第3章-螺栓联接例题1
DIN 25201-3-2004 铁道车辆及其组件的设计准则 螺栓连接 第3部分 设计 电气应用 中文版
德国标准 2004年6月DIN 25201-3 DINICS 21.060.10 部分替换DIN 25201:1986-11,DIN 25202:1992-04, DIN 25203:1992-04铁路车辆及其组件的设计准则螺栓连接——第3部分：设计——电气应用共10页德国标准化研究所（DIN ）中的“铁路车辆标准化委员会（FSF ）”© 德国工业标准化研究所（DIN ）（注册协会）•各种形式的复制，即使是摘 价格系列07抄形式的复制，都要事先征得德国工业标准化研究所（DIN ）的同意。
www.din.de 本标准由Beuth Verlag GmbH(Beuth 出版有限公司)独家销售，10772柏林。
www.beuth.dew ww .b ab ake .n et目录前言....................................................................................................................................................3 1 适用范围.....................................................................................................................................3 2 规范性引用文件.........................................................................................................................4 3 定义..............................................................................................................................................4 4 概述..............................................................................................................................................5 4.1 风险等级及紧固场合...............................................................................................................5 4.2 功能...........................................................................................................................................5 5 选择紧固元件..............................................................................................................................6 6 形状参数......................................................................................................................................6 7 配置及确定尺寸..........................................................................................................................6 7.1 配置...........................................................................................................................................6 7.2 确定尺寸...................................................................................................................................6 8 要求..............................................................................................................................................7 8.1 接触压力...................................................................................................................................7 8.2 接触腐蚀...................................................................................................................................8 8.3 温度负荷...................................................................................................................................8 8.4 安装扭矩...................................................................................................................................8 参考文献 (10)w ww .b ab a ke .n et前言本标准由“铁路车辆标准化委员会（FSF ）”下属的“连接件工作委员会”（5.1）制定。
