力F2减小，螺栓联接的静强度提高；残余预紧力F1减小，联接的紧密性下降。增大螺栓刚度或减小被联接件的刚度则相反。
5—51紧螺栓联接所受轴向变载荷在0～F间变化，在保证螺栓联接紧密性要求和静强度要求的前提下，要提高螺栓联接的疲劳强度，应如何改变螺栓或被联接件的刚度及预紧力的大小？试通过受力变形线图来说明。
力力
? ?m ??m ??b ??m ?b? ??b 变形变形
0b 0m 0m
0b
b) 改变被联接件的刚度 a) 改变螺栓的刚度
题5—51图
答：在总拉力F2、残余预紧力F1不变时,
?b? ）a)如图示，减小螺栓的刚度（，增大预紧力F0，可减小△F，提高螺栓联接
? ?m的疲劳强度。
b)如图示，增大被联接件的刚度（ ），增大预紧力F0，可减小△F，提高螺栓联接的疲劳强度。
5—52为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10？通常采用哪些结构形式可使各圈螺纹牙的载荷分布趋于均匀？
答：当联接受载时，螺栓受拉伸，外螺纹的螺距增大；而螺母受压缩，内螺纹的螺距减小。螺距的变化差以旋合的第一圈处为最大，以后各圈递减。旋合螺纹的载荷分布为：第一圈上约为总载荷的1/3，以后各圈递减，第8～10圈以后的螺纹牙几乎不受力。螺母的螺纹圈数过多也不能提高承载能力。
为了使各圈螺纹牙的载荷趋于均匀，可采用下述方法：①悬置螺母；②内斜螺母；③环槽螺母。
5—53受倾覆力矩的螺栓组联接应满足哪些不失效条件？ 答：①螺杆不被拉断； 1.3?2F2???????d1
△F △F △F F △F F F F2 F0 F0 F0 F0 F1
F1 F2
4 ZF0M??????P?P；max ②结合面受压最大处不被压溃（碎）AW
ZFM ?Pmin?0??0AW③结合面受压最小处不离缝。
5—54滑动螺旋的主要失效形式是什么？其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度）通常是根据什么条件确定的？
答：滑动螺旋的主要失效形式是螺纹面的磨损。
其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度）通常是根据耐磨性条件确定的。
四 、设计计算题
5—55一牵曳钩用2个M10(d1=8. 376mm)的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的最大牵曳力Fmax。 牵曳力
解：?s=240MPa 查表5—10，S=1.2~1.5 ?240????S??200~160MPa S1.2~1.5题5—55图
1.3F0 由强度条件：?＝????2?d1
4
22 F??d1????3.14?8.376?(200~160)?8472.85~6778.28N01.3?41.3?4
KF
由承载条件：F0?S fz Ｆ０fz(8472.85~6778.28)?0.15?2 Ｆ???2118.21~1694.57N KS1.2
Ｆmax?2118.21~1694.57N
5—56 有一受预紧力F0=1000N和轴向工作载荷F=1000N作用的普通紧螺栓联接，已知螺栓的刚度C b与被联接件的刚度C m相等。试计算该螺栓联接所受的总拉力F2和残余预紧力错误！链接无效。。在预紧力F0不变的条件下，若保证被联接件不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少？ Cb1F?1000??1000?1500N解： 总拉力 F2?F0?Cb?Cm2
Cm1残余预紧力 F1?F0?F?1000??1000?500N
Cb?Cm2
Cm被联接件不离缝时的Fmax :F1?F0?Fmax?0
Cb?Cm
C?Cm Fmax?F0b?1000?2?2000NCm
5—57 如图所示，一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接。已知气缸中的压力p在0～2MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布直径D0=650mm。为保证气密性要求，残余预紧力F 1=1.8 F，螺栓间距t ≤4.5 d (d为螺栓的大径)。螺栓材料的许用拉伸应力[?]=120MPa，许用应力幅[?a]= 20MPa。选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度C b/（C b+Cm）=0.8，试确定螺栓的数目和尺寸。
解：设取螺栓数目Z=16或24
则单个螺栓所受的轴向工作载荷F为： ?D2p 2?3.14?50024?24531.25N F(16)?Z?4?16p ?D2Dp2 2?3.14?5004?F??16354.17ND0(24) Z4?24 题5—57图
25 25
单个螺栓所受的总拉力F2为： F2(16)?F1?F?1.8F?F?2.8F?2.8?24531.25?68687.5N
F2(24)?F1?F?1.8F?F?2.8F?2.8?16354.17?45791.67N
所需的螺栓直径d1： 1.3?F2??????2 ?d1 4 4?1.3F24?1.3?68687.5d???30.788mm 1(16)??????120
4?1.3F24?1.3?45791.67 d1(24)???25.1385mm??????120
M36 d1(16)?31.670mm?30.788mm查表
M30 d1(24)?26.211mm?25.1385mm
校核螺栓间距t ?D0650?t(16)???127.5625mm?4.5d?4.5?36?162mm Z16 ?D0650?t???85.04mm?4.5d?4.5?30?135mm(24) Z24
校核应力幅?a：
Cb2F2?16354.17 ?a(16)??0.8??8.31MPa???a??20MPa22C?C?d?31.670 bm1 Cb2F2?16354.17???0.8??12.13MPa???a??20MPaa(24) Cb?Cm?d12?26.2112
确定螺栓的数目和尺寸:
查表 Z?16 M36 l?100或90mm 或Z?24 M30 l?90mm
5—58如图凸缘联轴器（GB/T5843—1986）的型号为YLD10，允许传递的最大转矩T=630N·m，两半联轴器采用4个M12的铰制孔用螺栓联接，螺栓规格为M12×
38 22
60（GB/T27—1988），螺栓的性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200,试校核其联接强度。若改用普通螺栓联接，两半联轴器接合面间的摩擦系数f =0.15，防滑系数Ks=1.2，试计算螺栓的直径，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
铸铁的?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 单个螺栓所受的工作剪力F为：
Tr2?630 F?Zmax??2423.08N?34?130?102 r?i i?1
校核螺杆的剪切强度
F2423.08 ????18.26MPa???? 安全??22 d0?1344
校核螺杆、联轴器的挤压强度 Lmin=38－22=16mm
F2423.08?P???11.65???P? 安全
d0Lmin13?16
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 0.15?4?130?10?3f?ri i?1 1.3F0由强度条件：?＝???? 2 ?d1 4 4?1.3F04?1.3?19384.62 d???14.165mm 1????160?
取M20，d1=17.294mm>14.165mm (或取第二系列M18，d1=15.294mm>14.165mm) 与假设基本相符，不必修改安全系数S。
螺栓的长度l>22×2+m+S=44+18+5=67 取l=70~80mm 螺栓标记：螺栓GB57882—86 M20×70(或80)
? ????S?640?533.33~426.67MPa 若按控制预紧力，取＝1.2~1.5， S1.2~1.5
d1?4?1.3F0?????4?1.3?19384.62?7.7586~8.674mm (533.33~426.67)? 取M10，d1?8．376mm?7.7586mm 取M12，d1?10.106mm?8.674mm 标记：螺栓GB5882—86 M10?70(或80)
机械设计作业第5答案
