機(jī)械設(shè)計(jì)答案

第五章習(xí)題答案5-4圖5-48所示的底板螺栓組連接受外力F∑的作用。外力F∑作用在包含x軸并垂直于底板接合面的平面內(nèi)。試分析底板螺栓組的受力情況，并判斷哪個(gè)螺栓受力最大解：1.載荷分解FX=F∑cosFy=F∑sinM=Fy·l－FX2.螺栓上的受力分析（1）在豎直方向上，螺栓承受的軸向拉伸工作載荷F=Fy（2）在水平方向上，螺栓受力FX的作用，需要靠螺栓上的預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力來阻止相對(duì)滑動(dòng)，故f×N≥KS×FX(p75其中正壓力N=z×F0-Cm注：Ks——Cm——Cb即f(zF0-CmCm+C(3)在傾覆力矩M作用下，螺栓受的載荷若M>0，傾覆力矩為逆時(shí)針方向右邊螺栓受到力的加載作用，使螺栓受力增大；左邊螺栓受到力的減載作用，使螺栓受力減小；在這種情況下，右邊受力最大，左邊受力最小。若M<0，傾覆力矩為順時(shí)針方向左邊螺栓受到力的加載作用，使螺栓受力增大；右邊螺栓受到力的減載作用，使螺栓受力減小；在這種情況下，左邊受力最大，右邊.受力最小。3.保證正常工作的條件：a.受力最大的螺栓滿足強(qiáng)度條件b．受壓最大接合面不能被壓碎，即最大擠壓應(yīng)力σpmax≤[σc．受壓最小接合面不能有間隙，即最小擠壓應(yīng)力σpmin≥5-5圖5-49是由兩塊邊板和一塊承重焊接的龍門起重機(jī)導(dǎo)軌托架。兩塊邊板各用4個(gè)螺栓與立柱相連接，托架所承受的最大載荷為20kN，載荷有較大的變動(dòng)。試問：此螺栓連接采用普通螺栓連接還是鉸制孔用螺栓連接為宜？為什么？若采用鉸制孔用螺栓連接在20kN的橫向應(yīng)力作用下，每個(gè)螺栓的橫向工作剪力為F=F∑z=20b．在轉(zhuǎn)矩T=20×300=6000N·mm的作用下，有i=1zF其中Fi表示第i又因?yàn)槁菟ǖ募羟凶冃瘟颗c該螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱中心O的距離成正比，而這里螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱中心的距離相等。ri=0.5×1502由于是兩塊邊板，每塊邊板上有4個(gè)螺栓，即F1=T8×r=6000c．利用矢量合成的方法Fmax=F2d．由螺栓的剪切強(qiáng)度條件τ=Fmaxπ4×d2其中取[τ]=95MPa，Lmin=20mm，σp所以d0≥4Fmaxe．由螺栓與孔壁的擠壓應(yīng)力σp=Fmaxd0Lmin所以d0=Fmaxσp所以查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知螺紋小徑>11.00的是M14、M15、M16若用普通螺栓連接在20kN的橫向應(yīng)力作用下，每個(gè)螺栓受到的預(yù)緊力滿足f×F0×z×i≥Ks×所以F0'≥Ks×F在轉(zhuǎn)矩T=20×300=6000N?mm的作用下，每個(gè)螺栓受到的預(yù)緊力為F0''=Ks利用矢量合成的方法F0=F0'＋僅受預(yù)緊力的螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為σca=1.3F0π4d其中[σ]為120MPa，故d1≥4由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查，選取M32通過對(duì)比，可知在本題目的情況下用鉸制孔用螺栓連接為宜：可用較小規(guī)格螺栓承受較大的橫向載荷和轉(zhuǎn)矩若采用普通螺栓連接，則需要至少M(fèi)32的大螺栓，可以得出結(jié)論，普通螺栓連接不適宜承受較大的橫向載荷和轉(zhuǎn)矩，較適宜承受軸向載荷5-10圖5-18所示為一汽缸蓋螺栓組連接。已知?dú)飧坠ぷ鳉鈮篜=0—1MPa。缸蓋和缸體均為鋼制，直徑D1=350mm，D2=250mm，上下凸緣厚均為解：（1）確定螺栓數(shù)目z和螺栓連接相關(guān)參數(shù)的選定由表5-4螺栓間距表知，當(dāng)工作壓力為P=0—1MPa時(shí)，螺栓間距t0≤7d，取t0=6d，螺栓個(gè)數(shù)取為12個(gè)，則螺栓間距t0=πD1z=91.58mm，螺栓直徑為d=故按系列標(biāo)準(zhǔn)選d=16mm（2）選取螺栓的材料為低合金鋼8.8級(jí)，查表得，其屈服極限σs=（3）求單個(gè)螺栓軸向所受總拉伸載荷eq\o\ac(○,1)總的工作載荷為F∑=πD224eq\o\ac(○,2)每個(gè)螺栓的軸向工作載荷為F=F∑z=40962.5eq\o\ac(○,3)確定單個(gè)螺栓上的總拉伸載荷對(duì)于有密封性要求的連接：F1=（1.5~1.8）F，在此取F1則F2=F1﹢F=2.8F=2.8×（4）螺栓長(zhǎng)度計(jì)算l=25+25+（0.2~0.3）d﹢h螺母（h=d）=69.2~因此選用螺栓的長(zhǎng)度為70mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，選取螺栓為GB/T5782-86M16×70,螺紋小徑d1=（5）校核螺栓強(qiáng)度由于氣缸蓋對(duì)連接的緊密性要求高，在裝配時(shí)應(yīng)控制預(yù)緊力，查表5-10得安全系數(shù)S=4，則