机械设计作业第5答案解析

Fmax9013.88 Lmin???2.6mm??d?9?3840P 只要

即满足强度要求。

5—62铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示。已知L=300mm，a=60mm，试求螺栓组联接的三种方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少那个方案较好

LLL

FFF 11r?a123a2 a2aa33

方案二 方案一 方案三

题5—62图

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：

FT横向载荷F在每个螺栓中心处的横向力为F FFFFF?? Z3213FFFF FFT在每个螺栓中心处的横向力为FT

TrmaxT300F FT1、????2.5FFmaxFF?03za a ?ri?122a2?60T2Ti

F5F17F Fmax?FF?FT????2.83F326如图示可知，螺栓3受力最大 FT1方案二： FF横向载荷F在每个螺栓中心处的横向力为FF Fmax2FFFF?? Z3FF FT3T在每个螺栓中心处的横向力为FT FFTrmaxT300FFmax FT1、????2.5FF?03T2z2a2?602 ri?i?1 22?F??5F?22Fmax?FF?FT???????2.52F ?3??2?图示知螺栓1、3受力最大

1 FTFF方案三：

FT横向载荷F在每个螺栓中心处的横向力为FF 3FF2FF?? Z3FFFF FTT在每个螺栓中心处的横向力为FT FmaxTrmaxT300F5F FT1、????2、3z3a3?6032r ?ii?1

螺栓2受力最大

Fmax?FF2?FT2?FFFTcos150??1.96F

由上述计算可知，方案三螺栓的Fmax较小，所以该方案较1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=，Ks=, 螺栓的性能等级为级；已知螺栓的相对刚度Cb/ (Cb+Cm)=。试计算此联接所需的螺栓直径和每个螺栓的预紧力。 解:s=480MPa

查表5—10按不控制预紧力，设d=12mm取S= []=s/S=480/=

支座查表5—7设基座为混凝土（或其他材料） [P]=MPa 1、螺栓受力分析

①将F向接合面形心简化3 Fx?Fcos30??6000??5196.15N2横向力

1Fy?Fsin30??6000??3000N2轴向力

倾覆力矩M= Fx· l=×200=1039230Nmm ②单个螺栓轴向工作载荷分析

Fy3000 题5—63图 FFy???750N4在Fy作用下：Z

:在M作用下：

M1039230max FMmax?Mr???2939.39Nz?2502?250sin45Zsin45?ri2 ?2i?1

Fmax?FFy?FMmax ?750?2939.39?3689.39N左侧的两个螺栓受的轴向力最大

2、确定单个螺栓的预紧力FfF0 Z?KF1sx①按在Fx作用下不滑移确定F0 ，要求： fZ(F0?CmFFy)?KsFxCb?Cm KsFxCm1.2?5196.15F??F??(1-0.2)?750?3198.075N 0fZCb?CmFy0.6?4

②按接合面左侧不离缝确定F0 ，要求：Pmin>0 ?Pmin?ZF1?M?Z(F0?CmFFy)?M?0ACb?CmWAW

200 ?33031004330210022[1-()]?3496592.196mm3A??[()?()]?77636.5mmW?3233022

F0?CmFFy?MA?(1-0.2)?750?1039230.48?77636.5?6368.63NCb?CmWZ3496592.196?4

③按不压溃确定F0 ，要求： Pmax[ P] ?Pmax?ZF1?M?Z(F0-CmFFy)?M???P?AWACb?CmW

F????A?MA?CmF?3.0?77636.5?1039230?77636.5?(1-0.2)?750?53058.75N0PFyZWZC?C43496592.196?4bm

综合①、②、③预紧力取F0=6370N 3、确定螺栓直径 CbF?6370?0.2?3689.39?7107.878NF2?F0?maxC?Cbm螺栓的总拉力

d?4?1.3F2?10.3876mm1????

取M16 d1=>

（或M14 d1=>）

大于假设的直径，S不必修改。

五 、结构设计与分析题

5—64试指出下列图中的错误结构，并画出正确结构图。

(a) 螺钉联接

(b) 双头螺柱联接 (c) 铰制孔用螺栓联接

a）螺钉联接

改正结构与图（a）相

（ L （b）双头螺柱联接

(c) 铰制孔用螺栓联接

被联接件上与螺栓头和螺母相接触的支承面处应有凸台或沉头

（d）紧定螺钉联接