螺纹连接习题解答(讲解)

螺纹连接习题解答

11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。已知接合面间的摩擦系数

f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为

4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连

接允许的最大牵引力。

解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型

例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R。解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R。

解题要点：

（1）求预紧力F′：

由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa，查教材表11—5（a），取S=1.35，则许用拉应力：[σ]=σS /S =240/1.35 MPa=178 MPa ，查（GB196—86）M10螺纹小径d1=8.376mm

由教材式（11—13）：1.3F′/（πd21/4）≤[σ] MPa 得：

F′=[σ]πd2

/（4×1.3）=178 ×π×8.3762/5.2 N

1

=7535 N

（2）求牵引力F R：

由式（11—25）得F R=F′fzm/K

=7535×0.15×2×

f

=1.2）

1/1.2N=1883.8 N （取K

f

11—2 一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓（螺栓GB27—88）连接，结构尺寸如图所示。两半联轴器材料为HT200，螺栓材料为Q235、性能等级5.6级。试求：（1）该螺栓组连接允许传递的最大转矩T max。（2）若传递的最大转矩T max不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓直径，并确定其公称长度，写出螺栓标记。（设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16，可靠性系数K f=1.2）。

解题要点：

（1）计算螺栓组连接允许传递的最大

转矩T max：

该铰制孔用精制螺栓连接所能传递

转矩大小受螺栓剪切强度和配合面

挤压强度的制约。因此，可先按螺栓剪

切强度来计算T max，然后较核配合面挤

压强度。也可按螺栓剪切强度和配合面挤压强度分别求出T max，取其值小者。本解按第一种方法计算

1）确定铰制孔用螺栓许用应力

由螺栓材料Q235、性能等级 5.6级知：

σs300MPa 被连接件材料HT200 =

σb500MPa、=

=

σb200MPa 。

（a ）确定许用剪应力

查表11—6，螺栓材料为Q235受剪切时S τ=2.5，则

螺栓材料 [τ]=S s τσ/=300/2.5MPa=120MPa

（b ）确定许用挤压应力

查表11—6，螺栓材料为Q235受挤压S p 1=1.25

螺栓材料[σ1p ]=S s /σ=300/1.25MPa=240Mpa 被连接件材料为HT200（σb =200MPa ）受挤压时S p 2=2～2.5被连接件材

料 ==S b p /][2σσ200/（2～2.5）MPa=80～100MPa

∵ [σ1p ]＞[σ2p ] ∴ 取[σp ]=[σ2p ]=80MPa

2）按剪切强度计算T max

由式（11—23）知 τ=2T/（ZDm πd 2

0/4）≤[τ ] （查GB27—88得M10的铰制孔用螺栓光杆直径d 0=11mm ）

故 ==4/][32

0max τπd T Dm 3×340×1×π×112×

120/4N ·mm=11632060.96 N •mm

3）校核螺栓与孔壁配合面间的挤压强度

从式（11—22）)/(0h d F s p =σ可得

式中，h min 为配合面最小接触高度，根据题11—2图结构][62min 0max p p h Dd T σσ≤=满足挤压强度。,80][47.4125

11340696.116320262min 0max MPa MPa MPa h Dd T p p =<=⨯⨯⨯⨯==σσ

h=h min =（60－35 ）mm=25mm ；

故该螺栓组连接允许传递的最大转矩

T max =11632060.96N ·mm

（2）改为普通螺栓连接，计算螺栓小径d 1 ：

（a ） 计算螺栓所需的预紧力F ‘

按接合面见不发生相对滑移的条件，则有 (Z=6

m=1)

∴ N N fD T K F f 86.85529340

16.0396.116320602.13max

=⨯⨯⨯==' （b ） 计算螺栓小径d 1

设螺栓直径d ≥30mm ，查表11-5（a ）得S=2～1.3

则 [σ]=σs /S=300/（2～1.3）MPa=150～230.77MPa

取[σ]=150MPa

150

86.855293.14][3.141⨯⨯⨯='⨯≥πσπF d mm=30.721mm 查GB196—81，取M36螺栓（d 1=31.670mm ﹥

30.721mm ）

（c ） 确定普通螺栓公称长度l （l=2b+m+s+（0.2～

0.3d ）

D

T K m zfF f /2max '

≥

根据题11－2结构图可知，半联轴器凸缘（螺栓连接处）厚度b＝35mm查GB6170—86，得：螺母GB6170—

=31mm 查GB93—87，得：

86 M36，螺母高度m

max

弹簧垫圈36 GB93—87，弹簧垫圈厚度s=9mm

则I=2×35+31+9+（0.2～0.2）×36 mm =117.2～120.8 mm，取l=120 mm（按GB5782—86 l系列10进位）

故螺栓标记：GB5782—86 M36×120

11—3 一钢结构托架由两块边板和一块承重板焊成的，两块边板各用四个螺栓与立柱相连接，其结构尺寸如图所示。托架所受的最大载荷为20 kN，载荷有较大的

变动。试问：

（1）此螺栓连接采用普通螺栓

连接还是铰制孔用螺栓连接

为宜？

（2）如采用铰制孔用螺栓连接，

螺栓的直径应为多大？

解题要点：

（1）采用铰制孔用螺栓连接较为合宜。因为如用普通螺栓连接，为了防止边板下滑，就需在拧紧螺母时施加相当大的预紧力，以保证接合面间有足够大的摩擦力。这样就要