機械設計作業(yè)第5答案

第五章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動

一、選擇題

5—1螺紋升角W增大，則聯(lián)接的自鎖性C,傳動的效率N；牙型角a增大,

則聯(lián)接的自鎖性A,傳動的效率。。

4提高B、不變c、降低

5—2在常用的螺旋傳動中，傳動效率最高的螺紋是。。

4三角形螺紋B、梯形螺紋a鋸齒形螺紋D、矩形螺

紋

5-3當兩個被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常裝拆時，往往采用

Ao

4、雙頭螺柱聯(lián)接B、螺栓聯(lián)接a螺釘聯(lián)接D、緊定螺釘

聯(lián)接

5-4螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于C。

4、增加螺紋聯(lián)接的軸向力增加螺紋聯(lián)接的橫向力

a防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動A增加螺紋聯(lián)接的剛度

5—5對頂螺母為2防松,開口銷為B防松,串聯(lián)鋼絲為B防松。

4、摩擦B、機械a不可拆

5—6在校制孔用螺栓聯(lián)接中，螺栓桿與孔的配合為6。

4間隙配合B、過渡配合a過盈配合

5-7在承受橫向工作載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的普通緊螺栓聯(lián)接中，螺栓桿C作用。

4、受剪切應力B、受拉應力a受扭轉(zhuǎn)切應力和拉應力

〃、既可能只受切應力又可能只受拉應力

5—8受橫向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接中，依靠Z來承載。

4、接合面間的摩擦力B,螺栓的剪切和擠壓a螺栓的剪切和被聯(lián)

接件的擠壓

5—9受橫向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷為8；受橫向工

作載荷的校制孔螺栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷為4；受軸向工作載荷的普通松螺

栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷是4；受軸向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接中，螺栓所

受的載荷是D。

4、工作載荷B、預緊力a工作載荷+

預緊力

D、工作載荷+殘余預緊力E、殘余預緊力

5—10受軸向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接。假設螺栓的剛度G與被聯(lián)接件的剛度

C相等，聯(lián)接的預緊力為扁要求受載后接合面不分離，當工作載荷廠等于預緊力原

時，則D。

4聯(lián)接件分離，聯(lián)接失效B,被聯(lián)接件即將分離，聯(lián)接不

可靠

a聯(lián)接可靠，但不能再繼續(xù)加載

〃、聯(lián)接可靠，只要螺栓強度足夠，工作載荷尸還可增加到接近預緊力的兩

倍

5—n重要的螺栓聯(lián)接直徑不宜小于M12,這是因為C。

4、要求精度高B、減少應力集中a防止擰緊時過載擰斷D、

便于裝配

5-12緊螺栓聯(lián)接強度計算時將螺栓所受的軸向拉力乘以1.3,是由于D。

4、安全可靠B、保證足夠的預緊力a防止松脫D、計入

扭轉(zhuǎn)剪應力

5-13對于工作載荷是軸向變載荷的重要聯(lián)接，螺栓所受總拉力在片與人之間變

化，則螺栓的應力變化規(guī)律按—￡。

Ar=常數(shù)B、o,=常數(shù)C、呢上常數(shù)

5—14對承受軸向變載荷的普通緊螺栓聯(lián)接，在限定螺栓總拉力的情況下，提高

螺栓疲勞強度的有效措施是

4、增大螺栓的剛度C6，減小被聯(lián)接件的剛度C.B、減小Cb,增大C

m

a減小cb和aD、增大a和a

5—15有一汽缸蓋螺栓聯(lián)接，若汽缸內(nèi)氣體壓力在0~2MPa之間變化，則螺栓中

的應力變化規(guī)律為C。

4、對稱循環(huán)B、脈動循環(huán)a非對稱循環(huán)D、非穩(wěn)

定循環(huán)

