螺栓聯(lián)接練習(xí)習(xí)題及解答x

1、習(xí)題與參考答案一、單項(xiàng)選擇題 （從給出的 A、B、C、D中選一個(gè)答案）1當(dāng)螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖性能OA. 好B.差C.相同D.不一定2用于連接的螺紋牙型為三角形，這是因?yàn)槿切温菁y oA.牙根強(qiáng)度高，自鎖性能好B.傳動(dòng)效率高C.防振性能好D.自鎖性能差3 若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的oA.螺距和牙型角B.升角和頭數(shù)C.導(dǎo)程和牙形斜角D.螺距和升角4 對(duì)于連接用螺紋，主要要求連接可靠，自鎖性能好，故常選用 oA.升角小，單線三角形螺紋B.升角大，雙線三角形螺紋C.升角小，單線梯形螺紋D.升角大，雙線矩形螺紋

2、5用于薄壁零件連接的螺紋，應(yīng)采用 oA.三角形細(xì)牙螺紋B.梯形螺紋C.鋸齒形螺紋D.多線的三角形粗牙螺紋6當(dāng)較制孔用螺栓組連接承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)，該螺栓組中的螺栓。A.必受剪切力作用B.必受拉力作用C.同時(shí)受到剪切與拉伸D.既可能受剪切，也可能受擠壓作用7計(jì)算緊螺栓連接的拉伸強(qiáng)度時(shí)，考慮到拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，應(yīng)將拉伸載荷增加到原來的倍。A. 1.1B. 1.3C. 1.25D. 0.38 采用普通螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，oA.螺栓的橫截面受剪切B.螺栓與螺栓孔配合面受擠壓C.螺栓同時(shí)受剪切與擠壓D.螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用9在下列四種具有相同公稱直徑和螺距，并采用相同配對(duì)材料的

3、傳動(dòng)螺旋副中，傳動(dòng)效率最高的是。A.單線矩形螺旋副B.單線梯形螺旋副C.雙線矩形螺旋副D.雙線梯形螺旋副10 在螺栓連接中，有時(shí)在一個(gè)螺栓上采用雙螺母，其目的是 oA.提高強(qiáng)度B.提高剛度C.防松D.減小每圈螺紋牙上的受力11在同一螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長度均應(yīng)相同，這是為了 OA.受力均勻B.便于裝配.C.外形美觀D.降低成本5112螺栓的材料性能等級(jí)標(biāo)成 6.8級(jí)，其數(shù)字6.8代表oA.對(duì)螺栓材料的強(qiáng)度要求B.對(duì)螺栓的制造精度要求C.對(duì)螺栓材料的剛度要求D.對(duì)螺栓材料的耐腐蝕性要求13螺栓強(qiáng)度等級(jí)為6.8級(jí)，則螺栓材料的最小屈服極限近似為 oA. 480 MPaB. 6 MPaC.

4、8 MPaD. 0. 8 MPa14不控制預(yù)緊力時(shí)，螺栓的安全系數(shù)選擇與其直徑有關(guān)，是因?yàn)?oA.直徑小，易過載B.直徑小，不易控制預(yù)緊力C.直徑大，材料缺陷多D.直徑大，安全1 3F15對(duì)工作時(shí)僅受預(yù)緊力F作用的緊螺栓連接，具強(qiáng)度校核公戎為 Wo,式中di2 /4的系數(shù)1.3是考慮oA. 可靠性系數(shù)B. 安全系數(shù)C. 螺栓在擰緊時(shí)，同時(shí)受拉伸與扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用的影響D. 過載系數(shù)16緊螺栓連接在按拉伸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)將拉伸載荷增加到原來的1.3倍，這是考慮的影響。B.扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用D.載荷變化與沖擊A.螺紋的應(yīng)力集中C.安全因素17預(yù)緊力為F的單個(gè)緊螺栓連接，受到軸向工作載荷F作用后，螺栓受到的總

5、拉力 FoF + FA.大于B.等于C.小于D.大于或等于18 一緊螺栓連接的螺栓受到軸向變載荷作用，已知F =0, F二F,螺栓的危險(xiǎn)截面積為 A ,minmax螺栓的相對(duì)剛度為Kc別該螺栓的應(yīng)力幅為o(1 KC)FKcFAaBaAcAcKc F(1 KC)FC.aDa2 Ac2 Ac19在受軸向變載荷作用的緊螺栓連接中，為提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，可采取的措施是A.增大螺栓剛度Cb,減小被聯(lián)接件剛度CmB.減小Cb,增大CmC.增大Cb和CmD.減小Cb和Cm20若要提高受軸向變載荷作用的緊螺栓的疲勞強(qiáng)度，則可 oA.在被連接件間加橡膠墊片B.增大螺栓長度C.采用精制螺栓D.加防松裝置21有一單

6、個(gè)緊螺栓連接，要求被連接件接合面不分離，已知螺栓與被連接件的剛度相同，螺 栓的預(yù)緊力為 F ,當(dāng)對(duì)連接施加軸向載荷，使螺栓的軸向工作載荷F與預(yù)緊力 F相等時(shí)，則oA.被連接件發(fā)生分離，連接失效B.被連接件將發(fā)生分離，連接不可靠C.D.連接可靠，但不能再繼續(xù)加載連接可靠，只要螺栓強(qiáng)度足夠,可繼續(xù)加載，直到軸向工作載荷F接近但小于預(yù)緊力F的兩倍。22對(duì)于受軸向變載荷作用的緊螺栓連接,若軸向工作載荷F在01 000 N之間循環(huán)變化，則該連接螺栓所受拉應(yīng)力的類型為A.非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力B.脈動(dòng)循環(huán)變壓力C.對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力D.非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力23 對(duì)于緊螺栓連接，當(dāng)螺栓的總拉力Fo和殘余預(yù)緊力F不變,若將螺

