第32章螺纹连接的设计32-1试找出图32-27中所示螺纹连接结构中的错误，并改正。

（a）（b）（c）（d）图32-2732-13有一刚性凸缘联轴器，用材料为Q235的普通螺栓连接以传递转矩T，现欲提高其传递的转矩，但限于结构不能增加螺栓的直径和数目，试提出三种能提高联轴器传递转矩的方法。

答：①可以适当增加结合面的数量；②可以适当增加预紧力；③可以适当增加接合面的粗糙度，以提高摩擦因数。

（如果第1种，不能实现，可以增加结合面数量）32-26图32-43为由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架，两块边板各用4个螺栓与工字钢相连接，托架所受载荷随吊重量不同而变化，其最大载荷为20kN。

试确定应采用哪种连接类型，并计算出螺栓直径。

图32-43解：根据托架的结构，可以采用普通螺栓连接或铰制孔螺栓连接。

（1）采用普通螺栓连接螺栓组受横向载荷：kNFR20=旋转力矩：mNmNLFTR⋅=⋅⨯=⋅=600030020①在横向载荷RF作用下，各螺栓所受预紧力，由公式（32-23），取12.0,2.1==ffkμ，8,1==zm可得kNkNmzFkFsRf258112.0202.11'=⨯⨯⨯==μ② 在旋转力矩作用T 下，各螺栓所受预紧力，由公式（32-27）可得kN kN r Tk F zi is f 71.70275812.060002.112'=⨯⨯⨯==∑=μ其中mm mm r r r 2751501502122821=+====(此题应该采用你第一次的方法，只是21F F F '+'=')，因为预紧力的方向为轴向方向，直接相加从图32-43（b ）可知，各螺栓所受合预紧力为kNkN kNF F F F F 14.90135cos 71.7025271.7025135cos 222'2'12'22'1'=⨯⨯⨯-+=-+= 选取螺栓强度等级为10.9级，可得MPa s 900=σ，取螺栓连接的安全系数5.1][=S ，则螺栓材料的许用应力MPa MPa S s 6005.1/900]/[][===σσ，则所需的螺栓危险剖面的直径为mm mm F d 78.1560014.31014.903.14][3.143'=⨯⨯⨯⨯=⨯=σπ按GB169-81，选用M16的螺栓。

（请用下面的方法计算一下，看看结果）结果差距很大 先把横向力合成，得到最大的横向力，然后用（32-23），计算预紧力。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~在横向载荷20kN 的作用下，各螺栓所受的横向力为kN kN z F F R R 5.2820'===在旋转力矩T 的作用下，各螺栓所受横向力为kN kN rTk F F zi if s R 49.8275860002.11'2'=⨯⨯===∑=μkNkN kNF F F F F R R R R R 45.19135cos 49.85.2249.85.2135cos 222'''2''2'=⨯⨯⨯-+=-+= 合成 各螺栓的预紧力为：kN kN mF k F s R f 5.194112.045.192.1'=⨯⨯==μ合成螺栓直径：mm mm F d 13.2360014.3105.1943.14][3.143'=⨯⨯⨯⨯=⨯=σπ按GB169-81，选用M24的螺栓。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~（2）采用铰制孔螺栓连接① 在横向载荷R F 作用下，各螺栓所受剪力，由公式（32-25）可得kN kN z F F R s 5.2820===② 在旋转力矩作用T 下，各螺栓所受剪力，由公式（32-31）可得kN kN r Tr F zi i s 07.7)275(82756000212maxmax =⨯⨯==∑=其中mm mm r r r r 2751501502122821max =+===== 从图32-43（c ）可知，各螺栓所受合剪力为kNkN kN•F F F F F s s s s sR 01.9135cos 07.75.2207.75.2135cos 222max 2max 2=⨯⨯⨯-+=-+= 选取螺栓强度等级为4.6级，可得MPa s 240=σ，取螺栓连接的安全系数5.2][=τS ，5.2][=p S ，则螺栓材料的许用剪应力MPa MPa S s 965.2/240]/[][===τστ，许用挤压应力MPa MPa S p s p 965.2/240]/[][===σσ，则所需的螺栓危险剖面的直径为按许用剪应力计算 mm mm m F d sR 94.1019614.31001.94][431=⨯⨯⨯⨯==τπ按许用挤压应力计算 min2][h F d p sRσ=，可知当m h 784.0min ≥时，有12d d ≥按GB169-81，选用M12的螺栓。

32-33 图32-50所示为悬挂吊车轨道的托架，可用两个普通螺栓连接在钢梁上。

已知起吊重物时托架所受最大作用力P=10kN ，钢梁和托架材料均为A3钢，有关尺寸如图32-50所示。

试设计此螺栓连接。

图32-50解：（1）螺栓受力分析经分析可知，螺栓组在P 的作用下，承受轴向力和翻转力矩的作用：轴向力：kN kN P F F Q Q 5210221==== 翻转力矩：m N m N M ⋅=⋅⨯=380038010kN kN r r Mr F F MM31.72602602603800222221121=+⨯=+==由图32-50可知，左边螺栓1所受的工作拉力最大，为kN kN F F F Q M 31.12)531.7(111=+=+=（2）求螺栓所受总拉力 取螺栓相对刚度2.0211=+c c c ，则8.0212=+c c c 。

取剩余预紧力F F 3.0''=，则kN kN F F 693.331.123.03.01''=⨯==预紧力：kN kN c c c FF F 541.13)8.031.12693.3(212'''=⨯+=++=螺栓所受总拉力：kN kN F F F 003.16)693.331.12(''0=+=+= （3）确定螺栓直径选取螺栓强度等级为4.6级，可得MPa s 240=σ，取螺栓连接的安全系数5.1][=S ，则螺栓材料的许用应力MPa MPa S s 1605.1/240]/[][===σσ，则所需的螺栓危险剖面的直径为mm mm F d 87.1216014.310003.163.14][3.1430=⨯⨯⨯⨯=⨯=σπ按GB169-81，选用M14的螺栓。

（4）校核螺栓组连接的工作能力① 连接接合面一端的挤压应力不得超过许用值，以防止接合面下段压碎，即钢3A 'max][p WM A zF p ≤+=式中接合面有效面积2264800180)300660(mmmm A =⨯-=，抗弯截面模量37222100386.1)300660(6180mm mm mm W ⨯=-⨯=带入max p 表达式，得MPa MPa W M A zF p 784.0)100386.13800106480010541.132(263'max=⨯+⨯⨯⨯=+=-- 由相关机械设计手册，可知钢3A max ][p p ≤，故该连接接合面的下端不至于压碎。

② 连接接合面上端应保持一定的剩余预紧力，以防止托架受力时接合面产生间隙，即0min >p ，则00521.0)100386.13800106480010541.132(263'min>=⨯-⨯⨯⨯=-=--MPa MPa W M A zF p故接合面上端受压最小处不会产生间隙。

综上所述，采用两个M14的螺栓，可以满足设计要求。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。