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第五章 螺纹联接及螺旋传动例题及答案

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05 机械设计作业参考答案_螺纹连接和螺旋传动

05 机械设计作业参考答案_螺纹连接和螺旋传动

螺纹连接和螺旋传动1、【答】普通螺纹：牙型为等边三角形，牙型角60度，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。

同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙，细牙螺纹升角小，自锁性好，抗剪切强度高，但因牙细不耐磨，容易滑扣。

应用：一般连接多用粗牙螺纹。

细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用。

矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角 0α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副=磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。

梯形螺纹：牙型为等腰梯形，牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好。

主要用于传动螺纹。

锯齿型螺纹：牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度。

外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内外螺纹旋合后，大径无间隙便于对中，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。

用于单向受力的传动螺纹。

普通螺纹适合用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。

普通螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。

2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？【答】可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓连接的强度。

3、【答】连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接一般都不会自动松脱。

但在冲击、振动、变载荷及温度变化较大的情况下，连接有可能松动，甚至松开，造成连接失效，引起机器损坏，甚至导致严重的人身事故等。

所以在设计螺纹连接时，必须考虑防松问题。

螺纹连接防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。

具体的防松装置或方法很多，按工作原理可分为摩擦防松、机械防松和其它方法，如端面冲点法防松、粘合法防松，防松效果良好，但仅适用于很少拆开或不拆的连接。

【答】螺纹联接的主要类型有螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接和紧定螺钉联接四种。

第五章螺纹连接和螺旋传动练习题dayin

第五章螺纹连接和螺旋传动练习题dayin

第五章螺纹联接及螺旋传动三、设计计算题5－68 试推导如图所示受转距T作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式：1）当用普通螺栓时；2）当用铰制孔用螺栓时。

题5－68图题5－69图5－69 如图示某吊钩螺纹的直径d=36mm，若吊钩材料未35钢，试求吊钩的最大起重量、5－70 如图示某机构的拉杆端部采用普通粗牙螺纹联接。

已知，拉杆所受的最大载荷F＝15kN，载荷很少变动，拉杆材料为Q235钢，试确定拉杆螺纹直径。

题5－70图题5－71图题5－72图5－71 如图示的起重滑轮的松联接螺栓。

已知起吊重物的重量F＝20kN，螺栓材料为Q235钢，试求该螺栓的直径。

5－72 如图示一弓形夹钳，用M30的螺杆来夹紧工作，压紧力F＝40kN，螺杆材料为45钢，d0=20mm，该螺纹副和螺杆末端与工件的摩擦系数均为μ＝0.15。

试验算螺杆的强度。

5－73 如图示为一铣刀盘的装夹装置，铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动，已知最大切削力F＝4kN圆盘与铣刀间的摩擦系数μs＝0.1，轴材料为45钢，其他尺寸如图，试求轴端的螺纹直径d？5－74 如图示，已知作用在轴承盖上的力F＝10kN,轴承盖用四个螺钉固定于铸铁箱体上，螺钉材料为Q235钢，今取剩余预紧力F″＝0.4F，不控制预紧力。

求所需的螺钉直径。

题5－73图题5－74图题5－75图5－75 设图示螺栓刚度C b，被联接件的刚度C m，若C m＝8C b，预紧力F′＝1kN，外载荷F＝1.1kN，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。

5－76 图示为一液压油缸，油压p＝3MPa,缸径D＝160mm，为保证气密性要求，螺柱间距不得大于100mm。

试计算其缸盖的螺柱联和螺柱分布圆直径D0。

（提示：现先按气密性要求假设螺柱数目）5－77 图示为一气缸盖螺栓联接，缸径D＝500mm，蒸气压力p＝1.2MPa，螺栓分布圆直径D0＝640mm，为保证气密性要求螺栓间距不得大于150mm，试设计此联接。

机械设计 螺纹联接和螺旋传动题库及答案

机械设计 螺纹联接和螺旋传动题库及答案

螺纹联接和螺旋传动题库及答案一、 思考题（略） 二、 习题1、如图所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：（1）当工作载荷为2000N 时，求螺栓所受总拉力及被联接件间残余预紧力。