7、栓由實(shí)心變成空心,則螺栓的應(yīng)力幅與預(yù)緊力F會(huì)發(fā)生變化,A.a增大，F(xiàn)應(yīng)適當(dāng)減小B.a增大,F應(yīng)適當(dāng)增大C.a減小，F(xiàn)D.a減小,F應(yīng)適當(dāng)增大24 在螺栓連接設(shè)計(jì)中, 是。應(yīng)適當(dāng)減小若被連接件為鑄件，則有時(shí)在螺栓孔處制作沉頭座孔或凸臺(tái)，其目的A.避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力作用B.便于安裝C.為安置防松裝置D.為避免螺栓受拉力過大二、填空題25三角形螺紋的牙型角a =,適用于 ,而梯形螺紋的牙型角a,適用于o26螺旋副的自鎖條件是 o27常用螺紋的類型主要有和 o28 傳動(dòng)用螺紋（如梯形螺紋）的牙型斜角比連接用螺紋（如三角形螺紋）的牙型斜角小，這 主要是為了 o29若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，

8、則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的不30螺紋連接的擰緊力矩等于 和 之和。31螺紋連接防松的實(shí)質(zhì)是 o32普通緊螺栓連接受橫向載荷作用，則螺栓中受 應(yīng)力禾應(yīng)力作用。33被連接件受橫向載荷作用時(shí)，若采用普通螺栓連接，則螺栓受 載荷作用，可能發(fā)生的失效形式為o34有一單個(gè)緊螺栓連接，已知所受預(yù)緊力為F,軸向工作載荷為F,螺栓的相對(duì)剛度為Cb/（Cb+C m）,則螺栓所受的總拉力Fo ,而殘余預(yù)緊力F = o若螺栓的螺紋小徑為ch,螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力為。,則其危險(xiǎn)剖面的拉伸強(qiáng)度條件式為 o35受軸向工作載荷F的緊螺栓連接，螺栓所受的總拉力Fo等和之和。36對(duì)受軸向工作載荷作用的緊螺栓連接，當(dāng)預(yù)緊力F

9、和軸向工作載荷 F 定時(shí)，為減小螺栓所受的總拉力Fo,通常采用的方法是減小 的剛度或增大的剛度。37采用凸臺(tái)或沉頭座孔作為螺栓頭或螺母的支承面是為了o38在螺紋連接中采用懸置螺母或環(huán)槽螺母的目的是 o39在螺栓連接中，當(dāng)螺栓軸線與被連接件支承面不垂直時(shí)，螺栓中將產(chǎn)生附加應(yīng)力。40螺紋連接防松，按其防松原理可分為 防松、防松和防松。三、問答題41常用螺紋按牙型分為哪幾種？各有何特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？42擰緊螺母與松退螺母時(shí)的螺紋副效率如何計(jì)算？哪些螺紋參數(shù)影響螺紋副的效率？43螺紋連接有哪些基本類型 ？各有何特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？44為什么螺紋連接常需要防松？按防松原理，螺紋連接的防松方法可

10、分為哪幾類？試舉例說明。45螺栓組連接受力分析的目的是什么？在進(jìn)行受力分析時(shí)，通常要做哪些假設(shè)條件？46有一剛性凸緣聯(lián)軸器，用材料為Q235的普通螺栓連接以傳遞轉(zhuǎn)矩T。現(xiàn)欲提高其傳遞的轉(zhuǎn)矩，但限于結(jié)構(gòu)不能增加螺栓的直徑和數(shù)目，試提出三種能提高該聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩的方法。?哪些主要是針對(duì)疲勞47提高螺栓連接強(qiáng)度的措施有哪些？這些措施屮哪些主要是針對(duì)靜強(qiáng)度強(qiáng)度？48為了防止螺旋千斤頂發(fā)生失效，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)螺桿和螺母進(jìn)行哪些驗(yàn)算？49對(duì)于受軸向變載荷作用的螺栓，可以采取哪些措施來減小螺栓的應(yīng)力幅oa?50為什么對(duì)于重要的螺栓連接要控制螺栓的預(yù)緊力F ?控制預(yù)緊力的方法有哪幾種 ？四、分析計(jì)算題51有一受預(yù)

11、緊力F和軸向工作載荷 F=1 000 N作用的緊螺栓連接，已知預(yù)緊力 F =1 000N , 螺栓的剛度Cb與被連接件的剛度 6相等。試計(jì)算該螺栓所受的總拉力 Fo和殘余預(yù)緊力 F。在預(yù) 緊力F不變的條件下，若保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙，該螺栓的最大軸向工作載荷Fmax為多少？52 題452圖所示為一圓盤鋸，鋸片直徑D=500 mm ,用螺母將其夾緊在壓板中間。已知鋸片外圓上的工作阻力Ft=400N ,壓板和鋸片間的摩擦系數(shù)f=0.15 ,壓板的平均直徑Do=15Omm ,可靠性系數(shù) Ks=1.2,軸材料的許用拉伸應(yīng)力。=60MPa。試計(jì)算軸端所需的螺紋直徑。(提示：此題中有 兩個(gè)接合面，壓板的

