机械设计 螺栓联接例题1-4
螺栓连接例题
螺栓连接例题
例题 1.如下图所示，有一用M20C级螺栓的钢板拼接，钢材为Q235-A。
计算此拼接能承受的最大轴心力设计值N。
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例题2.图示一钢板的对接拼接，螺栓直径d=20mm，孔径d0=21.5mm，C级螺栓。
钢板截面为—16*220，拼接板为2—8*220，钢材采用Q235—AF，承受外力设计值N=535KN。
钢板抗拉强度设计值f=215N/mm2，螺栓的强度设计值为f v b=140 N/mm2和f c b=305N/mm2。
试设计此对接拼接。
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例3如图所示，偏心受拉的C级普通螺栓连接，偏心拉力设计值N=300KN，e=60mm，螺栓布置如图。
（1）试确定螺栓的规格
（2）其他条件不变，若e=100mm，则螺栓的规格又如何？
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例题4.有一牛腿如图所示，用粗制4.6级螺栓连接于钢柱上，
牛腿下有一支托板承受剪力，螺栓采用M20，钢材为Q235BF，螺栓间距采用70mm，竖向荷载V距离柱翼缘表面200mm，
设计值为100KN，轴向力N设计值为120KN。
（1）验算螺栓强度
（2）如改用5.6级精制螺栓，不考虑支托承剪，再验算螺栓强度
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例题5如图所示，该连接采用为双盖板拼接的钢板连接，钢材为
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Q235B，高强度螺栓为8.8级的M20，连接处板件接触面采用喷砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值N=180KN。
试设计此连接。
10 / 10。
机械设计螺纹计算题答案
机械设计螺纹计算题答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN1、一方形盖板用四个螺栓与箱体连接，其结构尺寸如图所示。
盖板中心O 点的吊环受拉力F Q =20000N ，设剩余预紧力F ″=0.6F, F 为螺栓所受的轴向工作载荷。
试求：（1）螺栓所受的总拉力F 。
，并计算确定螺栓直径（螺栓材料为45号钢，性能等级为级）。
（2）如因制造误差，吊环由O 点移到O ′点，且 OO ′=52mm,求受力最大螺栓所受的总拉力F 。
，并校核（1）中确定的螺栓的强度。
解题要点：（1）吊环中心在O 点时：此螺栓的受力属于既受预紧力F ′作用又受轴向工作载荷F 作用的情况。
根据题给条件，可求出螺栓的总拉力： F 0=F ″+F=0.6F+F=1.6F而轴向工作载荷F 是由轴向载荷F Q 引起的，故有： 题15—7图N N F FQ 50004200004=== ∴N N F F 800050006.16.10=⨯==螺栓材料45号钢、性能等级为级时，MPa s 480=σ ，查表11—5a 取S=3，则σσ=][s /S=480/3MPa=160MPa ,故[]mm mm F d 097.916080003.143.1401=⨯⨯⨯=⨯≥πσπ 查GB196-81，取M12（d 1=10.106mm ＞9.097mm ）。
（2）吊环中心移至O′点时：首先将载荷F Q 向O 点简化，得一轴向载荷F Q 和一翻转力矩M 。
M 使盖板有绕螺栓1和3中心连线翻转的趋势。
mm N mm N O O M F Q •=•⨯='•=4.1414212520000显然螺栓4受力最大，其轴向工作载荷为N N r M F F FFQ M Q 550010010024.14142142000024422=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+=+= ∴ N N F F 880055006.16.10=⨯==∴ []MPa MPa MPa d F e 1606.1424/106.1088003.14/3.12210=<=⨯⨯==σππσ 故吊环中心偏移至O ′点后，螺栓强度仍足够。
机械设计螺纹连接例题
1. 初选M16，S= 4
[]=s/S=320/4 = 80MPa
d1
1.3F0
1 [ ]
5.2 40000 28.775mm
80
4
§2 螺纹连接 (screwed joint)
由螺纹标准知，M16的d1=13.835mm，估计偏小，不适用。 2. 选M24，S=3.14(插值计算)
[]=s/S=320/3.14 MPa
Fmax=F+Fs1=3000 +12000 =15000N
3. 方案比较