（少？解：（1）145tan =︒=c k ，由图知预紧力N 40000＝F 。

螺栓所受总拉力N 32472000157735.057735.040000=⨯++=++=E c b b a F k k k F F 被联接件间剩余预紧力N 27322000157735.0140000=⨯+-=+-=E c b c R F k k k F F a F 和R F 图示如下：（2）被联接件不出现缝隙，需00≥+-=E cb cR F k k k F F N .4630940001157735.00max =⨯+=+F k k k F c c b E ≤2．受轴向力紧螺栓联接，已知螺栓刚度N/mm104.0k 6b⨯=，被联接件刚度N/mm 106.1k 6c⨯=，螺栓所受预紧力N 80000=F ，螺栓所受工作载荷为N 0004E=F 。

要求：（1）按比例画出螺栓与被联接件受力-变形图（比例尺自定）。

（2）在图上量出螺栓所受的总拉力a F 和剩余预紧力R F ，并用计算法求出此二值，互相校对。

（3）若工作载荷在0～4000 N 之间变化，螺栓的危险截面面积为96.6mm 2，求螺栓的应力幅σa 和平均应力σm （按计算值F 0等求σm 、σa ，不按作图求值)。

预紧后螺栓变形mm 20.0104.08000k F 6b 00=⨯==b δ 被联接件变形mm 005.0106.18000k 6c 00=⨯==F c δ（1）4000NF aF E F R。

5-4 螺纹连接与螺旋传动练习题(三)

5-4 螺纹连接与螺旋传动练习题(三)

5-4 螺纹连接与螺旋传动练习题（三）班级姓名学号一，填空题1、螺纹联接有种基本类型，当需要固定两个零件的相对位置，并可以传递不大的力和力矩时往往采用连接；当需要连接两个较溥零件时，又往往采用连接，这种连接的被连接件上不必切制；如果其中一个被连接件较厚，又需要经常拆卸时，通常采用连接，相反如果很少拆卸，则可采用连接。

2、螺纹连接防松的实质是。

3，双头螺柱联接的两被联接件之一是孔，另一是孔。

4，螺纹连接是利用螺纹零件构成的的固定连接。

5，螺纹连接在没有承受工作载荷之前，预先受到的力的作用叫做。

6，预紧的目的在于增加螺钉头、螺母、垫片和连接件之间的。

7，常用的防松措施有和两大类。

二，判断题（）1，螺钉连接用于被连接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。

（）2，安装双头螺柱时，应把螺纹较长的一端旋紧在被联接件的螺孔内，拆卸时，也必须拆下双头螺柱。

（）3，由于联接件厚度较大，不宜作通孔，且需经常装拆时可使用螺钉联接。

（）4，双头螺柱装配时，允许螺柱的轴线和被联接件的表面不垂直。

三，单项选择题1，当被联接件之一较厚，不宜制作通孔，且不需经常装拆时，可采用（）。

A，螺栓 B，双头螺柱 C，螺钉 D，紧定螺钉2，当联接件的厚度不大，并能够从两面进行装置，可采用（）。

A，螺栓 B，双头螺柱 C，螺钉 D，紧定螺钉3，在螺纹连接的防松方法中，弹簧垫圈属于（）A，机械防松 B，增大摩擦力防松 C，粘结防松4，为联接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用的螺纹联接类型应是（）A，螺栓联接 B，双头螺柱联接 C，螺钉联接 D，紧定螺钉联接5，螺纹连接件常用材料的牌号有（）A，Q235 B，15Cr C，W18Cr4V D,30CrMnSi6，螺纹联接是一种（）A，不可拆联接 B，可拆联接 C，具有自锁性能的不可拆联接 D，具有防松装置的可拆联接7、图所示中的三种螺纹联接，依次为（）。

