计算题:图示凸缘联轴器[1]用八个受拉普通螺栓联接(M16的螺栓,螺栓小径d1=13.835mm),已知螺栓分布圆的直径D0=250mm,接合面间的摩擦系数mu;=0.12.考虑摩擦传力的可靠性系数Kf=1.2,螺栓的许用应力[sigma;]=160MPa,试计算该联轴器能传递的最大转矩Tmax=? __
计算题:图示凸缘联轴器[1]用八个受拉普通螺栓联接(M16的螺栓,螺栓小径d1=13.835mm),已知螺栓分布圆的直径D0=250mm,接合面间的摩擦系数mu;=0.12.考虑摩擦传力的可靠性系数Kf=1.2,螺栓的许用应力[sigma;]=160MPa,试计算该联轴器能传递的最大转矩Tmax=? 
题目解答
答案
解析
本题考查凸缘联轴器通过螺栓联接传递最大转矩的计算,核心在于结合螺栓拉伸强度条件与摩擦传力平衡。关键点包括:
- 螺栓危险截面的拉伸强度条件:根据许用应力确定螺栓最大拉力;
- 摩擦力矩平衡:联轴器传递的转矩由螺栓预紧产生的摩擦力矩平衡;
- 联立方程求解:将强度条件与摩擦力矩关系联立,推导最大转矩公式。
1. 螺栓拉伸强度条件
螺栓小径为危险截面,面积为:
$A = \frac{\pi d_1^2}{4}$
拉伸强度条件为:
$\frac{1.3Q}{A} \leq [\sigma] \implies Q \leq \frac{\pi d_1^2 [\sigma]}{5.2}$
2. 摩擦力矩平衡
摩擦力矩需平衡传递转矩,总摩擦力矩为:
$\sum f Q \cdot \frac{D_0}{2} = 8 \cdot f Q \cdot \frac{D_0}{2} = 4f Q D_0$
考虑可靠性系数 $K_f$,有:
$4f Q D_0 \geq K_f T \implies Q \geq \frac{K_f T}{4f D_0}$
3. 联立求解最大转矩
将 $Q \geq \frac{K_f T}{4f D_0}$ 代入 $Q \leq \frac{\pi d_1^2 [\sigma]}{5.2}$,得:
$\frac{K_f T}{4f D_0} \leq \frac{\pi d_1^2 [\sigma]}{5.2} \implies T \leq \frac{4f D_0 \pi d_1^2 [\sigma]}{5.2 K_f}$
4. 代入数据计算
$T_{\text{max}} = \frac{4 \cdot 0.12 \cdot 0.25 \cdot \pi \cdot (0.013835)^2 \cdot 160 \times 10^6}{5.2 \cdot 1.2} \approx 1850 \, \text{Nm}$