方案a比较合理。
§2 螺纹连接 (screwed joint)
例2.1：某普通螺栓组连接，横向静载荷F=30kN，接合面摩擦系 数f=0.15，接合面数i =1，可靠系数KS=1.2，共有6个螺栓，不控 制预紧力，螺栓材料为碳钢，性能等级4.8，试确定螺栓规格。
解：单个螺栓预紧力F0
由于不控制预紧力，采用估算法确定安全系数S，由表5-10 。
§2 螺纹连接 (screwed joint)
（a）
（b）
(1) 横向载荷F作用下，方案中，每个螺栓的横向载荷均为： F=F /4 =12000/4 =3000N，方向同F 。
(2) 转矩T作用下，方案a，各螺栓中心到形心距离为：
ra a2 a2 1002 1002 141.4mm Fs1=Fs2=Fs3=Fs4=T/4ra= 4.8×106/4×141.4 = 8487N 由图(a)可知，螺栓1、2的合力(总横向载荷)最大，即
由静力学得到
F=4F/5=0.8F F0==K1.S2F×0/.8fzFi/0.2×2×1
=2.4F
1.3F0
d
2 1
5.2 2.4F
机械设计-连接部分习题答案
机械设计-连接部分测试题一、填空：1、按照联接类型不同，常用的不可拆卸联接类型分为焊接、铆接、粘接和过盈量大的配合。
2、按照螺纹牙型不同，常见的螺纹分为三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。
其中三角螺纹主要用于联接，梯形螺纹主要用于传动。
3、根据螺纹联接防松原理的不同，它可分为摩擦防松和机械防松。
螺纹联接的防松，其根本问题在于防止螺纹副转动。
4、对于螺纹联接，当两被联接件中其一较厚不能使用螺栓时，则应用双头螺柱联接或螺钉联接，其中经常拆卸时选用双头螺柱联接。
5、普通螺栓联接中螺栓所受的力为轴向（拉）力，而铰制孔螺栓联接中螺栓所受的力为轴向和剪切力。
6、在振动、冲击或变载荷作用下的螺栓联接，应采用防松装置，以保证联接的可靠。
7、在螺纹中，单线螺纹主要用于联接，其原因是自锁，多线螺纹用于传动，其原因是效率高。
8、在螺纹联接中，被联接上应加工出凸台或沉头座，这主要是为了避免螺纹产生附加弯曲应力。
楔键的工作面是上下面，而半圆键的工作面是（两）侧面。
平键的工作面是（两）侧面。
9、花键联接由内花键和外花键组成。
10、根据采用的标准制度不同，螺纹分为米制和英制，我国除管螺纹外，一般都采用米制螺纹。
圆柱普通螺纹的公称直径是指大径，强度计算多用螺纹的（）径。
圆柱普通螺纹的牙型角为 60 度，管螺纹的牙型角为（）度。
二、判断：1、销联接属可拆卸联接的一种。
（√）2、键联接用在轴和轴上支承零件相联接的场合。
（√）3、半圆键是平键中的一种。
（×）4、焊接是一种不可以拆卸的联接。
（√）5、铆接是一种可以拆卸的联接。
（×）一般联接多用细牙螺纹。
（×）6、圆柱普通螺纹的公称直径就是螺纹的最大直径。
（√）7、管螺纹是用于管件联接的一种螺纹。
（√）8、三角形螺纹主要用于传动。
（×）9、梯形螺纹主要用于联接。
（×）10、金属切削机床上丝杠的螺纹通常都是采用三角螺纹。
（×）11、双头螺柱联接适用于被联接件厚度不大的联接。
螺纹连接习题及答案
螺纹连接习题及答案螺纹连接习题及答案螺纹连接是机械工程中常见的一种连接方式，它通过螺纹的互相咬合来实现零件之间的紧固。
在实际工程中，对于螺纹连接的设计和计算十分重要。
本文将介绍一些螺纹连接的习题，并给出相应的答案，以帮助读者更好地理解和应用螺纹连接。
习题一：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹长度。
解答：螺纹连接的最小螺纹长度可以通过以下公式计算：L = K * d其中，L为最小螺纹长度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
根据经验值，螺纹长度系数K一般为1.5~2。
在本题中，我们取K=1.8。
将已知数据代入公式，可得最小螺纹长度L = 1.8 * 10 = 18mm。
因此，螺纹连接的最小螺纹长度为18mm。
习题二：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹材料截面面积。
解答：螺纹连接的最小螺纹材料截面面积可以通过以下公式计算：A = F / (σ * K * d)其中，A为最小螺纹材料截面面积，F为拉力，σ为螺纹材料的抗拉强度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
根据材料性质表，碳钢的抗拉强度σ一般为400MPa。
将已知数据代入公式，可得最小螺纹材料截面面积A = 1000 / (400 * 1.8 * 10)≈ 0.14mm²。
因此，螺纹连接的最小螺纹材料截面面积为0.14mm²。
习题三：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹剪切面积。