A. 螺栓联接、螺柱联接、螺钉联接B. 螺钉联接、螺柱联接、螺栓联接C. 螺钉联接、螺栓联接、螺柱联接D. 螺柱联接、螺钉联接、螺栓联接8、螺纹连接时，弹簧垫圈的作用是为了（）。

第五章螺纹连接答案

第五章螺纹连接答案

5-8 解：
s 320 Mpa 性能等级为4.8的螺栓，由表5-8查得：
则由题目已知：
F 0 0.7 s A1 0.7 320 80 .214 N 17968 N 因M 12螺栓的小径为d1 10 .106 mm, A1 r 2 80 .214 mm 2 由平衡条件知此联接所能传递的横向载荷为： fF0 Z k s Fh 取防滑系数k s 1.2 查表5 5，得结合面的摩擦系数f 0.3 fF0 Z 计算得横向载荷Fh 8984 N ks
4
d12
Cb F2 F0 F Cb C m
如何求F0?
根据横向工作载荷求解初始预紧力
8
F
i 1
1i
f K s F x
Cm F1i F0 Fi Cb Cm
F0
F F
i 1 i
8
y
其中：F1i是第i个螺栓的残余预紧力
Fi是第i个螺栓的轴向工作载荷
如何求F （螺栓的轴向工作载荷）? 在轴向力 F y 的作用下，螺栓所受的工作拉力为：
5-9 解：
Cb 橡胶垫片 0.9 Cb Cm Cb 总拉力：F2 F0 F 15000 0.9 10000 24000 N Cb Cm 残余预紧力：F1 F2 F 14000 N
(a) 横向载荷P作用在各个螺栓上的剪力为：
F FPi 10 KN 6 转矩T作用在各个螺栓上的剪力为： FL FTj 20 KN 6r 由受力矢量图可知，最右侧的螺栓受力最大，如下 Fmax FP1 FT 1 30 KN
(b)
F 由横向载荷P产生的剪力为：FPi 10 KN 6 Mr FLr 由转矩T产生的剪力为：F j max z max 6 max 24 .4 KN 2 2 r r i i

螺纹联接与螺旋传动_题目与答案

螺纹联接与螺旋传动_题目与答案

螺纹联接与螺旋传动一、简答题(1)为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？ 试指出普通螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ (2)试指出普通螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ (3)一螺栓联接预紧后，受轴向变载荷作用，在最大工作载荷max F 及剩余预紧力不变的情况下，试问提高这种螺栓疲劳强度的具体措施有哪些？(4)为提高螺栓的疲劳强度，欲减小螺栓的应力幅，请举出一个措施，并用螺栓受力—变形协调图来说明。

(5)螺栓的主要失效形式有哪些？(6)拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计算？哪些螺纹参数影响螺纹副的效率？ 二、填空（1）螺纹的公称直径是指螺纹的 径，螺纹的升角是指螺纹 径处的升角。

螺纹的自锁条件为 ，拧紧螺母时效率公式为 。

（2）螺纹联接常用的防松原理有， ， ， 。

其对应的防松装置有 ， ， 。

（3）三角形螺纹主要用于 ，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 。

（4）标记为螺栓GB5782—86 M16×80的六角头螺栓的螺纹是 形，牙形角等于度，线数等于 ，16代表 ，80代表 。

（5）若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的导程S和牙形角。

（6）为了提高螺栓强度，防止螺栓的疲劳破坏，通常采用的方法之一是减小 刚度或增大 刚度。

（7）有一单个紧螺栓连接，已知该螺栓所受预紧力N Q 10000=，所受轴向工作载荷N Q l 500=，螺栓的相对刚度系数2.0=+cb bK K K ，则螺栓所受的总拉伸载荷 ，残余预紧力 ；为保证结合面不出现缝隙，则该联接允许的最大轴向工作载荷 。

（需注明式中各符号的意义） （8）受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是 与 之和。

（9）压力容器的紧螺栓联接中，若螺栓的预紧力和容器的压强不变，而仅将凸缘间的铜垫片换成胶垫片，则螺栓所受的总拉力b Q 和联接的紧密性 。

机械零件设计第5章 螺栓连接和螺旋传动 作业题与参考答案

第五章 螺纹连接和螺旋传动 作业题与参考答案一、选择题（每小题0.5分，共14分）1、用于传动的螺纹牙型可以是（ D ）。

A ．三角形、矩形、锯齿形；B ．矩形、三角形、梯形；C ．三角形、梯形、锯齿形；D ．矩形、梯形、锯齿形。

2、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 ）。

A ．好；B ．差；C ．相同；D ．不一定。

3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹（ A ）。

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。

4、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（ B ）。

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。

5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用（ A ）。

A ．升角小，单线三角形螺纹；B ．升角大，双线三角形螺纹；C ．开角小，单线梯形螺纹；D ．升角大，双线矩形螺纹。

6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用（ A ）。

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。

7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓（ D ）。

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。

8、受轴向变载荷的螺栓联接中，已知预紧力80000=F N ，工作载荷：0min =F ，4000max =F N ，螺栓和被联接件的刚度相等，则在最大工作载荷下，剩余预紧力为（ C ）。

