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简答题 一钢结构托架由两块边板和一块承重板焊成的，两块边板各用四个螺栓与立柱相连接，其结构尺寸如图所示。托架所受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。 试问： （1）此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？ （2）如采用铰制孔用螺栓连接，螺栓的直径应为多大？
  • （1）采用铰制孔用螺栓连接较为合宜。因为如用普通螺栓连接，为了防止边板下滑，就需在拧紧螺母时施加相当大的预紧力，以保证接合面间有足够大的摩擦力。这样就要增大连接的结构尺寸。同时螺栓杆和孔之间有间隙，为要保证导轨的平直，在装配时还需要调整。
    （2）确定螺栓直径
    （a）螺栓组受力分析：

    由图可见，载荷作用在总体结构的对称平面内，因此每一边（块）钢板所受载荷：P=20/2kN=10000，将载荷P向螺栓组连接的接合面形心简化，则得
    横向载荷（向下滑移）：P=10000N
    旋转力矩（绕中心O）：T=10000×300N·mm=3000000N•mm
    （b）计算受力最大螺栓的横向载荷Fs： 在横向载荷P作用下各螺栓受的横向载荷Fsp大小相等，方向同P，即 Fsp1=Fsp2=Fsp3=Fsp4=P/4=10000/4N=2500N
    在旋转力矩T作用下，各螺栓受的横向载荷FST大小亦相等。这是因为各螺栓中心 至形心O点距离相等，方向各垂直于螺栓中心与形心O点的连心线。 由图可见，螺栓中心至形心O点距离为

    各螺栓上所受横向载荷FSP和FST的方向如图所示。由图中可以看出螺栓1和螺 栓2所受的两个力间夹角α最小（α=45°），故螺栓1和螺栓2所受合力最大，根据力的合成原理，所受总的横向载荷FSmax为

    由手册按GB27—88查得，当螺纹公称直径为10mm时，螺杆光杆部分直径d0=11mm，符合强度要求，故选M10（GB27—88）的铰制孔用螺栓。

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