螺栓组联接的设计.

1、5-5 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计1 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接的结构设计2 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析2 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析1受横向载荷受横向载荷2受转矩受转矩3受轴向载荷受轴向载荷4受倾覆力矩受倾覆力矩 受力分析的目的：根据联接的结构和受载情况，求出受受力分析的目的：根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。力最大的螺栓及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。 受力分析时所作假设：所有螺栓的材料、直径、长度和预受力分析时所作假设：所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；紧力均相同；螺栓组的对称中心

2、与联接接合面的形心重合；螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；受载后联接接合面仍保持为平面。受载后联接接合面仍保持为平面。 受力分析的类型：受力分析的类型：FFriOOMTfF0fF0FF 横向载荷作用线垂直于螺栓轴线，通过螺栓组的对称横向载荷作用线垂直于螺栓轴线，通过螺栓组的对称中心。中心。受横向载荷的螺栓组联接受横向载荷的螺栓组联接铰制孔用螺栓组联接铰制孔用螺栓组联接ZFF 每个螺栓所受每个螺栓所受横向横向工作剪力工作剪力Fz螺栓个数螺栓个数普通螺栓组联接普通螺栓组联接FKizFfS0Ks-防滑系数防滑系数 Ks=1.11.3，取，取1.2z-螺栓个数螺栓个数i -结合面数结合面数f -

3、接合面摩擦系数接合面摩擦系数每个螺栓所受预紧力每个螺栓所受预紧力F00SKFFf z i （2）受转矩的螺栓组联接）受转矩的螺栓组联接普通螺栓联接普通螺栓联接TKrfFrfFrfFSz02010ziiSrfTKF10每个螺栓所受预紧力每个螺栓所受预紧力F0例：联轴器例：联轴器120Zsrrrrk TFfzr铰制孔用螺栓组联接铰制孔用螺栓组联接TriFiF1F2铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓TrFrFrFzz2211TrFziii1(1)iirFrFmaxmaxziirTrF12maxmaxmaxmax2211rFrFrFrFzz TriFiF1F2或或maxmaxrrFFii(2)TrFziii1(

4、1)受力最大的螺栓的工作剪力：受力最大的螺栓的工作剪力：12345678设各螺栓的剪切刚度相同（设各螺栓的剪切刚度相同（K）iiKFmaxmax2211FFFFKzz iirmaxmax2211rFrFrFrFzz 假设底板为完全刚体假设底板为完全刚体说明：说明：例：联轴器例：联轴器12 zrrrrTFz rzFF每个螺栓所受轴向工作载荷每个螺栓所受轴向工作载荷Fz螺栓个数螺栓个数 总轴向载荷的作用线与螺栓总轴向载荷的作用线与螺栓轴线平行，且通过螺栓组的对称轴线平行，且通过螺栓组的对称中心。可认为每个螺栓上所受轴中心。可认为每个螺栓上所受轴向工作载荷都相等向工作载荷都相等。（3）受轴向载荷的螺

5、栓组联接）受轴向载荷的螺栓组联接受倾覆力矩的螺栓组联接受倾覆力矩的螺栓组联接 首先，预紧力作用下，首先，预紧力作用下，螺栓受拉，被联接件均匀螺栓受拉，被联接件均匀受压。受压。 倾覆力矩倾覆力矩M作用下，一边作用下，一边螺栓拉力、变形增加，而螺栓拉力、变形增加，而被联接件受力减小、变形被联接件受力减小、变形减小；另一边螺栓拉力、减小；另一边螺栓拉力、变形减小，被联接件间压变形减小，被联接件间压力、变形增大。力、变形增大。MLFziii1maxmaxLLFFiiziiLMLF12maxmax由上二式得受力最大的螺栓由上二式得受力最大的螺栓的工作拉力为：的工作拉力为：MLFLFLFzz 2211(1

6、)(2)12345678变形变形F2F2mF1FF1mF0Fm受倾覆力矩的螺栓组受力情况PPPPmaxmaxmaxPMW另外，要求被联接件放松端不出现另外，要求被联接件放松端不出现间隙，而压紧端又不被压溃，即：间隙，而压紧端又不被压溃，即：0pz FAA 接合面的有效面积接合面的有效面积W 接合面的抗弯截面系数接合面的抗弯截面系数0maxminPPP实际螺栓组受力为组合状况实际螺栓组受力为组合状况例：固定在钢制立柱上的铸铁托架例：固定在钢制立柱上的铸铁托架复杂受力状态复杂受力状态4种典型的受力状态种典型的受力状态分别求出在典型的受力状态下的力分别求出在典型的受力状态下的力最后求出受力最大的螺栓

