发布时间 : 星期一 文章《机械设计基础》试题库 - 联接 - 图文更新完毕开始阅读
题4-52图 题4-53图
54 一牵曳钩用2个M10（dl=8.376 mm）的普通螺栓固定于机体上，如题4-54图所示。已知接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服极限σs=360MPa，许用安全系数[S]=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力FRmax。
题 4—54题图
55 题4-55图所示为一凸缘联轴器，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]P1=100MPa，螺栓材料的许用切应力[τ]=92MPa，许用挤压应力[σ]P2=300MPa，许用拉伸应力[σ]=120MPa。试计算该螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax。若传递的最大转矩Tmax不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓小径dl的计算值（设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16，可靠性系数Ks=1.2）。
56 有一提升装置如题4-56图所示。
题4-55题图 题4-56图
（1）卷筒用6个M8（d1=6.647mm）的普通螺栓固连在蜗轮上，已知卷筒直径D=150mm，螺栓均布于直径D0=180mm的圆周上，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料的许用拉伸应力[σ]=120MPa，试求该螺栓组连接允许的最大提升载荷Wmax。
（2）若已知Wmax=6 000N，其他条件同（1），试确定螺栓直径。 五、结构题
57 试画出普通螺栓连接结构图。
已知条件：（1）两被连接件是铸件，厚度各约为15mm和20mm；
（2）采用M12普通螺栓； （3）采用弹簧垫圈防松。
要求按1：1的比例画出。
58 试画出铰制孔用螺栓连接结构图。
已知条件：（1）两被连接件是厚度约为20mm的钢板；
（2）采用M10铰制孔用螺栓。
要
求
按
1
：
1
的
比
例
画
出
。
例解
.1. 一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，螺栓
的布置有（a）、（b）两种方案，如图所示。
已知：螺栓材料为Q235，[σ]=95MPa、[τ]=96 MPa，钢板[σ]P=320 MPa，铸铁[σ]P1=180 MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，载荷FΣ=12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。
（1）试比较哪种螺栓布置方案合理？
（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接时的累栓直径。
解题分析：本题是螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用的典型例子。解题时，首先要将作用于钢板上的外载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心简化，得出该螺栓组连接受横向载荷FΣ和旋转力矩T两种简单载荷作用的结论。然后将这两种简单载荷分配给各个螺栓，找出受力最大的螺栓，并把该螺栓承受的横向载荷用矢量叠架原理求
出合成载荷。在外载荷与螺栓数目一定的条件下，对不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的载荷是不同的，显然使受力最大的螺栓承受较小的载荷是比较合理的螺栓布置方案。若螺栓组采用铰制孔用螺栓连接，则靠螺栓光杆部分受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷，其设计准则是保证螺栓的剪切强度和连接的挤压强度，可按相应的强度条件式，计算受力最大螺栓危险剖面的直径。若螺栓组采用普通螺栓连接，则靠拧紧螺母使被连接件接合面间产生足够的摩擦力来传递横向载荷。在此情况下，应先按受力最大螺栓承受的横向载荷，求出螺栓所需的紧力；然后用只受预紧力作用的紧螺栓连接，受拉强度条件式计算螺栓危险剖面的直径d1；最后根据d1查标准选取螺栓直径d，并根据被连接件厚度、螺母及垫圈厚度确定螺栓的标准长度。
解题要点：
1．螺栓组连接受力分析 （1）将载荷简化
将载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心O点简化，得一横向载荷FΣ=12000N和一旋
转力矩T=FΣl=12000×400=4.8×106N·mm（图解一）。
（2）确定各个螺栓所受的横向载荷
在横向力FΣ作用下，各个螺栓所受的横向载荷Fs1大小相同，与FΣ同向。 Fs1=FΣ/4=12000/4=3000 N
而在旋转力矩T作用下，由于各个螺栓中心至形心O点距离相等，所以各个螺栓所受的横向载荷FS2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心与形心O的连线（图解二）。
对于方案（a），各螺栓中心至形心O点的距离为
ra?a?a22?100T4ra2?1002?141.1mm6
N所以 Fs2a??4.8?104?141.4?8487
由图解二（a）可知，螺栓1和2所受两力的夹角a最小，故螺栓1和2所受横向载荷最大，即
Fsmaxa?Fs1?Fs2a?2Fs1Fs2acos?
222?3000?84872?2?3000?8487?cos45??10820N
对于方案（b），各螺栓中心至形心O点的距离为 rb=a=100mm 所以 Fs2b?T4rb?4.8?104?1006?12000N
由图解二b可知，螺栓1所受横向载荷最大，即
Fsmaxb?Fs1?Fs2b?3000?12000?15000N
（3）两种方案比较
在螺栓布置方案（a）中，受力最大的螺栓1和2所受的总横向载荷Fsmaxa=10820N；
而在螺栓布置方案（b）中，受力最大的螺栓1所受的总横向载荷Fsmaxb=15000N。可以看出，
Fsmaxa 2．按螺栓布置方案（a）确定螺栓直径