机械设计螺栓习题课

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螺纹连接习题课
例1、如图所示,用六个(小径d1=13.835 mm)的普 通螺栓联接的钢制液压油缸,螺栓的相对刚度为0.4, 螺栓材料的许用应力,油缸直径D = 120mm,缸内油 压p = 4.6MPa,为保证紧密性,要求螺栓的残余预紧 力至少为其轴向工作载荷F的1.5倍,求预紧力的取值 范围。
p
(1)螺栓小径 d 1
(2)螺栓的最大应力 ,最小应力 和应力
max
min
幅 值。
a
例10.图示刚性联轴器由6个均布于直径 D 195mm 0
的圆周上的螺栓联接,联轴器传递的转
矩 T 2600 N m。试按下列两种情况校核螺栓联接
的强度。
(1)采用 M16 的小六角头铰制孔用螺栓,如图中方
例9.某气缸体与缸盖的螺栓组联接。已知:缸体
内径 D 220mm ,气缸工作压力P 0 1.6N / mm2,
螺栓数目为12只,螺栓材料的 200N / mm2 , s
许用安全系数 S 2.6 ,又知,当螺栓的工作拉力
(单个)F 3000N
时,残余预紧力 F 8100N; p
而当 F 1300N 时,F 9250N 。试求:
(3)说明在(2)的情况下,该螺栓组联接是 否安全?
例6. 如图为某液压系统两零件的联接及受力简图。
两零件间有两液压油腔相连(图中未画出其他油路) ,
两油腔中油压沿联接螺栓轴线方向的合力分别
为 P1 45kN,P2 20kN,作用点为 A和 B 。两零件用
6个强度等级为10.9的普通螺栓联接σs 900MPa;为
拉力 FQ
和联接的紧密性

例13. 螺纹的公称直径是指螺纹的 径,螺
纹的升角是指螺纹 径处的升角。螺旋的自
锁条件为
,拧紧螺
母时效率公式为

例14. 仅承受预紧力的紧螺栓联接强度计算
时,螺栓的危险截面上有
和载
荷联合作用。因此,在截面上有 应力
和 应力。
例15. 受力较大、一个被联接件不能钻通孔
附表:GB196-81
d1mm 8.376 10.106 11.835 13.835 15.294 17.294
dmm 10
12
14
16
18
20
例4. 如图所示,一支架用四个螺栓固定于铅垂
的墙上,螺栓为上、下两个。螺栓距轴线 OO
的距离为200mm,载荷 P 20000N ,铅垂
向下,离墙壁距离为400mm,为使支架在 P

所示。螺栓受剪面处直径
d 0
17mm
,螺栓材
料为45号钢;其许用剪应力 195MPa ;许用挤
压应力 300MPa ;联轴器的材料为HT250,许用 P1
挤压应力 100MPa 。 P2
(2)采用 M16 的普通螺栓,如图中方案 所示。结 合面的摩擦系数为 f 0.15 ,螺栓材料为45号钢;许例8.来自图示凸缘联轴器用八个受拉普通螺栓联
接( M16 的螺栓,螺栓小径 d 13.835mm), 1
已知螺栓分布圆的直径D 250mm,接合面 0
间的摩擦系数 f 0.12 ,考虑摩擦传力的可靠
性系数 K 1.2 ,螺栓的许用应 s
力 160MPa,试计算该联轴器能传递的最
大转矩 T ? max
例7. 图示一厚度为15mm的薄板,用两个铰 制孔用螺栓固定在机架上。已知载
荷 P 4000N ,螺栓、板和机架材料许用拉
应力 120MPa ,许用剪应力 95MPa, 许用挤压应力 150MPa ,板间摩擦系
数 f 0.2 。
(1)确定合理的螺纹直径。
(2)若改用普通螺栓,螺栓直径应为多 大? (取可靠性系数 Ks) 1.2
作用下不相对滑动,也不产生分离,求受轴向 载荷最大螺栓上所受的总拉力。
设:(1)支架底与墙之间的摩擦系数 f 0.15
(2)取可靠系数 KS 1.2
(3)受轴向载荷最大的螺栓在外载荷作
用下应保持的剩余预紧力Fp' 0.4F( F 为轴向
工作拉力)
(4)相对刚度系数 Cb Cb Cm 0.3
达到系统的密封要求,应保证接合面间的残余预紧
力 Fp'为螺栓工作拉力 F的1.5倍(即Fp' 1.5F,F
为单个螺栓的工作拉力 )。螺栓的相对刚度
为Cb Cb Cm 0.3,安全系数 S 3,
试确定螺栓的公称直径和预紧力。
附: d
10
12
14
16
18
20
d1 8.376 10.106 11.835 13.835 15.294 17.294 d 2 9.026 10.836 12.701 14.701 16.376 18.376
例5. 图示的方形盖板用四个 M12d1 10.106mm
的螺栓与箱体联接,位于对称中心O点处的吊
环受拉力F已知螺栓的许用应 力 427MPa,
Fp' 0.6F ;问: (1)作用在吊环上的最大拉力 F ?
(2)由于制造误差,吊环的位置由O 移至 O'
点,若测得 OO' 5 2mm ,求 F下受力最大 螺栓的工作拉力F 。
用拉应力 240MPa ,螺纹内径 d 13.835mm , 1
可靠性系数 K 1.2 。 s
例11. 若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一
定,则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的


例12. 压力容器的紧螺栓联接中,若螺栓的
预紧力和容器的压强不变,而仅将凸缘间
的铜垫片换成橡胶垫片,则螺栓所受的总
例2、图示气缸用8个M12普通螺栓联接,螺栓小径d1=10.1mm。已 知气缸直径D=100mm,气缸工作压力p = 0 ~ 4 MPa,螺栓的相对 刚度cb /(cb+cm)= 0.8,预紧力Fp = 8012N。螺栓材料的极限应力 图如所示。试:
1.取安全系数S = 1.4,验算螺栓静强度条件:σca≤[σ] ; 2.求残余预紧力 ; 3.求气缸工作时螺栓的应力σmax、σmin;在极限应力图上 确定螺栓极限应力点W′。
σa / MPa
100
p D=100mm
50
0 50 100
200
螺栓材料的极限应力图
450
300 350 σm / MPa
例3. 如图所示的扳手柄用两个普通螺栓联接,
最大扳拧力P 200N,试确定所需的螺栓直径 。
已知d :螺栓的许用拉应力 90N / mm,2扳手两
零件之间摩擦系数 f 0.18 ,取可靠性系 数 Ks 1.1。
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