5-16當螺栓的最大總拉力A和殘余預緊力月不變，只將螺栓由實心變成空心，

則螺栓的應力幅5與預緊力很為D。

2、5增大,預緊力G應適當減小B、5增大，預緊力我應適當增大

a5減小，預緊力我應適當減小D、5減小，預緊力用應適當增大

5-17螺栓聯(lián)接螺紋牙間載荷分配不均是由于〃。

/、螺母太厚B,應力集中a螺母和螺栓變形大小不同

。、螺母和螺栓變形性質(zhì)不同

5-18螺栓的材料性能等級為6.8級，則螺栓材料的最小屈服極限近似為

Ao

2、480MPaB、6MPaa8MPaD、0.8MPa

5—19采用凸臺或沉頭座作為螺栓頭或螺母的支承面，是為了Ao

4避免螺栓受彎曲應力B、便于放置墊圈a減小預緊力D、減

小擠壓應力

5—20設計螺栓組聯(lián)接時，雖然每個螺栓的受力不一定相等，但該組螺栓仍采用

相同的規(guī)格（材料、直徑和長度均相同），這主要是為了o

從外形美觀B、購買方便a便于加工和安裝D、

受力均勻

5-21傳動螺旋工作時，其最主要的失效形式為o

/、螺桿的螺紋圈被剪斷螺母的螺紋圈被剪斷

a螺紋工作面被壓碎A螺紋工作面被磨損

二、填空題

5—22三角形螺紋的牙型角a=60°,適用于聯(lián)接；而梯形螺紋的牙型

角。=30°,適用于傳動。

5-23普通螺紋的公稱直徑指的是螺紋的徑，計算螺紋的摩擦力矩時使用

的是螺紋的

中徑,計算螺紋的危險截面時使用的是螺紋的上徑。

5—24常用螺紋的類型主要有普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋、梯

形螺紋、矩形螺紋、和鋸齒形螺紋。

5-25聯(lián)接螺紋必須滿足自鎖條件,傳動用螺紋的牙型斜角比聯(lián)接用螺紋的牙

型斜角小，這主要是為了減小當量摩擦系數(shù)，提高傳動效率。

5-26若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)已定，則擰緊螺母時的效率取決于螺紋

的螺紋升角W和牙型斜角B（牙側(cè)角）。

5-27螺紋聯(lián)接的擰緊力矩等于螺紋副間的摩擦阻力矩「和螺母環(huán)形端面與

被聯(lián)接件（或墊圈）支承面間的摩擦阻力矩L之和。

5-28螺紋聯(lián)接防松的實質(zhì)在于防止螺紋副在受載時發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。

5—29在螺栓聯(lián)接的破壞形式中，約有里%的螺栓屬于疲勞破壞，疲勞斷裂常

發(fā)生在

螺紋根部。

5—30普通緊螺栓聯(lián)接，受橫向載荷作用。則螺栓中受拉應力和扭切應力

作用。

5—31普通螺栓聯(lián)接承受橫向工作載荷時，依靠接合面間的摩擦力承載,螺栓

本身受預緊

（拉伸、扭轉(zhuǎn)）力作用,則聯(lián)接可能的失效形式為接合面間的滑移、螺栓被拉斷；

錢制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向工作載荷時，依靠錢制孔用螺栓抗剪切承載,螺栓本

身受剪切和擠壓力作用,則聯(lián)接可能的失效形式為螺桿被剪斷和螺桿與孔

壁接觸面被壓潰（碎）。

5-32有一單個緊螺栓聯(lián)接，已知預緊力為軸向工作載荷為F,螺栓的相對

剛度為CJ（G+G）,則螺栓所受的總拉力R=R+FCJ（6+Q）,而殘余預緊力

R=RrFCj心乙）。若螺栓的螺紋小徑為d,螺栓材料的許用拉伸應力為［捫，

則其危險截面的拉伸強度條件式為_6=兇中＜匕］o

5-33受軸向工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，當預緊力為其和工作載荷尸一定時，

為減小螺栓所受的總拉力R,通常采用的方法是減小螺栓的剛度或增大被聯(lián)接

件的剛度:當工作載荷戶和殘余預緊力月一定時，提高螺栓的疲勞強度，可以減小

螺栓的剛度或增大被聯(lián)接件的剛度。

5—34螺栓聯(lián)接中，當螺栓軸線與被聯(lián)接件支承面不垂直時，螺栓中將產(chǎn)生附加

彎曲應力。

5-35采用凸臺或沉頭座孔作為螺栓頭或螺母的支承面是為了避免螺栓受附加

彎曲應力。

5-36螺紋聯(lián)接防松，按其防松原理可分為摩擦防松、機械防松和其它

（破壞螺紋副的關(guān)系）防松。

5-37進行螺栓組聯(lián)接受力分析的目的是求出螺栓組中受力最大的螺栓及其

所受的力，以便進行強度計算。

5-38螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設計的目的是合理的確定聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀和螺栓

