联轴器螺栓强度校核
13-5轴的强度校核计算
小结： １轴的强度校核计算 2 轴的刚度校核 作业：P228.7
e
" C2
＝615.7(Nm) ， [
M
e 3
1
]b
＝59MPa，
[ ]b
M W
e
615 . 7 10 0 . 1 70
3
3
＝ 18.0MPa <
0 .1d
1
＝
59MPa （2）剖面 D 处虽然仅受转矩，但其直径较小，则该剖面也 为危险剖面。
M
D
M W
( T )
M
2
T
' RA
F RB
'
＝(Fa2d2/2+71 Fr2）/142=2011(N)
3）画弯矩图（如图 b、c、d） 剖面 C 处的弯矩 水 平 面 上 的 弯 矩 ： MC ＝ 71
FRA×10-3=71×2923.5×10-3=207.6(Nm) 垂
' RA
直
面
上
的
弯
矩
：
M
' C1
＝
71 F ×10-3=71×139×10-3=9.87(Nm）
H7/k6； 滚动轴承 内圈与轴的配合
图 12－31
采用基孔制，轴得尺寸公差为 k6。 3、确定各段轴径直径和长度 如图所示。 轴径：从联轴器开始向左取 ф 55→ф 62→ф 65→ф 70→ф 80→ф 70→ф 65 轴长：取决于轴上零件得宽度及他们得相对位臵。选用 7213C 轴承，其宽度为 23mm；齿轮端面至箱体壁间得距离取 a＝15mm；考虑到箱体得铸造误差，装配时留有余地，取滚动 轴承与箱体内边距 s=5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱盖与
法兰螺栓的选择和校核
.法兰螺栓的选择和校核法兰螺栓的联接是承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接。
并且法兰螺栓孔是铰制孔，孔和螺杆多采用基孔制过度配合（H7/m6,H7/n6）。
这种联接能精确固定连接件的相对位置，并且能承受横向载荷，但孔的加工精度较高。
]4[螺栓的规格是5.127⨯M ,十个这样规格的螺栓环行均匀分布在法兰的周边（可见设计图纸）。
螺栓强度校核：根据前文十字轴式万向联轴器的传动效率可知法兰螺栓所受的轴向力 BT F e =1 6415010tan120.213 3.0410350z F F N ︒⨯=∙=⨯=⨯ e T ——联轴器的工作扭矩是50KN ·mB ——法兰螺栓中心圆直径是350mm此时螺栓收到的总拉力400.8 5.7210c z z z F F F F F =+=+=⨯N上式c F 是残余预紧力]4[，对于有密封要求的联接，c F =（1.5～1.8）z F ；对于一般联接，工作载荷稳定时，c F =（0.2～0.6）z F ；工作载荷不稳定时，c F =（0.6～1.0）z F ；对于地脚螺栓联接，c F ≥z F 。
我所设计的万向联轴器属于工作载荷不稳定，所以我取c F =0.8z F 。
（1）.拉伸强度考虑到螺栓在总拉力0F 的作用下可能需要拧紧，故将拉力增加30%以考虑扭转应力的影响。
这样危险截面的拉伸强度条件为40221.3 1.3 5.721030.58100.78517.64ca w F n d σπ⨯⨯===⨯⨯2/mm N（2）.剪切强度螺杆与壁孔的挤压强度条件为：8.20252710104.15min 01=⨯⨯⨯==L nd F p σ2/mm N螺栓杆的剪切强度条件为： 5.2427785.010104.1425201=⨯⨯⨯==d n F πτ2/mm N 鉴于拉伸强度ca σ，挤压强度p σ，剪切强度τ都超过302/mm N 所以螺栓材料可以选45或35钢都满足强度条件。
螺栓联接习题及解答分析
习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。
A. 好B. 差C. 相同D. 不一定2 用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。
A. 牙根强度高，自锁性能好B. 传动效率高C. 防振性能好D. 自锁性能差3 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。
