中北大學(xué)1-螺紋聯(lián)接習(xí)題

1、1 重點(diǎn)：重點(diǎn)：螺栓組聯(lián)接的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算螺栓組聯(lián)接的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算目的：目的：通過受力分析，通過受力分析，找出螺栓組中中受力最大的螺栓及找出螺栓組中中受力最大的螺栓及 其所受的力其所受的力，然后對其進(jìn)行螺栓強(qiáng)度的計(jì)算。，然后對其進(jìn)行螺栓強(qiáng)度的計(jì)算。1 1、受受軸向載荷軸向載荷的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接2 2、受受橫向載荷橫向載荷的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接3 3、受受旋轉(zhuǎn)力矩旋轉(zhuǎn)力矩T T的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接4 4、受受翻轉(zhuǎn)力矩翻轉(zhuǎn)力矩M M的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接內(nèi)容：內(nèi)容：2螺栓組聯(lián)接的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算螺栓組聯(lián)接的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算1 1、受、受軸向載荷軸向載荷的螺栓組聯(lián)接（受拉

2、螺栓）的螺栓組聯(lián)接（受拉螺栓）2 2、受、受橫向載荷橫向載荷的螺栓組聯(lián)接（受拉或受剪螺栓）的螺栓組聯(lián)接（受拉或受剪螺栓）ZFFFcccFF2110212FFF3 . 14212dF（1 1）采用受拉螺栓）采用受拉螺栓zifFkFFkzifFSS003 . 14210dF（2 2）采用受剪螺栓）采用受剪螺栓420idFzFF/剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度min0pphdF33 3、 受旋轉(zhuǎn)力矩受旋轉(zhuǎn)力矩T T的螺栓組聯(lián)接（受拉或受剪螺栓）的螺栓組聯(lián)接（受拉或受剪螺栓）（1 1）采用受拉螺栓）采用受拉螺栓)(210zsrrrfTkF3 . 14210dF（2 2）采用受剪螺栓）采用受剪螺栓22

3、221maxmaxzrrrTrF剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度4 4、受翻轉(zhuǎn)力矩、受翻轉(zhuǎn)力矩M M的螺栓組聯(lián)接（采用受拉螺栓）的螺栓組聯(lián)接（采用受拉螺栓）22221maxmaxzrrrMrFFcccFF2110212FFF3 . 14212dF4螺紋聯(lián)接習(xí)題課螺紋聯(lián)接習(xí)題課例例1: 1: 如圖，凸緣聯(lián)軸器，如圖，凸緣聯(lián)軸器，8 8個(gè)精制個(gè)精制普通普通螺栓聯(lián)接，螺栓聯(lián)接，5.65.6級，螺栓材料為級，螺栓材料為C C鋼，鋼，D D1 1=195mm=195mm，T=1.1KN.mT=1.1KN.m，f = 0.2= 0.2，試選擇此螺栓組螺栓型號。（不控制予緊力），試選擇此螺栓組螺栓型號。（不

4、控制予緊力）解：（解：（1 1）受力分析：）受力分析：NDZfTkrrrfTkFszs846019582 . 0101 . 12 . 122)(61210D D1 1D D1 1T T2323 23235（2 2）強(qiáng)度計(jì)算：）強(qiáng)度計(jì)算： MPass754300 P87. P87. 螺栓材料為碳素鋼，初選螺栓材料為碳素鋼，初選d d為為M6M6M16, S=4M16, S=4其中：其中：3.1401Fd3.14210dF 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算mm 66.133 . 1401Fd所以：所以：查手冊查手冊P38P38：選：選M16,M16,粗牙普通螺紋。小徑為粗牙普通螺紋。小徑為13.83513.661

5、3.83513.66，屬于，屬于M6M6M16M16。6516 ,6564162 . 08 .1446) 3 . 02 . 0(46Mldml螺栓型號：取螺母（3 3）確定型號：）確定型號：la a（GB/T 5782-2000GB/T 5782-2000）6(2)(2)確定螺栓的幾何參數(shù)確定螺栓的幾何參數(shù): :查手冊查手冊P43:P43:M16M16鉸制孔螺栓，鉸制孔螺栓，d d0 0= =dsds=17=17，l23+23+14.8+3.2=64,23+23+14.8+3.2=64,取取 l=70,=70,l3 3= =l- -l0 0=70-28=42, =70-28=42, h hmi

