螺纹连接
1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16（d1＝13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力[?]?180MPa，螺栓的相对刚度cb/(cb?cm)?0.5，按紧密性要求，剩余预紧力F1=1.83F，F为螺栓的轴向工作载荷。试
pmax及每个螺栓连接所需的预紧力F0。
计算：该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强
1.计算每个螺栓允许的最大总拉力：
[?]?d12F2?.........................2分 4?1.3?20815N.............................1分1、 计算容器内液体最大压强
F2?F1?F?2.8F........................1分20815?7434N.....................1分2.8
2?D/4F?pmax............................1分12pmax?1.82MPa..............................1分F?
F0?F2?CbF...........................................2分Cb?Cm
?(20815?0.5?7434)?17098N......................1分2.如图所示的矩形钢板，用4个M20的铰制孔用螺栓（受剪处直径d0=21mm）固定在槽钢上，
各尺寸关系如图所示（单位：mm），钢板悬臂端受外载荷FQ=16kN，试求：
1) 螺栓组受哪几种外载荷作用，各自载荷多少？（3分）
2) 找出受力最大的螺栓并求出其所受的切应力？（5分）
FQ 1 3 2 O 4
1.螺栓组受到两种外载荷作用:
① 横向力 F=FQ=16kN
② 转矩 T?F(300?120)?16?103?360?5.76?106N?mm 22）由横向力F引起的各螺栓所受的剪力Fi相等：
F16?103??4?103N Fi?44 由于各螺栓的力矩r相等，由转矩T引起的各螺栓所受的剪力Fj相等： Fj?Fjmax?Trmax 且 rmax?ri?602 2?riT5.76?106 所以，可得Fj? ??16973N4ri4?602 由图示受力分析可知，螺栓2和4受力最大，其所受剪力的合力为：
F2?F4?Fi2?Fj2?2FiFjcos45??(4?10)?16973?2?4?10?16973cos45?2?10N3223?4
其切应力为：?2??4?F2?4?2?1042d0?4?57.7MPa
?2123.下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N，若取接合面间的摩擦系数?=0.2，可靠性系数KS=1.2，螺栓材料的的许用应力[σ]=2N/mm2安全系数S=2，螺栓的小径d1=17.294mm。试校核螺栓的强度。
解：螺栓预紧后，接合面所产生的摩擦力等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0， 则由平衡条件 得：
受预紧力螺栓强度为：
所以，该螺栓联接件满足强度条件。
4. 5.
6.(15分)有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力F0＝1000 N，螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等，轴向工作载荷F=1000N，试计算该螺栓所受的总拉力F2＝?剩余预紧力F1＝?在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?
(F1=F0-（1-Cb/(Cb+Cm))F>=0)
5.(15分)图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉应力[σ]＝l60N／mm2，联接件接合面间摩擦系数f＝0.20，防滑系数Ks＝1.2，计算该联接件允许传递的静载荷F＝?(M20的螺栓d1＝17.294mm)(10分)
螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0
则由平衡条件
可得
(4分)
螺栓危险截面的强度条件为
于是得 (4分)
6. 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的螺钉联接在缸体上.螺钉刚度 Cb与缸体缸盖的刚度 Cm之比为l/4，螺钉材料的性能等级为5.6级，安全系数取S＝1.5，M16螺钉的小径d1=13.835mm.若根据联接的紧密性要求，要求残余预紧力QP‘＞1.5F.试分析预紧力QP应控制在什么范围内才能满足此联接的要求?
解
1.计算单个螺钉的工作拉力 F（2分）
油缸盖联接所受的载荷 FΣ=p?D2/4，每个螺钉的工作拉力F＝FΣ／6＝p×?D2/4/6＝2.5 ?(125)2／4/6＝5113.27 N 2.计算允许的螺钉最大总拉力 Q（2分）
螺钉材料性能等级为5.6级， ?s＝300MPa，许用应力[?]= ?s/S＝300/1.5＝200MPa.由强度条件 ?ca＝1.3Q/( ?d2/4)≤[?]
Q≤?d2[?]/4/1.3＝ ?×13.8352×200/4/1.3＝23127.83 N
3.求预紧力 Qp的允许范围（2分） 1)按螺钉强度条件求允许的最大预紧力
Q＝Qp十Cb/（Cb +Cm ）F≤23127.83 N
∴ Qp≤23127.83-0.2F＝23127.83-0.2×5113.27=22105.17 N
‘
2)按联接紧密性条件求最小的预紧力，根据联接紧密性要求，QP≥1.5F ∴ QP‘＝Qp- Cm /（Cb +Cm ）F=Qp-0.8F≥1.5F 即 Qp≥1.5F十0.8F＝2.3F＝l1760.52 N 由以上计算结果可知，预紧力Qp应控制为
l1760.52 N ≤Qp≤22105.17 N
二．
传动分析题
2图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm，d1=80mm ，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值 (不计轴承效率) 。
（1）重物上升1m时，卷筒转动圈数：N2=1000/πD=1000÷(250x3.14)=1.27