机械设计螺栓联接习题课.

螺栓联接习题课一、螺栓组计算螺栓组受力分析轴向力横向力旋转力矩翻转力矩F=FQ/zziirrMF12maxmaxzmFkFsRf受拉zFFRS/受剪ziisfrTkF1受拉ziisrTrF12maxmax受剪受拉螺栓受变载：][4/3.12ccdF紧联接受F’和F][4/2dmFs][psphdF][4/2cdFσa影响疲劳强度][4/3.120ccdF单个螺栓强度计算受剪螺栓：松联接：仅受F’：受静载：F0=F+F”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°）解：（一）受力分析QQHQH=QcosθQVQV=QsinθHMHQHH=QcosθMH=H·300VMVQVV=QsinθMV=V·400H=4330N，V=2500N，M=MH-MV=299000N·mm（二）工作条件分析1、保证结合面不滑移HkzFfs又：zVcccFF212)(1212VcccHkzFsf2、受力最大螺栓轴向载荷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NMrrMFiiM299)100200(420022812maxmaxc、最大工作载荷NFFFMV5.611maxmaxd、螺栓总拉力)2.0(8.5784211max2110cccNFcccFF=5662.5N8.0212ccc取：kf=1.3μs=0.133、螺栓直径：][3.140Fdcd1d4、其它条件a、左侧不出现间隙：b、接合面右侧不压溃：][PpWMAFz0212WMAFzWMAzVcccFzp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。翻转力矩对挤压应力的影响选择螺栓性能等级，计算许用应力。][QQ例2、设计图示螺纹联接：1.受拉螺栓2.受剪螺栓解：一）受力分析RTFSRFSRFSRFSRFSTFSTFSTFSTR=Q/2=10000NQT=R×300=3000000N.mmR使各螺栓受到横向工作载荷FSR：FSR=R/4=2500（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。受载最大的螺栓：受拉螺栓：)(70714NrTrTFiST受剪螺栓：)(707142maxNrTrrTFiST相同)(9014135cos222NFFFFFSTSRSTSSR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。SfsFkF)(90140NFkFsSf（取：kf=1.3、μs=0.13）受剪螺栓选择螺栓性能等级，计算许用应力。][][3.14Fdc螺栓直径：d1d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）选择螺栓性能等级，计算许用应力。][螺栓直径：][4SFd查手册比较受拉螺栓：SSFFF61.3133.1相同材料螺栓，由P110表6.3：][][d受拉d受剪例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）若将垫片改为较软的，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。1002003004005006007008009001000N变形60°30°45°45°FF0F”FF0F”F’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?F3F3F3FL2aFL2aFmax=F3=FL2aF3+F3F3F3FL2aFL2aFmax=F1=F3=222231323aLFaFLFF3F3F3FL3aFl3aFL3aFmax=F2=222313150cos33233aLaLFaFLFaFLF比较：方案一：Fmax=FL2aF3+方案二：Fmax=22313aLF方案三：Fmax=2313aLaLF——差谁好？22313aLF2313aLaLF由：a534L=结论：1）当La534时，方案三最好。2）当La534时，方案二最好。例5指出下列各图中的错误。§2螺纹联接的主要类型、材料一、主要类型（注意各图的画法）1、螺栓联接受拉——普通螺栓普通螺栓：无需在被联件上加工螺纹孔，装拆方便，用于两被联件均不太厚的场合。受剪——铰制孔螺栓铰制孔螺栓：除起联接作用外，还起定位作用。2、双头螺柱联接用于有一联接件较厚，并经常装拆的场合，拆卸时只需拧下螺母即可。3、螺钉联接用于有一联接件较厚，且不需经常装拆的场合。4、紧定螺钉联接螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。潘存云教授研制地脚螺栓起吊螺钉5专用螺纹联接T型螺栓爆炸螺栓(箭星分离：起爆解锁）