6、nmin= =l1 1=42-23=19=42-23=19例例2: 2: 上題中，若采用鉸制孔螺栓，上題中，若采用鉸制孔螺栓，4 4個(gè)個(gè)M16M16，5.65.6級，且級，且T=1.5KN.mT=1.5KN.m， D D1 1=195mm, =195mm, 聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，試選擇該螺栓的長度并判斷強(qiáng)度是否滿足要求。聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，試選擇該螺栓的長度并判斷強(qiáng)度是否滿足要求。解：解：(1)(1)受力分析：受力分析：NDZDTF384619542105.1)2(2621122221maxmaxzrrrTrF23232323d d0 0a am ml l3 3l l1 1l l2 2D D1

7、1T T7例例3: 3: 普通螺栓聯(lián)接，已知：普通螺栓聯(lián)接，已知：C C2 2=8C=8C1 1，F(xiàn) F0 0=1000N=1000N，F(xiàn)=1100NF=1100N求：求：F F2 2，F(xiàn) F1 1(3)(3)校核單個(gè)受剪螺栓強(qiáng)度：校核單個(gè)受剪螺栓強(qiáng)度：12095.16420dF0min11.9120ppFd h剪切強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：故：螺栓組強(qiáng)度滿足要求。故：螺栓組強(qiáng)度滿足要求。其中：其中：=s s/S/S=300/2.5=120MPa,=300/2.5=120MPa, P P 1 1= = s s/S/SP P= 300/1.25=240MPa= 300/1.25=240

8、MPa P P 2 2= = B B/S/SP P= 240/2=120MPa= 240/2=120MPaNFcccFF112211009110002110212FFFNFcccFF22110098100021201解：解：23232323d d0 0a am ml l3 3l l1 1l l2 28例例4:4:已知：汽缸工作壓強(qiáng)已知：汽缸工作壓強(qiáng) P=0-1.5MPa P=0-1.5MPa ，D=250mm ,DD=250mm ,D0 0=346mm ,=346mm ,保證氣密性要求保證氣密性要求要求螺栓間距小于要求螺栓間距小于120mm ,120mm ,采用銅皮石棉墊片，試選擇螺栓的數(shù)目、

9、材料、直徑。采用銅皮石棉墊片，試選擇螺栓的數(shù)目、材料、直徑。解：（解：（1 1）確定類型、個(gè)數(shù)）確定類型、個(gè)數(shù)Z Z及材料、級別：及材料、級別： 受拉螺栓，取間距受拉螺栓，取間距t=100mm t=100mm ， 選選4545鋼，鋼，6.66.6級。級。 （2 2）確定直徑）確定直徑d: d: 12,9.10.1003460ZtDZ取D D0 0D DP PD D0 0對于受變載荷作用受拉螺栓的強(qiáng)度計(jì)算，首先，根據(jù)所受最大工作載對于受變載荷作用受拉螺栓的強(qiáng)度計(jì)算，首先，根據(jù)所受最大工作載荷確定螺栓最大總拉力，按靜強(qiáng)度確定直徑荷確定螺栓最大總拉力，按靜強(qiáng)度確定直徑d d1 1 ，再驗(yàn)算其疲勞強(qiáng)度

10、。，再驗(yàn)算其疲勞強(qiáng)度。9總軸向外載荷：總軸向外載荷：NPDF736305.14250422單個(gè)螺栓所受外載荷：單個(gè)螺栓所受外載荷：NF61361273630保證氣密性要求：保證氣密性要求：111.59204 (1.5 1.8)83)FFNFFP，D D0 0D DP P 最大總拉力：最大總拉力：NFFF153409204613012P=0-1.5MPaP=0-1.5MPa10 （3 3）驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度）驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度: : 采用銅皮石棉墊片，采用銅皮石棉墊片，P84,P84,8.0211CCCNFcccFF1043061368 . 01534021120NFFFa24552104301534020