A. 螺距和牙型角B. 升角和头数C. 导程和牙形斜角D. 螺距和升角4 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用。
A. 升角小，单线三角形螺纹B. 升角大，双线三角形螺纹C. 升角小，单线梯形螺纹D. 升角大，双线矩形螺纹5 用于薄壁零件连接的螺纹，应采用。
A. 三角形细牙螺纹B. 梯形螺纹C. 锯齿形螺纹D. 多线的三角形粗牙螺纹6 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。
A. 必受剪切力作用B. 必受拉力作用C. 同时受到剪切与拉伸D. 既可能受剪切，也可能受挤压作用7 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的倍。
A. 1.1B. 1.3C. 1.25D. 0.38 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。
A. 螺栓的横截面受剪切B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压C. 螺栓同时受剪切与挤压D. 螺栓受拉伸与扭转作用9 在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。
A. 单线矩形螺旋副B. 单线梯形螺旋副C. 双线矩形螺旋副D. 双线梯形螺旋副10 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。
A. 提高强度B. 提高刚度C. 防松D. 减小每圈螺纹牙上的受力11 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。
A. 受力均匀B. 便于装配.C. 外形美观D. 降低成本12 螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表 。
万向联轴器的选择和校核资料
万向联轴器的选择和校核6.2.1选择万向联轴器万向联轴器可以用于传递两轴不在同一轴线上、两轴线存在较大夹角的情况。
它能实现两轴连续回转，可靠的传递转矩，结构较紧凑，传动效率很高。
为保证传动精度及可靠性，减速器和轧辊之间用万向联轴器连接。
十字轴式万向联轴器、滑块式万向联轴器为两种常用的万向联轴器。
1、十字轴式万向联轴器的优点：（1）联轴器用滚针轴承，传动效率较高，传动效率可达98.7％~99％，摩擦系数小，。
（2）由于滚动轴承的间隙较小，传动平稳，冲击和振动减小。
（3）在回转半径相同时，可传动大扭矩。
（4）耗油量少，可改善生产环境，维修保养费用减少。
(5)在空行程时，十字轴万向联轴器可减低到30~40dB ，比滑块万向联轴器低很多，满足低噪声要求。
(6)联轴器寿命为2年左右，减少了更换设备的费用。
2、计算转矩：十字轴万向联轴器应满足强度条件如下；na h n c T K K K TK T ≤=α（6.5）式中T —— 联轴器的理论转矩h K —— 轴承寿命系数，由[10]表41.4-25， h K =1.2 αK —— 联轴器轴间角系数，由[10]表41.4-26；αK =1.4n K —— 联轴器转速系数，由[10]表41.4-24； n K =1.1 aK —— 载荷性质系数，由[10]表41.4-9；aK =1c T —— 联轴器的计算转矩n T —— 联轴器的许用转矩n P 9550T η= (6.6)P —— 电机的额定功率，η —— 电机到减速器的输出轴的效率，η=0.850n —— 减速器输出轴的转速，6.1950980n ==由式（6.6得：错误!未找到引用源。
由文献[10]表41.4-10选择十字轴万向联轴器型号为SWP250D 型，其主要参数 如下表，表6.2 万向联轴器的参数考虑到联轴器中轴承易损，所以选择十字轴的轴承为剖分式，为方便更改轴承，将轴承压盖进行剖分，。
要用高强度的螺栓（力学性能能按GB3098.1中规定的10、9级）还有螺母（力学性能能按GB3098.2中规定的10级），用于联轴器各配件的连接）；用预紧螺栓将两端法兰联接配件上，依靠法兰端面键来传递转矩。
螺纹连接重要习题.
