机械设计 螺纹连接 习题课

1 3L
2
F
1
3
L
L
2
3 2a 3
a a
L= 4 3 a
5
结论： 1）当L> 4 3 a 时，方案三最好。
5
2）当L< 4 3 a 时，方案二最好。
5
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
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BIGC 例5 指出下列各图中的错误。
QH QV=Qsinθ
QV
H= Qcosθ QH
MH=H·300
V= Qsinθ QV
MV=V·400
MH H
V MV
H=4330N，V=2500N，M=MH-MV=299000N ·mm
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
4
（二）工作条件分析
1、保证结合面不滑移
F s z k f H 又：F F c2 V
2
受任意载荷螺栓组
向形心简化 ———————→
四种简单状态
迭加 ——→
受载最大螺栓 ——→按单个计算
例1、图示底板用8个螺栓与支架相连，受外力Q作用，Q作用于 包含X轴并垂直于底板接缝面，试计算此螺栓组联接。
（θ=30°）
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3
BIGC 解： （一）受力分析 Q
QH=Qcosθ
Fmax=F2=
F
2
ห้องสมุดไป่ตู้
FL
2
2
F
FL
cos150
F
1
3
L
L
2
3 3a 3 3a
3
a a
BIGC
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比较：
方案一：Fmax=2FaL +
F 3
——差
方案二：Fmax=
F 3
1
3L
2
2a
方案三：Fmax=
F 3
1
3
L
L
2
a a
谁好？
由： F
选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ] 。
螺栓直径： d
比较
4 FS
[ ]
查手册
受拉螺栓： 1.3F 13FS 3.61 FS
相同材料螺栓，由P374表11.7\[8：] [ ]
d受拉>>d受剪
BIGC
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例3 某承受轴向载荷的螺栓联接。已知单个螺栓所受轴向载荷
s F k f FS
F k f FS 90140(N )
s
（取：kf =1.3、μs=0.13）
BIGC
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选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ]。
螺栓直径：
dc
4 1.3F
[ ]
d1
d
受剪螺栓
横向载荷由螺栓杆与被联件的挤压与剪切传递。
受载最大螺栓的横向载荷为：FS=9014（N）
T也使各螺栓受到横向工作载荷FST，方向与形心连线垂直。
受拉螺栓：FST
T T 7071(N ) ri 4r
受剪螺栓：FST
T rmax ri2
T 4r
7071(N)
相同
受载最大的螺栓：FS
F2 SR
FS2T
2FSR FST
cos135
9014( N )
二）设计计算
受拉螺栓
由预紧力F’产生的摩擦力来传递外载荷FS。
z
rmax
ri2
i 1
单个螺栓 强度计算
受剪螺栓：
m
Fs
d
2
/
4
[ ]
p
Fs d h
[ p ]
松联接：
F
d
2 c
/
4
[ ]
受拉螺栓
紧联接
仅受F’： c
1.3F
d
2 c
/
4
[ ]
F0=F+F”
受F’和F
受静载： c
1.3F0
d
2 c
/
4
[ ]
受变载： σa影响疲劳强度
BIGC
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例2、设计图示螺纹联接：1.受拉螺栓 2.受剪螺栓
Q
解： 一）受力分析
R
Q
T
R=Q/2=10000 N T=R×300=3000000 N.mm
Q
FSR
FST FSR
FSR FST
FST FSR FST
BIGC
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R使各螺栓受到横向工作载荷FSR： FSR=R/4=2500（ N ）
8
ri2
M 200 4(200 2 100 2 )
299 N
i 1
c 、最大工作载荷 Fmax FV FM max 611 .5N
d 、螺栓总拉力
F0
F c1 c1 c2
Fmax
5784 .8N
( c1 c1 c2
0.2)
BIGC
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5
3、螺栓直径： 选择螺栓性能等级，计算许用应力[ ]。
FL 2a
Fmax=F3=
FL 2a
+
F 3
BIGC
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F
FL
3
2a
F
FL 2a
3F 3
Fmax=F1=F3=
F 2 FL 2 3 2a
F 3
1 3L 2 2a
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BIGC
FL
F
3a
FL 3
3a
F
F
3
3
Fl
3a
dc
4 1.3F0
[ ]
4、其它条件
a 、左侧不出现间隙：
d1
d
螺栓拧紧并承受轴向载 荷H后，剩余预紧力在结合 面产生的挤压应力。
p
z
F
c1
c2
c2
A
V z
M W
z F M AW
0
翻转力矩对挤压应力的影响
b 、接合面右侧不压溃：
p
z F M AW
[ P ]
BIGC
机械设计 第11章 螺纹联接习题课
c1 c2 z
2、受力最大螺栓轴向载荷
F 1 ( k f H c2 V )
z s c1 c2
=5662.5N
取： kf =1.3 μs=0.13
c2 0.8 c1 c2
a 、FV=V/z=2500/8=312.5N（每个螺栓受V作用相同）
b 、M作用，离形心越远受力越大
FM
max
M rmax
F=500N，预紧力F’=500N，螺栓的刚度c1，arctanc1=30°， 被联接件的刚度c2，arctanc2=45°。 1）绘制此螺栓联接的力——变形图，并确定螺栓总拉力F0。 2）若将螺栓改为,使arctanc1=60°，其他不变，F0=？ 3）比较上述两种情况，判断哪种密闭性好？
注：此题用图解法求解。
N 1000
900
800
700
600
F
500
F0
F0
F
400
F’
300
F”
200
60°
100
30° 45°
45°
F”
变形
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BIGC 例4 一钢板采用三个铰制孔螺栓联接,下列三个方案哪个最好?
BIGC
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FL 2a
F 3
F 3
F 3
BIGC
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1
一、螺栓组计算
螺栓联接习题课
螺栓 组受 力分 析
轴向力
横向力
受拉 F k f FR
F=FQ/z
s m z
受剪 FS FR / z
旋转力矩
受拉 F
kfT
z
s ri
i 1
受剪
Fs max
Tr m a x
z
ri2
i 1
翻转力矩
Fm a x
M