的布置形式，力求每個螺栓和聯(lián)接結(jié)合面間受力均勻，便于加工和裝配；應考慮的

主要問題有①聯(lián)接結(jié)合面設計成軸對稱的簡單幾何形狀；②螺栓的布置應使各螺

栓的受力合理；③螺栓的排列應有合理的間距、邊距；④分部在同一圓周上螺栓數(shù)目

應取成4、6、8等偶數(shù)。

5—39螺栓聯(lián)接件的制造精度共分為4B、。三個精度等級，其中8級多用于

載較大且經(jīng)常裝拆、調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接。

三、分析與思考題

5-40常用螺紋有哪幾種類型？各用于什么場合？對聯(lián)接螺紋和傳動螺紋的要求

有何不同？

答：常用螺紋的類型和應用參看教科書P60表5—1。：

對聯(lián)接螺紋的要求:聯(lián)接可靠，當量摩擦系數(shù)大，自鎖性能好。

對傳動螺紋的要求:當量摩擦系數(shù)系數(shù)小，傳動效率高。

5—41在螺栓聯(lián)接中，不同的載荷類型要求不同的螺紋余留長度，這是為什么？

答：螺紋的余留長度越長，則螺栓桿的剛度G越低,這對提高螺栓聯(lián)接的疲勞強

度有利。因此，承受變載荷和沖擊載荷的螺栓聯(lián)接，要求有較長的余留長度。

5—42聯(lián)接螺紋都具有良好的自鎖性，為什么有時還需要防松裝置？試各舉出兩

個機械防松和摩擦防松的例子。

答：在沖擊、振動或變載荷的作用下，螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬間消失，

這種現(xiàn)象多次重復后，就會使聯(lián)接松脫。在高溫或溫度變化較大的情況下，由于螺紋

聯(lián)接件和被聯(lián)接件的材料發(fā)生蠕變和應力松弛，也會使聯(lián)接中的預緊力和摩擦力逐漸

減小，最終導致聯(lián)接失效。因此螺紋聯(lián)接需要防松。

例：開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈為機械防松；

對頂螺母、彈簧墊圈為摩擦防松。

5-43普通螺栓聯(lián)接和校制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式各是什么？計算準則各

是什么？

答：普通螺栓聯(lián)接（受橫向載荷）的主要失效形式：①接合面滑移②螺栓桿

被拉斷

計算準則：1”

承載條件F。＞&￡螺桿的拉伸強葉（M

if生d：

41

較制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式：①螺桿被剪斷②螺桿與孔壁接觸面被壓

潰（碎）

計算準則：FF

螺桿的剪切強度7=二（卜］螺桿與孔壁接觸面的擠技強焉一＜［叫］

—UQ^O^min

5—44計算普通螺栓聯(lián)接時，為什么只考慮螺栓危險截面的拉伸強度，而不考慮

螺栓頭、螺母和螺紋牙的強度？

答：螺栓頭、螺母和螺紋牙的結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)與螺桿的等強度條件及使用經(jīng)驗規(guī)

定的，實踐中很少發(fā)生失效，因此，通常不需進行其強度計算。

5-45松螺栓聯(lián)接和緊螺栓聯(lián)接的區(qū)別是什么？在計算中如何考慮這些區(qū)別？

答：松螺栓聯(lián)接，裝配時螺母不需要擰緊。在承受載荷之前，螺栓不受力。

緊螺栓聯(lián)接，裝配時螺母需要擰緊。在擰緊力矩作用下，螺栓除受預緊力月的拉

伸而產(chǎn)生的拉應力外還受摩擦力矩「的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的扭切應力，使螺栓處于拉伸與扭

轉(zhuǎn)的復合應力狀態(tài)。

強度計算時，松螺栓聯(lián)接只考慮工作載荷即可。

緊螺栓聯(lián)接應綜合考慮拉應力和扭切應力的作用，計入扭切應力的影響，即螺栓

所受的軸向拉力乘以1.3o

5-46普通緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷或橫向工作載荷為脈動循環(huán)時，螺