解答：螺纹连接的最小螺纹剪切面积可以通过以下公式计算：A_s = F / (τ * K * d)其中，A_s为最小螺纹剪切面积，F为拉力，τ为螺纹材料的抗剪强度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
机械设计基础第10章 螺栓连接习题解答1
(3求FSmax
FS max FS2R FS2T 2FSR FST cos 45 10002 30002 21000 3000 cos 45
3774N
(4) 据不滑移条件：F0 f m ≥Kf FSmax
所需预紧力F0
F0
Kf
FS max fm
1.2 3774 0.15 1
30192N
3 F 3
Fmax=F1=F3=
F 2 FL 2 3 2a
F 3
1 3L 2 2a
FL
FL 3a
F 3
3aபைடு நூலகம்
F
F
3
3
Fl
3a
Fmax=F2=
F 2 FL 2 2 F FL cos150 F 1 3 L L 2
3 3a 3 3a
3
a a
比较： 方案一：Fmax=2FaL+ 3F ——差
4．计算螺栓直径
d1
5.2F
[ ]
5.2 45815
120
25.139mm
查手册，取M30（d1=26.211mm>25.139mm）。
5．校核螺栓间距
实际螺栓间距为
t D0 650 85.1mm 4.5d 4.5 30 135mm
Z
24
故螺栓间距满足连接的气密性要求。
习题10.6：如图所示螺栓联接，4个普通螺栓成矩形分布， 已知螺栓所受载荷R = 4000 N，L=300mm，r=100mm， 接合面数m =1，接合面间的摩擦系数为f = 0.15，可靠性 系数Kf = 1.2，螺栓的许用应力为[σ]=240MPa，试求：所 需螺栓的直径（d1）。
求得螺栓小径d1：
螺栓连接例题
一受轴向外载荷F ＝1000 N 的紧螺栓联接，螺栓的刚度为C 1，被联接件的刚度为C 2，且2C ＝81C ；预紧力F 0＝1000 N 。
试求螺栓中的总拉力2F 和被联接件中的残余预紧力F 1。
螺栓总拉力N 11.11110008100002=⨯++=++=bb b b b C C C F Cm C C F F 被联接件中剩余预紧力N 1.111100088100001=⨯+-=+-=mb m m b m C C C F C C C F F用4个M12普通螺钉把板1固定在零件3上，零件1与3之间有摩擦片2，各零件之间摩擦系数μ=0.13，螺钉强度级别为5.6级，σS MPa =300，安全系数S =4.5；防滑系数(可靠性系数)K f =解：向螺栓组形心简化T F =⨯175，F F Q = F Tr r T nr F F T i ===⨯=∑max ()()().2175425175[][]N .7205)203.14/()5.4/300(5.4/300)/()203.14(5.4/300)/()3.14(2013.0/23.1/225.075.125.04//212121max f P T max P =⨯⨯ ⨯ ⨯⨯= '⨯==⨯=='=+=+====d F d F d F F F F K F FF F F F F FF n F F ππσπσμ≤≤≤图示轴承盖用4个螺钉固定于铸铁箱体上，已知作用于轴承盖上的力F Q ＝10.4kN ，螺钉材料为Q235钢，屈服极限MPa 240S =σ，取残余预紧力F 1为工作拉力的0.4倍，不控制预紧力，取安全系数[]4=S ，求螺栓所需最小直径。
许用拉应力[][]σσ===S S MPa S 240460 4个螺钉，z ＝4，每个螺钉的工作载荷F F z ===Q 2600 N 104004剩余预紧力F "＝0.4F =0.4⨯2600=1040 N 故得螺钉中总拉力N 6403104026000=+=''+=F F F按强度条件，螺栓小径[]mm 021.106036403.143.14)(0c 1=⨯ ⨯⨯= ⨯σF d d ≥或解：将载荷向螺栓组形心简化为：mm N 104224100004Q ⋅⨯⨯=⨯='=O O F MN 10000==Q QF F ' N 25004/10000/QP =='=n F F N 3.83)21204/(104242max Mmax =⨯⨯⨯⨯==∑i r Mr FN 3.25833.832500Mmax P =+=+=∑F F F图示螺栓联接中，采用两个M16（小径m m 835.131=d ，中径d 214701=.mm ，）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，σS MPa =640，联接时不严格控制预紧力（取安全系数[]S S =4，被联接件接合面间的摩擦系数f =0.2。
机械设计习题--螺栓连接
0.2× 2796
=
7079(N )
F1+Fmax来计算F2
114
280 160
Pv
