螺栓组受力分析例题
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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]=96MPa,钢板[σ]P=320MPa,铸铁[σ]P1=180MPa,接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数K f =1.2,载荷FΣ=12000N,尺寸l=400mm,a=100mm。
托架螺栓组联接(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螺栓直径。
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=F Σl=12000×400=4.8×106N·mm(图解一)。
螺纹连接习题解答1111——1 1 一牵曳钩用一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上,如图所示。
已知接合面间的摩擦系数f=0.15f=0.15,,螺栓材料为Q235Q235、、强度级别为4.6级,装配时控制预紧力,试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析:本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子.它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R 。
解题时,要先求出螺栓组所受的预紧力,然后,以连接的接合面不滑移作为计算准则,根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R 。
解题要点:(1)求预紧力F ′:由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa =240MPa,查教材表,查教材表1111——5(a ),取S=1.35S=1.35,则许用拉应力:,则许用拉应力:,则许用拉应力: [ [σ]= ]= σσS /S=240/1.35 MPa=178 MPa MPa ,,查(GB196GB196——8686))M10螺纹小径d 1=8.376mm 由教材式(1111——1313)): 1.3F 1.3F′′/(πd 21/4/4))≤[σ]MPa 得:F ′=[=[σσ]πd 21/(4×1.31.3))=178 =178 ×π××π××π×8.3768.3762/5.2 N=7535 N(2)求牵引力F R :由式(由式(111111——2525)得)得F R =F =F′′fzm/K f =7535=7535××0.150.15××2×1/1.2N=1883.8 N 1/1.2N=1883.8 N (取(取K f =1.2=1.2))1111——2 2 一刚性凸缘联轴器用一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓(螺栓栓(螺栓 GB27 GB27 GB27——8888)连接,结构尺寸如图所示。
习题与参考答案一、单项选择题(从给出的A、B、C、D中选一个答案)1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时,细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。
A. 好B. 差C. 相同D. 不一定2 用于连接的螺纹牙型为三角形,这是因为三角形螺纹。
A. 牙根强度高,自锁性能好B. 传动效率高C. 防振性能好D. 自锁性能差3 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定,则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。
A. 螺距和牙型角B. 升角和头数C. 导程和牙形斜角D. 螺距和升角4 对于连接用螺纹,主要要求连接可靠,自锁性能好,故常选用。
A. 升角小,单线三角形螺纹B. 升角大,双线三角形螺纹C. 升角小,单线梯形螺纹D. 升角大,双线矩形螺纹5 用于薄壁零件连接的螺纹,应采用。
A. 三角形细牙螺纹B. 梯形螺纹C. 锯齿形螺纹D. 多线的三角形粗牙螺纹6 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时,该螺栓组中的螺栓。
A. 必受剪切力作用B. 必受拉力作用C. 同时受到剪切与拉伸D. 既可能受剪切,也可能受挤压作用7 计算紧螺栓连接的拉伸强度时,考虑到拉伸与扭转的复合作用,应将拉伸载荷增加到原来的倍。
A. 1.1B. 1.3C. 1.25D. 0.38 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器,在传递转矩时,。
A. 螺栓的横截面受剪切B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压C. 螺栓同时受剪切与挤压D. 螺栓受拉伸与扭转作用9 在下列四种具有相同公称直径和螺距,并采用相同配对材料的传动螺旋副中,传动效率最高的是。
A. 单线矩形螺旋副B. 单线梯形螺旋副C. 双线矩形螺旋副D. 双线梯形螺旋副10 在螺栓连接中,有时在一个螺栓上采用双螺母,其目的是。
A. 提高强度B. 提高刚度C. 防松D. 减小每圈螺纹牙上的受力11 在同一螺栓组中,螺栓的材料、直径和长度均应相同,这是为了。
A. 受力均匀B. 便于装配.C. 外形美观D. 降低成本12 螺栓的材料性能等级标成6.8级,其数字6.8代表 。
例题11—1 如图11—14 所示,矩形钢板用4个螺栓固定在铸铁支架上。
受悬臂载荷=∑F 12000N ,接合面间的摩擦系数=f 0.15,可靠性系数=f K 1.2,=l 400mm ,=a 100mm 。
试求:
(1)用铰制孔螺栓连接时,受载最大的螺栓所受的横向剪切力;(2)普通螺栓连接时,螺栓所需的预紧力。
解题分析 本题螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用。
解题时,首先要将作用于钢板上的外载荷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和旋转力矩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螺栓,找出受力最大的螺栓,利用力的叠加原理求出合成载荷,如图11—15所示。
若螺栓组采用铰制孔螺栓,则通过挤压传递横向载荷。
若采用普通螺栓连接,则采用连接面上足够的摩擦力来传递横向载荷。
此时,应按螺栓所需的横向载荷,求出预紧力。
具体受力分析步骤见表11—4。
图11—14 托架螺栓组连接图 图11—15 托架螺栓组连接的受力分析
表11—4 螺栓组连接的受力分析步骤。