栓上的總載荷各是什么循環(huán)？

答：普通緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷為脈動循環(huán)時，螺栓上的總載荷為

F=F0+—即同方向（不變號）的非對稱循環(huán)變載荷，OVrVl；所受到的橫

向工作載荷為脈動循環(huán)時，螺栓上的總載荷為預緊力，即大小不變的靜載荷，r=E

5—47螺栓的為8.8級，與它相配的螺母的性能等級應為多少？性能等級數(shù)字代

號的含義是什么？

答：與之相配的螺母的性能等級應為8級或9級（d>16?39臉。

性能等級8.8,表示小數(shù)點前的數(shù)字8代表材料的抗拉強度極限的1/100（QB/100,

OB=8XlOOMPa）,

小數(shù)點后的數(shù)字8代表材料的屈服極限Gs）與抗拉強度極限（OB）之比值（屈強比）的

10倍（10bs/oB,as=8oB/10=640MPa）。

5-48在什么情況下，螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)大小與螺栓的直徑有關(guān)？試說明其原

因。

答：在不控制預緊力的情況下，螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)大小與螺栓的直徑有關(guān)，直

徑越小，則安全系數(shù)取得越大。因為扳手的長度隨螺栓直徑的減小而線性減短，而螺

栓的承載能力隨螺栓直徑的減小而平方性降低。因此，螺栓直徑越細越易過擰緊，造

成螺栓過載斷裂。所以小直徑的螺栓應取較大的安全系數(shù)。

5-49圖示螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)中，進行預緊力計算時，螺栓的數(shù)目z、接合面的數(shù)目i

應取多少？

答：螺栓的數(shù)目z=4

接合面的數(shù)目7=2

題5—49圖

5-50試用受力變形線圖分析說明螺栓聯(lián)接所受軸向工作載荷F,當預緊力FL

定時，改變螺栓或被聯(lián)接件的剛度，對螺栓聯(lián)接的靜強度和聯(lián)接的緊密性有何影響？

答：如圖示，減小螺栓剛展（）或增大被聯(lián)接件酰剛度（）,螺栓的總拉

力￡減小，螺栓聯(lián)接的靜強度提高；殘余預緊力￡減小，聯(lián)接的緊密性下降。增大螺

栓剛度或減小被聯(lián)接件的剛度則相反。

5—51緊螺栓聯(lián)接所受軸向變載荷在0?戶間變化，在保證螺栓聯(lián)接緊密性要求和

靜強度要求的前提下，要提高螺栓聯(lián)接的疲勞強度，應如何改變螺栓或被聯(lián)接件的剛

度及預緊力的大??？試通過受力變形線圖來說明。

V工

工

\

e凡

b變形

a

a）改變螺栓的剛度應改變被聯(lián)接件的剛度

題5—51圖

答：在總拉力月、殘余預緊力月不變時，

a）如圖示，減小螺栓的剛度（）,增大預緊力F。,可減小提高螺栓聯(lián)接

的疲勞強度。夕〃

b）如圖示，增大被聯(lián)接件的剛度（）,增大預緊力R,可減小△尸，提高螺栓

聯(lián)接的疲勞強度。

5-52為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10?通常采用哪些結(jié)構(gòu)形式可使各圈螺紋

牙的載荷分布趨于均勻？

答：當聯(lián)接受載時，螺栓受拉伸，外螺紋的螺距增大；而螺母受壓縮，內(nèi)螺紋的

螺距減小。螺距的變化差以旋合的第一圈處為最大，以后各圈遞減。旋合螺紋的載荷

分布為：第一圈上約為總載荷的1/3,以后各圈遞減，第8?10圈以后的螺紋牙幾乎

不受力。螺母的螺紋圈數(shù)過多也不能提高承載能力。

為了使各圈螺紋牙的載荷趨于均勻，可采用下述方法：①懸置螺母；②內(nèi)斜螺母;

③環(huán)槽螺母。

5-53受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接應滿足哪些不失效條件?

