③结合面受压最小处不离缝。
５—５４滑动螺旋得主要失效形式就是什么？其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度)通常就是根据什么条件确定得？
答:滑动螺旋得主要失效形式就是螺纹面得磨损。
其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度)通常就是根据耐磨性条件确定得. 四 、设计计算题
5—5５一牵曳钩用2个Ｍ10（d1=８、 ３76ｍｍ)得普通螺栓固定于机体上.已知接合面间摩擦系数f =0、１5，防滑系数Ks=1、2，螺栓材料强度级别为4、6级,装配时控制预紧力。试计算该螺栓组联接允许得最大牵曳力Fmaｘ。 牵曳力 解：?s=240MPａ 查表5—10，S=1、2~1、5
1.3F05-５6 有一受预紧力F?0０0N与轴向工作载荷F=1０0０N作用得普通紧螺栓０=?１由强度条件：?＝??2?d1 b与被联接件得刚度Ｃ m相等。试计算该螺栓联接所受得总联接，已知螺栓得刚度Ｃ4题5—55图 拉力F2与残余预紧力错误！链接无效。。在预紧力F0不变得条件下，若保证被联接件不
2?d12???3.14?8F.3?(200出现缝隙，该螺栓得最大轴向工作载荷? ~160)ｍ76aｘ为多少 F0???8472.85~6778.28N1.3?4C1.3?4 1b总拉力 F?F?F?1000??1000?1500NKF解: 2S0Cb?Cm2由承载条件：F0? fzCm1Cm被联接件不离缝时的Fmax :F??F??0500N残余预紧力 FＦ?F?F?1000?.28?10005—57 如图所示,一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接。已知气缸中得压力p1.850~6778max10(8472)?0.15?2０fzCC?CCm2bm Ｆ?气缸内径?b?Ｄ?6502118..21~1694.57N在０～２MPa之间变化，=５00mm,螺栓分布直径D０＝mm为保证气密性KS1.2Cb?Cm要求,残余预紧力Ｆ １＝1、8 F,螺栓间距≤4、ｄｄ为螺栓得大径).螺栓材 Fmax?F0t ?5 1000? 2(?2000N Ｆmax?2118.21~1694.57N Cm?］＝ 20ＭＰa。选用铜皮石棉垫料得许用拉伸应力[?]=12０ＭPa，许用应力幅［ａ
片，螺栓相对刚度C b/（Ｃ b+Cｍ）＝０、8，试确定螺栓得数目与尺寸。 解：设取螺栓数目Ｚ=1６或2４
则单个螺栓所受得轴向工作载荷F为：
单个螺栓所受得总拉力Ｆ2为： F2(16)?F1?F?1.8F?F?2.8F?2.8?24531.25?68687.5N所需得螺栓直径d1：
F2(24)?F1?F?1.8F?F?2.8F?2.8?16354.17?45791.67N
查表 题5—57图 校核螺栓间距ｔ ?D0650?t(16)???127.5625mm?4.5d?4.5?36?162mm校核应力幅?a： Z16C2F确定螺栓得数目与尺寸： ?0.8?2?16354.17?8.31MPa?????20MPa?D0b650??ta(16)??a285.04mm?4.5d?42.5?30?135mm?C?d?(24)Cb??31.670 m1Z24查表 Cb2F2?16354.17???0.8??12.13MPa???a??20MPa(24)2986）得型号为YLD10,5—a5８如图凸缘联轴器8４3—１允许传递得最Cb?Cm?d12(GＢ/T５?26.211大转矩T=6３０N·m,两半联轴器采用4个M12得铰制孔用螺栓联接,螺栓规格为Ｍ１２×６0（GB/T27—1988），螺栓得性能等级为8、８级,联轴器材料为ＨT２00，试校
25 25 38 22
核其联接强度。若改用普通螺栓联接,两半联轴器接合面间得摩擦系数f =0、1５，防滑系数Ks＝1、２，试计算螺栓得直径，并确定其公称长度,写出螺栓标记。 解:?s=640ＭPａ 采用铰制孔用螺栓联接
铸铁得?Ｂ＝２00MPa 螺杆d0＝13mm
查表5—1０
钢：S?＝2、5 ＳＰ=1、25 ［?］=?s/ S?＝640/2、5=256 MPa [?P］=?s /SＰ＝6４0/1、25=512MＰa
铸铁：SP＝2、0~２、5 [?P］＝? B／SP=200/2、0~2、5=１00~8０ MＰa 单个螺栓所受得工作剪力Ｆ为： 校核螺杆得剪切强度
校核螺杆、联轴器得挤压强度 Ｌmin＝38—22=16mｍ
改用普通螺栓联接
查表5—10按不控制预紧力,设ｄ=16ｍm取Ｓ＝4 ［?］=?s /S＝64０／4＝1６０ＭPａ