A ．2000 N ；B ．4000 N ；C ．6000 N ；D ．8000 N 。

9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是（ C ）。

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。

10、若以矩形、梯形及锯齿形螺纹为传动螺纹，当螺旋副材料、螺纹升角、润滑条件均相同时，三者比较其转动效率关系为（ B ）。

螺纹联结与螺旋传动试卷(带答案)

螺纹联结与螺旋传动、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台匕冃匕A.好B.差C.相同D.不一定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C.升角小，单线梯形螺纹用于薄壁零件连接的螺纹，应采用A.三角形细牙螺纹B.升角大，双线三角形螺纹D.升角大，双线矩形螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.多线的三角形粗牙螺纹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C.防松B.提高刚度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 ______________ 。

机械设计作业5答案


班 姓 学
- 1-
级 名 号
成
绩
任课教师 批改日期
机械设计作业集 A 、对称循环 B 、脉动循环 C、非对称循环 D、非稳定循环 5—16 当螺栓的最大总拉力 F 2 和残余预紧力 F 1 不变，只将螺栓由实心变成空心，则螺栓的应 力幅 a 与预紧力 F 0 为 D 。 A 、 a 增大，预紧力 F 0 应适当减小 B 、 a 增大，预紧力 F 0 应适当增大 C、 a 减小，预紧力 F 0 应适当减小 D、 a 减小，预紧力 F 0 应适当增大 5—17 螺栓联接螺纹牙间载荷分配不均是由于 D 。 A 、螺母太厚 B 、应力集中 C、螺母和螺栓变形大小不同 D、螺母和螺栓变形性质不同 5—18 螺栓的材料性能等级为 6.8 级，则螺栓材料的最小屈服极限近似为 A 。 A 、480MPa B 、6 MPa C、8 MPa D、0.8 MPa 5—19 采用凸台或沉头座作为螺栓头或螺母的支承面，是为了 A 。 A 、避免螺栓受弯曲应力 B、便于放置垫圈 C、减小预紧力 D、减小挤压应力 5—20 设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但该组螺栓仍采用相同的规格 （材料、直径和长度均相同） ，这主要是为了 C 。 A 、外形美观 B 、购买方便 C、便于加工和安装 D、受力均匀 5—21 传动螺旋工作时，其最主要的失效形式为 D 。 A 、螺杆的螺纹圈被剪断 B 、螺母的螺纹圈被剪断 C、螺纹工作面被压碎 D、螺纹工作面被磨损

4d 02d 0 L Nhomakorabeain5—44 计算普通螺栓联接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺 母和螺纹牙的强度？ 班 级 成 绩 答：螺栓头、螺母和螺纹牙的结构尺寸是 根据与螺杆的等强度条件及使用经验规定的， 姓 名 任课教师 实践中很少发生失效，因此，通常不需进行其 学 号 批改日期 强度计算。 - 3-

(完整版)高职《机械设计基础》螺纹联接与螺旋传动习题含答案

高职《机械设计基础》螺纹联接与螺旋传动习题含答案机械设计基础学号：班级：姓名：螺纹联接与螺旋传动一、单项选择题 1 普通平键联结的主要用途是使轴与轮毂之间。

A 沿轴向固定并传递轴向力B 沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C 沿周向固定并传递转矩D 安装与拆卸方便2 键的剖面尺寸通常是根据按标准选择。

A 传递转矩的大小B 传递功率的大小C 轮毂的长度D 轴的直径3 键的长度主要是根据来选择。

A 传递转矩的大小B 轮毂的长度C 轴的直径4 能够构成紧键联结的两种键是。

A 楔键和半圆键B 平键和切向键C 半圆键和切向键D 楔键和切向键5 楔键和，两者的接触面都具有1：100的斜度。

A 轴上键槽的底面B 轮毂上键槽的底面C 键槽的侧面6 楔键联结的主要缺点是。

A 键的斜面加工困难B 键安装时易损坏C 键装入键槽后，在轮毂中产生初应力D 轴和轴上的零件对中性差7 切向键联结的斜度是做在上。

A轮毂键槽的底面 B 轴的键槽底面 (3)一对键的接触面(4)键的侧面8 平键联结如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔。

A 90oB 120oC 135oD 180o9 半圆键联结的主要优点是。

A 对轴的强度削弱较轻B 键槽的应力集中较小C 工艺性好，安装方便10 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11 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12 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13 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1机械设计基础14 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。