11、2D D0 0D DP P 其中：見其中：見P87,P87,選選M16-M30, S=3M16-M30, S=3， ss=360MPa,=360/3=120MPa,=360MPa,=360/3=120MPa,mmFd54.143 . 1421優(yōu)先選用第一系列。所以：選,54.14294.17,201dMP=0-1.5MPaP=0-1.5MPa11MPadFaa45.109.23424554/21aa校核：aaaslim而：而：aa 所選螺栓組的疲勞強(qiáng)度合格。所選螺栓組的疲勞強(qiáng)度合格。MPakkkUma562709 . 31181. 01limMPa2701其中：(P(P8 85)5)666.1

12、8356limaaas12變變 載載 荷荷螺栓許用應(yīng)力幅螺栓許用應(yīng)力幅螺栓極限應(yīng)力幅螺栓極限應(yīng)力幅aaaslim1limkkkUma -尺寸系數(shù)尺寸系數(shù)d/mmd/mm1212 1616 2020 24243030 36364242 484856566464 1 10.870.87 0.810.81 0.760.76 0.690.690.650.65 0.620.62 0.600.60 0.570.57 0.540.54k k -螺紋應(yīng)力集中系數(shù)螺紋應(yīng)力集中系數(shù) B B/ /MPaMPak k 4004003 36006003.93.98008004.84.8100010005.25.2k k

13、m m-螺紋制造工藝系數(shù)螺紋制造工藝系數(shù)車制車制k km m=1=1，輾制，輾制k km m=1.25=1.25k ku u-各圈螺紋牙受力分配不均系數(shù)各圈螺紋牙受力分配不均系數(shù), ,受壓螺母：受壓螺母：k ku u=1=1；受拉；受拉螺母：螺母： k ku u=1.5=1.51.6.1.6.S Sa a-安全系數(shù)，一般安全系數(shù)，一般SSa a=2.5=2.513 例例5 5、懸臂梁，采用、懸臂梁，采用4 4個(gè)個(gè)M16M16的鉸制孔螺栓與機(jī)體聯(lián)接，的鉸制孔螺栓與機(jī)體聯(lián)接，5.65.6級，受載如圖，級，受載如圖， P=16KNP=16KN， 求：求：1 1、螺栓所受的最大工作載荷、螺栓所受的最大

14、工作載荷 2 2、求螺栓的最大剪應(yīng)力和最大擠壓應(yīng)力、求螺栓的最大剪應(yīng)力和最大擠壓應(yīng)力 分析：將分析：將P P移到螺栓組的幾何中心，移到螺栓組的幾何中心，螺栓組受到復(fù)合載荷作用：螺栓組受到復(fù)合載荷作用：P P、T TmmKNPT.6800)75350(KNFp44161 1、求每個(gè)螺栓的合成工作載荷、求每個(gè)螺栓的合成工作載荷（各螺栓的回轉(zhuǎn)半徑相等）（各螺栓的回轉(zhuǎn)半徑相等）NrZrTFT177002P PP Po o2 2=15=151 1=9=9T T14其中：其中：KNFFF2132max求每個(gè)螺栓的合成剪力：求每個(gè)螺栓的合成剪力：PTFFF1 12 23 34 4F Fp pF FT TF

15、Fp pF Fp pF FT TF FT TF FT TF Fp pp pT TF F2 2F F3 3F F1 1F F4 4152 2、求螺栓的最大剪應(yīng)力、最大擠壓應(yīng)力、求螺栓的最大剪應(yīng)力、最大擠壓應(yīng)力MPadF5.92420maxmaxmax0 min03min15417 8 1715 9 14.8 3.2 42, 45,45 28 1717 9 8pFFMPad hdllmmlhmm 其中：取，15159 9l l3 3l l0 016例例6：如圖所示，方形蓋板用四個(gè)：如圖所示，方形蓋板用四個(gè)M16普通螺栓與箱體聯(lián)接，普通螺栓與箱體聯(lián)接， 5.85.8級，級，蓋板中心蓋板中心O有吊環(huán)有