KST 1.2?630?2由承载条件：F0???19384.62N Z取Ｍ20，ｄ1=1７、２9４ｍｍ141６５ｍ ?3（或取第二系列Ｍ18，ｄ1=１5、0.＞15?、4?130m?10f?ri294mm>１4、165mm) 与假设基本相符,不必修改安全系数S。 i?1螺栓得长度l>２２×1.3F02+m+S＝44+18+5=67 取l=70～８0ｍm 由强度条件：?＝???? 螺栓标记:螺栓GＢ5788 M20×7０(或８0) ?d12２—８6 ?640S5—５９如图所示，为一支架与机座用4个普通螺栓联接，所受外载荷分别为横?? 若按控制预紧力，取＝1.2~1.5， ????533.33~426.67MPa4S1.2~1.5向载荷FR＝500０N，轴向载荷FQ=1６0０0N。已知螺栓得相对刚度Ｃb/ （Ｃb+Cm）=0、44?1.3F04?1.3F?1.3?19384.624?1.3?19384.62?14.165mm 0 d??2５,接合面间摩擦系数０、１5，Ks=1、螺栓得性能等级为8、8级,试确定螺1 d1??ｆ=??7.2, 7586~?8.674mm ?33??160????(533.~426.67)?栓得直径及预紧力F0。 取M10，d10M?8．376mm?解:?s=6４Ｐa 7.7586mm 取M12，d1?-1010.106mm?8.674mm查表５， 标记：螺栓GB5882—86M10?６70(或m80)按不控制预紧力, 设d=1ｍ取Ｓ＝４ 螺栓—86 M1270(或80)a [?]=GB5882?s /S=６4０/4=?１６0MP
（按控制预紧力取S=1、２～1、5 ［?］＝?s/Ｓ=６40/1、２～1、5=5３3、３3～426、6７ MPa) 单个螺栓得轴向工作载荷F
在横向载荷FR作用下，支架不下滑得条件：
题5—59图 单个螺栓所受得总拉力F2
确定螺栓得直径 4?1.3F24?1.3?14000d1???12.04mm(控制预紧力时6.593~7.371mm) 取M16，d1=1３、1２、?835mm〉???160?0４mm 与假设相符。
(控制预紧力时，取M8，d１=６、６47mm>6、593ｍｍ或Ｍ10，d1=８、３76mm〉7、371ｍm）
Cb
预紧力F0?F1?(1-)F?10000?(1-0.25)?4000?13000N５—60 如图所示，方形盖板用四个螺钉与箱体联接,盖板中心O点得吊环受拉Cb?Cm力F＝1０kN，要求残余预紧力为工作拉力得0、６ 倍，螺钉得许用拉应力［?］=１20MＰa.
(１) 求螺钉得总拉力F２。
（2) 如因制造误差，吊环由O点移到O＇点，求受力最大螺钉得总拉力F2maｘ及螺钉得直径。
解：(１)螺钉得总拉力Ｆ２
o? (２) 受力最大螺钉得总拉力Fmａｘ 因制造误差，吊环移位产生得力矩
200
在M作用下,左下角螺栓受加载作用，受到得载荷：
题5—60图
受力最大螺钉所受得工作载荷Fｍax
受力最大螺钉所受得总拉力
螺钉得直径
取M10，d１=８、３76ｍm>7、７９２ｍm
５—6１如图所示,有两块边板与一块承重板焊成得龙门起重机导轨托架。两块边板各用４个螺栓与立柱（工字钢）相联接，托架所承受得最大载荷为20000 N，问： （1)此联接采用普通螺栓还就是铰制孔用螺栓为宜？
（2）若用铰制孔用螺栓，已知螺栓材料为4５号钢性能等级为6、８级,试确定螺栓得直径。
解：每一边得载荷为１0000 N
立柱 (1）因载荷较大，若采用普通螺栓,则需要得预紧力很大, 螺栓得直径很大。所以此联接采用铰制孔用螺栓为宜。 (2)?s=480ＭPa
查表５—10
钢:S?=2、5 SP＝1、2５ ［?]＝?ｓ／ Ｓ?=480/2、5=１92 MPa ［?Ｐ］=?s /SP=480/１、25=３84MＰa 将力F向形心简化
F=10000Ｎ
T=F·L=10０00×３0０=3×106Ｎmｍ F作用在每个螺栓中心处得横向力为FF T作用在每个螺栓中心处得横向力为FＴ 题5—61图
由图可知，右边两个螺栓受力最大
按剪切强度计算直径, ?s＝48０ＭＰａ
查表５—10
钢:S?=2、5 SP=１、２５ [?]＝?s/ S?=48０／2、5=１92 MＰａ 200 150 [?P］=?s /ＳP=480／１、25=３84MPａ
取M8 ｄ０=9ｍｍ〉7、7３３５mm 按挤压强度计算
只要 即满足强度要求。
5—６2铰制孔用螺栓组联接得三种方案如图所示.已知L=300mm,a=60ｍm，试求螺栓组联接得三种方案中,受力最大得螺栓所受得力各为多少？那个方案较好?