解:(一)受力分析 (二)按拉伸强度确定螺栓直径
选4.6级螺栓，控制预紧力，S=1.5 则许用应力[σ]=240/1.5=160MPa
d1 ≥
4 ×1.3F2
π [σ ]
=
4×1.3× 7079 = 8.6(mm)
解:(一)受力分析
把实际受力往螺栓组对称中心平移 并转化，得
１．螺栓组:
横向载荷: PH=Pcosα=4800cos50°= 3085 N
轴向载荷: PV=Psinα=4800sin50° = 3677 N
翻转力矩:
M=PV·160+PH·150=1051070 N·mm
Pv
M PH α Pv
150
− bh13 12
=b 12
h3 − h13
( ) = 150 3403 − 2203
12
= 358200000(mm 4 )
K
α
O
O
h h1 220
280 160
W
=
Ioo h2
=
35820000 170
150
= 2107059(mm 3)
b
1.接合面下端
σ pmax
=
zF1 A
+
M W
=
4 × 5783 + 150 × (340 - 220)
单个螺栓联接
螺栓本身
受力最大的螺栓
强度计算
螺栓强度计算
82
例: 如图所示一固定在钢制立柱上的托架。己知载荷P
＝4800N，其作用线与垂直线的夹角α=50°，底板高h＝
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FP f Z i KSP
M不影响不滑移条P 件
H
FP
KSP f Zi
M P
1.2 800 0.15 21
FL
LF
3200N 4、求总拉力 FQ
FQ
FP
Cb Cb Cm
F
3200 0.3 600 3380N
5、求螺栓小径
d1
1.3 4 FQ
1.3 4 3382 120
例1：一横板用两个普通螺栓联在立柱上， 已知P=4000N，L=200mm，a=100mm,
fK=S0.115.2, , 300MPa,
试求螺栓小径。
L P
a
解:1、将外力P 移至接合面形心
L
P
L P
a
转矩
T=P*L
a F1
F2
F2
TF
F
F1
F1
P 2
P
P
2、求螺栓联接处的横向载荷F
F2
T a
4
Z
6
6
1674N
F
2、求总拉力FQ
FQ FP, F 1.5F F
p
2.5F 4185N
D
气缸螺栓联接图
3、求螺栓小径
d1
1.3 4 FQ
6.58mm
1.3 4 4185
160
力
Cb F Cb Cm
4、求螺栓的预紧力FP FQ
FP
FQ
Cb Cb Cm
F
Fp
4185 1 1674 3627N
19.08mm
自己分析： 当两个螺栓水平 放置时的计算过程
L
P
a
例2:图示气缸盖用6个普通螺栓联接,已知
气缸压力p=2MPa，D=80mFmP, ,取1.5F,
Cm 2Cb , 试16求0M: Pa,
1、螺栓小径; 2、安装时预紧力
FP。
p D
解：1、求工作拉力F
F F
p D2
4
2 802
9.84mm
F
Cm F Cb Cm
FP,
3
变形
FP'
FP
Cm Cb Cm
F
3627
2 1674 3
2511N
FP' 1.5F 1.51674 2511N
例3：图示支座用2个螺钉联接,已知 P=800N，H=120mm,L=80mm, 取摩
擦系数 f=0.15, 防滑K系S 数1.2, 120MPa,
P
a
L
F
F12 F22
P2
PL
2
4 a
L
8246N
P
3、求螺栓的预紧力FP QPf 不滑移条件：FPf KSF a F1
F2 F
FP
KSF f
1.2 8246
0.15
F2
T
F
F1
P
F1
P 2
65968N
F2
T a
P
a
L
4、求螺栓小径
d1
1.3 4 FP
1.3 4 65968 300
6.83mm
P54例
140
FV
▲
FH
F 160
140
150
Fmax 工作拉力 F F1 Fmax
FV ＝990 2192 3182N
F1
FH
▲
不滑移条件：
FH
FV
M
P Z FP, f KSFH
f (ZFP
Cm Cb Cm
FV )
K SFH
Cb Cb Cm
FV
Z Fp
F1
F Cm
Cb Cm
FV
F1 Z
V
FP, Z
Z Fp
Cb Cb CmFVຫໍສະໝຸດ Cb Cm FVCm
f(ZFP
F1 Z FV
Cm Cb Cm
FV )
K S FH
FP, Z
预紧力FP
1 Z
( KSFH f
Cm Cb Cm
FV )
8712N
总拉力FQ
FP
Cb Cb Cm
F
9348N
d1
1.3 4 FQ
Cb Cb Cm试 求0.螺3, 栓小径.
P H
L
L
解：1、将外力P 移至接合面形心
P H
M P
L
L
横向载荷P 倾覆力矩 M P H
2、求工作拉力F
H
F
L
P
M P
L
F
F M P H 800 120 600N Z L Z L 2 80
3、按不滑移条件求预紧力 FP
不滑移条件：