螺栓联接例题

(4)求螺栓的小径
d1
4 1.3F0
π
41.310227 mm 12.82mm π 103
由设计手册查得d =16㎜ ，d1＝13.835mm，略大于12.82mm，
故选定M16普通螺栓, 螺栓的长度由结构确定。
• 例题： 图示铰链四杆机构（μL=2mm/mm），已 知 lAD各=5杆0m长m度。lA要B=求20：mm，lBC=60mm，lCD=85mm，
a
F
D
T
横向载荷 F 2T
ZD
不滑移条件：mFs f CF
强度条件：d1
1.3 4Fs
例:图示气缸盖用6个普通螺栓联接,已知气缸压
力p=2MPa，D=80mm,取 Fs 1.5F ,
160MPa , 试求: 螺栓小径；
F
F
解：1、求工作拉力F 2、求总拉力F0
D 2
802
F F p
三、典型实例分析
(3) 验算螺栓强度
ca
1.3F πd12
4 1.3 13929 π 20.7522
MPa
53.5MPa
4
已知螺栓材料为Q215，由表查得σS＝220MPa； 查表取 [σ]＝σs /S， 又因不控制预紧力，螺栓为M24碳钢。S＝3～2, 取S＝3
S 220 MPa 73.3MPa
二、紧螺栓联接强度计算
特点：需要预紧 FS
Fs
Fs
d
2 1
T1 d13
0.5
16
4
ca 2 32 1.3
F 1.3 Fs []
F
d12
4
d1
1.3 4Fs
Fs 1.3系数是考虑拧紧剪应力的影响
1、受横向载荷F的螺栓联接
F
Fs
F
Fs f
m2
Fs
m 1
Fs：预紧力 f：摩擦系数 C： 载荷系数
S3
故σca＜[σ] 合适。
三、典型实例分析
例7-2 一钢制压力容器见图
7-12。容器内压力为p＝2MPa， 容器内径为D2 ＝125mm，容器盖
由6个螺栓连接在容器上，设每
个螺栓承受的工作载荷为F，残 余预紧力为 F〃＝1.5F，如螺栓
材料选用45钢, 试设计螺栓的 直径。
图7-12
三、典型实例分析
解：此类连接属受轴向载荷的紧螺栓连接。 (1) 确定许用应力
螺栓材料为45钢，由教材取σS＝360MPa，
查表得，不控制预紧力，又45钢为碳钢，初选M16螺栓
S=4～2 取S＝3.5 ［σ］＝σS/S＝360/3.5 MPa＝103 MPa
三、典型实例分析
(2)计算工作载荷 容器盖螺栓组所承受的载荷
4
2
4
Z6
6
1674N
p
F0 Fs F 1.5F F
2.5F 4185N
D
3、求螺栓小径
d1
1.3 4 F0
1.3 4 4185
160
6.58mm
三、典型实例分析
例7-1 见图, 已知普
通螺栓连接承受的横向载荷
F =1500N, 用一个M24的螺
栓, 材料为Q215, 装配时用
• =4l5A㎜B＋lCD≤lBC＋lAD，即lAD≥lAB＋lCD－lBC • 故应该为机构为曲柄摇杆机构时，lAD的取值范围C
• 45㎜≤lAD≤125㎜
• ⑴试确定该机构是否有曲柄；
• ⑵若以构件AB为原动件，判断此机构是否存在急回运动， 若存在，试画图确定其极位夹角θ；
• ⑶的若位以置构；件AB为原动件，试画出该机构的最小传动角γmin
• ⑷回答：在什么情况下机构有死点位置？
• ⑸若AB、BC、CD三杆的长度不变，取杆AD为机架，要
获得曲柄摇杆机构，lAD的取值范围应为何值?
d1
1.3 4F0
l
Fs l F
l Fs
b
残 余 预 紧
Fs
Fs
力
未wenku.baidu.com紧
已拧紧,未 受工作载荷
已受工 作载荷
螺栓所受的总拉力 F0 Fs F
例：联轴器用6个普通螺栓联接。传递的扭
矩T=150N·m, f =0.15 ,C=1.2 螺栓材料的
许用应力, []=14D0=M150pmm求螺栓小径。
Fz＝(πD22/4)p＝(π1252/4)×2N＝24544N
每个螺栓所承受的工作载荷
F=Fz/z＝24544/6N＝4091N
(3)求每个螺栓所承受的总拉力 由已知条件，残余预紧力
F″＝1.5F＝1.5×4091N＝6136N F0=F+F″＝（4091+6136）N＝10227N
三、典型实例分析
BC共线时，γ=0°，有死点位置。
C C2
C′
C〞
γ
C1
γmin B
B2
Aθ
D
B′
B″
B1
• ⑸欲获得曲柄摇杆机构，杆AB一定是最短杆， 即
• lAD﹥lAB=20㎜。 • ①当杆AD是最长杆时（lAD﹥lCD=85㎜），有 • lABl=AB1＋25l㎜AD≤lBC＋lCD，即lAD≤lBC＋lCD－ • ②有当杆AD不是最长杆时（lAD≤lCD=85㎜），
： 联接的不滑移条件
d1
1.3 4Fs
F：横向载荷
m：接合面个数
Fs fm cF
Fs
cF fm
铰制孔螺栓联接
Lmin
d0
p
F d0Lmin
p
F
d02
4
2、受轴向载荷的紧螺栓联接
Fs F
预紧力 Fs 工作拉力 F pD 2 / 4
z
p 螺栓承受的总拉力F0
F0 Fs F
D
气缸螺栓联接图
所以
F 1.31500 N 13929N
0.14 11
三、典型实例分析
(2) 计算施加在扳手上的作用力F0
由教材知
T＝0.2F′ d F0 L＝0.2F′ d L＝15d＝15×24mm＝360㎜
查得
M24螺栓的小径 d1＝20.752mm 故 F0×360＝0.2×13929×24
F0＝185.7N
标准扳手拧紧, 即扳手长度
L≈1.5d 。 试 计 算 此 螺 栓 连
接 中 所 需 要 的 预 紧 力 F′,
并计算在拧紧螺母时, 施加
在扳手上的作用力F0, 同时
图
校核螺栓强度。
三、典型实例分析
解：此类连接属受横向载荷的紧螺栓连接。
(1) 计算所需的预紧力F′
F kf F fS nm
由已知 n = 1，m = 1，由教材查得fs = 0.14，kf= 1.3
C
B
A
D
• 答：
• ⑴因lAB＋lCD=20＋85=105﹤lBC＋lAD=60＋ 50=110，且连架杆AB为最短杆，故该机构有 曲柄，且AB杆为曲柄。此机构为曲柄摇杆机 构。
• ⑵∠C1AC2=θ为极位夹角，故此机构有急回 运动。
• ⑶最小传动角γmin=∠B″C″D。 • ⑷若以摇杆CD为主动件，则当曲柄AB与连杆