7、及所受的力最后求出受力最大的螺栓及所受的力简化向量迭加 螺栓组受力分析：向底板对称中心简化。螺栓组受力分析：向底板对称中心简化。轴向载荷轴向载荷 横向载荷横向载荷 倾覆力矩倾覆力矩sin1PP cos2PP M总结：总结：1. 螺栓组的设计包括两部分内容：a) . 正确进行结构设计，通过受力分析找出受力最大的螺栓；b). 按照单个螺栓联接的强度计算公式来设计这个受力最大的螺栓的尺寸，其余螺栓则按同样尺寸选用。2. 设计时应正确解决的几个问题：a). 螺栓组的布置，一般可参考现有设备由经验确定；也可先将总载荷分解，再按各种载荷进行分配计算，在叠加，得到总载荷在各螺栓中的分配情况；b). 确定螺栓

8、的拧紧力矩；必要时将这一结果标注到相应的图纸上； c). 确定螺栓直径 ，据此确定螺栓其他部分尺寸，并进行精确校核，疲劳强度校核时应特别注意受力变形线图；d). 注意采取适当措施提高螺栓联接强度。螺栓组受力组中各螺栓受力状况受力最大螺栓的受力备注横向载荷F各螺栓所受横向工作载荷相等普通螺栓铰制螺栓轴向载荷F各螺栓所受轴向工作载荷相等松联接 以F代入强度计算紧联接转矩T普通螺栓各螺栓仅受相等的预紧力铰制螺栓各螺栓受相等预紧力及不相等横向工作载荷，受力最大的螺栓距形心最远直接以Fmax代入剪切和挤压强度计算；而预紧力仅起保证联接紧固作用倾覆力矩M各螺栓所受轴向工作载荷不相等，其中受载荷最大的螺栓距

9、螺栓组对称轴线最远对受力最大螺栓进行强度计算而且应满足下式：zFFFKizFfS0FzhdsPminFzds24zFFFCCCFFmbb02ziiSrfTKF10ziirTrF1maxmaxPPPPmaxmax 00maxminPPPziiLMLF12maxmax5-6 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算1 螺纹联螺纹联接接的失效形式和的失效形式和设计准则设计准则2 松螺栓联接的强度计算松螺栓联接的强度计算3 紧螺栓联接的强度计算紧螺栓联接的强度计算潘存云教授研制 受拉螺栓受拉螺栓 轴向力作用下螺栓杆和螺纹部分发生塑性变轴向力作用下螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或断裂形或断裂保证静力或疲劳拉保

10、证静力或疲劳拉伸强度伸强度主要失效形式：螺栓主要失效形式：螺栓杆螺纹部分发生塑性杆螺纹部分发生塑性变形或断裂变形或断裂受剪螺栓受剪螺栓 铰制孔用螺栓结合部位发生压溃或螺栓铰制孔用螺栓结合部位发生压溃或螺栓杆被剪断杆被剪断保证结合处的挤压保证结合处的挤压强度和螺栓杆的剪强度和螺栓杆的剪切强度切强度2 松螺栓联接的强度计算松螺栓联接的强度计算（不预紧） 拉伸强度条件为：拉伸强度条件为： d1一般为螺栓的小径一般为螺栓的小径 注意：螺栓的危险截面注意：螺栓的危险截面2141dFFFd41设计式为：设计式为：螺栓工作之前不需拧紧，不受力。螺栓工作之前不需拧紧，不受力。校核式校核式d d1 1计算出后计算出后, ,再按标准查选螺纹的公称直径（大径）再按标准查选螺纹的公称直径（大径）d d 。粗牙普通螺纹基本尺寸粗牙普通螺纹基本尺寸3 紧螺栓联接的强度计算紧螺栓联接的强度计算紧螺栓联接紧螺栓联接强度计算强度计算仅受预紧力的紧螺栓联接仅受预紧力的紧螺栓联接受横向工作载荷的紧螺栓联接受横向工作载荷的紧螺栓联接同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接3 紧螺栓联接的强度计算紧螺栓联接的强度计算仅受预紧力的仅受预紧力的紧紧螺栓联接螺栓联接拉伸应力（预紧力拉伸应力（预紧力F0 ） 扭转切应力（螺纹摩擦力矩扭转切应力（螺纹摩擦力矩T1