12、壓緊力就是螺紋連接的預(yù)緊力。)53題453圖所示為一支架與機(jī)座用4個(gè)普通螺栓連接，所受外載荷分別為橫向載荷Fr二5 000N ,軸向載荷Fq=16 000N o已知螺栓的相對(duì)剛度Cb/ (Cb+Cm) =0.25,接合面間摩擦系數(shù)，1=0.15 , 可靠性系數(shù)Ks=1.2，螺栓材料的機(jī)械性能級(jí)別為8.8級(jí)，最小屈服極限o min=640MPa ,許用安全系數(shù)S 1=2 ,+di的計(jì)算值。題452圖141i7題4-53圖54 一牽曳鉤用2個(gè)M10 ( di=8.376 mm )的普通螺栓固 定于機(jī)體上，如題454圖所示。已知接合面間摩擦系數(shù)t=0.15 ,可靠性系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別

13、為6.6級(jí)，屈服極限0 s=360MPa ,許用安全系數(shù)S=3。試計(jì)算該螺栓組連 接允許的最大牽引力FRmaxo題 454題圖55 題455圖所示為一凸緣聯(lián)軸器，用6個(gè)M10的較制孔用螺栓連接，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。兩半聯(lián)軸器材料為 HT200 ,其許用擠壓應(yīng)力2 pi = 100MPa，螺栓材料的許用切應(yīng)力t =92MPa ,許用擠壓應(yīng)力o p2=300MPa,許用拉伸應(yīng)力o =120MPa。試計(jì)算該螺栓組連接允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩T。若傳遞的最大轉(zhuǎn)矩T 不變，改用普通螺栓連接，試計(jì)算螺栓小徑d的計(jì)算值(設(shè)兩半聯(lián)軸maxmax1器間的摩擦系數(shù)f=0.16 ,可靠性系數(shù)Ks=1.2) o勿I蕩題456

14、圖(1) 卷筒用6個(gè)M8 (di=6.647mm )的普通螺栓固連在蝸輪上，已知卷筒直徑D=150mm ,螺栓均布于直徑Do=18Omm的圓周上，接合面間摩擦系數(shù)f=0.15 ,可靠性系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料的許56 有一提升裝置如題456圖所示。用拉伸應(yīng)力O =120MPa，試求該螺栓組連接允許的最大提升載荷W max(2) 若已知W max =6 000N ,其他條件同(1),試確定螺栓直徑。五、結(jié)構(gòu)題57 試畫出普通螺栓連接結(jié)構(gòu)圖。已知條件：(1)兩被連接件是鑄件，厚度各約為15mm和20mm；(2) 采用M12普通螺栓；(3) 采用彈簧墊圈防松。要求按1： 1的比例畫出。58 試畫出

15、較制孔用螺栓連接結(jié)構(gòu)圖。已知條件：(1)兩被連接件是厚度約為 20mm的鋼板；(2)采用M10錢制孔用螺栓。要 求按1：1的比 例畫出。例解.1. 一厚度5 =12mm的鋼板用4個(gè)螺栓固連在厚度S i=30mm的鑄鐵支架上，螺栓 的布置有(a)、( b)兩種方案，如圖所示。已知：螺栓材料為 Q235, o =95MPa t 96 MPa,鋼板op=320 MPa,鑄鐵o pi = 180 MPa,接合面間摩擦系數(shù)f二0.15,可靠性系數(shù)Kul.2,載荷Fz=12000N,尺寸.l=400mm,二 100mm。L-ffilIT J11托架嫌栓組連接（1）試比較哪種螺栓布置方案合理？（2）按照螺栓

16、布置合理方案，分別確定采用普通螺栓連接和較制孔用螺栓連接時(shí) 的累栓直徑。解題分析：本題是螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用的典型例子。解題時(shí), 首先要將作用于鋼板上的外載荷壓向螺栓組連接的接合面形心簡化，得出該螺栓組連接 受橫向載荷Fz和旋轉(zhuǎn)力矩T兩種簡單載荷作用的結(jié)論。然后將這兩種簡單載荷分配給各 個(gè)螺栓，找出受力最大的螺栓，并把該螺栓承受的橫向載荷用矢量疊架原理求出合成載 荷。在外載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下，對(duì)不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承 受的載荷是不同的，顯然使受力最大的螺栓承受較小的載荷是比較合理的螺栓布置方案。 若螺栓組采用較制孔用螺栓連接，則靠螺栓光桿部分受剪切和配合

17、面間受擠壓來傳遞橫 向載荷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的剪切強(qiáng)度和連接的擠壓強(qiáng)度，可按相應(yīng)的強(qiáng)度條件式, 計(jì)算受力最大螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑。若螺栓組采用普通螺栓連接，則靠擰緊螺母使被連 接件接合面間產(chǎn)生足夠的摩擦力來傳遞橫向載荷。在此情況下，應(yīng)先按受力最大螺栓承 受的橫向載荷，求出螺栓所需的緊力；然后用只受預(yù)緊力作用的緊螺栓連接，受拉強(qiáng)度條件式計(jì)算螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑 dl;最后根據(jù)dl查標(biāo)準(zhǔn)選取螺栓直徑d, 并根據(jù)被連接件厚度、螺母及墊圈厚度確定螺栓的標(biāo)準(zhǔn)長度。解題要點(diǎn)：1 螺栓組連接受力分析（1）將載荷簡化將載荷壓向螺栓組連接的接合面形心O點(diǎn)簡化，得一橫向載荷Fz=12000N和一旋轉(zhuǎn)力 矩 T=F

