螺纹连接习题解答
11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上,如图所示。已知接合面间的摩擦系数f=0.15,螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级,装配时控制预紧力,试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析:本题是螺栓组受横向载荷作用的典型 例子.它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷FR。解题时,要先求出螺栓组所受的预紧力,然后,以连接的接合面不滑移作为计算准则,根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷FR。
解题要点:
(1)求预紧力F′: 由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa,查教材表11—5(a),取S=1.35,则许用拉应力: [σ]= σS /S =240/1.35 MPa=178 MPa , 查(GB196—86)M10螺纹小径d1=8.376mm
由教材式(11—13): 1.3F′/(πd得:
F′=[σ]π=7535 N
(2) 求牵引力FR:
由式(11—25)得FR=F′fzm/Kf=7535×0.15×2×
d212≤[σ1/4)
] MPa
/(4×1.3)=178 ×π×8.376/5.2 N
2
1/1.2N=1883.8 N (取Kf=1.2)
11—2 一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓(螺栓 GB27—88)连接,结构尺寸如图所示。两半联轴器材料为HT200,螺栓材料为Q235、性能等级5.6级。试求:(1)该螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax。(2)若传递的最大转矩Tmax不变,改用普通螺栓连接,试计算螺栓直径,并确定其公称长度,写出螺栓标记。(设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16,可靠性系数Kf=1.2)。
解题要点: (1)计算螺栓组连接允许传递的最大转矩Tmax :
该铰制孔用精制螺栓连接所能传递
转矩大小受螺栓剪切强度和配合面 挤压强度的制约。因此,可先按螺栓剪 切强度来计算Tmax ,然后较核配合面挤
压强度。也可按螺栓剪切强度和配合面挤压强度分别求出Tmax ,取其值小者。本解按第一种方法计算
1) 确定铰制孔用螺栓许用应力
由螺栓材料Q235、性能等级5.6级知:
?b?500MPa、?s?300MPa 被连接件材料HT200
?b?200MPa 。
(a)确定许用剪应力
查表11—6,螺栓材料为Q235受剪切时S?=2.5,则 螺栓材料 [τ]=?s/S?=300/2.5MPa=120MPa (b)确定许用挤压应力
查表11—6,螺栓材料为Q235受挤压Sp1=1.25
螺栓材料[?p1]=?s/S=300/1.25MPa=240Mpa被连接件材料为HT200(?b=200MPa)受挤压时Sp2=2~2.5被连接件材料
[?p2]??b/S?200/(2~2.5)MPa=80~100MPa
∵ [?p1]>[?p2] ∴ 取[?p]=[?p2]=80MPa 2)按剪切强度计算Tmax
由式(11—23)知 τ=2T/(ZDmπd0/4)≤[τ ] (查GB27—88得M10的铰制孔用螺栓光杆直径d0=11mm) 故 Tmax?3Dm?d0[?]/4?3×340×1×π×112×120/4N·mm=11632060.96 N?mm 3)校核螺栓与孔壁配合面间的挤压强度 从式(11—22)?p?Fs/(d0h)可得
2Tmax?p??[?p]6Dd0hmin22
式中,hmin为配合面最小接触高度,根据题11—2图结构
2Tmax2?116320.96?p??MPa?41.47MPa?[?p]?80MPa,满足挤压强度。6Dd0hmin6?340?11?25h=hmin=(60-35 )mm=25mm;
故该螺栓组连接允许传递的最大转矩
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