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FS max = FS 1 = FS 2 = FS 3 = FSP12 + FST 12 + 2 FSP1 ⋅ FST 1 ⋅ cos α = 18023.3 N
（a）
（b）
图 5.5 （2） 计算螺栓所需预紧力。 由一个螺栓受的横向力与结合面间的摩擦力相平衡的条件可得
fF0 = K S FS max
旋转力矩 故
（1） 螺栓组受力分析。将载荷向螺栓组联接的结合面形心点 O 简化，则得横向载荷
计算受力最大螺栓的横向载荷 FS 。在横向载荷 P 作用下，各螺栓受的横向载荷 Fsp 大 小相等，方向同 P ，即
P 20000 = = 5000 N 4 4 在旋转力矩 T 作用下，因为各 螺栓中心至形心点 O 距离相等，各螺栓受的 横向载荷 Fsp1 = Fsp 2 = Fsp 3 = Fsp 4 = FsT 大小亦相等，方向各垂直螺栓中心与形心点 O 的连心线。螺栓中心至形心点 O 距离为 r r = 752 + 752 = 106.1mm
ST
图 5.6
FV =
P 5000 V = = 1250 N z 4 3460 × 200 ×103 = 4325 N 2 × (200 2 + 200 2 )
Fmax =
MLmax
∑L
i =1
z
=
2
i
F = FV + Fmax = 1250 + 4325 = 5575 N
机原机零教研室 6
机械设计典型习题解答吴老师
所以
（3） 计算螺栓小径。
例 5.4
地基上，承受载荷 P = 10 KN ，尺寸 h = l = 400mm ，α = 30° ，结合面摩擦系数 f = 0.3 ， 防 滑 系 数 K s = 1.2 ， 螺 栓 材 料 的 许 用 拉 应 力 [σ ] = 120 MPa ， 螺 栓 相 对 刚 度
图 5.1 解 （1）计算单个螺栓的工作剪力
F=
2T 2 × 630 ×103 = = 2423 N zD 4 ×130
（2） 确定许用应力。联轴器的材料为铸铁 HT200，σ B = 200 MPa ，设联轴器工作时 受变载荷，查教材表 5.10，取 S p = 3 ，螺栓的性能等级为 8.8 级， σ s = 640 MPa ，查教材 表 5.10，取 Sτ = 5 ，许用应力
Q M 20000 141421.4 + = + = 5500 N 4 2r 4 2 1002 + 100 2
机原机零教研室 2
机械设计典型习题解答吴老师
所以
F2 = 1.6 F = 1.6 × 5500 = 8800 N σ ca = 1.3F2 1.3 × 8800 = = 142.6 MPa < [σ ] = 180 MPa 2 π d1 π ×10.106 2 4 4
ST
图 5.4
P = 20000 N
T = Pl = 20000 × 300 = 6000000 N ⋅ m
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FsT 1 = FsT 2 = FsT 3 = FsT 4 =
T 6000000 = = 14137.6 N 4 r 4 ×106.1
各螺栓所受的横向载荷 Fsp 和 FsT 的方向如图 5.5 所示。由图中可以看出螺栓 1 和 2 受 两力夹角 α 最小（ α = 45° ） ，故螺栓 1 和 2 所受力最大，所受总的载荷为
f ( zF0 −
由于螺栓数目 z = 4 ，而
Cm P V ) ≥ KS P H Cb + Cm
Cm Cb = 1− = 0.8 Cb + Cm Cb + Cm
故
f ( zF0 −
而
Cm P V ) = 0.3 × (4 × 11000 − 0.8 × 5000) = 12000 N Cb + Cm
M M = Q ⋅ OO1 = 20000 × 5 2 = 141421.4 N ⋅ mm
显然螺栓 4 受力最大，其轴向工作载荷为 F
F = FQ + FM =
ST
F= d1 ≥
F2 = F1 + F = 0.6 F + F = 1.6 F
Q 20000 = = 5000 N 4 4
F2 = 1.6 × 5000 = 8000 N 4 ×1.3 F2 4 ×1.3 × 8000 = = 8.577 mm π [σ ] π ×180
可见条件成立，故支架不会滑移。 （3） 校核结合面能否既不压碎、不松开。 右端
KU
故结合面右端不会压碎。 左端
故结合面左端不会松开。
ST
σ max = = σ max = =
K S PH = 1.2 × 8660 = 10392 N
Cm 1 M ( zF0 − P V)+ A Cb + Cm W
1 3460 × 103 (4 × 11000 − 0.8 × 5000) + 4 × 10 4 5 ×106 = 1.692 MPa < σ p = 2.5MPa
螺栓所受的总拉力为
F2 = F0 +
Cb F = 11000 + 0.2 × 5625 = 12115 N Cb + Cm
故螺栓的计算应力为
σ ca =
1.3F2 1.3 ×12115 = = 104.7 MPa < [σ ] = 120 MPa π d12 π × 13.8352 4 4
可见螺栓的强度足够。 （2） 校核支架是否滑移。支架结合面不滑移的条件为
Cb
Cb + Cm
要求： （1） 校核螺栓的强度； （2） 校核支架是否滑移； （3） 该结合面的 承载面积 A = 4 ×10 mm ，抗弯截面系数 W = 5 ×10 mm 。校核结合
4 2 6 3
KU
d1 ≥
如图所示，一铸铁支架用 4 个 M16（ d1 = 13.835mm ）的普通螺栓安装在混凝土
例 5.4 图 5.4 所 示 为 一 钢 板 用 四 个 普 通 螺 栓 与 立 柱 连 接 。 钢 板 悬 壁 端 作 用 一 载 荷
P = 20000 N ，结合面间摩擦系数 f = 0.16 ，螺栓材料的许用 拉伸应力 [σ ] = 120 MPa 。
试计算该螺栓组螺栓的小径 d1 。
解
KU
（ 3 ） 验算联接强度。查手册，铰制孔用螺栓 GB/T27---88M12 × 60 ，光杆部分的 直径
d 0 = 13mm ，光杆部分的长度为 38mm ，因此联接处的最小挤压高度 Lmin = 18mm ，由表
5.2 中公式得结合面的挤压应力
KU
这里螺栓受剪切面数 m = 1 ，则螺栓杆中的剪切应力