18、zl=12000X 400=4.8 X 106N mm （圖解一）。圖解一 托架螺栓組連接（2）確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷在橫向力壓作用下，各個(gè)螺栓所受的橫向載荷Fsi大小相同，與壓同向。Fsi 二壓/4 二 12000/4二3000 N而在旋轉(zhuǎn)力矩T作用下，由于各個(gè)螺栓中心至形心 O點(diǎn)距離相等，所以各個(gè)螺栓所受的橫向載荷FS2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心與形心O的連線（圖解二）。對(duì)于方案（“），各螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為圖解二 托架螺栓組連接raa2 va2 iOO21002141.1mmFT4.8106所以s2 a8487N4ra4 141.4由圖解二（a）可知，螺栓1和2所受兩力的

19、夾角a最小，故螺栓1和2所受橫向載荷最大，即FJsmax aFsl2 Fs22a2Fsl Fs2a cos5/3000284872230008487 cos45 10820N對(duì)于方案（b）,各螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為r b=a=100mmF T 4.8106所以s2b 一 12000N4rb 4 100由圖解二b可知，螺栓1所受橫向載荷最大，即Fsmaxb FS1 FS2b 30001200015000 N（3）兩種方案比較在螺栓布置方案（a）中，受力最大的螺栓1和2所受的總橫向載荷Fs maxa=10820N；而在螺栓布置方案（b ）中，受力最大的螺栓1所受的總橫向載荷Fsmaxb =15

20、000N o可以看出，F(xiàn)s max a l 1.98mm)。2) 校核配合面擠壓強(qiáng)度：按圖解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光桿與鋼板孔間Fs 10820104 MPa p 320MPadsh 13 8螺栓光桿與鑄鐵支架孔間Fs 10820P， ds 113 30=27.7MPa p i 180MPa故配合面擠壓強(qiáng)度足夠。(2)采用普通螺栓連接因?yàn)槠胀菟ㄟB接，是靠預(yù)緊螺栓在被連 接件的接合面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向載 荷，因此首先要求出螺栓所需的預(yù)緊力 Fz。由 fF KfFs ,得Kf Fs 1.2 10820F 86560 Nf0.15根據(jù)強(qiáng)度條件式可得螺栓小徑di,即；4 1.3F； 4

21、1.3 86560di J 38.8495圖解三托架螺拴組連接mm查 GB19681,取 M45 (di=40.129mm38.8mm)。2有一軸承托架用4個(gè)普通螺栓固連于鋼立柱上，托架材料為 HT150，許用擠壓 力op二60MP,螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為6.6級(jí)，許用安全系數(shù)S=3 ,接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,可靠性系數(shù)Kul.2,螺栓相對(duì)剛度o.2,載荷F二6000N,尺寸如圖所Cb Cm示。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。托架螺栓組連接解題分析：本題是螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾覆力矩共同作用的典型例子 解題時(shí)首先要將作用于托架上的載荷F分解成水平方向和鉛垂方向的兩個(gè)分力，并向螺栓 組連接的接

22、合面形心O點(diǎn)處簡化，得出該螺栓組連接受橫向載荷、軸向載荷和傾覆力矩三 種簡單載荷作用的結(jié)論。然后分析該螺栓組連接分別在這三種簡單載荷作用下可能發(fā)生的 失效，即：在橫向載荷的作用下，托架產(chǎn)生下滑；在軸向載荷和傾覆力矩 的作用下，接合面上部發(fā)生分離；在傾覆力矩和軸向載荷的作用下，托架下部或立柱被 壓潰；受力最大的螺栓被拉斷（或塑性變形）。由上述失效分析可知，為防止分離和 下滑的發(fā)生，應(yīng)保證有足夠的預(yù)緊力；而為避免托架或立柱被壓潰，又要求把預(yù)緊力控制 在一定范圍。因此，預(yù)緊力的確定不能僅考慮在橫向載荷作用下接合面不產(chǎn)生相對(duì)滑移這 一條件，還應(yīng)考慮接合面上部不分離和托架下部或立柱不被壓潰的條件。同時(shí)，

23、要特別注意此時(shí)在接合面間產(chǎn)生足夠大的摩擦力來平衡橫向載荷的不是預(yù)緊力F,而是剩 余預(yù)緊力F。螺栓所受的軸向工作載荷是由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾覆力 矩來確定的。顯然，對(duì)上邊兩個(gè)螺栓來說，由螺栓組連接所受的軸向載荷和傾覆力矩所產(chǎn) 生的軸向工作載荷方向相同，矢量疊加后數(shù)值最在，是受力最大的螺栓。最后就以受 力最大螺栓的軸向工作載荷和預(yù)緊力確定螺栓所受的總拉力Fo,根據(jù)螺栓的總拉力Fo計(jì)算 螺栓的直徑尺寸，以滿足螺栓的強(qiáng)度。解題要點(diǎn)：1 螺栓組受力分析如圖所示，載荷F的可分解為橫向載荷Fy F cos306000 cos305196N （鉛垂向下）軸向載荷Fx F sin 306000 cos3

24、03000N （水平向右）把Fx、Fy向螺栓組連接的接合面形心 O點(diǎn)處簡化，得到傾覆力矩M Fx180 Fy 420(3000180 5196 420) 2.722 106N mm顯然，該螺栓組連接受橫向載荷Fy、軸向載荷Fx和傾覆力矩M三種簡單載荷的共 同作用。的軸向工作載荷為Fx3000Fp 44而在傾覆力矩荷為（1）確定受力最大螺栓的軸向工作載荷 Fm ax o在軸向載荷Fx作用下，每個(gè)螺栓受到750NM作用下，上部螺栓進(jìn)一步受到拉伸，每個(gè)螺栓受以的軸向工作載612-W320 N4 2102顯然，上部螺栓受力最大，其軸向工作載荷為Fmax Fp Fm 75032403990 N（2）確定

