1、螺纹联接习题课螺纹联接习题课主讲教师：巩云鹏主讲教师：巩云鹏东北大学国家工科机械基础课程教学基地东北大学国家工科机械基础课程教学基地习题习题1 1：如图，已知：如图，已知：某油缸的缸体与缸盖用某油缸的缸体与缸盖用2828个普通螺栓联接。个普通螺栓联接。油压在油压在P=00.89 MPaP=00.89 MPa间波动；间波动；油缸内径油缸内径D=600mm,D=600mm,螺栓分布圆周直径为螺栓分布圆周直径为D1=850mmD1=850mm，螺栓材料性能等级螺栓材料性能等级8.88.8；缸盖与缸体法兰结合面用石棉铜皮垫片密封；缸盖与缸体法兰结合面用石棉铜皮垫片密封；（1 1）试确定所需螺栓直径；）
2、试确定所需螺栓直径；（2 2）若螺栓的应力幅）若螺栓的应力幅a aa a 时，时，采取什么措施可降低螺栓应力幅？采取什么措施可降低螺栓应力幅？解：（螺栓组联接设计问题）解：（螺栓组联接设计问题）一、受力与失效形式分析一、受力与失效形式分析:受力：受力：受预紧力受预紧力Qp和工作载荷和工作载荷F（F F变载）；变载）；失效：螺栓拉断塑变或拉断失效：螺栓拉断塑变或拉断静载，疲劳静载，疲劳 结合面出缝结合面出缝(1)(1)缸盖所受总外载荷缸盖所受总外载荷N 251376460089.04 22DpF二、计算螺栓受力二、计算螺栓受力1 1、单个螺栓受的轴向工作载荷、单个螺栓受的轴向工作载荷 F FN
3、897628251376zFF(2)单个螺栓所受工作载荷单个螺栓所受工作载荷N 1346489765.15.1FQP2、确定所需残余预紧力（有紧密性要求、确定所需残余预紧力（有紧密性要求QP=1.51.8F）N 224408976134648FQQP4 4、螺栓的总载荷螺栓的总载荷8.0 FLLCCC3、保证、保证Qp所需的预紧力所需的预紧力Qp 由表由表2-5，铜皮石棉垫片时，相对刚度，铜皮石棉垫片时，相对刚度N 152608976)8.01(13464)1(pFCCCQQLFLPMPa 6401088s屈服极限：MPa 8001008B强度极限：MPa 4275.1640SSt三、计算螺栓
4、直径三、计算螺栓直径1.1.确定许用应力确定许用应力:采用六角头螺栓（采用六角头螺栓（GB5782-2000GB5782-2000）,性能等级性能等级8.88.8按最大应力计算时的许用应力（表按最大应力计算时的许用应力（表2-8a2-8a）,取安全系数：取安全系数：S=1.5S=1.5 mm 33.9427224403.143.141ttQd2.2.计算螺栓直径计算螺栓直径tdmmdmmd11106.1012时，螺栓小径tdmmdmmd11853.1316时，螺栓小径查标准，得到当螺栓大径：查标准，得到当螺栓大径：四、验算螺栓疲劳强度四、验算螺栓疲劳强度1.1.螺栓所受拉力幅变化量螺栓所受拉力
5、幅变化量F F工作载荷波动：工作载荷波动：0F0F螺栓拉力波动：螺栓拉力波动：Q QP PQQNFCCCQQFFLLp718089768.0 螺栓拉力变化量：螺栓拉力变化量：2.2.螺栓许用应力幅螺栓许用应力幅 由表由表2-8,2-8,取应力幅计算安全系数取应力幅计算安全系数 S Sa a=2=2)MPa 800(8.4Bk按由表由表2-9,2-9,取有效应力集中系数取有效应力集中系数 88.0由表由表2-10,2-10,取尺寸系数取尺寸系数 MPa 2.331)800640(23.0)(23.0BSlt拉压对称循环疲劳极限：拉压对称循环疲劳极限：LQPFQQPFLF力变形LF工作汽压波动：工
6、作汽压波动：p=00.89 MPap=00.89 MPaMPa 9.234835.132718042221aadF3.3.螺栓计算应力幅螺栓计算应力幅4.4.若若aaaa时，采取什么措施可降低螺栓应力幅时，采取什么措施可降低螺栓应力幅（1 1）降低螺栓刚度，采用柔性螺栓；）降低螺栓刚度，采用柔性螺栓；（2 2）提高被联接件刚度，采用刚性大的垫片，）提高被联接件刚度，采用刚性大的垫片，如：采用密封圈嵌入式结构，如：采用密封圈嵌入式结构，结合面无垫片结合面无垫片;（3 3）增加螺栓直径。）增加螺栓直径。MPa 4.3028.42.33188.0altaSk许用应力幅：许用应力幅：习题习题2：如图所