《螺纹连接练习题》一、单选题(每题1分)1. 采用凸台或沉头座其目的为。
A 便于放置垫圈B 避免螺栓受弯曲力矩C 减少支承面的挤压应力D 增加支承面的挤压应力2. 联接螺纹要求自锁性好，传动螺纹要求。
A 平稳性B 效率高C 螺距大D 螺距小3. 连接用的螺纹，必须满足条件。
A 不自锁B 传力C 自锁D 传递扭矩4. 单线螺纹的螺距导程。
A 等于B 大于C 小于D 与导程无关5. 同一螺栓组的螺栓即使受力不同，一般应采用相同的材料和尺寸，其原因是。
A 便于装配B 为了外形美观C 使结合面受力均匀 D 减少摩损6. 用于联接的螺纹，其牙形为。
A 矩形B 三角形C 锯齿形D 梯形7. 螺纹的标准是以为准。
A 大径B 中径C 小径D 直径8. 螺纹的危险截面应在上。
A 大径B 小径C 中径D 直径9、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。
A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹D矩形螺纹10、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。
A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹D矩形螺纹11、当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。
A双头螺柱联接B螺栓联接C螺钉联接D紧定螺钉联接12、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。
A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接D紧定螺钉联接13、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用__________。
A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接D紧定螺钉联接14、普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。
A0.105 B 0.115 C 0.1115 D 0.10415、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。
A增加拧紧力B增加扳手力臂C使用测力矩扳手或定力矩扳手16、螺纹联接防松的根本问题在于__________。
机械设计题库(含答案)---3
机械设计-—-3一、填空题（每空1分共24分)1.螺纹的公称直径是指螺纹的 大 径，螺纹的升角是指螺纹 中 径处的升角。
螺旋的自锁条件为 v γϕ≤ 。
2、三角形螺纹的牙型角α＝ 60度 ，适用于 联接 ,而梯形螺纹的牙型角α＝30度 ，适用于传动 。
3、螺纹联接防松，按其防松原理可分为 摩擦 防松、 机械 防松和 永久 防松。
4、选择普通平键时,键的截面尺寸（b ×h ）是根据 轴径d查标准来确定的,普通平键的工作面是 侧面 。
5、带传动的传动比不宜过大，若传动比过大将使 包角变大 ，从而使带的有效拉力值减小。
6、链传动瞬时传动比是 变量 ，其平均传动比是常数 。
7、在变速齿轮传动中,若大、小齿轮材料相同,但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力 相同 ，材料的许用接触应力 不同 ，工作中产生的齿根弯曲应力 不同 ,材料的许用弯曲应力 不同 。
8、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取 节点 处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。
9、对非液体摩擦滑动轴承,为防止轴承过度磨损，应校核p ，为防止轴承温升过高产生胶合，应校核 pv 。
10、挠性联抽器按是否具行弹性元件分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器两大类。
二、单项选择题(每选项1分,共10分）1。
采用螺纹联接时，若被联接件之—厚度较大，且材料较软,强度较低，需要经常装拆,则一般宜采用 B 。
A螺栓联接； B双头螺柱联接; C螺钉联接。
2。
