32_北航机械设计答案—螺纹连接

第32章螺纹连接的设计32-1试找出图32-27中所示螺纹连接结构中的错误，并改正。

(a)

(b)

I

(c)

(d)

图32-27

32-13有一刚性凸缘联轴器，用材料为Q235的普通螺栓连接以传递转矩T,现欲提高其传递的转矩，但限于结构不能增加螺栓的直径和数目，试提出三种能提高联轴器传递转矩的方法。

答：①可以适当增加结合面的数量；

F 'I

隹丄』kN

s

mz 0.12 1 8

25kN

② 可以适当增加预紧力；

③ 可以适当增加接合面的粗糙度，以提高摩擦因数。 （如果第1种，不能实现，可以增加结合面数量）

32-26图32-43为由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架，两块边板各用 4

个螺栓与工字钢相连接，托架所受载荷随吊重量不同而变化，其最大载荷为 20kN 。试确定

应采用哪种连接类型，并计算出螺栓直径。

图 32-43

解：根据托架的结构，可以采用普通螺栓连接或铰制孔螺栓连接。

（1）采用普通螺栓连接 螺栓组受横向载荷： F R 20kN

旋转力矩：T F R L 20 300N m 6000 N m

① 在横向载荷F R 作用下，各螺栓所受预紧力，由公式（32-23），取

k f 1.2, f 0.12， m 1, z 8可得

S

F 2

k f T

z

1.2 6000 8 75,2

kN 8.49kN

②在旋转力矩作用 T 下，各螺栓所受预紧力，由公式（

32-27 ）可得

k f T

1.2 6000

F 2

z

kN 70.71kN

0.12 8 75/2

s

r i

其中

A D

r 8 〔J1502 1 502mm 75/2 mm

2

（此题应该采用你第一次的方法，只是 F F 1 F 2），因为预

紧力的方向为轴向方向，直接相加

的直径为

4 1.3 90.14 103

mm 15.78mm V 3.14 600

在横向载荷20kN 的作用下，各螺栓所受的横向力为

F R 丘旦 kN 2.5kN

z 8

在旋转力矩T 的作用下，各螺栓所受横向力为

1

F '2 '2

F 1

F 2 2F 1F 2 cos135 kN

,252

70.712

2 25 70.71 cos135 kN 90.14kN

选取螺栓强度等级为 10.9级，可得s 900MPa ，取螺栓连接的安全系数［S ］ 1.5，

从图32-43（ b ）可知，各螺栓所受合预紧力为

则螺栓材料的许用应力［ 900/1.5MPa 600MPa ，则所需的螺栓危险剖面

]s /[S]

4 1.3F

[]

按GB169-81，选用 M16的螺栓。 （请用下面的方法计算一下，看看结果） 先把横向力合成，得到最大的横向力,

结果差距很大

然后用（ 32-23 ），计算预紧力。

4 1.3F

4 1.3 194.

5 103 ------------ mm 23.13mm 3.14 600

按GB169-81，选用 M24的螺栓。

（2）采用铰制孔螺栓连接

9.01kN

240MPa ，取螺栓连接的安全系数[S ]

2.5，

[S p ] 2.5，则螺栓材料的许用剪应力

[]

s

/[S ] 240/2.5MPa 96MPa ，许用挤

s

/[S p ] 240/2.5MPa 96MPa ，则所需的螺栓危险剖面的直径为

①在横向载荷F R 作用下，

各螺栓所受剪力, 由公式（

32-25 ）可得

②在旋转力矩作用

F

s max

F s

T 下, 其中「

max 「

1 「

2

丘^kN

z 8

各螺栓所受剪力, T 「max

z 2

「i

i 1

2.5kN

由公式（

32-31 ）可得

6000 75

2 kN 7.07kN

8 (75 2)2

—\;1502 1 502

mm 75j2mm 2 从图32-43（c ）可知，各螺栓所受合剪力为 F

sR -J F S F

S 2 max

2F s^smax COS135 kN .2.52 7.072

2 2.5 7.07 cos135 kN

F R 合成

'2 "2 R F R 各螺栓的预紧力为:

螺栓直径:

2 2 F R

F R 2F R F R COS 135 kN

2

2

2.5 8.49

2 2.5 8.49 cos135 kN

19.45kN

k f F

R 合成

s

m

1 2 19 45 kN 194.5kN 0.12 1

选取螺栓强度等级为

4.6级，可得s

压应力[p ]

按许用剪应力计算

d1

[ ]m 3.14 96 1

3

4

9。1 10

mm 10.94mm