解：将力F向形心简化： 横向载荷F 旋转力矩 T=F·L＝3０0 F 方案一： 横向载荷F在每个螺栓中心处得横向力为FF T在每个螺栓中心处得横向力为ＦT
方案二 方案一 方案三 题5—62图 如图示可知,螺栓３受力最大
方案二：
横向载荷F在每个螺栓中心处得横向力为FF T在每个螺栓中心处得横向力为FT
图示知螺栓1、3受力最大
方案三：
横向载荷F在每个螺栓中心处得横向力为FF T在每个螺栓中心处得横向力为FT
螺栓2受力最大
由上述计算可知,方案三螺栓得Fｍax较小，所以该方案较好。 5-６3 如图所示，支座用4个普通螺栓固定在基座上，结构尺寸如图示,静载荷F＝6KN,接合面间摩擦系数f=0、6，Ks＝1、2, 螺栓得性能等级为6、8级；已知螺栓得相对刚度Cb/ (Cb＋Cm）=0、2.试计算此联接所需得螺栓直径与每个螺栓得预紧力。 解：?s＝４８0MPａ
查表5-10按不控制预紧力，设d=１2mm取S=4、4 [?]=?s/S＝480/4、４＝109、０9ＭPa
支座 查表5—７设基座为混凝土（或其她材料) [?P］=MPa 1、螺栓受力分析
①将Ｆ向接合面形心简化
a a 200 横向力
轴向力
倾覆力矩M= Fｘ· l=５19６、15×2０0=1０3９23０Ｎmｍ ②单个螺栓轴向工作载荷分析
在Fy作用下: :在M作用下: MrM1039230FMmax?zmax???2939.39N?250左侧得两个螺栓受得轴向力最大 2?250sin45Zsin45?ri2?2、确定单个螺栓得预紧力F0 2i?1①按在Ｆx作用下不滑移确定F0 ,要求:
KFCm2?5196.15②按接合面左侧不离缝确定F01 .，要求：ｓPmin>0 F0?sx?FFy??(1-0.2)?750?3198.075NfZC?C0.6?4 bm CmMA1039230.48?77636.5F0?FFy??(1-0.2)?750??6368.63N③按不压溃确定:ｓ Pmａx?［? P］ 3496592.196?4Cb?CmF0 ，要求WZ CmAMA77636.51039230?77636.5??F????F?3.0???(1-0.2)?750?53058.75N0PFy综合①、②、③预紧力取F＝63７０Ｎ 0
ZWZCb?Cm43496592.196?43、确定螺栓直径 CbF?F?螺栓得总拉力 20C?CFmax?6370?0.2?3689.39?7107.878Nbm
取M１6 d1=１３、835mm〉1０、3876mm
（或Ｍ1４ ｄ１=1１、835mm〉10、38７6mm） 大于假设得直径，S不必修改。
五 、结构设计与分析题
5-64试指出下列图中得错误结构，并画出正确结构图。 改正结构与图(a)相同 (a)螺钉联接 (a) 螺钉联接 (b) 双头螺柱联接 (b)双头螺柱联接 (c) 铰制孔用螺栓联接 (c) 铰制孔用螺栓联接 (d)紧定螺钉联接 被联接件上与螺栓头与螺母相接触得支承面处应有凸台或沉头
机械设计作业第5答案
