螺纹连接例题与测试题.doc

[例2] 有一轴承托架用4个普通螺栓固连于钢立柱上，托架材料为HT150，许用挤压应力[σ]P =60MPa，螺栓材料强度级别6.8级，许用安全系数[s]=4，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数KS=1.2，螺栓相对刚度，载荷P=6000N，尺寸如例图2.5所示，设计此螺栓组连接。 [解] 1．螺栓组受力分析 如例图2．5所示，载荷p可分解为： 横向载荷 Py=Pcos30°=6000cos30°=5196 N (铅垂向下) 轴向载荷 Px=Psin30°= 6000sin30°= 3000 N (水平向右) 倾覆力矩 M = Px×180+ Py×420=3000×180+5196×420 = 2.722×N·mm 显然该螺栓组连接受横向载荷Py、轴向载荷Px和倾覆力矩M三种简单载荷的共同作用。 (1)确定受力最大螺栓的轴向工作载荷。首先确定在轴向载荷Px作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷 然后确定在倾覆力矩M的作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷由公式（11-33）P273为 显然，上部螺栓受力最大，其轴向工作载荷为 F=FP+FM=750+3240=3990 N (2)确定螺栓的预紧力F’。 ①由托架不下滑条件计算预紧力F’，该螺栓组连接预紧后，受轴向载荷Px作用时，其接合面间压紧力为剩余预紧力F”，而受倾覆力矩M作用时，其接合面上部压紧力减小，下部压紧力增大，故M对接合面间压紧力的影响可以不考虑。固此，托架不下滑的条件式为 式中 Py——横向载荷，Py =5196N； FP——螺栓所受的由Px引起的轴向工作载荷，FP=750N； f——接合面问摩擦系数，f=0.15； Ks——可靠性系数， Ks =1.2； ②由接合面不分离条件公式(11-35)p273计算预紧力F’。 ③由托架下部不被压溃条件公式(11-34)p273计算预紧力；（钢立柱抗挤压强度高于铸铁托架) 式中 [σ]p——托架材料的许用挤压应力，[σ]p= 60MPa； 其它参数同前。 所以 综合以上三方面计算，取F = 11000 N。 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F0为 3．确定螺栓直径 式中 [σ]——螺栓材料的许用拉伸应力。 由题给条件知，强度级别为6.8级，得σs=480MPa，[S]=4，所以 [σ]= σS/ [S]=480/4=120 MPa 查GBl96--1981，取M16(d1=13.835mm12.757mm)。 [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的情况。 [例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—1MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布圆周直径D0=650mm，为保证气密性要求，剩余预紧力F”=1.8 F(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[σ]=120MPa，许用应力幅[σ]a=20MPa，选用铜皮石棉垫 片，螺栓相对刚度。试设计此螺栓组连接。 [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] 1．初选螺栓数目z 因为螺栓分布圆周直径较大，为保证螺栓间间距不致过大，所以应选用较多的螺栓，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 (2)螺栓的最大轴向工作载荷F 3．计算螺栓的总拉力F0 F0=F”+F=1.8F+F=2.8F=2.8X16362.5=45815 N 4．计算螺栓直径 查GB 196--1981，取M30(d1=26．211 mm25．139mm)。 5．校核螺栓疲劳强度 故螺栓满足疲劳强度。 6．校核螺栓间距 实际螺栓间距 故螺栓间距满足连接的气密性要求。 [题4] 图示为一凸缘联轴器，用6个M10的铰制孔用螺栓连接，结构尺寸如图所示。两半联轴器材料为HT200，其许用挤压应力[σ]pl=100MPa。螺栓材料的许用剪应力[τ]=92 MPa，许用挤压应力 [σ]p2 =300 MPa，许用拉