机械设计基础第10章 螺纹联接习题解答2

题10-1图解：

1.计算旋转力矩T

TQ

D400

50000107Nmm222.计算螺栓所需要的预紧力F由zfF

F

D0KsT得2

2KsTzfD021.210

5000Nmm

80.12500

7所以F

3.确定螺栓直径

d1

41.3F[]

41.3500028.768mm

100d1

查GB196—1981，取M30。

10.2图所示气缸盖连接中，已知气缸内压力p在0～2MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布在直径D0=650mm的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧力F’0=1.8F。试设计此螺栓组连接。

题10.2图解：设取螺栓数目Z=16或24

则单个螺栓所受的轴向工作载荷F为：

F(16)F(24)D2p

23.145002424531.25NZ416D2p

23.145002416354.17NZ424

单个螺栓所受的总拉力F2为：

F2(16)F1F1.8FF2.8F2.824531.2568687.5NF2(24)F1F1.8FF2.8F2.816354.1745791.67N

所需的螺栓直径d1：



1.3F2d124

41.3F2d1(16)

41.368687.530.788mm

12041.345791.6725.1385mm

120d1(24)

41.3F2

查表

M36　　d1(16)31.670mm30.788mmM30　　d1(24)26.211mm25.1385mm

校核螺栓间距t

t(16)t(24)D0650127.5625mm4.5d4.536162mmZ16D065085.04mm4.5d4.530135mmZ24Cb2F216354.17

0.88.31MPaa20MPa

CbCmd1231.6702Cb2F216354.17

0.812.13MPaa20MPa22CbCmd126.211校核应力幅a：

a(16)a(24)

确定螺栓的数目和尺寸:

Z16　M36　l100或90mm　　查表

或Z24　M30　l90mm　　　　　

10.3图所示凸缘联轴器，用六个普通螺栓连接，螺栓分布在D100mm的圆周上，接合面摩擦系数f=0.16，可靠度系数f1.2，若联轴器传递扭矩为150N.m，试求螺栓螺纹小径。（螺栓120MPa）

解：fF0riKfT

i1z1.2150103F03750N

f(6r)0.16(650)d1

5.2F05.237507.19mm[]120KfT

结论取M10的螺栓

10.4图所示螺栓组连接，用二个螺栓将三块板连接起来，螺纹规格为M20，螺纹小径d1=17.294mm，螺栓材料的许用拉应力[σ]=160MPa，被连接件结合面之间的摩擦系数f=0.2，可靠度系数f=1.2，试计算该连接能承受的最大横向载荷R?

题10-4图

1.34F0[]2d1d12[]17.2942160F028910.593N

41.341.3KRF0

fmZFfmZ28910.5930.222R019273.728N

K1.210.5图示为一圆盘锯，锯片直径D=500mm，用螺母将其压紧在压板中间。如锯片外圆的工作阻力Ft=400N，压板和锯片间的摩擦系数f=0.15，压板的平均直径D1=150mm，取可靠性系数Kf=1.2，轴的材料为45钢，屈服极限

S=360MPa，安全系数S=1.5，确定轴端的螺纹直径。

解题注意要点：

1．此题为受横向工作载荷的普通螺栓联接2．螺栓只受预紧力QP；

3．因只有左侧压板和轴之间有轴毂联接，即只有一个滑移面，是锯片和左侧压板之间，m=1；

解：1）外载荷——最大转矩

TFtD500400100000Nmm22例5-7图

2）作用于压板处的横向工作载荷

R2T121000001333ND11503）根据不滑移条件计算预紧力

F0

KfRfmz



1.21333

10667N

0.1511

4计算螺栓直径

[]S360240MPaS1.5螺栓的最小直径为

d1

41.3F0

41.310667

8.58mm

3.14240

查粗牙普通螺纹基本标准GB196－81,选用M12的螺栓，其小径d110.106mm。10.6图示为一圆盘锯，锯片直径D=500mm，用螺母将其压紧在压板中间。如锯片外圆的工作阻力Ft=400N，压板和锯片间的摩擦系数f=0.15压板的平均直径D1=150mm，取可靠性系数Kf=1.2，轴的材料为45钢，屈服极限S=360MPa，安全系数S=1.5，确定轴端的螺纹直径。

解：

(1)将R简化到螺栓组形心，成为一个横向载荷R和一个转矩T，如例13-5图2所示，其中：

TRL400030012105Nmm

(2)求每个螺栓联接承受的分力R的分力：FSR=R/z=4000/4=1000NT的分力：FST(3求FSmax22FSmaxFSRFST2FSRFSTcos45T121053000N

rzr4100iT=1000230002210003000cos45=3774N

(4)据不滑移条件：F0fm≥KfFSmax所需预紧力F0：

F0

KfFSmaxfm

=

1.23774=30192N

0.151(5)根据强度条件：ca求得螺栓小径d1：

d1

41.3F0

[]1.3F02d14≤[]41.330192=14.430mm

24010-8螺栓组连接的3种方案如图所示，外载荷FR及尺寸l相同，试分析确定各方案中受力最大螺栓所受力的大小，并指出哪个方案比较好。

题10-8图解：将力F向形心简化：方案一：

横向载荷F旋转力矩T=F·L=300F

FT1FF

2FF

3横向载荷F在每个螺栓中心处的横向力为FFFFFF

Z3T在每个螺栓中心处的横向力为FTFT1、3

TrmaxzFF



r

i1i2T300F

2.5F2a260

FT20

F1maxFT

FF2FF

FT3FTFmax

F5F17F

FmaxFFFT2.83F

326如图示可知，螺栓3受力最大

方案二：

横向载荷F在每个螺栓中心处的横向力为FFFFFF

Z3Fmax

FF

T在每个螺栓中心处的横向力为FTFT1、3

Trmaxz

r

i1i2T300F

2.5F2a260

2FT20

2F5F

FmaxFF2FT22.52F

32

图示知螺栓1、3受力最大

1FF3FT

方案三：

横向载荷F在每个螺栓中心处的横向力为FFFFFF

Z3T在每个螺栓中心处的横向力为FTFT1、2、3

TrmaxzFT

2FFFmax

FFFT



r

i1i2T300F5F3a3603螺栓2受力最大

FmaxFF2FT2FFFTcos1501.96F

由上述计算可知，方案三螺栓的Fmax较小，所以该方案较好。