机械设计螺栓例题详解

简介：
《机械设计螺栓例题详解》一书深入剖析了各类螺栓在机械设计中的应用实例，通过丰富的案例和详尽解析，帮助读者掌握螺栓选择、计算及优化设计的核心技能。 在机械设计领域，螺栓连接是一种常见的固定方式，它通过预紧力产生夹紧力来传递负载，确保部件之间的稳定连接。这里我们讨论一个具体的螺栓连接问题，并需要解决两个关键点：一是确定铰制孔用螺栓的合理直径；二是如果使用普通螺栓，则所需的直径是多少。 首先分析题目中的情况。薄板厚度为12mm，承受总拉力R=6000N。材料许用应力分别为σt = 150 MPa（抗拉强度），σs = 90 MPa（屈服强度）以及f = 120 MPa（疲劳极限）。题目中提到的铰制孔用螺栓，通常用于确保连接刚性，并能承受较大扭矩。 ### 铰制孔用螺栓直径确定 - 螺栓组联接受力分析时需考虑工作剪力和转矩影响。假设三个螺栓分担总拉力R=6000N，则每个螺栓上的横向力Fr为2000N。 - 计算转矩Tr，公式为Tr = Fr * r（r是作用半径）。由于题目未提供具体数值，我们暂不计算此值。 - 工作剪切力F由总拉力R除以3得出。最小直径dmmin需确保其大于许用剪切应力的计算结果。 - 预紧力Fk = 0.8 * F（考虑安全系数），且预紧力不应超过材料的σt，即Fk ≤ σt * A（A为螺栓截面积）。通过这些公式可以得出合理的直径d。 ### 普通螺栓连接 - 对于普通螺栓，由于缺乏铰制孔用螺栓那样的高刚性和扭矩承受能力，其所需的直径可能更大。 - 在考虑剪切力的同时，还需增加因拉伸产生的附加力Fp。预紧力保持不变，但需确保总载荷等于R。 - 使用公式Fp = (σs - σt) * A计算拉伸力，并用总载荷减去此值得到剪切力F。然后根据F = T / dp（dp为新直径）来确定新的直径，同样保证其不小于许用剪切应力的计算结果。 由于题目未提供具体的横向力和转矩数据，我们只能进行理论分析并描述计算流程。实际设计中还需考虑螺栓布置方式、安全系数及疲劳寿命等因素以确保连接可靠性和耐用性。通常会借助工程软件或手动计算表格来解决这类问题。