螺纹副在摩擦系数一定时,螺纹的牙型角越大,则D 。
A。
当量摩擦系数越小，自锁性能越好；B．当量摩擦系数越小,自锁性能越差；C. 当量摩擦系数越大，自锁性能越差；D。
当量摩擦系数越大,自锁性能越好；3、当键联接强度不足时可采用双键。
使用两个平键时要求键 D 布置。
（1分)A 在同—直线上； B相隔900; C．相隔1200； D 相隔18004、普通平键联接强度校核的内容主要是 A 。
机械设计基础习题解答1
1．凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在mm D 100=的圆周上，接合面摩擦系数f =0.16，防滑系数 1.2f K =，若联轴器传递扭矩为m N .150，试求螺栓螺纹小径。
（螺栓[]MPa 120=σ）。
解： T K r fF f zi i ≥∑=10N r f TK F f 3750)506(16.0101502.1)6(30=⨯⨯⨯⨯==mm F d 19.712037502.5][2.501=⨯=≥πσπ 结论 取M10的螺栓2．图示刚性联轴器，螺栓孔分布圆直径mm D 160=，其传递的扭矩m N T .1200=，若使用16M 的普通螺栓（螺纹内径mm d 84.131=），被联接件接合面的摩擦系数25.0=f ，防滑系数2.1=K f ，螺栓材料的许用应力[]MPa 80=σ，问至少需要多少个螺栓才能满足联接的要求？ 解：强度条件：302211332211.34 1.3240010[][]/44 1.32400104 1.3 1.22400107.77[]13.840.2516080s s F K d d fzDK z d fD σσσπππσπ⨯⨯⨯=≤∴≤⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯∴≥==⨯⨯⨯⨯至少需8个螺栓3.已知气缸的工作总压力Q=29000N，螺栓材料为35号钢，许用应力[σ]=150N/mm2,螺栓个数Z = 8,剩余预紧力F'0=1.5 F, 试设计气缸盖螺栓联接。
mmd d d F NF F F NF F NZ Q F 000121999.101505.906243.1][43.15.90625.543736255.543736255.15.136258290001212100≥≤⨯⨯≤⨯='=+='+==⨯=='===∑∑πσπσ查表选取M12，其小径d 1=10.106>10.000121999 符合要求。
4.有一受轴向变载荷作用的紧螺栓联接，预紧力N F 40000=，轴向工作载荷在N 4000~0之间变化，假设螺栓与被联接件刚度相等，试绘制受力变形图并计算：（1）螺栓所受最大和最小载荷是多少？（2）被联接件之间的压紧力最大和最小值是多少？（3）螺栓材料的许用应力[]MPa 80=σ，根据受轴向静载荷计算螺栓尺寸1d 。
第10章 习题解答(联接)09
作业一
作业一
41.3 20358 15.9mm 133.3
式中： S 400 133.3MPa 螺栓选用45钢，不控制预紧力
S3
故取M20 d1=17.294>15.9mm
安全系数取3是正确的
四.根据螺栓间距和扳手空间确定分布圆直径D0
D0 D 2[d (3～6) 10] 160 2[20 (3～6) 10] 226～232mm
P11.522～24/01表.5 1012-.47305
177.8MPa
作业一
作业一
7.图示夹紧螺栓中,已知螺栓数为2,螺纹为M20,螺栓力学性能等
级为4.8级,轴径D=50mm,杠杆长L=400mm,f=0.15,求W的允许。
解：
不滑移条件：(f
F0
z
m)
D 2
CWL
W fzmDF 0 2CL
S
s
41.3 F0 d12
S
4 1.3 12923.1 3 13.8352
335.4MPa
式中： d1 13.835mm
查表10-5，选择螺栓力学性能等级为5.8，螺母为5级。
作业一
10.图示为一液压油缸，油压p=作业3一MPa，油缸内径D=160mm，为保证 气密性，螺栓间距≤4.5d，螺柱力学性能等级为5.8级，试计算 此螺栓联接和分布圆直径。
arctan P 3.17 d2
arctan f 6.59 cos
rf
dw d0 4
5.125mm
P148/表10-5，10-6，10-7
即得螺栓的拉应力为： Fa 24326 .95 N mm