16、吊環(huán) . 已知：已知：Q=20kN,6 . 0 ) 1 (1FF 若,不控制預(yù)緊力不控制預(yù)緊力, ,校核螺栓強(qiáng)度校核螺栓強(qiáng)度.螺栓用螺栓用5.8級級（2）由于制造誤差，吊環(huán)由）由于制造誤差，吊環(huán)由O移到移到OmmOO5且且問：哪個(gè)螺栓受力最大，并校核螺栓強(qiáng)度問：哪個(gè)螺栓受力最大，并校核螺栓強(qiáng)度解：（解：（1）由螺栓材料）由螺栓材料5.8級，知級，知MPas400單個(gè)螺栓的工作拉力單個(gè)螺栓的工作拉力NZQF5000420000單個(gè)螺栓的總拉力單個(gè)螺栓的總拉力NFFF8000)6 . 01 (500012 安全系數(shù)查表安全系數(shù)查表5-10：4S許用拉應(yīng)力等于：許用拉應(yīng)力等于：MPa100SS查手冊

17、，查手冊，mmd16mmd835.131工作應(yīng)力等于：工作應(yīng)力等于：18.6943 . 1212MPadF所以螺栓的強(qiáng)度足夠所以螺栓的強(qiáng)度足夠200200OO12344-M16Q QQ Q17（2）將載荷）將載荷Q由由O移到螺栓組的中心移到螺栓組的中心O, 螺栓組螺栓組受到受到Q和和M的作用的作用。 mmNOOQM.105在在M的作用下，的作用下，2、4受到加載的作用，受到加載的作用，1、3受到減載的作用。受到減載的作用。則：則：NMFM2501004100101004100252NZQFQ5000故故2、4螺栓受到的軸向工作載荷為：螺栓受到的軸向工作載荷為：NFFFQM52502505000

18、NFF315052506 . 06 . 01NFFF84003150525012剩余預(yù)緊力剩余預(yù)緊力總拉力總拉力08.7443 . 1212MPadF所以：強(qiáng)度足夠所以：強(qiáng)度足夠200200OO12344-M16M MQ Q受翻轉(zhuǎn)力矩受翻轉(zhuǎn)力矩18例例7 7212.213200FFFFN12012cFFFcc解：解：214 1.3() Fd 略19例例8 8F F T T 1 12 21 13 32 21 13 3203.14210dF037.22FF 21 37284 1.337.22dFN21例例9 9W W221、三角形螺紋是常用的聯(lián)接螺紋、三角形螺紋是常用的聯(lián)接螺紋,梯形螺紋是常用的傳

19、動(dòng)螺紋。梯形螺紋是常用的傳動(dòng)螺紋。2、 受橫向載荷的受拉螺栓組聯(lián)接中的螺栓受到剪力的作用。受橫向載荷的受拉螺栓組聯(lián)接中的螺栓受到剪力的作用。 3、 對受軸向載荷的普通螺栓聯(lián)接適當(dāng)預(yù)緊可以提高螺栓的抗疲勞強(qiáng)度。對受軸向載荷的普通螺栓聯(lián)接適當(dāng)預(yù)緊可以提高螺栓的抗疲勞強(qiáng)度。 4、 受翻轉(zhuǎn)力矩作用的螺栓組聯(lián)接中，螺栓的位置應(yīng)盡量靠近接合面邊緣。受翻轉(zhuǎn)力矩作用的螺栓組聯(lián)接中，螺栓的位置應(yīng)盡量靠近接合面邊緣。 5、 受軸向載荷的緊螺栓所受的總拉力是預(yù)緊力與工作拉力之和。受軸向載荷的緊螺栓所受的總拉力是預(yù)緊力與工作拉力之和。6、當(dāng)被聯(lián)接件之一太厚，不宜采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)，可采用螺釘或雙頭螺、當(dāng)被聯(lián)接件之一太

