機械設計習題集答案第十五章螺紋連接(解答)(編輯修改稿)
2025-07-21 16:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 總的橫向載荷為 = = = = N=9014 N（c）確定鉸制孔用螺栓直徑：，查教材表11—4得=240MPa，查表11—6得S= ， [τ]=/S=240/ MPa =96 MPa根據(jù)教材式（11—23），得螺栓桿危險剖面直徑為 ≥ = mm= mm由手冊按GB27—88查得，當螺紋公稱直徑為10 mm時，螺桿光桿部分直徑=11 mm，符合強度要求，故選M10（GB27—88）的鉸制孔用螺栓。分析與思考：普通螺栓連接和鉸制孔用螺栓連接的結(jié)構(gòu)上各有何特點？當這兩種螺栓連接在承受橫向外載荷時，螺栓各受什么力的作用?答：普通螺栓（受拉螺栓）連接，被連接件孔和螺栓桿之間有間隙，通孔加工精度較低，結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便，應用廣泛；鉸制孔用螺栓（受剪螺栓）連接，被連接件孔和螺栓桿之間常采用基孔制過渡配合，孔的加工精度要求較高，一般用于螺栓桿承受橫向載荷或要求精確固定被連接件相對位置的場合。普通螺栓在受橫向外載荷時，螺栓受到拉伸預緊力作用；而鉸制孔用螺栓在承受橫向外載荷時，分別受到剪切應力和螺栓與孔配合面的擠壓應力的作用。15—7 一方形蓋板用四個螺栓與箱體連接，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。蓋板中心O點的吊環(huán)受拉力FQ=20000N，設剩余預緊力F″=, F為螺栓所受的軸向工作載荷。試求：（1）螺栓所受的總拉力F。，并計算確定螺栓直徑（螺栓材料為45號鋼，）。（2）如因制造誤差，吊環(huán)由O點移到O′點，且OO′=5mm,求受力最大螺栓所受的總拉力F。，并校核（1）中確定的螺栓的強度。解題要點：（1）吊環(huán)中心在O點時： 此螺栓的受力屬于既受預緊力F′作用又受軸向工作載荷F作用的情況。根據(jù)題給條件，可求出螺栓的總拉力： F0=F″+F=+F=而軸向工作載荷F是由軸向載荷FQ引起的，故有： 題15—7圖 ∴ 螺栓材料45號鋼、 ，查表11—5a取S=3，則/S=480/3MPa=160MPa ,故 查GB19681，取M12（d1=＞）。（2）吊環(huán)中心移至O′點時：首先將載荷FQ向O點簡化，得一軸向載荷FQ和一翻轉(zhuǎn)力矩M。M使蓋板有繞螺栓1和3中心連線翻轉(zhuǎn)的趨勢。 顯然螺栓4受力最大，其軸向工作載荷為 ∴ ∴ 故吊環(huán)中心偏移至O′點后，螺栓強度仍足夠。 分析與思考：（1）緊螺栓連接的工作拉力為脈動變化時，螺栓總拉力是如何變化的？試畫出其受力變形圖，并加以說明。答：總拉力，受力變形圖見主教材圖1116。（2）提高螺栓連接強度的措施有哪些？這些措施中哪些主要是針對靜強度？哪些主要是針對疲勞強度？答：措施有：1）改善螺紋牙間的載荷分配；2）減少螺栓的應力幅；3）采用合理制造工藝；4）避免附加彎曲應力；5）減少應力集中。第1）種措施主要對靜強度，其余四種主要針對疲勞強度。 15—8 有一氣缸蓋與缸體凸緣采用普通螺栓連接，如圖所示。已知氣缸中的壓力p在0~2MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mm，螺栓分布圓直徑D0=650mm。為保證氣密性要求，剩余預緊力F″=，螺栓間距t≤（d為螺栓的大徑）。螺栓材料的許用拉伸應力[σ]=120MPa，許用應力幅[σɑ]=20MPa。選用銅皮石棉墊片螺栓相對剛度C1/（C1+C2）=，試設計此螺栓組連接。 解題要點：（1） 選螺栓數(shù)目Z ：因為螺栓分布圓直徑較大，為保證螺栓間間距不致過大，所以選用較多的螺栓，初取Z=24。 （2）計算螺栓的軸向工作載荷F ：1）螺栓組連接的最大軸向載荷FQ 2） 螺栓的最大軸向工作載荷F： 題158圖（3）計算螺栓的總拉力F0 （4）計算螺栓直徑 ：查GB196—81，取M30（d1=）（5）校核螺栓疲勞強度 ： 故螺栓滿足疲勞強度要求。 （6）校核螺栓間距 ： 實際螺栓間距為 故螺栓間距滿足聯(lián)接的氣密性要求。分析與思考（1） 對于受軸向變載荷作用的螺栓，可以采用哪些措施來減小螺栓的應力幅σa答：1）增加螺栓的長度，以適當減小螺栓無螺紋部分的截面積，在螺母下面安裝彈性元件。2）增大被連接件剛度措施：a）改進被連接件的結(jié)構(gòu)；b）采用剛度大的硬墊片，對于有緊密性要求的汽缸連接，不應采用較軟的
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