7、示，一铸铁托架用螺栓固：如图所示，一铸铁托架用螺栓固定在钢制立柱上。已知：载荷定在钢制立柱上。已知：载荷P=4800N,其作用线与垂直方向的夹角其作用线与垂直方向的夹角=50。底板。底板高高h=340mm,宽宽b=150mm,L0=280mm,l=220mm；立柱材料；立柱材料S=235 Mpa、铸铁、铸铁B=195 Mpa,试设计此螺栓组联接。试设计此螺栓组联接。解：解：一、螺栓组结构设计一、螺栓组结构设计 如图所示，根据托架底板结构，如图所示，根据托架底板结构，采用四个普通螺栓对称布置；采用四个普通螺栓对称布置；1.将外力向螺栓组中心和对称平面简化将外力向螺栓组中心和对称平面简化 N367
8、750sin480050sin PF轴向力：轴向力：N308550cos480050cos PR横向力：横向力：Nmm 1051070150160RFM翻转力矩翻转力矩二、螺栓组受力分析二、螺栓组受力分析 N9194/3677/1ZFF3、单个螺栓所受工作载荷、单个螺栓所受工作载荷 轴向力轴向力F F作用下单个螺栓所受工作载荷作用下单个螺栓所受工作载荷F F1 1:N 18772/28041051070422/12maxmax2iZiiLMLMLFF 平衡引起的螺栓工作载荷平衡引起的螺栓工作载荷F2:在倾翻力矩在倾翻力矩M作用下，底板有绕对称轴线翻转趋势，上侧作用下，底板有绕对称轴线翻转趋势，
9、上侧螺栓拉力增加，下侧螺栓拉力减小，上侧螺栓由螺栓拉力增加，下侧螺栓拉力减小，上侧螺栓由M引起的引起的工作载荷工作载荷F2=Fmax,螺栓到倾翻轴线的距离螺栓到倾翻轴线的距离Lmax=Li=L0/2N 279621FFF上侧螺栓总工作载荷：上侧螺栓总工作载荷：2、失效形式、失效形式上侧螺栓塑变或拉断；向下滑移；上侧螺栓塑变或拉断；向下滑移；上边缘离缝、下边缘压溃上边缘离缝、下边缘压溃;4 4、保证在横向力作用下，接合面不滑移所需的预紧力、保证在横向力作用下，接合面不滑移所需的预紧力Q QP P(1)(1)使接合面下侧压力增加，上侧压力减小，使接合面下侧压力增加，上侧压力减小，总压力和不变，所以
10、总压力和不变，所以M M对滑移没影响对滑移没影响;(2)F(2)F使接合面的压力减小，压力使接合面的压力减小，压力Q QP-P-QP ,阻止结合面滑移的是总残余预紧力阻止结合面滑移的是总残余预紧力;RKfFCCCZQfFLLP)1(不滑移条件不滑移条件:ZFCCCZfRKQFLLfP)1(所需预紧力：所需预紧力：2.0)(52FLLCCC螺栓相对刚度无垫片查得：由表由表由表2-3查得：（干燥铸铁表面查得：（干燥铸铁表面0.10.2）结合摩擦系数结合摩擦系数f=0.15；取可靠性系数；取可靠性系数Kf=1.2NZFCCCZfRKQFLLfP690543677)2.01(15.0430852.1
11、)1(保证不滑移的螺栓预紧力：保证不滑移的螺栓预紧力：5、确定上侧受力最大螺栓的总载荷、确定上侧受力最大螺栓的总载荷N 746427962.06905FCCCQQFLLP mm 79.816074643.143.141Qd螺栓最小直径：螺栓最小直径：mm79.8mm106.101d查标准选查标准选M12，螺栓小径，螺栓小径MPa 2401064S选螺栓性能等级选螺栓性能等级.级，屈服极限：级，屈服极限：由表由表2-8a取安全系数：取安全系数：S=1.5MPa 1605.1240SS许用应力：许用应力：三、确定螺栓直径三、确定螺栓直径3.141Qd按最大静载荷按最大静载荷Q计算直径计算直径四、校
12、核螺栓组联接的工作能力四、校核螺栓组联接的工作能力1 1、分析、分析(1)R(1)R不影响结合面总压力不影响结合面总压力;Q;QP P保证不滑移；保证不滑移；(2)F使接合面的压力减小使接合面的压力减小;(3)(3)不影响结合面总压力，但改变压力分布，不影响结合面总压力，但改变压力分布，下侧压力增加，上侧压力减小下侧压力增加，上侧压力减小;maxpp 2 2、结合面下侧边缘处不压溃、结合面下侧边缘处不压溃WMCCCFCCCZQAFLFFLFpp)(1max：下侧边缘最大挤压应力 失效形式：下侧边缘失效形式：下侧边缘压溃，压溃，上侧边缘上侧边缘离缝离缝;MPa 75.8719545.045.0
