中南大学机械设计复习题第五章例题

1、 图示螺栓联接中，采用两个M20的螺栓，其许用拉应力 160Nmm2，联接件结合面

间摩擦系数f 0.20，防滑系数Ks 1.2，试计算该联接允许传递的静载荷F ? （M20的螺栓d1 17.294mm）。

2、气缸盖结构如图所示，气缸内径D2=250mm，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓联接，螺纹小径15.294mm，[σ]=120MPa，F1=1.8F，求气缸所能承受的最大压强P。

3、图示为一有气密性要求的压力容器，内装有毒气体，气压p=0.6MPa，容器直径相对刚度系数，试问： D2D

1

D 600mm，螺栓数量z=20，螺栓许用应力 180MPa，预紧力F0 1600N，螺栓K Cb Cb Cm 0.85

（1）应选用直径多大的螺栓？

（2）要求残余预紧力1，问是否满足要求？

D

4、（吉林工业大学1999年考研试题）图示支架用4个普通螺栓联接在立柱上，已知载荷P=12400N，联接的尺寸参数如图所示，接合面摩擦系数f=0.2，螺栓材料的屈服极限 σS =270N/mm,安全系数S=1.5，螺栓的相对刚度Cb/(Cb+Cm)=0.3,防滑系数Ks=1.2，试求所需螺栓小径d1 。

解题要点：

1） 载荷P产生倾覆力矩M, 在M的作用下，左边的两个螺栓所受轴向拉力较大，容易拉断

失效，因此所需螺栓小径d1的计算应以左边的两个螺栓为对象；

2） 在横向载荷P的作用下，支架可能产生滑移，使联接失效。为此，要保证在螺栓预紧力

作用下，联接的接合面产生的摩擦力大于横向载荷与防滑系数的乘积；

3） 在倾覆力矩M的作用下，支架与立柱接合面的右边部分被进一步压紧，为避免接合面压

溃失效，应校核接合面右部的压强。本题未要求此项计算。

解：

在力P的作用下：

⑴ 螺栓组联接承受的倾覆力矩（顺时针方向）：

M=P*150=12400*150=1860000Ncm

⑵ 在倾覆力矩M的作用下，左边两螺栓受力较大,所受载荷Fmax :

Fmax=M lmax/∑li=1860000*(160/2)/4*(160/2)=5812.5N

⑶ 在横向载荷P的作用下，支架与立柱接合面可能产生滑移,根据不滑移的条件 f F0 z≥KsP 可得：F0≥KsP /fz=1.2*12400/0.2*4=18600N

⑷ 左边螺栓所受总拉力F2 ：

F2= F0+[Cb/(Cb+Cm)]*F=18600+0.3*5812.5=20343.75N

⑸ 螺栓的许用应力：

[σ]= σS/S=270/1.5=180MPa

⑹ 螺栓危险截面的直径（螺栓小径d1 ）：

d1≥[4*1.3 F2/3.14*[σ] ]=[4*1.3*20343.75/3.14*180]1/2 1/2

222=13.677mm

题1-3的解题思路：

1. ① 求预紧力（最大）F0 （式5-28）；（28896N） ② 求F（式5-9）(19264N)

2. ① 求总拉力（最大）F2 （式5-33）；（16949.22N） ② 求工作拉力（最大）F（式5-29）；(6053.3N) ③ 求压强（最大）p (1.48MPa)

3. ⑴: ① 求工作拉力F ；(8478N)

② 求总拉力F2（式5-32）；(8806N)

③ 求d1 （式5-34）；(9mm/M12)

⑵: 求残余预紧力F1（式5-31）。(328.3N；不满足要求)