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2 故障现象
某炼油厂油浆泵在转的过程中，联轴器螺栓折 断，中间接筒与半联轴器分离，并在惯性的作用下 甩飞，击穿联轴器护罩，最终撞到泵房墙壁上坠 落。从故障现象可以看出，联轴器螺栓损坏严重， 现场的联轴器螺栓均断裂，因此联轴器螺栓的可靠 性遭到质疑。
其弯曲正应力
M W
（MPa）
σ——弯曲正应力
螺栓可抽象为悬臂梁结构
图7 悬臂梁受力示意图 119
接，中间接筒再通过下一组膜片及正反向螺栓与左 半联轴器相联，左半联轴器最终将扭矩传给泵轴。
图2 联轴器实物图
1 联轴器结构
图3 联轴器结构简图
图1 联接示意图 该联轴器由左、右两个半联轴器，中间接筒， 2组膜片及12条螺栓（螺栓分2组，每组6条，正 反向各3条，交替排列）组成，电机轴与右半联轴 器直接相联，右半联轴器通过正向的3条螺栓与膜 片联接，膜片又通过反向的3条螺栓与中间接筒联 118 图4 联轴器结构局部放大图
3 故障原因分析及计算
针对螺栓折断的实际情况，对螺栓进行了强度 校核：
3.1 计算联轴器传递的扭矩
T 9550 P n （Nm）
4 结语与措施
按AIP761标准 N ≥1.7，该螺栓不符合设计要求， 故不满足安全运行条件，是发生此次故障的根本原 因。可通过增大联轴器螺栓直径(d)和螺栓孔节圆 直径(D)及提高其屈服强度( b )等措施使其安全系 数增大，从而保证联轴器安全运行。
M FG 2 F F 3
G——力在悬臂梁上的作用距离，18mm W——抗弯截面模量，m3 （m3） d——螺栓直径，φ10 mm
图5 损坏的左半联轴器（泵侧）
3.4 校核安全系数
该螺栓材料为30CrMoA，查GB150-1998表4-7得 图6 甩飞的中间接筒
b 1.4
该螺栓的安全系数 N
T——联轴器传递的扭矩 P——联轴器传递的功率，250kW n——联轴器工作转速，2977rpm
3.2 计算螺栓所受的剪切力
从理论力学中可知，力矩=力×力臂，即：
T F r （Nm）
F——螺栓所受的总剪切力 r——剪切力的力臂，这里 r D / 2 D——螺栓孔节圆直径，φ125mm
F T R
膜片联轴器因其性能稳定等特点，在炼油企业中大量使用。然而，膜片联轴器容易发生螺栓断裂、零 摘要 ： 部件甩飞的故障，直接威胁操作人员的安全和装置的平稳生产。为解决设备问题，文章通过分析及计算该螺 栓的安全系数，并与标准安全系数相比较，确定膜片联轴器断裂的原因，提出了解决措施。 联轴器 ； 螺栓 ； 屈服强度 ； 断裂 关键词 ： U674 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1009-2374（2012） 21-0118-02 中图分类号 ：
参考文献 [1] 文斌． 联轴器设计选用手册 [M]． 北京： 机械工业出版社， 2009． [2] 金尚年， 马永利．理论力学 （第 2 版） [M]．北京： 高等教 育出版社， 2007． [3] 刘鸿文．材料力学 （第 4 版） [M]．北京： 高等教育出版社， 2004． 作者简介： 陈吉光 （1981-） ， 男， 黑龙江人， 中国石油天然 气股份有限公司大庆石化分公司炼油厂维修一车间助理工程 师， 研究方向： 设备使用与维修； 肖洁 （1985-） ， 女， 山东单县人， 大庆炼化公司炼油二厂加氢改质车间助理工程师， 研究方向： 检测与故障诊断。 （责任编辑： 秦逊玉）
2012 年第 21 期 （总第 228 期）
NO.21.2012 （CumulativetyNO.228）
联轴器螺栓强度校核
陈吉光 1 肖 洁 2
（1. 中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司炼油厂， 黑龙江 大庆 163711； 2. 大庆炼化公司炼油二厂加氢改质车间， 黑龙江 大庆 163000）
膜片联轴器是利用薄弹簧片，以螺栓或其他联 接方式与两半联轴器联接，以实现两轴弹性联接的 联轴器。因其无需润滑、无需密封、耐腐蚀、性能 稳定等特性，在炼油工业中尤其是高温、腐蚀等高 危工况中有着广泛应用。大庆某炼油厂油浆泵（介 质温度350℃，功率250kW，转速2977rpm）即采用 此种联轴器，但运转过程中有过两次联轴器螺栓断 裂、零部件甩飞的情况发生，直接威胁操作人员的 安全和装置的平稳生产。为查找故障原因，解决设 备问题，对该联轴器的螺栓进行了研究和计算。