受拉螺栓） 2、受横向载荷的螺栓组联接（受拉或受剪螺栓） （1）采用受拉螺栓 （2）采用受剪螺栓 剪切强度 挤压强度 3 3、 受旋转力矩T的螺栓组联接（受拉或受剪螺栓） （1）采用受拉螺栓 （2）采用受剪螺栓 剪
2、切强度 挤压强度 4、受翻转力矩M的螺栓组联接（采用受拉螺栓） 4 螺纹联接习题课 例1: 如图，凸缘联轴器，8个精制普通螺栓联接，5.6级，螺栓材料为C钢， D1=195mm，T=1.1KN.m，f = 0.2，试选择此螺栓组螺栓型号。（不控制予紧力） 解：（1）受力分析： D1 D1T 23 23 5 （2）强度计算： P87. 螺栓材料为碳素钢，初选d为M6M16, S=4 其中： 设计计算 所以： 查手册P38：选M16,粗牙普通螺纹。小径为13.83513.66，属于M6M16。 （3）确定型号： l a （GB/T 5782-2000） 6 (2)确定螺栓的几何参数: 查手册P43
3、: M16铰制孔螺栓，d0=ds=17， l23+23+14.8+3.2=64,取 l=70, l3=l-l0=70-28=42, hmin=l1=42-23=19 例2: 上题中，若采用铰制孔螺栓，4个M16，5.6级，且T=1.5KN.m， D1=195mm, 联轴器的材料为铸铁，试选择该螺栓的长度并判断强度是否满足要求。 解：(1)受力分析： 2323 d0 am l3 l1 l2 D1T 7 例3: 普通螺栓联接，已知：C2=8C1，F0=1000N，F=1100N 求：F2，F1 (3)校核单个受剪螺栓强度： 剪切强度： 挤压强度： 故：螺栓组强度满足要求。 其中：=s/S=300/
4、2.5=120MPa, P1= s/SP= 300/1.25=240MPa P2= B/SP= 240/2=120MPa 解： 2323 d0 am l3 l1 l2 8 例4:已知：汽缸工作压强 P=0-1.5MPa ，D=250mm ,D0=346mm ,保证气密性要求 要求螺栓间距小于120mm ,采用铜皮石棉垫片，试选择螺栓的数目、材料、直径。 解：（1）确定类型、个数Z及材料、级别： 受拉螺栓，取间距t=100mm ， 选45钢，6.6级。 （2）确定直径d: D0 D P D0 对于受变载荷作用受拉螺栓的强度计算，首先，根据所受最大工作载 荷确定螺栓最大总拉力，按静强度确定直径d1
5、 ，再验算其疲劳强度。 9 总轴向外载荷： 单个螺栓所受外载荷： 保证气密性要求： D0 D P 最大总拉力： 确定最大总拉力确定最大总拉力 P=0-1.5MPa 10 （3）验算疲劳强度: 采用铜皮石棉垫片，P84, D0 D P 其中：见P87,选M16-M30, S=3， s=360MPa,=360/3=120MPa, P=0-1.5MPa 11 而： 所选螺栓组的疲劳强度合格。 (P85) 12 变 载 荷 螺栓许用应力幅 螺栓极限应力幅 -尺寸系数 d/mm12 16202430 3642 485664 10.87 0.81 0.76 0.690.65 0.62 0.60 0.57
6、0.54 k-螺纹应力集中系数 B/MPa k 400 3 600 3.9 800 4.8 1000 5.2 km-螺纹制造工艺系数车制km=1，辗制km=1.25 ku-各圈螺纹牙受力分配不均系数,受压螺母：ku=1；受拉 螺母： ku=1.51.6. Sa-安全系数，一般Sa=2.5 13 例5、悬臂梁，采用4个M16的铰制孔螺栓与机体联接，5.6级，受载如图， P=16KN， 求：1、螺栓所受的最大工作载荷 2、求螺栓的最大剪应力和最大挤压应力 分析：将P移到螺栓组的几何中心， 螺栓组受到复合载荷作用：P、T 1、求每个螺栓的合成工作载荷 （各螺栓的回转半径相等） P P o 2=15
7、1=9 T 14 其中： 求每个螺栓的合成剪力： 1 2 34 Fp FT Fp Fp FT FT FT Fp p T F2 F3 F1 F4 15 2、求螺栓的最大剪应力、最大挤压应力 159 l3 l0 16 例6：如图所示，方形盖板用四个M16普通螺栓与箱体联接， 5.8级，盖板中心O有吊环 . 已知：Q=20kN ,不控制预紧力,校核螺栓强度.螺栓用5.8级 （2）由于制造误差，吊环由移到且 问：哪个螺栓受力最大，并校核螺栓强度 解：（1）由螺栓材料5.8级，知 单个螺栓的工作拉力 单个螺栓的总拉力 安全系数查表5-10： 许用拉应力等于： 查手册， 工作应力等于：所以螺栓的强度足够