25、螺栓的預(yù)緊力 H1）由托架不下滑條件計(jì)算預(yù)緊力F。該螺栓組連接預(yù)緊后，受軸向載荷 Fx作用時(shí)，其接合面間壓力剩余預(yù)緊力F，而受傾覆力矩M作用時(shí)，其接合面上部壓緊力減小，下部 壓緊力增大，故 M對(duì)接合面間壓緊力的影響可以不考慮。因此，托架不下滑的條件式 為4tF KfFy而F FFmFl FpCb CmKfFy所以FY1CbFp4fCb Cm將已知數(shù)值代入上式，可得4 f F1Fp KfFy1.2 5196F (1 0.2) 75010992 N4 0.152) 由接合面不分離條件計(jì)算預(yù)緊力FZFCbFxCbMp min1 1 0AC b Cm ACbCmw1CbM可得F-1FxA2 Cb Cm

26、W式中A接合面面積，A-280X(500-280) =61 600mm2；W接合面抗彎載面模量，即W 280 50()219.618 106 mm36500Z螺栓數(shù)目，Z=4o其他參數(shù)同前。將已知數(shù)值代入上式，可得12 722 106F -(1 0.2)3000 -616004087 N3）由托架下部不被壓潰條件計(jì)算預(yù)緊力Fz （鋼立柱抗擠壓強(qiáng)度高于鑄鐵托架）可得式中,ZF1CbFxCbMACb Cm ACb cm WF1r A1CT7血A1P A 15llxZCbCmwP minP為托架材料的許用擠壓應(yīng)力,p =60MPa o49.618 106其他參數(shù)同前。將已知數(shù)值入上式，可得60 61

27、600 (1 0.2)30002二22 心 616009.618 106=921 113 N綜合以上三方面計(jì)算，取 F =11 OOONo 2.計(jì)算螺栓的總拉力Fo這是受預(yù)緊力F作用后又受軸向工作載荷 F作用的緊螺栓連接，故螺栓的總拉力為C bFo F 1F 110000.2 399011798 NCb Cm3. 確定螺栓直徑1 4 l-3Fpdi V式中為螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力，由題給條件知/S =360/3=120MPao所以di* 4 1.311798 12012.757mm查 GB19681,取 M16 (di = l3.855mml2.757mm)。說明：該題也可先按托架不下滑條件確

28、定預(yù)緊力F，然后校核托架上部不分離和托 架下部不壓潰。3有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓連接，如圖所示。已知?dú)飧字械膲毫在02MP之間變化，氣缸內(nèi)徑D二500mm,螺栓分布圓直徑Do二650mm。為保證氣密性要 求，剩余預(yù)緊力F 1.8F （F為螺栓的軸向工作載荷），螺栓間距t4.5d （d為螺栓的 大徑）。螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力二120MP,許用應(yīng)力幅a 20MPao選用銅皮石棉墊片，螺栓相對(duì)剛度Cb /（Cb Cm） 0.8,試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。解題分析：本題是典型的僅受軸向載荷作用的螺栓組連接。但是，螺栓所受載荷是變化的，因此應(yīng)先按靜強(qiáng)度計(jì)算螺栓直徑，然后校核其疲勞強(qiáng)度。此外，為保證連

29、接的 氣密性，不僅要保證足夠大的剩余預(yù)緊力，而且要選擇適當(dāng)?shù)穆菟〝?shù)目，保證螺栓間間 距不致過大。解題要點(diǎn)：1.初選螺栓數(shù)目z因?yàn)槁菟ǚ植紙A直徑較大，為保證螺栓間間距不致過大，所以應(yīng)選用較多的螺栓,初取Z=24o2 計(jì)算螺栓的軸向工作載荷F(1) 螺栓組連接的最大軸向載荷 Fq：Fq= P2p SOfll2 3.927 105 N44(2) 螺栓的最大軸向工作載荷 F：Fq 3.927 10 6Fq= 16 362.5 NZ243. 計(jì)算螺栓的總拉力FoFo F F 1.8F F 2.8F 2.8 16 632.5=45 815 N氣缸蓋螺栓組連接di45ST5mm=25.139mm1204.

30、計(jì)算螺栓直徑查 GB19681,取 M30 (di=26.21 lmm25.139mm)。5. 校核螺栓疲勞強(qiáng)度a 20.8 -2-16362-12.13MPa a 20MPaCb C m di26.211故螺栓滿足疲勞強(qiáng)度。6. 校核螺栓間距實(shí)際螺栓間距為Do 650t85.1mm 4.5d 4.5 30 135mmZ24故螺栓間距滿足連接的氣密性要求。4. 起重卷筒與大齒輪用8個(gè)普通螺栓連接在一起，如圖所示。已知卷筒直徑D=4000mm螺栓分布圓直徑Do二500mm,接合面間摩擦系數(shù)f=0.12,可靠性系數(shù)Ks=1.2,= 100MPao試設(shè)計(jì)該螺栓組的起重鋼索拉力Fq二50000N,螺栓