答：①螺桿不被拉艙=里里＜

丁

ZF0M/i

②結(jié)合面受壓最大處不被壓潰（碎"皿"二4"+亞

一八

（Tn七Z-F-§---M--〉0

③結(jié)合面受壓最小處不離縫。A印

5—54滑動螺旋的主要失效形式是什么？其基本尺寸（即螺桿直徑及螺母高度）

通常是根據(jù)什么條件確定的？

答：滑動螺旋的主要失效形式是螺紋面的磨損。

其基本尺寸（即螺桿直徑及螺母高度）通常是根據(jù)耐磨性條件確定的。

四、設計計算題

5—55—牽曳鉤用2個MIO（，=8.376年）的普通螺栓固定于機體上。已知接合面

間摩擦系數(shù)/'=0.15,防滑系數(shù)限=1.2,螺栓材料強度級別為4.6級，裝配時控制預

緊力。試計算該螺栓組聯(lián)接允許的最大牽曳力式.

牽曳

解：5=240MPa查表5—10,S=l.2~1.5

240

=200160MPa

■1.2~1.5

1.3F「-1

由強度條件：n

71dl

4

川=3.14x8.3762x(2。?！?。)=~?8N

°1.3x41.3x4

-K、F

由承載條件：F>^-

ofz

入(8472.85~6778.28)x0.15x2=21此21~1694.57N

Ks1.2

廠max=2118.21~1694.57N

5—56有一受預緊力片=1000N和軸向工作載荷后1000N作用的普通緊螺栓聯(lián)接,

已知螺栓的剛度Cb與被聯(lián)接件的剛度心相等。試計算該螺栓聯(lián)接所受的總拉力F2

和殘余預緊力錯誤！未找到引用源。。在預緊力片不變的條件下，若保證被聯(lián)接件不出

現(xiàn)縫隙，該螺栓的最大軸向工作載荷%為多少？

C1

解：總拉力尸2=尸。+——--F=1000+-X1000=1500^

Ch+Cm2

Ci

殘余預緊力F,=F°------㈣—F=1000—-x1000=500^

Cb+Cm2

被聯(lián)接件不離縫時的Pmax:%1=F0V——「z-TIIl1aaAx=。

5+c機

c+C

Flll=dXUFo」——二=1000X2=2000N

5—57如圖所示，一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓聯(lián)接。已知氣缸中的壓力。

在0?2MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑氏500順，螺栓分布直徑〃=650胸。為保證氣密性要

求，殘余預緊力凡=L8F,螺栓間距tW4.5d（d為螺栓的大徑）。螺栓材料的許

用拉伸應力[o]=120MPa,許用應力幅匕」=20MPao選用銅皮石棉墊片，螺栓相對剛

度（6\+盤）=0.8,試確定螺栓的數(shù)目和尺寸。

解：設取螺栓數(shù)目Z=16或24

則單個螺栓所受的軸向工作載荷尸為:

P-T-_2x3.14x5002

F-___^―=2453L25N

(⑹.Z-4x16

2x3.14x5。。？/6354.17N

Z4x24

題5—57圖

單個螺栓所受的總拉力月為:

居2(10=)耳1+F=1.8F+F=2.8F=2.8x24531.25=68687.5A^

居3=Fi+F=1.8F+F=2.8F=2.8x16354.17=45791.67^

所需的螺栓直徑d:

1.3xF2

Tidy

4

[4xL3x686方

4(16)=30.788mm

V4xl20

J4xl.3x45791.67

41(24)=25.1385mm

V71x120

杳表M364(i6)=31.670mm>30.788mm

M304Q4)=26.211mm>25.1385mm

校核螺栓間距t

/=也==127.5625mm<4.5(/=4.5x36=162機機

(16)Z16

/=也==85.04mm<4.5d=4.5x30=135mm

(24)Z24

校核應力幅5：

0-a(16)8X1831

占:叁=°-言需=-^<L]=20MPa

l2l3MPa

%(24)”奈=O'*/HU=-(□,]=2由

確定螺栓的數(shù)目和尺寸：

杳表Z=16M36/=100或90以機

或Z=24M3QI=90mm

5—58如圖凸緣聯(lián)軸器(GB/T5843—1986)的型號為YLD10,允許傳遞的最大

轉(zhuǎn)矩T=630N?m,兩半聯(lián)軸器采用4個M12的較制孔用螺栓聯(lián)接，螺栓規(guī)格為M12義

38

22

60（GB/T27—1988）,螺栓的性能等級為8.8級，聯(lián)軸器材料為HT200,試校核其聯(lián)接

強度。若改用普通螺栓聯(lián)接，兩半聯(lián)軸器接合面間的摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)