13、:)(42Bp许用挤压应力铸铁查得：结合面材料由表下侧边缘处不会压溃。MPa 77.1 10107.21051070)2.01(3677)2.01(69054180001 )(16maxpFLFFLFppWMCCCFCCCZQA结合面下侧边缘处最大挤压应力：结合面下侧边缘处最大挤压应力：2mm18000)220340(150)(lhbA结合面有效面积：363333mm10107.2234012)220340(150)2(12)(hlhbW量：结合面有效抗弯截面模0MPa 97.010107.21051070)2.01(3677)2.01(69054180001)(16minWMCCCFCCCZ
14、QAFLFFLFpp0minp2、结合面上侧边缘处不离缝、结合面上侧边缘处不离缝：五、确定螺栓联接的结构尺寸五、确定螺栓联接的结构尺寸 根据托架底板的结构尺寸，确定联接件类型（螺栓、螺钉、双头螺柱）根据托架底板的结构尺寸，确定联接件类型（螺栓、螺钉、双头螺柱）查标准定长度、选择螺母、垫圈尺寸及防松方法；查标准定长度、选择螺母、垫圈尺寸及防松方法；谢谢观看献给大家几句我很喜欢的话天将降大任于斯人也必先劳其筋骨坚持的人才会成功爱好学习的人才有梦想没有谁一开始就拥有一切努力就有未来（1）书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。）书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。（2）黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。）黑发不知
15、勤学早，白首方悔读书迟。（3）读书要三到：心到、眼到、口到）读书要三到：心到、眼到、口到（4）一日无书，百事荒废。）一日无书，百事荒废。陈寿陈寿（5）我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。）我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。高尔基高尔基（6）书到用时方恨少，事非经过不知难。）书到用时方恨少，事非经过不知难。陆游陆游 精品文档谢谢大家下载，开心生活每一天精品文档谢谢大家下载，开心生活每一天努力不会白费，终有出头之日努力不会白费，终有出头之日小看生活天天健康快乐喜欢就要说出来小看生活天天健康快乐喜欢就要说出来学会拒绝是一种基进步学会拒绝是一种基进步我会会还你喜欢还是需要自由的（我会会还你喜欢还是需
16、要自由的（7）读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。）读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。笛卡笛卡儿儿（8）理想的书籍是智慧的铜匙。）理想的书籍是智慧的铜匙。列夫托尔斯泰列夫托尔斯泰（9）书籍是造就灵魂的工具。）书籍是造就灵魂的工具。雨果雨果 thtfyhfthfghgjytuytuthfhffththcfbhjyijuyjgvbbfdggdhfthvghgjyjukujbnuittrtfg头发任头发任天堂已恢复天堂已恢复vhjyyt VCvhhj附件让人体育部附件让人体育部2玩儿玩儿（10）书籍是全世界的营养品，生活里没有书籍就好像没有阳光；智慧里没有书籍就好）书籍是全世界的营养品，生活里没有
17、书籍就好像没有阳光；智慧里没有书籍就好像鸟儿没有翅膀。像鸟儿没有翅膀。莎士比亚莎士比亚（11）问渠哪得清如许，为有源头活水来。）问渠哪得清如许，为有源头活水来。朱熹朱熹（12）人的影响短暂而微弱，书的影响则广泛而深远。）人的影响短暂而微弱，书的影响则广泛而深远。普希金普希金（13）贪者因书而富，富者因书而贵。）贪者因书而富，富者因书而贵。王安石（王安石（14）好书不厌读百回，熟读课思子）好书不厌读百回，熟读课思子自知。自知。苏轼苏轼小结：小结：1、根据结构和工作载荷确定螺栓组布置方式、螺栓类型；、根据结构和工作载荷确定螺栓组布置方式、螺栓类型；2、载荷向螺栓组几何形心等效简化、载荷向螺栓组几何形心等效简化:分成轴向、横向外载和倾翻力矩，分成轴向、横向外载和倾翻力矩，分析各种载荷单独作用下螺栓受力，分析各种载荷单独作用下螺栓受力，确定共同做用下组中受力最大螺栓螺栓受的力；确定共同做用下组中受力最大螺栓螺栓受的力；4、失效形式与设计准则、失效形式与设计准则 3、确定螺栓总载荷和螺栓尺寸；、确定螺栓总载荷和螺栓尺寸；选择螺纹联接件相关尺寸、防松等；选择螺纹联接件相关尺寸、防松等；
