螺栓联接例题(2)-螺栓部分3个不错的例题

例1：如图所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷F=4800N,其作用线与垂直线的夹角α=50°，底板高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺栓组联接。解：1.螺栓组结构设计采用如图所示的结构，螺栓数Z=4，对称布置2.螺栓受力分析1）在工作载荷FΣ的作用下，螺栓组联接承受以下各力和倾覆力矩的作用：轴向力（作用于螺栓组中心，水平向右）横向力（作用于接合面，垂直向下）倾覆力矩（顺时针方向）2）在轴向力作用下各螺栓所受工作拉力为：NNFFh367750sin4800sinNNFFv308550cos4800coscmNFFMvh.1051071516KKb220h15016050°NNzFFha919436773）在倾覆力矩作用下，上面两螺栓受加载作用、下面受减载作用，故上面的螺栓受力较大，所受的载荷按式（5-31）确定NNLMLFzii187714142141051072212maxmax故上面螺栓所受的轴向工作载荷为NNNFFFa27961877919max4）在横向力FΣv的作用下，底板联接结合面可能产生滑移，根据底板结合面不滑移的条件vsFKfzF1ambmFCCCFF01vshmbmFKFCCCzFf02.0mbbCCC由表5-6查得接合面的摩擦系数f=0.16，并取，则8.01mbbmbmCCCCCC取防滑系数Ks=1.2，则螺栓所需的预紧力为NNFCCCfFKzFhmbmvs652036778.016.030852.141105）上面每个螺栓所受的总拉力F2可按式（5-18）求得NNNFCCCFFmbb707927962.06520023.确定螺栓直径选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由表5-8查得材料屈服极限σs=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5，故螺栓材料的许用应力为：MpaMPaSS1605.1240根据式（5-20）求得螺栓的危险截面直径为mmmmF6.81601416.33.143.142按粗牙螺纹标准（GB196-81)，选用螺纹公称直径d=12mm（螺纹小径d1=10.106mm8.6mm）4.校核螺栓组联接接合面的工作能力1）联接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止接合面压碎。参考式（5-36），有WMFCCCzFAhmbm0max1MPacmNcmN84.1/6.184/2234234121510510736778.06520422341512222由表5-7查得MPaMPaMPaBp84.11252505.05.0故联接结合面下端不致压碎联接结合面上端应保持一定的残余预紧力，以防止托架受力时接合面产生间隙，即0min072.0/44.72120minMPacmNWMFCCCzFAhmbm故接合面上端受压最小处不会产生间隙。5.校核螺栓所需的预紧力是否合适参考式（5-2）,对碳素钢螺栓，要求107.0~6.0AFs已知222211214.80106.1044,240mmmmdAMPas取预紧力下限即NNAs8.11550214.802406.06.01要求的预紧力F0=6520N，小于上值，故满足要求。确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型、长度、精度以及相应的螺母、垫圈等结构尺寸，可根据底板厚度、螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出，此处从略。例2.一钢制液压油缸，缸内油压p=2.5MPa（静载），油缸内径D=125mm，缸盖由6个M16的螺栓联接在缸体上，螺栓材料强度级别为4.6级，设螺栓的刚度系数Cb和缸体缸盖的刚度系数Cm之比为Cb/Cm=0.25，若根据联接的紧密性要求，残余预紧力F1≥1.5F，求预紧力F0应控制在什么范围内才能满足此联接的要求﹖解：1.计算单个螺栓的工作拉力FpDF24NpDFF51135.224125246222.计算允许的螺栓最大总拉力F2NdFdFMPaScas185023.14160835.133.14,43.11605.124022122123.求预紧力F0允许的范围每个螺栓的工作拉力缸盖联接所受的载荷螺栓材料强度级别4.6级,查表5-8得，σs=240MPa由表5-10取安全系数S=1.5（1）按螺栓强度条件，求允许的最大预紧力NFNFCCCFFCCCCCCCmbbbmmbbmb1747951132.018502185022.01125.0002（2）按联接紧密性条件求所需最小预紧力NFNNFFFFFCCCFFFFCCCFFFFCCCFFFCCCFFmbmmbmmbmmbm17479117601176051133.23.28.05.15.15.15.1000010110例3、一块矩形钢板用4个螺栓固连在宽度为250mm的槽钢上，螺栓的布置有（a）、（b）两种方案，如图所示。已知载荷FΣ=16000N，l=425mm，a=75mm，b=60mm。设钢板和槽钢的摩擦系数f=0.12，防滑系数Ks=1.2。试问：若采用铰制孔螺栓，试比较哪种螺栓布置方案合理解：1.螺栓组受力分析1）如图所示，将载荷FΣ向螺栓组形心简化可得：横向力FΣ：FΣ=16KN旋转力矩T：T=FΣl=16000×425N·mm=6.8×106N·mm2）确定采用铰制孔螺栓时各个螺栓所受的横向载荷。由FΣ=引起的横向载荷F1：F1=FΣ/4=(16000/4)N=4000N方案(a)：各螺栓轴线到形心距离mmmmbarrrrra96607522224321故NNrTFa6.17708964108.6462由图a可知螺栓1、2受横向力较大NFFFFFa7.2286196/753.17708400023.177084000cos22212122211方案bNFFaa7.228611maxNFFFFFa1.2244896/603.17708400023.177084000cos22222122212故方案a螺栓所受最大横向力：各螺栓轴线到形心距离mmbrrmmarrbbbb60,754231由图b可知螺栓1受横向力较大3)两方案比较NNFFFFbb3.316423.2764240002111max故方案b螺栓所受最大横向力：因FamaxFbmax，故方案比较合理NNrTrFibib3.276427560275108.6226412121