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机械设计―螺纹联接与螺旋传动计算题

例13-1如图所示，用8个M24（d1=20.752mm）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许用应力[]=80

=1.6F，试求油缸内许用的的最大压强Pmax。MPa，液压油缸的直径D=200mm，为保证紧密性要求，剩余预紧力为QP

1．先根据强度条件求出单个螺栓的许用拉力Q；2．在求许用工作载荷F。

解：根据：

ca=

1.3Q

4

≤[]，

d12

解得：依题意：由：

20.7522

[]=×80=__NQ≤

4×1.34×1.3

d12

F1.6FF2.6FQQP

2.6F=__，解得：F=8005N

汽缸许用载荷：FΣ=zF=8F=__N根据：解得：

Fpmaxpmax

D2

4

__

4F

D2

4__

2.04MPa

2022年

例13-5如例13-5图1所示螺栓联接，4个普通螺栓成矩形分布，已知螺栓所受载荷R=4000N，L=300mm，r=100mm，接合面数m=1，接合面间的摩擦系数为f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，螺栓的许用应力为[]=240MPa，试求：所需螺栓的直径（d1）。

解：(1)将R简化到螺栓组形心，成为一个横向载荷R和一个转矩T，如例13-5图2所示，其中：

TRL400030012105Nmm

(2)求每个螺栓联接承受的分力R的分力：FSR=R/z=4000/4=1000NT的分力：FST

T12105

3000N

rzr4100i

T

(3求FSmax

22

FSmaxFSRFST2FSRFSTcos45

=

2__210003000cos45=3774N

(4)据不滑移条件：QPfm≥KfFSmax所需预紧力QP：

KfFSmax1.23774QP==__N

fm0.151

(5)根据强度条件：ca

例13-5图2

1.3QP

4

≤[

]

d12

求得螺栓小径d1：

d1

41.3QP41.3__

=14.430mm

[]240

讨论1：如果本题改为用铰制孔螺栓联接，在解法上有什么相同和不同之处？1．求FSR、FST和FSmax的方法相同，但求FST的公式应为：FSmax

Trmaxri2

例13-5图

3

2．铰制孔螺栓联接不用求预紧力，因为FSmax就是铰制孔螺栓解所受的剪力。3．强度条件不同。铰制孔螺栓联接的可靠性条件是剪切强度和挤压强度。

讨论2：如果螺栓的布置改为如例13-5图3所示，螺栓中心到螺栓组形心的距离r不变。问那种布置方案更合理？为什么？

原来的布置方案更合理。因为在例13-5图3的方案中，螺栓1承载的两个分载荷FSR和FST方向相同，合成后的FSmax比原方案大。载荷大，所需螺栓尺寸就大。

例13-6图示的夹紧联接中，柄部承受载荷P=600N，柄长L=350mm，轴直径db=60mm，螺栓个数z=2，接合面摩擦系数f=0.15，螺栓机械性能等级为8.8，取安全系数S=1.5，可靠性系数Kf=1.2，试确定螺栓直径。

1．螺栓只受预紧力QP；2．滑移面是轴的圆周；

3．夹紧力R产生摩擦力传递转矩PL。4．夹紧力R由预紧力QP产生.解：根据不滑移条件：

所

需

夹

fRdbKfPL

紧

压

力

R

：

例13-6图

R

KfPLfdb

1.2600350

__N

0.1560

R____NZ2

螺栓材料的屈服极限S640MPa。许用应力为：

640[]S427MPa

S1.5

1.3QP

根据强度条件：ca

2d14

41.3Qp41.3__

所需螺栓的小径为：d17.37mm

[]427

查粗牙普通螺纹基本尺寸标准GB196-8