20、厚，不宜采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)，可采用螺釘或雙頭螺柱聯(lián)接。柱聯(lián)接。7、受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，當(dāng)、受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，當(dāng)F F0 0、 F F一定時(shí)，降低螺栓剛度，則螺栓的一定時(shí)，降低螺栓剛度，則螺栓的總拉力將增大?？偫⒃龃蟆? 8、受拉螺栓只能承受軸向外載荷。、受拉螺栓只能承受軸向外載荷。9 9、聯(lián)接螺紋一般采用三角形螺紋，牙形角為、聯(lián)接螺紋一般采用三角形螺紋，牙形角為6060度。度。10.10.在在相同的前提下，梯形螺紋較三角螺紋的傳動(dòng)效率高。相同的前提下，梯形螺紋較三角螺紋的傳動(dòng)效率高。是是 非非 題題231 1、 在螺栓的直徑參數(shù)中在螺栓的直徑參數(shù)中_與螺栓的抗拉強(qiáng)度關(guān)系最大，公稱

21、直徑與螺栓的抗拉強(qiáng)度關(guān)系最大，公稱直徑為為_。 ）中徑）中徑 ）小徑）小徑 ）大徑）大徑 2 2、為了提高受軸向變載荷螺拴聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)、為了提高受軸向變載荷螺拴聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)_。 ）增加螺栓剛度。）增加螺栓剛度。 ）降低螺栓剛度。）降低螺栓剛度。 ）降低被聯(lián)接件剛度。）降低被聯(lián)接件剛度。 3 3、螺栓常用材料為、螺栓常用材料為_。 ）號鋼）號鋼 ） ）r r ） 4 4、受翻倒力矩的螺栓聯(lián)接中，螺栓位置的布置應(yīng)按以下原則、受翻倒力矩的螺栓聯(lián)接中，螺栓位置的布置應(yīng)按以下原則_。 ）為提高承載能力，螺栓應(yīng)遠(yuǎn)離被聯(lián)接件的幾何形心。）為提高承載能力，螺栓應(yīng)遠(yuǎn)離被聯(lián)接件的幾何形心。 ）為使被聯(lián)

22、接件受力均勻，應(yīng)使螺栓均勻分布。）為使被聯(lián)接件受力均勻，應(yīng)使螺栓均勻分布。 ）為提高承載能力，應(yīng)遠(yuǎn)離翻倒軸線。）為提高承載能力，應(yīng)遠(yuǎn)離翻倒軸線。 5 5、 強(qiáng)度等級為強(qiáng)度等級為. .級的螺栓材料屈服極限級的螺栓材料屈服極限=_=_。 ），）， ），）， ），）， ） 6 6、以下哪些措施有利于改善螺紋牙間載荷分布不均的現(xiàn)象？、以下哪些措施有利于改善螺紋牙間載荷分布不均的現(xiàn)象？ ）加彈簧墊圈）加彈簧墊圈 ）減小釘桿直徑）減小釘桿直徑 c)c)大螺母高度大螺母高度 ）采用懸置螺母）采用懸置螺母 選選 擇擇 題題247 7、 當(dāng)螺栓聯(lián)接的被聯(lián)接件是鍛件或鑄件時(shí)，應(yīng)將安裝螺栓處加工成小凸當(dāng)螺栓聯(lián)接的被聯(lián)接件是鍛件或鑄件時(shí)，應(yīng)將安裝螺栓處加工成小凸臺或魚眼坑，其目的是：臺或魚眼坑，其目的是： ）易擰緊。）避免偏心載荷。）增大接觸）易擰緊。）避免偏心載荷。）增大接觸面，提高承載能力。）面，提高承載能力。） 外觀好外觀好 8 8、 以下哪種措施可以提高受軸向變載荷的緊螺栓強(qiáng)度？以下哪種措施可以提高受軸向變載荷的緊螺栓強(qiáng)度？_。 ）螺紋防松）螺紋防松 ）在被聯(lián)接件間加軟墊片）在被聯(lián)接件間加軟墊片 ）適當(dāng)增大螺栓長度）適當(dāng)增大螺栓長度 ）采用精制螺栓）采用精制螺栓 9 9、在承受橫向載荷的受拉緊螺栓聯(lián)接中，螺栓桿承受、在承受橫向載荷的受拉緊