H 1800 2 = M = = z = = 5626 N 2 2 H 2 ×160 ×10 −3 2 H L 4× ∑ i i =1 2 MLmax M× F = Fmax = 5626 N
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F0 ≥
K s P 1.2 ×12000 = = 24000 N fz 0.15 × 4
取
F0 = 24000 N
(4) 螺栓所受的总拉力
F2 = F0 +
Cb Cb F = 24000 + × 5625 = 25406.25 N Cb + Cm Cb + 3Cb
(5) 螺栓危险截面的直径（螺纹小径 d1 ）为
d1 ≥
4 ×1.3F2 = π [σ ]
4 ×1.3 × 25406.25 = 15.285mm π × 180
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面能否既不压碎，也不松开。 解
P V 作用 于螺栓 中心 O ，垂直向上。 P V = P sin α = 10000 × sin 30° = 5000 N PH 作用于结合面，水平向右。 PH = P cos α = 10000 × cos 30° = 8660 N
例 5.2
如图 5.2 所示为方形盖板用 四个螺栓与箱体连接，盖板中心点 O 的 吊环受拉 力
Q = 20000 N ，尺寸如图所示，设残余预紧力 F1 = 0.6 F ， F 为螺栓所受的轴向工作载荷。
试求：
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ST
[τ ] =
σp = τ =
σ B 200 σ p = S = 3 = 66.7 MPa p σ s 640 = = 128 MPa Sτ 5
。 螺栓小径 d1 （结合面的工作能力不用验算）
解
KU
（1）
在力 P 的作用下，螺栓组联接受到倾覆力矩 M 作用
（2） 螺栓所受拉力 Fmax
Fmax
即螺栓所受轴向工作载荷
(3) 在力 P 的作用下，根据联接结合面不滑移的条件为 fF0 z ≥ K s ⋅ P ，则
ST
图 5.3
M = PL = 12000 ×150 ×10 −3 = 1800 N ⋅ m
Cm 1 M ( zF0 − P V )− A Cb + Cm W
1 3460 × 103 (4 × 11000 − 0.8 × 5000) − 4 ×10 4 5 ×106 = 0.308MPa > 0
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M 作用在通过 x − x 轴并垂直于结合面的对称平面内，顺时针方向。
M = PH h = 8660 × 0.4 = 3460 N ⋅ m
KU
（1） 校核螺栓的强度
在轴向力 P V 的作用 下，各 螺栓所受的工作拉 力为
在倾覆力矩 M 的作用下，左边两螺栓的受力最大，其值为