機械設(shè)計---螺栓計算題.doc

1. 用于緊聯(lián)接的一個M16普通螺栓，小徑d1=14.376mm, 預(yù)緊力F=20000N,軸向工作載荷F=10000N,螺栓剛度Cb=1 106N/mm,被聯(lián)接件剛度Cm=4106N/mm,螺栓材料的許用應(yīng)力=150N/mm2;（1）計算螺栓所受的總拉力F（2）校核螺栓工作時的強度。1. 解 （1）=20000+0.210000=22000N（5分）(2) =176.2N/mm2（5分）2.圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四個螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對剛度為0.3，螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設(shè)被連接件都不會被壓潰，試計算:1) 該螺栓組連接的接合面不出現(xiàn)間隙所需的螺栓預(yù)緊力F 至少應(yīng)大于多少？（接合面的抗彎剖面模量W=12.71106mm3）（7分）2）若受力最大螺栓處接合面間的殘余預(yù)緊力F 要保證6956N， 計算該螺栓所需預(yù)緊力F 、所受的總拉力F0。（3分）（1）、螺栓組聯(lián)接受力分析：將托架受力 情況分解成下圖所示的受軸向載荷Q和受傾覆力矩M的兩種基本螺栓組連接情況分別考慮。（2）計算受力最大螺栓的工作載荷F：（1分） Q使每個螺栓所受的軸向載荷均等，為:傾覆力矩M使左側(cè)兩個螺栓工作拉力減?。皇褂覀?cè)兩個螺栓工作拉力增加，值為：顯然，軸線右側(cè)兩個螺栓所受軸向工作載荷最大，均為： (3)根據(jù)接合面間不出現(xiàn)間隙條件確定螺栓所需的預(yù)緊力F：預(yù)緊力F的大小應(yīng)保證接合面在軸線右側(cè)不能出現(xiàn)間隙，即2）若F =6956N，則：（3分）3.一壓力容器蓋螺栓組連接如圖所示，已知容器內(nèi)徑D=250mm，內(nèi)裝具有一定壓強的液體，沿凸緣圓周均勻分布12個M16（13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的許用拉應(yīng)力，螺栓的相對剛度，按緊密性要求，剩余預(yù)緊力=1.83，為螺栓的軸向工作載荷。試計算：該螺栓組連接允許容器內(nèi)的液體最大壓強及每個螺栓連接所需的預(yù)緊力。1、 計算每個螺栓允許的最大總拉力：2、 計算容器內(nèi)液體最大壓強3、4 一鋼制液壓油缸，缸內(nèi)油壓P2.5MPa(靜載)，油缸內(nèi)徑 D125mm，缸蓋由6個M16的螺釘聯(lián)接在缸體上.螺釘剛度 Cb與缸體缸蓋的剛度 Cm之比為l/4，螺釘材料的性能等級為5.6級，安全系數(shù)取S1.5，M16螺釘?shù)男絛1=13.835mm.若根據(jù)聯(lián)接的緊密性要求，要求殘余預(yù)緊力QP1.5F.試分析預(yù)緊力QP應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)才能滿足此聯(lián)接的要求?解1.計算單個螺釘?shù)墓ぷ骼?F（2分）油缸蓋聯(lián)接所受的載荷 F=ppD2/4，每個螺釘?shù)墓ぷ骼F6ppD2/4/62.5 p(125)24/65113.27 N2.計算允許的螺釘最大總拉力 Q（2分）螺釘材料性能等級為5.6級， ss300MPa，許用應(yīng)力s= ss/S300/1.5200MPa.由強度條件 sca1.3Q/( pd2/4)sQpd2s/4/1.3 p13.8352200/4/1.323127.83 N 3.求預(yù)緊力 Qp的允許范圍（2分） 1)按螺釘強度條件求允許的最大預(yù)緊力QQp十Cb/（Cb +Cm ）F23127.83 N Qp23127.83-0.2F23127.83-0.25113.27=22105.17 N 2)按聯(lián)接緊密性條件求最小的預(yù)緊力，根據(jù)聯(lián)接緊密性要求，QP1.5F QPQp- Cm /（Cb +Cm ）F=Qp-0.8F1.5F 即 Qp1.5F十0.8F2.3Fl1760.52 N 由以上計算結(jié)果可知，預(yù)緊力Qp應(yīng)控制為l1760.52 N Qp22105.17 N5. 如圖所示的螺栓組聯(lián)接，已知外載荷F5KN，各有關(guān)幾何尺寸如圖所示。試計算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax。解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時得轉(zhuǎn)矩T。T=500F51055002.5106（N） 4分在F作用下，各螺栓所受橫向力為 Fs1（N） 3分在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為 （N） 4分顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為 （N） 4分 6. 有一受預(yù)緊力F0和軸向工作載荷作用的緊螺栓連接，已知預(yù)緊力F01000 N，螺栓的剛度Cb與連接件的剛度Cm相等，軸向工作載荷F=1000N，試計算該螺栓