31、材料的許用拉伸應(yīng)力螺栓直徑。解題分析：本題是典型的僅受旋轉(zhuǎn)力矩作用的螺栓組連接。由于本題是采用普通螺栓 連接，是靠接合面間的摩擦力矩來平衡外載荷一一旋轉(zhuǎn)力矩，因此本題的關(guān)鍵是計(jì)算出螺栓所需要的預(yù)緊力F o而本題中的螺栓僅受預(yù)緊力F作用，故可按預(yù)緊力F來 確定螺栓的直徑。卷筒與大齒輪的螺栓組連接解題要點(diǎn)：1計(jì)算旋轉(zhuǎn)力矩Td_T F 50000 -40010 7 N mm2 22 計(jì)算螺栓所需要的預(yù)緊力F由 ZfF Btr DST2得F迪ZflD o將已知數(shù)值代入上式，可得2KsTZfDo21.2 IO?8 0.1250050 000N mm3.確定螺栓直徑di;4 1.350000V loo28

32、.768mm查 GB196-81,取 M36 (di=31.670mm28.768mm)。討論：(1)此題也可改為校核計(jì)算題，已知螺栓直徑，校核其強(qiáng)度。其解題步驟仍然是需先求F,然后驗(yàn)算ca1.3Fdi2 /4(2)此題也可改為計(jì)算起重鋼索拉力Fq。已知螺栓直徑，計(jì)算該螺栓所能承受的預(yù) 緊力F,然后按接合面摩擦力矩與作用于螺栓組連接上的旋轉(zhuǎn)力矩相平衡的條件，求出拉力Fq,即由KsFq4-2 2FQZffDoKSD5. 下圖所示兩種夾緊螺栓連接，圖a用一個(gè)螺栓連接，圖b用兩個(gè)螺栓連接。已知圖 a與圖b中：載荷Fq=2 000N,軸徑d二60mm,截獲Fq至軸徑中心距離L=200mm,螺栓中心至軸

33、徑中心距離1二50mm。軸與轂配合面之間的摩擦系數(shù)f=0.5mm,可靠性系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=100MPao試確定圖a和圖b連接螺栓的直徑do夾緊螺栓連接解題分析：(見圖解)夾緊連接是借助地螺栓擰緊后，轂與軸之間產(chǎn)生的摩擦力矩來平衡外載荷Fq對(duì)軸中心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是螺栓組連接受旋轉(zhuǎn)力矩作用的一種變異，連接螺栓僅受預(yù)緊力F的作用。因?yàn)槁菟ńM連接后產(chǎn)生的摩擦力矩是由轂與軸之間的正壓力Fn來計(jì)算，當(dāng)然該正壓力Fn的大小與螺栓預(yù)緊力F的大小有關(guān)，但若仍然按照一般情況來計(jì)算則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。在確定預(yù)緊力F與正壓力Fn的關(guān)系時(shí)，對(duì)于圖a可將轂上K點(diǎn)處視為較鏈，取一部分為分離體；而對(duì)于圖b可取

34、左半轂為分離體。F與Fn之間的關(guān)系式確定后，再根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的條件，確定岀正壓力Fn與載荷Fq之間的關(guān)系式，將兩式聯(lián)立求解，便可計(jì)算出預(yù)緊力F之值，最后按螺栓連接的 強(qiáng)度條件式，確定出所需連接螺栓的直徑d。解題要點(diǎn)：1.確定圖a連接螺栓直徑d(1)計(jì)算螺栓連接所需預(yù)緊力F將轂上K點(diǎn)視為較鏈，軸對(duì)轂的正壓力為Fn,由正壓力Fn產(chǎn)生的摩擦力為fFNo取轂上一部分為分離體，對(duì) K點(diǎn)取矩，則有F 14 Fn4所以2 2F. 21 d(注意：此時(shí)作用于分離體上的力中沒有外載荷Fq)2 fFN d-2所以從而有而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的條件，則有:sFqLKsFqLF fdKsFqL

35、d KsFqLF ftl 21 d f(21 d)將已知數(shù)值代入上式，可得KsFqL1.2 2000 200F =20 000 Nf(21 d )0.15 (2 5060)(2)確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預(yù)緊力F作用，故其螺紋小徑為4 1.3F4 1.3200018.195 mm查 GB196-81,取 M24 (di=20.752mm18.195mm)。2確定圖b連接螺栓直徑d計(jì)算螺栓連接所需預(yù)緊力F取左半轂為分離體，顯然，F(xiàn)二Fn/2。而根據(jù)軸與轂之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的條件，則有2 AFn d Ks Fq L2所以KsFqL從而有KsFqL將有關(guān)數(shù)值代入上式，可得KsFqL1.2 2

36、000200XTF = 26666 .7 Nfcl2 0.1560(2)確定連接螺栓的直徑d該連接螺栓僅受預(yù)緊力F的作用，故其螺紋小徑為；4 1.3F| 4 1.3 26666.721.009 mm查 GB196-81,取 M30 (di=26.211 mm21.009mm)。說明：這里查取的連接螺栓直徑d是按第一系列確定的；若按第二系列，則連接螺栓的直徑 d 為 M27 (di=23.752mm) o6.圖示弓形夾鉗用Tr28X5螺桿夾緊工作，已知壓力F二40 000N,螺桿末端直徑do=2Omm，螺紋副和螺桿末端 與工件間摩擦 系數(shù)f=0.15o(1)試分析該螺紋副是否能自鎖；(2)試計(jì)算