8、200 200 O O 12 3 4 4-M16 Q Q 17 （2）将载荷Q由O移到螺栓组的中心O, 螺栓组受到Q和M的作用。 在M的作用下，2、4受到加载的作用，1、3受到减载的作用。 则： 故2、4螺栓受到的轴向工作载荷为： 剩余预紧力 总拉力 所以：强度足够 200 200 O O 12 3 4 4-M16 M Q 受翻转力矩 18 例7 解： 19 例8 F T 预紧力产生的摩擦力 1 2 1 3 2 1 3 20 21 例9 W 可靠性系数1.2 22 1、三角形螺纹是常用的联接螺纹,梯形螺纹是常用的传动螺纹。 2、 受横向载荷的受拉螺栓组联接中的螺栓受到剪力的作用。 3、 对受轴
9、向载荷的普通螺栓联接适当预紧可以提高螺栓的抗疲劳强度。 4、 受翻转力矩作用的螺栓组联接中，螺栓的位置应尽量靠近接合面边缘。 5、 受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是预紧力与工作拉力之和。 6、当被联接件之一太厚，不宜采用普通螺栓联接时，可采用螺钉或双头螺 柱联接。 7、受轴向载荷的紧螺栓联接，当F0、 F一定时，降低螺栓刚度，则螺栓的总 拉力将增大。 8、受拉螺栓只能承受轴向外载荷。 9、联接螺纹一般采用三角形螺纹，牙形角为60度。 10.在相同的前提下，梯形螺纹较三角螺纹的传动效率高。 是 非 题 牙型角越小，传动效率越高 23 1、 在螺栓的直径参数中_与螺栓的抗拉强度关系最大，公称直径
10、为_。 ）中径 ）小径 ）大径 2、为了提高受轴向变载荷螺拴联接的疲劳强度，应_。 ）增加螺栓刚度。 ）降低螺栓刚度。 ）降低被联接件刚度。 3、螺栓常用材料为_。 ）号钢 ） ）r ） 4、受翻倒力矩的螺栓联接中，螺栓位置的布置应按以下原则_。 ）为提高承载能力，螺栓应远离被联接件的几何形心。 ）为使被联接件受力均匀，应使螺栓均匀分布。 ）为提高承载能力，应远离翻倒轴线。 5、 强度等级为.级的螺栓材料屈服极限=_。 ）， ）， ）， ） 6、以下哪些措施有利于改善螺纹牙间载荷分布不均的现象？ ）加弹簧垫圈 ）减小钉杆直径 c)大螺母高度 ）采用悬置螺母 选 择 题 24 7、 当螺栓联接的
11、被联接件是锻件或铸件时，应将安装螺栓处加工成小凸 台或鱼眼坑，其目的是： ）易拧紧。）避免偏心载荷。）增大接触 面，提高承载能力。） 外观好 8、 以下哪种措施可以提高受轴向变载荷的紧螺栓强度？_。 ）螺纹防松 ）在被联接件间加软垫片 ）适当增大螺栓长度 ）采用精制螺栓 9、在承受横向载荷的受拉紧螺栓联接中，螺栓杆承受_作用。 ）剪应力 ）拉应力 ）拉应力和剪应力 10、予紧力为F0的紧螺栓联接，受到工作载荷F以后，螺栓所受的总载荷 F2_ F0+F 。 a)小于 b）大于 c)等于 11、用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹 。 A. 牙根强度高，自锁性能好 B. 传动效率高 C.
12、 防振性能好 D. 自锁性能差 12、在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是 。 A. 提高强度 B. 提高刚度 C. 防松 D. 减小每圈螺纹牙上的受力 25 13、对于紧螺栓连接，当螺栓的总拉力F2和残余预紧力F1不变， 若将螺栓由实心变成空心，则螺栓的应力幅a与预紧力F0会发生变化， 。 A. 增大， 应适当减小 B. 增大， 应适当增大 C. 减小， 应适当减小 D. 减小， 应适当增大 14 在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为_。 (1)间隙配合 (2)过渡配合 (3)过盈配合 15 采用螺纹联接时,若被联接件之厚度较大，且材料较软，强度较低，需 要经常装拆，则一般宜采用 。 A 螺栓联接； B 双头螺柱联接； C 螺钉联接。 26