第3章 剪切与扭转
A
D 4
2
d2
4
117 2 105 2 2092 mm 2
A1
4
D
2 1
4
74 2 4301mm 2
钢材用量与横截面面积成正比，采用空心轴可节省钢材的 百分数为:
A1 A 4301 2092 100 % 100 % 51.4% A1 4301
d 则 Tn GI dx
max
Tn R I
Tn I
式中R为横截面外边缘圆的半径。令
W
I R
max
Tn W
抗扭截 面模量
39
极惯性矩和抗扭截面模量
1)对于外直径为D的实心圆截面
R 0
dA 2 d
I 2 dA 2 3 d
采用φ 117×6空心圆轴的强度仍有不少裕量，故实 际可节省多于51.4%的钢材用量。
47
3.6
圆轴扭转时的变形及刚度条件
(1)圆轴扭转时的变形计算 Tn d 单位长度的相对扭转角 dx GI
工程上采用的扭转变形大小
抗扭 刚度
Tn 180 GI
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(2)圆轴扭转变形的刚度条件
θmax ≤[θ]
式中[θ]
许用单位扭转角。
单位长度的许用扭转角[θ]的值取决于轴 的工作条件、工作要求及载荷性质，可从有关 手册查取。一般对于精密机械的轴，取 [θ]=0.15－0.50°/m；一般传动轴取[θ]=0.5 －1.0°/m。
49
[例3-4] 试校核例3-3中搅拌轴的刚度，已知G=80 GPa， [θ]=0.5°/m。
5 第一章-螺栓连接
N
(四）普通螺栓群在弯矩作用下
1 2 3 4 N1 N2 y1 N3 y y3 2 N4 中和轴
M
刨平顶紧 承托(板)
M
受压区
☻M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为： （1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； （2）这种连接的受力有如下的特点：受拉截面只是螺栓的 几个点，而端板的受压区则是宽度很大的实体矩形截面当 计算形心位置作为中和轴时，端板的受压区高度很小，此 时把螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处，各螺栓所 受拉力与其至中和轴的距离呈正比。 离中和轴越远的螺栓所收拉力越大
2、承受静载的可拆卸结构连接； 3、临时固定构件的安装连接。
2.破坏形式
（1）螺栓杆被剪坏 栓杆较细而板件较厚时 （2）孔壁的挤压破坏 栓杆较粗而板件较薄时 （3）板件被拉断 截面削弱过多时 以上破坏形式予以计算解决。
N/2
N
N/2
N
N
N
N
（4）板件端部被剪坏(拉豁) 端矩过小时；端矩不应小于2dO
3）螺栓连接的构造要求
为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一 端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的缀条除外； 直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他 措施以防螺帽松动； C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情况可用 于抗剪连接：
1、承受静载或间接动载的次要连接；
终拧—初拧基础上用长扳手或电动扳手再拧过一定的角度，一般为 120o~180o完成终拧。
特点：预拉力的建立简单、有效，但要防止欠拧、漏拧
和超拧； B、扭矩法 施工方法： 初拧—用力矩扳手拧至终拧力矩的30%~50%，使
板件贴紧密；
终拧—初拧基础上，按100%设计终拧力矩拧紧。 特点：简单、易实施，但得到的预拉力误差较大。
第五章 螺纹连接习题课
确定螺栓所需预紧力QP
QP ⋅ f ≥ K S ⋅ F K S ⋅ F 1.2 × 4000 4 ∴ QP ≥ = = 3.2 × 10 N f 0.15
确定螺栓直径大小
1.3Q P 1.3 × 3.2 × 10 4 d1 ≥ = = 17 .15 mm 1 1 π [σ ] π × 180 4 4 查表，选用M20的螺栓，其小径满足要求。
M18螺栓，其小径d1＝15.294>14.54，满足要求。
例3．已知某气缸，缸中压力在P=0-1.5N/mm2之间变 化，气缸内径D=250mm，螺栓分布圆直径 D0=346mm，为保证紧密性，要求螺栓间距 t≤120mm。若所选螺栓的屈服极限为360N/mm2， 安全系数S=3。剩余预紧力＝1.5F，F为单个螺栓的 工作载荷。试确定螺栓的数目和直径大小： 公称直径 d 16 18 螺纹小径d1 13.835 15.294 20 17.294 24 20.735
解： （1）确定螺栓数目Z，取螺栓间距t = 100mm，则有：
Z =
π D0
t
=
π × 346
100
= 10.9 = 12 个
（2）气缸盖最大工作载荷F∑
πD 2 π × 250 2 FΣ = 荷F为
FΣ 73630 F = = = 6136 N Z 12
（4）螺栓总拉力Q为
Q = F1 + F = 1 .5 F + F = 2 .5 F = 2 .5 × 6136 = 15340 N
（5）螺栓许用拉应力为
（6） 螺栓小径为
d1 = 4 × 1 .3Q
σ S 360 [σ ] = = = 120 MPa S 3
π [σ ]
= 4 × 1 .3 × 15340 = 14 .54 mm π × 120
线路金具-第3章_耐张线夹
螺栓型耐张线夹特点：
结构简单，在线路上使用时，对于非终端杆塔可不断开 导线，以减少线路接头；
便于施工，有利于线路的安全运行。
螺栓型耐张线夹可用可锻铸铁、铝合金和钢板冲压制造。
1.倒装式螺栓型耐张线夹 倒装式螺栓型耐张线夹线夹本体和压板用可锻铸铁制造。 用途：适用于安装小截面铝绞线及钢芯铝绞线。 倒装式螺栓型耐张线夹的实物图如图3-19，结构尺寸图 如图3-20及表4--1
图3-19 倒装式螺栓型耐张线夹的实物图 图3-20 倒装式螺栓型耐张线夹的结构图
表4-1
注：表中符号的含义，N表示耐张线夹，L表示螺栓型，D表示倒装, “—”后的数字表示适用绞线直径范围
绝缘子
杆塔
导线档距侧
导线跳线侧 图3-21 耐张线夹安装示意图
这种线夹的受力安装特点是受力侧（即档距侧）没有U型