37、擰緊力解題要點(diǎn):(1) GB 5796.1-86查得Tr28X5梯形螺紋的參數(shù)大徑 d二28mm；中徑 d2=25.5mm；螺距 p=5mmo矩To如下:又知該螺紋為單線，即線數(shù)21，所以螺旋升角弓形夾鉗arctand2arctan5-3.2571 3 34 16而當(dāng)量摩擦角25.5v arc tan f vfarc tan已知 f=0.15, P=a/2=15 ,所以得0.15v arc tan 8.827 8 49 37cos 15顯然 v,故該螺紋副能自鎖。(2)因?yàn)榭鼐o螺桿既要克服螺紋副間的摩擦力矩T1,又要克服螺桿末端與工件間2Ti T tan(40000的 摩擦力矩T2,故擰緊力矩

38、T二T1+T225.5tan(3.5718.827 ) N mm 112112 N mm2螺桿末端與工件間的摩擦相當(dāng)于止推軸頸的摩擦，其摩擦力矩1T2 - ffd o -1 0.15 40000 20 N mm=4000N mm33故得T二 T1+T2二(112 112+40000) N mm=152 112 N mm7. 圖示為一螺旋拉緊裝置，旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿A和B向中央移近，從而將被拉零件拉緊。已知：螺桿 A和E的螺紋為M16 ( di=13.385mm),單線；其材 料的許用拉伸應(yīng)力 =80MPa；螺紋副間摩擦系數(shù)f=0.15。試計(jì)算允許施加于中間零件 上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax,并

39、計(jì)算旋緊時(shí)螺旋的效率n o解題分析：由題給條件可知；旋轉(zhuǎn)中間零件，可使兩端螺桿受到拉伸；施加于中間 零件上的轉(zhuǎn)矩T愈大，兩端螺桿受到的軸向拉力 F愈大；而螺桿尺寸一定，所能承受的最大軸向拉力Tmax則受到強(qiáng)度條件的限制，因此，對(duì)該題求解時(shí)首先應(yīng)按強(qiáng)度條件式eW ，計(jì)算出Tmax；然后12/4由Tmax計(jì)算螺紋副間的摩擦力矩Tlmax；最后求出允許旋轉(zhuǎn)中間零件的最大轉(zhuǎn)矩Tmaxo解題要點(diǎn):(1 )計(jì)算螺桿所能承受的最大軸向拉力Tmax1.3F W114.7019251tan(2.4809.826 ) N mm2=14 834 N mm/44 1.3(2)Tmax=41.3d 13.835241.

40、3計(jì)算螺紋副間的摩擦力矩 Tmax80 9 251由GB196-81查得M16螺紋的參數(shù)如下：大徑d=16mm;中徑d2=14.701mm;螺距p=2mm;單線，即線數(shù)n二1。所以螺旋升arctand?arc tan4-14.7012.480 2 28 47(3)計(jì)算允許施加于中間零件上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax因?yàn)槭┘拥刂虚g零件上的轉(zhuǎn)矩要克服螺桿A和B的兩種螺紋副間摩擦力矩，故有而當(dāng)量摩擦角fv arctan f varc tan已知f=0.15, P = a/2=30,所以得0.15所以9.826 9 49 35v arc tancos30螺紋副間的最大摩擦力矩lmaxT TcmiUSITmax=

41、2 Timax= 2X14 834=29 668 N mm(4) 計(jì)算旋緊時(shí)螺旋的效率因?yàn)樾o中間零件轉(zhuǎn)一周，做輸入功為 Tmax2 ,而此時(shí)螺桿A和B各移動(dòng)1個(gè)導(dǎo)程1 np 1 2 mm=2mm,做有用功為2Fmax ,故此時(shí)螺旋的效率為2Fmaxl2 925120.19919.9%T 2max296882或按公式tantan 2.4800.199 19.9%tan(v) tan(2.480 9.826 )8有一升降裝置如圖所示，螺旋副采用梯形螺紋，大徑d=50mm;中徑d2=46mm;螺距p=8mm;線數(shù)n=4,去承面采用推力球軸承。升降臺(tái)的上下移動(dòng)處采用導(dǎo)滾輪，它升降袋訛們的摩擦陰力忽略

42、不計(jì)。設(shè)承受截Fq=50000N,試計(jì)算：(1) 升降臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率，已知副間摩擦系數(shù)f=0.1o(2) 穩(wěn)定上升時(shí)施加于螺桿上的力矩。(3) 若升降臺(tái)以640mm/min上升，則 所需的轉(zhuǎn)速和功率。(4) 欲使升降臺(tái)在截獲Fq作用下等速 降，是否需要制動(dòng)裝置？若需要，則加于螺 的制動(dòng)力矩是多少？解題要點(diǎn)：(1)計(jì)算升降臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率該螺紋的螺旋升角為4 812.480arc tan -itp-arctan46而螺旋副的當(dāng)量摩擦角為f varc tan f v arc tancos0.1arc tancos 155.911tantan( v)66.58%故得效率tanl2.480tan

43、(12.4805.911 )(2) 計(jì)算穩(wěn)定上升時(shí)施加地螺桿上的力矩T氏T=Fq tan( v)24650000 TAN (12.4865.911 )2382487 N mm(3) 計(jì)算螺桿所需轉(zhuǎn)速n和功率p按題給條件，螺桿轉(zhuǎn)一周，升降臺(tái)上升一個(gè)導(dǎo)程Inp=4X8=32 mm,故若升降臺(tái)以640mm/min的速度上升，則螺桿所需轉(zhuǎn)速為n= (6404-32) =20 r/min計(jì)算螺桿所需功率P，有如下三種方法：1) 第一種計(jì)算方法：按螺桿線速度 1及圓周力Ft確定螺桿所需功率Po曲d2n1 46 200.0482m/s60 1000 60 1000及 Ft Fq tan( v) 50000

