機械設計---螺栓計算題

1、1. 用于緊聯(lián)接的一個 M16普通螺栓，小徑di=14.376mm, 預緊力F20000N,軸向工作 載荷F=10000N,螺栓剛度Cb=1 xi06N/mm,被聯(lián)接件剛度 Cm=4 xi06N/mm,螺栓材料的 許用應力c=150N/mm 2;（1 ）計算螺栓所受的總拉力F（2 ）校核螺栓工作時的強度?！癈b1x106cc1.解（1）6 - 0.2Cb+Cm（1十4）燈06Cb二 FCb * Cm1#（5分）（5分）Afi=600（1）、螺栓組聯(lián)接受力分析：將托架受力 情況分 解成下圖所示的受軸向載荷 Q和受傾覆力矩 M的兩 種基本螺栓組連接情況分別考慮。圖匚托架（圖中尺寸單位:mm）受楓裁

2、荷緊螺栓底接熾受頊瞳力矩的黑螺栓爵接2）計算受力最大螺栓的工作載荷F：（ 1分）Q使每個螺栓所受的軸向載荷均等，為Q = 20000 =50（n）1 Z 4=20000+0.2 X10000=22000N1.3F01.3x22000（2） %a-df14.37644=176.2N/mm2 匕 12. 圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四個螺栓將托架連 接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對剛度為0.3，螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設被連接件都不會被壓潰，試計算：1）該螺栓組連接的接合面不出現(xiàn)間隙所需的螺栓預緊力F至少應大于多少？（接合面的抗彎剖面模量 W=12. 71

3、 X106mm 3） （7分）2） 若受力最大螺栓處接合面間的殘余預緊力F要保證6956N ,計算該螺栓所需預緊力 F 、所受的總拉力F0。 （ 3分）#傾覆力矩 M使左側(cè)兩個螺栓工作拉力減??；使右側(cè)兩個螺栓工作拉力增加，值為:Ml max6 106 227.54 227.52-6593.41（N）#顯然，軸線右側(cè)兩個螺栓所受軸向工作載荷最大，均為：F =F卄2 =11593.41(N)(3)根據(jù)接合面間不出現(xiàn)間隙條件確定螺栓所需的預緊力F預緊力F的大小應保證接合面在軸線右側(cè)不能出現(xiàn)間隙，即4FAF4xF F 、 .fIA220x(600 - 200) 88000 220004 律AFlAxF

4、 F匕拓側(cè)邊界二 0 (滋址 J )/220x(600 - 200)8800022000(1乞)Qg =(13)曲 = 0.你(沖A220x(600-200)M6xlOe、帝-220x00-20c62 2 X600b 曲惻邊界= 2OO 159476= 005() 0.CO 159 + 0 476)x22000= 0.635 x22000 = 13970(/7)結論：為保證接合面介出現(xiàn)間隙.螺栓的預緊力護至少應大于139702)若 F=6956N，則：(3 分)F= FN+(1- Cg F = 6956 + 0.7 xl!593.41 = 15071,43(N)cB + ce% = F + F

5、 J11593.41+6955 = 18548.41(N)3. 一壓力容器蓋螺栓組連接如圖所示，已知容器內(nèi)徑D=250mm ，內(nèi)裝具有一定壓強的液體，沿凸緣圓周均勻分布 12個M16( d! = 13.835mm )的普通螺栓，螺栓材料的許用拉應力二=180MPa，螺栓的相對剛度cb/(cb 編)=0.5，按緊密性要求，剩余預緊力斤=1.83 F , F為螺栓的軸向工作載荷。試計算：該螺栓組連接允許容器內(nèi)的液體最大壓 強pmax及每個螺栓連接所需的預緊力F0。1、計算每個螺栓允許的最大總拉力：刁二 d124 1.3 = 20815N2、計算容器內(nèi)液體最大壓強F2 = F1 F = 2.8F份2

6、0815F7434N份2.8l hD2/4FPmax分12Pmax =1.82MPa分F。二 F2CbF分3、Cb Cm= (20815-0.5 7434)=17098N份4 . 一鋼制液壓油缸，缸內(nèi)油壓P = 2.5MPa(靜載)，油缸內(nèi)徑 D = 125mm，缸蓋由6個M16的螺釘聯(lián)接在缸體上.螺釘剛度 Cb與缸體缸蓋的剛度Cm之比為1/4 ,螺釘材料的性能等級為5.6級，安全系數(shù)取S= 1.5 , M16螺釘?shù)男絛i=13.835mm.若根據(jù)聯(lián)接的緊密性 要求，要求殘余預緊力 Qp 1.5F.試分析預緊力 Qp應控制在什么范圍內(nèi)才能滿足此聯(lián)接的 要求？解1.計算單個螺釘?shù)墓ぷ骼 (

7、 2分)油缸蓋聯(lián)接所受的載荷F滬ppD 2/4，每個螺釘?shù)墓ぷ骼=巳/6 = p XpD 2/4/6 = 2.5p(125) 2/4/6 = 5113.27 N2. 計算允許的螺釘最大總拉力Q ( 2分)螺釘材料性能等級為5.6級，ss= 300MPa，許用應力s= s s/S = 300/1.5 = 200MPa.由強度條件 sca = 1.3Q/( pd 2/4) WSQ wpd 2s/4/1.3 = p X13.835 2X200/4/1.3= 23127.83 N3. 求預緊力 Qp的允許范圍(2分)1)按螺釘強度條件求允許的最大預緊力Q = Qp 十 Cb/ ( Cb +C m

8、) F23127.83 N Qp1.5F即Qp 1.5F 十 0.8F = 2.3F = l1760.52 N由以上計算結果可知，預緊力Qp應控制為11760.52 NQp F 5。03 在F作用下，各螺栓所受橫向力為Fsi=1250 (N )3曲z 4在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為l rT T2.5I06 c八Fs22= 5524.3 (N)分一4r 4r 4 、802802顯然,1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為4圖所示。試計算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax。#圖所示。試計算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax。smax=,FsiFs2 - 2Fsi Fs2 cos-1

9、25025524.32 1250 5524.3 cos1354分= 6469 (N)6.有一受預緊力F0和軸向工作載荷作用的緊螺栓連接，已知預緊力F0= 1000 N，螺栓的剛度Cb與連接件的剛度 Cm相等，軸向工作載荷 F=1000N ，試計算該螺栓所受的總拉力F2=?剩余預緊力F1 = ?在預緊力F0不變的條件下，若保證被連接件間不出現(xiàn)縫隙，該螺栓的 最大軸向工作載荷 Fmax為多少？F2=F0Q+ CmF = I 000 + 0.5 x I 000 = 1 500 N#圖所示。試計算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax。#圖所示。試計算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax。F1=F0- (I - 丁5 )尸=000- 0,5x!000 = 500NF1=F2 = Fo - F = 1 5