Ks=1.2,試計算螺栓的直徑，并確定其公稱長度，寫出螺栓標記。

解：5=640MPa

采用較制孔用螺栓聯(lián)接

鑄鐵的，=200MPa螺桿4=13刖

查表5—10

鋼：S[=2.5SP=1.25[T]=OS/ST=640/2.5=256MPa

[CTP]=QS/SP=640/1.25=512MPa

鑄鐵：SP=2.0—2.5[OP]=OB/SP=200/2.0?2.5=100?80MPa

單個螺栓所受的工作剪力尸為:

T

p_max2x630

r=2423.082V

~~L4x130x10-3

E<2

i=i

校核螺桿的剪切強度

F2423.08me

v=-------=-------------=l8.26MPa<r安全

—u—x13

4n°4

校核螺桿、聯(lián)軸器的擠壓強度Zmin=38—22=16題

F2423,08]

bp=T~r-=1a1A=1L65WUp]安全

doL加13x16

改用普通螺栓聯(lián)接

查表5—10按不控制預緊力，設d=16題取S=4[CT]=OS/S=640/4=160MPa

1.2x630x2

由承載條件:F^—l—=19384.62N

0.15x4x130xlO

/Eri

i=l

由強度條件:

/4x1.3x19384.62

=14.165mm

V16071

取M20,&=17.294的>14.165儂（或取第二系列M18,d1=15.294儂〉14.165儂）與

假設基本相符，不必修改安全系數(shù)S。

螺栓的長度7>22X2+m+S=44+18+5=67取1=70~80胸

螺栓標記：螺栓GB57882—86M20X70（或80）

若按控制預緊力，帕1.2~1.5,[a]=^=640=533.33~426.67MPo

S1.2~1.5

4xl.3F0I4x1,3x19384.62

而]一寸(533.33~426.67)5=7.7586?8.674mm

取MIO,d1=8.376mm>7.7586mm

取M12d]=10.106mm>S.614mm

標記：螺栓GB5882—86M10x70(或80)

5—59如圖所示，為一支架與機座用4個普通螺栓聯(lián)接，所受外載荷分別為橫向

載荷片=5000N,軸向載荷片=16000N。已知螺栓的相對剛度G/(6+&)=0.25,接合面

間摩擦系數(shù)^0.15,Ks=l.2,螺栓的性能等級為8.8級，試確定螺栓的直徑及預緊力

氏。

解：5=640MPa

查表5—10,

按不控制預緊力，設d=16順取S=4

[Q]=cts/S=640/4=160MPa

（按控制預緊力取S=1.2~1.5

[O]=CTS/S=640/1.2~1.5=533.33~426.67MPa）

單個螺栓的軸向工作載荷廠

-5

題5—59圖

在橫向載荷及作用下，支架不下滑的條件：

fFZNK,FR

殘余預緊力F,>=1-2X5OO°=10000^

fZ0.15x4

單個螺栓所受的總拉力F2

F2=4+F=10000+4000=14000N

確定螺栓的直徑

[4XL3X14005

=12.04相加（控制預緊力時6.593~7.371mm）

V160萬

取M16,d=13.835胸＞12.04血z;與假設相符。

(控制預緊力時，取M8,d=6.647胸＞6.5935或加0,d=8.376儂＞7.371胸)

C

預緊力此=Fj+(1-------—)尸=10000+(1-0.25)x4000=13000N

Cb+孰

5-60如圖所示，方形蓋板用四個螺釘與箱體聯(lián)接，蓋板中心。點的吊環(huán)受拉

力片10kN,要求殘余預緊力為工作拉力的0.6倍，螺釘?shù)脑S用拉應力W=120MPa。

(1)求螺釘?shù)目偫π帧?/p>

(2)如因制造誤差，吊環(huán)由0點移到0'點防=5也勤，求受力最大螺釘?shù)目?/p>

拉力d及螺釘?shù)闹睆健?/p>

解：(1)螺釘?shù)目偫θ?/p>

F10

F2+—=(0.6+1)x—=4kN

(2)受力最大螺釘?shù)目偫?/p>

因制造誤差，吊環(huán)移位產(chǎn)生的力矩

M=10x5\/2=50V2Mw題5—60圖

在〃作用下,左下角螺栓受加載作用,受到的載荷:

M50后xIO’

=250N

2x10072

受力最大螺釘所受的工作載荷以

10000

=%+,250+=2750N

4

受力最大螺釘所受的總拉力

F2mliX=（0.6+l）Fmax=1.6x2750=4400N

螺釘?shù)闹睆?/p>

4x1.3x4400

=7.792mm

120萬

取MIO,di=8.376血z?>7.792nmi

5-61如圖所示，有兩塊邊板和一塊承重板焊成的龍門起重機導軌托架。兩塊邊

板各用4個螺栓與立柱(工字鋼)相聯(lián)接，托架所承受的最大載荷為20000N,問：

(1)此聯(lián)接采用普通螺栓還是較制孔用螺栓為宜？

(2)若用較制孔用螺栓，已知螺栓材料為45號鋼性能等級為6.8級，試確定螺栓的直

徑。

解：每一邊的載荷為10000N

(1)因載荷較大，若采用普通螺栓，則需要的預緊力很夬甚

螺栓的直徑很大。所以此聯(lián)接采用較制孔用螺栓為宜。

(2)6=480MPa

查表5—10S

鋼：Si=2.5SP=1.25[<=as/Sx=480/2.5=192IfP

[oP]=os/SP=480/l.25=384

將力尸向形心簡化

題5—61圖

Q10000N

AF?￡=10000X300=3X1/Nmin

尸作用在每個螺栓中心處的橫向力為A

F=10000=25Q0N

FZ4

7作用在每個螺栓中心處的橫向力為A

Tr,nax_T3xl06

F==7071.07N

T-yr2~zr~4x75后

i=l

由圖可知，右邊兩個螺栓受力最大

Fmax=+F/-2FFFTCOS1350=9013.882V

按剪切強度計算直徑，5=480MPa

查表5—10

鋼：ST=2.5SP=1.25[T]=CTS/ST=480/2.5=192MPa

[oP]=5/SP=480/1.25=384MPa

Fg

T<[d

idg

4Fs4x9013.88r-

d>------------------------二17334mm

0疝H192萬

取M8d0=9yz2zz7>7.7335幽

按擠壓強度計算

F3

0^min

9013.88c,

Fmax

只要L*-----r----T---------------=2.6mm

bp]9x384即滿足強度要求。

5一62錢制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示。已知Z=300mm,年60mlli,試求

螺栓組聯(lián)接的三種方案中，受力最大的螺栓所受的力各為多少？那個方案較好？

方案一方案二方案三

題5—62圖

解：將力尸向形心簡化:橫向載荷分旋轉(zhuǎn)力矩T=F?Z=300F

方案一：

橫向載荷尸在每個螺栓中心處的橫向力為AFT

F-L-L

FZ3111213

7在每個螺栓中心處的橫向力為艮耳

T300Fc<二

P—Trmax

1Tl、3一=—=--------=2.5/FT,=0

72a2x60TZ

X1=1I

F5F17F

如圖示可知，螺栓3受力減越=&+3=5+3=每一=283/

方案二：

橫向載荷戶在每個螺栓中心處的橫向力為R

F-L-L

FZ3

7在每個螺栓中心處的橫向力為R

%/=迎=2".0

FTi、3

2a2x60

Z=1

p=JF2+F2==2.52F

圖示知螺栓1、3受力最犬*FT

方案三：

橫向載荷尸在每個螺栓中心處的橫向力為R

「FF

&=—=—

Z3

T在每個螺栓中心處的橫向力為FT

TrT_300F_5F

31、2、3max

3a3x603

i=\

螺栓2受力最大

Fmax=^F；+F^-FFFTCOS\5^=1.96F

由上述計算可知，方案三螺栓的用ax較小，所以該方案較好。

5-63如圖所示，支座用4個普通螺栓固定在基座上，結(jié)構(gòu)尺闿如圖示，靜載荷

足6KN,接合面間摩擦系數(shù)於0.6,Ks=l.2,螺栓的性能等級為6.8級；已知螺栓的

相對剛度以/4+&)=0.2。試計算此聯(lián)接所需的螺栓直徑和每個螺栓的預緊力。

解：6=480MPa

查表5—10按不控制預緊力，設