44、tan(12.4865.911 ) 16630NF t i 16630 0.0482可得卩阪忒81 kW2) 第二種計(jì)算方法：按同一軸上功率 P與轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系式，可得P D38248720o.8 kW9.551069.551063) 第三種計(jì)算方法：按升降臺(tái)以速度2 =640mm/mi 升時(shí)所需功率來確定螺桿所需功率P,即Fq 2P 1000640而 20.0107 m/s60 1000故得P斗-“.08 kw100010000.6658(4)判斷是否需要制動(dòng)裝置，計(jì)算制動(dòng)力矩T o而 12.486, v 5.911，可知v螺旋副不自鎖，故欲使升降臺(tái)在載荷Fq作用下等速下降，則必須

45、有制動(dòng)裝置。施加于螺桿上的制動(dòng)力矩為d?T Fq tan( v) 50000tan(12.4865.911 ) 62 2= 132 551N mm9.試找出圖中螺紋連接結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤，說明原因，并繪圖改正。已知被連接件材料均為Q235,連接件為標(biāo)準(zhǔn)件。（a）普通螺栓連接；（b）螺釘連接；（c）雙頭螺栓連 接；（d）緊定螺釘連接。螺紋連接結(jié)構(gòu)解題要點(diǎn)：（1）普通螺栓連接（圖a）主要錯(cuò)誤有：1）螺栓安裝方向不對(duì)，裝不進(jìn)去，應(yīng)掉過頭來安裝;2）普通螺栓連接的被聯(lián)接件孔要大于螺栓大徑，而下部被連接件孔與螺栓桿間無 間隙；3）被連接件表面沒加工，應(yīng)做出沉頭座并刮平，以保證螺栓頭及螺母支承面平整 且垂直于螺

46、栓軸線，避免擰緊螺母時(shí)螺栓產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；4）一般連接；不應(yīng)采用扁螺母；5）彈簧墊圈尺寸不對(duì)，缺口方向也不對(duì)；6）螺栓長度不標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)長l=60mm；7）螺栓中螺紋部分長度短了，應(yīng)取長 30mmo改正后的結(jié)構(gòu)見圖解Ho圖解改正后的螺紋連接結(jié)構(gòu)（2）螺釘連接（圖b）主要錯(cuò)誤有：1）采用螺釘連接時(shí)，被連接件之一應(yīng)有大于螺栓大徑的光孔， 而另一被連接件上 應(yīng)有與螺釘相旋合的螺紋孔。而圖中上邊被連接件沒有做成大地螺栓大徑的光孔，下喧 被連接件的螺紋孔又過大，與螺釘尺寸不符，而且螺紋畫法不對(duì)，小徑不應(yīng)為細(xì)實(shí)踐；2）若上邊被連接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒有加工。改正后的結(jié)構(gòu)見圖解bo（3）雙

47、頭螺柱連接（圖c） o主要錯(cuò)誤有：1）雙頭螺柱的光桿部分不能擰進(jìn)被連接件的螺紋孔內(nèi)，M12不能標(biāo)注在光桿部分；2）錐孔角度應(yīng)為120 ,而且應(yīng)從螺紋孔的小徑（粗實(shí)線）處畫錐孔角的兩邊；3）若上邊被連接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒加工；4）彈簧墊圈厚度尺寸不對(duì)。改正后的結(jié)構(gòu)見圖解Co（4）緊定螺釘連接（圖d） o主要錯(cuò)誤有：1）輪轂上沒有做出M6的螺紋孔；2）軸上未加工螺紋孔，螺釘擰不進(jìn)去，即使有螺紋孔，螺釘能擰入，也需作局部 剖視才能表達(dá)清楚。改正后的結(jié)構(gòu)見圖解do六、習(xí)題參考答案1.單項(xiàng)選擇題1A2A3 B4 A5 A6 D7B8D9C10C1 1B12 A13A14A15C16B17

48、C18C19 B20B21D22A23D24A2.填空題2560 ；連接；30 ；傳動(dòng)26 螺旋升角丫小于當(dāng)量摩擦角27三角螺紋；管螺紋；矩形螺紋；梯形螺紋和鋸齒形螺紋28提高傳動(dòng)效率29升角與頭數(shù)30螺紋副間摩擦力矩；螺母（或螺栓頭）端面與被連接件支承面間的摩擦力矩Z和31防止螺桿與螺母（或被連接件螺紋孔）間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)（或防止螺紋副間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）32拉伸；扭剪33拉伸；螺栓發(fā)生塑性變形或斷裂1.3F34FoFGbF； FF1Gb F；eC bCmCb Cmdi2/435預(yù)緊力F ；部分軸向工作載荷 Fo；或殘余預(yù)緊力F:軸向工作載荷F36螺栓；被連接件37減小和避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力的作用3

49、8均勻各旋合圈螺紋牙上的載荷39彎曲40摩擦；機(jī)械；永久性3.問答題（參考答案從略）4.分析計(jì)算題51解題要點(diǎn)：Fo FCbF 1OOO N 0.5 1 000 N 1500 N(2)確定軸端螺紋直徑。由1di 2 ；4 L.3F H 5-33T3；4U3 TT 60mm12.130 mmCb C mFF1CbpCb Cm1000 N-0.5 1000N 500 N或FFoF1500 N-1000 N 500 N為保證被連接件間不岀現(xiàn)縫隙，則F 20。由FFiCbF M0Cb Cm得F WE1 000N 2 000N1 C b/C b cm 1 - 0.5所以Fmax2000N52 解題要點(diǎn)：(1)計(jì)算壓板壓緊力F。由DoD2 IFK