发布时间 : 星期三 文章《机械设计基础》试题库 - 联接 - 图文更新完毕开始阅读4e25626f25c52cc58bd6be5a
6??2.722?10F????60?61600?(1?0.2)??3000??616006?4?9.618?10?1???????
=921 113 N
综合以上三方面计算，取F′=11 000N。 2．计算螺栓的总拉力F0
这是受预紧力F′作用后又受轴向工作载荷F作用的紧螺栓连接，故螺栓的总拉力为
F0?F??1?CbCb?CmF?11000?0.2?3990?11798 N
3．确定螺栓直径
d1?4?1.3F0????
式中???为螺栓材料的许用拉伸应力，由题给条件知?????s/?S? =360/3=120MPa。 所以 d1?4?1.3?11798?12.757 mm
??120查GB196-81，取M16（d1=13.855mm>12.757mm）。
说明：该题也可先按托架不下滑条件确定预紧力F′，然后校核托架上部不分离和托架下部不压溃。
3. 有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。已知气缸中的压力P在0~2MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布圆直径D0=650mm。为保证气密性要求，剩余预紧力F???1.8F（F为螺栓的轴向工作载荷），螺栓间距t?4.5d（d为螺栓的大径）。螺栓材料的许用拉伸应力???=120MPa，许用应力幅???a?20MPa。选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度Cb/(Cb?Cm)?0.8，试设计此螺栓组连接。
解题分析：本题是典型的仅受轴向载荷作用的螺栓组连接。但是，螺栓所受载荷是变化的，因此应先按静强度计算螺栓直径，然后校核其疲劳强度。此外，为保证连接的气密性，不仅要保证足够大的剩余预紧力，而且要选择适当的螺栓数目，保证螺栓间间距不致过大。
解题要点： 1．初选螺栓数目Z
因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间间距不致过大，所以应选用较多的螺栓，初取Z=24。
2．计算螺栓的轴向工作载荷F （1）螺栓组连接的最大轴向载荷FQ： FQ=
?D42p???50042?2?3.927?10 N
5（2）螺栓的最大轴向工作载荷F： FQ=
FQZ?3.927?10246?16 362.5 N
3．计算螺栓的总拉力F0
F0?F???F?1.8F?F?2.8F?2.8?16 632.5
=45 815 N
4．计算螺栓直径
d1?4?1.3F0?????4?1.3?45815??120mm=25.139mm
查GB196-81，取M30（d1=26.211mm>25.139mm）。 5．校核螺栓疲劳强度
?a?CbCb?Cm?d1?2F2?0.8?2?16362.5??26.211212.13MPa????a20MPa
故螺栓满足疲劳强度。 6．校核螺栓间距 实际螺栓间距为
t??D0Z???65024?85.1mm?4.5d?4.5?30?135mm
故螺栓间距满足连接的气密性要求。
4. 起重卷筒与大齿轮用8个普通螺栓连接在一起，如图所示。已知卷筒直径D=4000mm，螺栓分布圆直径D0=500mm，接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数Ks=1.2，起重钢索拉力FQ=50000N，螺栓材料的许用拉伸应力???=100MPa。试设计该螺栓组的
螺栓直径。
解题分析：本题是典型的仅受旋转力矩作用的螺栓组连接。 由于本题是采用普通螺栓连接，是靠接合面间的摩擦力矩来平衡外载荷——旋转力矩，因此本题的关键是计算出螺栓所需要的预紧力F′。而本题中的螺栓仅受预紧力F′作用，故可按预紧力F′来确定螺栓的直径。
解题要点： 1．计算旋转力矩T T?FQd2?5000?04002?107N·mm
2．计算螺栓所需要的预紧力F′ 由 ZfF?得 F??D02?DsT
2KsTZfD0
将已知数值代入上式，可得
F??2KsTZfD0?2?1.2?1078?0.12?500?50 000 N·mm
3．确定螺栓直径
d1?4?13F??????4?1.3?50000??100?28.768 mm
查GB196-81，取M36（d1=31.670mm>28.768mm）。
讨论：（1）此题也可改为校核计算题，已知螺栓直径，校核其强度。其解题步骤仍然是需先求F′，然后验算?ca?1.3F?21?d/4????。
（2）此题也可改为计算起重钢索拉力FQ。已知螺栓直径，计算该螺栓所能承受的预紧力F′，然后按接合面摩擦力矩与作用于螺栓组连接上的旋转力矩相平衡的条件，求出拉力FQ，即由
ZfF?D02?KsFQd2
得 FQ?
ZfF?D0KsD
5. 下图所示两种夹紧螺栓连接，图a用一个螺栓连接，图b用两个螺栓连接。已知图a与图b中：载荷FQ=2 000N，轴径d=60mm，截获FQ至轴径中心距离L=200mm，螺栓中心至轴径中心距离l=50mm。轴与毂配合面之间的摩擦系数f=0.5mm, 可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料的许用拉伸应力???=100MPa。试确定图a和图b连接螺栓的直径d。
解题分析：（见图解）夹紧连接是借助地螺栓拧紧后，毂与轴之间产生的摩擦力矩来平衡外载荷FQ对轴中心产生的转矩，是螺栓组连接受旋转力矩作用的一种变异，连接螺栓仅受预紧力F′的作用。因为螺栓组连接后产生的摩擦力矩是由毂与轴之间的正压力FN来计算，当然该正压力FN的大小与螺栓预紧力F′的大小有关，但若仍然按照一般情况来计算则会出现错误。在确定预紧力F′与正压力FN的关系时，对于图a可将毂上K点处视为铰链，取一部分为分离体；而对于图b可取左半毂为分离体。F′与FN之间的关系式确定后，再根据轴与毂之间不发生相对滑动的条件，确定出正压力FN与载荷FQ之间的关系式，将两式联立求解，便可计算出预紧力F′之值，最后按螺栓连接的强度条件式，确定出所需连接螺栓的直径d。