第十五章 螺纹连接
15-12、已知气缸的工作压力在0?0.5MPa之间变化。汽缸内径D?500mm，汽缸盖螺栓
数目为16，结合面间采用铜皮石棉垫片。试计算汽缸盖螺栓直径。
解：由于气缸盖螺栓连接需满足气密性、强度等要求，并要求具有足够的疲劳强度。按表选定螺栓强度级别、材料及其主要力学性能如下：6.8级、45钢、?b=600MPa、?s=480MPa.?D2??0.52汽缸最大荷载FQ?PA?P??0.5?106?98176N44F螺栓工作载荷F?Q?6136N6残余锁紧力F???1.5F?9204N螺栓最大拉力F0?F???F?15340N?取安全系数s?3,故许用拉应力：[?]=螺栓直径480?160MPas34?1.3F04?1.3?15340d1???12.6mm?[?]??160?s查标准确定标准螺栓尺寸：M16内径d1=13.835mm螺栓疲劳轻度校核：相对刚度、选石棉垫片锁紧力 F?=F0-c1?0.8c1+c2c1F?15340?0.8?6136?10431.2Nc1+c2F?F?15340?10431螺栓拉力变化幅 ??2455N22?d1213.8352??螺栓危险截面积A???150.331mm244F?F?2455螺栓应力幅?a?0?=16.331MPa2A150.331螺栓材料疲劳极限?-1=0.32?B=0.32?600=192MPa许用应力幅[?a]??KmKu??1[S]aK??0.87?1.25?1?192?17.846MPa3?3.9
其中：??0.87、Km?1.25、Ku?1、[s]a?3疲劳强度校核：?a?16.330MPa?[?a]?17.846MPa?安全415-13、一托架用6个铰制孔用螺栓与钢柱相连接，作用在托架上的外载荷FQ?5?10N。
就图15-48所示的三种螺栓组布置形式，分析哪一种布置形式螺栓受力最小。
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解：外载荷向螺栓组对称中心简化，则各螺栓组受横向力Fa和旋转力矩300FQ。三组螺栓组的受力情况可知：三组螺栓组所受由横向力引起的工作剪力都为Fs=而各组所受旋转力矩300FQ的作用却不同。300FQ?1003Tr143最大力为：（a）Fsmax=22??FQ22r1+r0153[(1003)?(503)]总受力螺栓5最大Fs5?(?=(b)Fsmax6FQ。6FQ6?Fsmaxcos30?)2?(Fsmax?sin30?)2?0.612FQ?300FQ?1506?1502?FQ3Tr1?ri2i=1总受力螺6最大FF??QFs6?Q?Fsmax62(C)??=FsmaxTr1?ri=16?300FQ?1502?7524?(1502?752)?2?752?23FQ72i总受力螺3和4最大FQ22121121115???）??+Fsmax+（Fsmax）???FQ?0.64FQ6364910555所以（b）布置的螺栓受力最小。Fs3?（
15-14、图15-49是由两块板焊成的龙门式起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱
（工字钢）相连接，支架所承受的最大载荷为20000N,使设计：
（1）、采用普通螺栓连接（靠摩擦传力）的螺栓直径d; （2）、采用铰制孔用螺栓连接（靠剪切传力）的螺栓直径d，设已知螺栓的
[?]为28MPa。
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2
解：载荷向螺栓组相对对称中心简化得横向载荷FR?10kN,转矩T?20kN?300mm?6?106N?mmF20(a)横向力作用下Fs1?R??2.5KN88旋转力矩作用下r=752+752?752mmT6?106Fs2???52=7.07KN8r8?752而螺栓1和2所受两力夹角?最小，故螺栓1和2所受横向载荷最大则有：Fsmax=Fs12?Fs22?2Fs1?Fs2?cos??2.52?(52)2?2?2.5?52?cos45??9.01KN(1)采用普通螺栓连接，应先求出螺栓所需预紧力F?,取f?0.1，取Kf=1.29.01?1.2? 108.12KN.0.1选用Q235材料的螺栓，屈服强度?s?240MPa由fF??KfFs得：预紧力F??21.3F?螺栓危险截面的强度条件为???[?]?2d144?1.3Fs4?1.3?108120此时螺栓小径d1满足d1???38.62mm?[?]??120(2)采用铰制孔螺栓连接，螺栓许用剪应力[?]=28MPaF螺栓剪切强度条件为???[?]?2d244?F4?9.01?103得：d2???20.2mm?[?]??28取安全系数s=2,则许用应力?=?s?120MPa0
机械设计基础 第十五章 螺纹连接 参考答案