3.线夹根据受力特性分类： 1)导线用承力耐张线夹： 用于固定导线的端头，并承受导线的张力（破坏 强度不低于导线计算拉断力的90%）的线夹。 2)导线用非承力耐张线夹：
主要以连通电流为目的的接头（以下称线夹）。
包括T型线夹，各种接线端子，设备线夹，并沟线 夹等。
4.线夹根据其结构安装特性:
架空线路用预绞式耐张线夹。
图3-5架空绝缘导线用耐张线夹
1.耐张线夹按结构和安装条件的不同，可分为两类：
第一类：耐张线夹要承导线、避雷线和拉线的全部拉力， 线夹握力应不小于被安装导线或避雷线额定抗
拉力的90%，但不作导体。
这类线夹有螺栓型耐张线夹和楔形耐张线夹。 特点是在导线安装后可以拆下，另行使用。 第二类：耐张线夹除要承导线和避雷线全部拉力外， 又要作为导体(电流流经线夹)。
耐张线夹型号的含义介绍如图3-18
第五章螺纹连接和螺旋传动练习题dayin
第五章螺纹联接及螺旋传动三、设计计算题5－68 试推导如图所示受转距T作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式：1）当用普通螺栓时；2）当用铰制孔用螺栓时。
题5－68图题5－69图5－69 如图示某吊钩螺纹的直径d=36mm，若吊钩材料未35钢，试求吊钩的最大起重量、5－70 如图示某机构的拉杆端部采用普通粗牙螺纹联接。
已知，拉杆所受的最大载荷F＝15kN，载荷很少变动，拉杆材料为Q235钢，试确定拉杆螺纹直径。
题5－70图题5－71图题5－72图5－71 如图示的起重滑轮的松联接螺栓。
已知起吊重物的重量F＝20kN，螺栓材料为Q235钢，试求该螺栓的直径。
5－72 如图示一弓形夹钳，用M30的螺杆来夹紧工作，压紧力F＝40kN，螺杆材料为45钢，d0=20mm，该螺纹副和螺杆末端与工件的摩擦系数均为μ＝0.15。
试验算螺杆的强度。
5－73 如图示为一铣刀盘的装夹装置，铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动，已知最大切削力F＝4kN圆盘与铣刀间的摩擦系数μs＝0.1，轴材料为45钢，其他尺寸如图，试求轴端的螺纹直径d？5－74 如图示，已知作用在轴承盖上的力F＝10kN,轴承盖用四个螺钉固定于铸铁箱体上，螺钉材料为Q235钢，今取剩余预紧力F″＝0.4F，不控制预紧力。
求所需的螺钉直径。
题5－73图题5－74图题5－75图5－75 设图示螺栓刚度C b，被联接件的刚度C m，若C m＝8C b，预紧力F′＝1kN，外载荷F＝1.1kN，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。
5－76 图示为一液压油缸，油压p＝3MPa,缸径D＝160mm，为保证气密性要求，螺柱间距不得大于100mm。
试计算其缸盖的螺柱联和螺柱分布圆直径D0。
（提示：现先按气密性要求假设螺柱数目）5－77 图示为一气缸盖螺栓联接，缸径D＝500mm，蒸气压力p＝1.2MPa，螺栓分布圆直径D0＝640mm，为保证气密性要求螺栓间距不得大于150mm，试设计此联接。
第四章螺纹连接
(b) (b)
特殊联接：地脚螺栓联接 ,
吊环螺钉联接
二、螺纹联接件
螺纹连接件指的是通过螺纹旋合起到紧固、连接作用的零 件，又称为螺纹紧固件。螺纹连接的类型很多，在工程实际中， 常用的螺纹紧固件有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧钉螺钉、螺母 和垫圈等。这些零件大都已经标准化，设计时应根据螺纹的公 称直径，从相关的标准中选用。
b) 铰制孔用螺栓联接 装配后无间隙，主要承受横向 载荷，也可作定位用，采用基孔制 配合铰制孔螺栓联接
dd
2、双头螺栓联接 螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装 dd 配时一端旋入被联接件，另一端配以螺 母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。 折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从 被联接件中拧出。
(b) (b)
B 型 B 型
bb
辗制末端 辗制末端
bb m m
辗制末端 辗制末端
s dd s
X X bb m m
X X ll
bb
直接拧入被连接件螺纹孔内的一端，称为座端，一般为螺纹 长度较短的一端。另一端称为紧固端或螺母端。
dd
dd
3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
k dd k nn
ll
nn
C × 45 ° C × 45 ° 12 00 ° 12 ° dd 0 C 1 0 C 1 DD 1
30 ° 30 °
圆螺母用于轴上零件的轴向固定， 在圆螺母的外圆表面上，开有对 称的四个槽，圆螺母常与止动垫 30 ° 30 ° 圈配合使用，作为滚动轴承的轴 30 ° 向定位。 30 °
d
15°
D 12 00 ° 12 ° D C 1 C 1 bb H H
矩形
梯形
牙型角为30°，是应用最广泛的一种传动螺纹 两侧牙型斜角分别为β＝3°和β‘＝30°。前者的侧面用来承受 载荷，可得到较高效率；后者的侧面用来增加牙根强度。适用于 单向受载的传动螺旋
第3章剪切和挤压
材料力学
本章主要内容
§3-1 剪切与挤压的概念 §3-2 剪切和挤压的强度计算
材料力学
§3-1 剪切与挤压的概念
剪切的工程实例
材料力学
剪切件简化如下图
材料力学
铆钉连接
螺栓连接
销轴连接
材料力学
平键连接
焊接连接
榫连接
材料力学
§3-2 剪切和挤压的强度计算
一.剪切的强度计算
F F
F
假设应力在挤压面上是均匀分布的
F
得实用挤压应力公式
bs
Fbs Abs
*注意挤压面面积的计算 Fbs
Fbs
Abs d
挤压强度条件：
bs
Fbs Abs
bs
bs 常由实验方法确定
材料力学
切应力强度条件：
Fs
A
挤压强度条件：
bs
Fbs Abs
bs
塑性材料： 0.5 0.7 bs 1.5 2.5
F
m
m
F
剪切受力特点：作用在构件两侧面上的外 力合力大小相等、方向相反且作用线很近。
变形特点：位于两力之间的截面发生相 对错动。假设切应力在剪切面m-m截面）上是均匀分布的
F
m
m
FS
FS m
m
F
得切应力计算公式： Fs
A
切应力强度条件： Fs
A
常由实验方法确定
材料力学
二.挤压的强度计算
FN F A (b 2d )
50 103
(0.15 2 0.017) 0.01
43.1106 43.1MPa [ ]
材料力学
d
b