题目
6.图 1-6-7 所示的螺栓连接中,采用两个 ((d)_(1)=17.294mm) 的普通螺栓,其许用拉应力-|||-[ theta ] =160MPa, 连接件接合面间摩擦系数 =0.20, 防滑系数 _(1)=1.2, 试计算该连接允许传递的静-|||-载荷F。(8分)-|||-E-|||-图 1-6-7

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查螺栓连接的静载荷计算,涉及摩擦力平衡条件和螺栓拉伸强度条件的综合应用。
解题核心思路:
- 摩擦力平衡条件:连接面间的总摩擦力需大于等于外载荷,确保不发生滑移。
- 拉伸强度条件:螺栓的拉应力不得超过许用拉应力。
- 联立求解:通过预紧力$F_0$将两个条件关联,最终求出允许传递的静载荷$F$。
破题关键点:
- 摩擦力公式:总摩擦力由螺栓数量、预紧力和摩擦系数决定。
- 拉伸强度公式:螺栓拉力与横截面积、许用应力的关系。
- 系数处理:注意防滑系数$K_2$和载荷分配系数$1.3$的物理意义。
1. 摩擦力平衡条件
总摩擦力需满足:
$2 \times 2 \times F_0 f \geq K_2 F$
化简得:
$F_0 \geq \frac{K_2 F}{4f}$
2. 拉伸强度条件
螺栓拉力为$1.3F_0$(考虑载荷分配),拉应力需满足:
$\frac{1.3F_0}{\frac{1}{4}\pi d_1^2} \leq [\sigma]$
化简得:
$F_0 \leq \frac{\pi d_1^2 [\sigma]}{4 \times 1.3}$
3. 联立求解
将$F_0 \geq \frac{K_2 F}{4f}$代入拉伸强度条件:
$\frac{K_2 F}{4f} \leq \frac{\pi d_1^2 [\sigma]}{4 \times 1.3}$
消去公因子并整理:
$F \leq \frac{\pi d_1^2 f [\sigma]}{1.3 K_2}$
4. 代入数据计算
$F = \frac{\pi \times 17.294^2 \times 0.2 \times 160}{1.3 \times 1.2} \approx 19273.75 \, \text{N}$