北京科技大学 边新孝 《机械设计》3螺栓多媒体2

1、二、螺栓组的受力分析二、螺栓组的受力分析 绝大多数情况下，螺栓都是成组使用的，在这一组中，螺栓规格完全一致。 进行螺栓组受力分析的目的是：求出受力最大的螺栓及其所受的力。下面针对几种典型的受载情况，分别加以讨论。1、受轴向载荷的螺栓组联接、受轴向载荷的螺栓组联接 图1为一受轴向总载荷F的汽缸盖螺栓组联接。F的作用线与螺栓轴线平行，根据螺栓的静力平衡及变形协调条件，每个螺栓所受的轴向工作载荷为：Z螺栓个数；PF=PS图1 汽缸盖螺栓组联接2、受横向载荷的螺栓组联接 上图所示为一由螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直，当采用普通螺栓联接时，靠联接预紧后在结合面间产生的摩

2、擦力来抵抗横向载荷。 对于普通螺栓联接，应保证联接预紧后，结合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷。 假设各螺栓所需要的预紧力均为Fp，螺栓数目为z，则其平衡条件为（靠摩擦力与外载荷平衡）：a）松配紧联接（普通螺栓）松配紧联接（普通螺栓）目的：求预紧力FPkf防滑系数，1.11.3;m结合面数；FFFPFPB）紧配松联接（铰制孔螺栓联接） 当采用紧配螺栓联接时，靠螺栓杆受剪切和挤压来抵抗横向载荷。因此，每个螺栓所受的横向工作剪力为：z螺栓数目；FF3、受转矩的的螺栓组联接Tr1r3r4r2FpfFpf松配Tr1r3r4r2FpfFpf紧配机架地基A）松配紧联结（普通螺栓） 当采用普通螺

3、栓时，靠联接预紧后在结合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。根据作用在底板上的力矩平衡的条件得：由上式可得各螺栓所需的预紧力为：式中：f结合面的摩擦系数； ri第i个螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的距离； z螺栓数目； kf防滑系数，同前。b)紧配松联接（铰制孔螺栓联接） 当采用紧配螺栓时，在转矩T的作用下，各螺栓受到剪切和挤压作用，则各螺栓的剪切变形量与各该螺栓轴线到螺栓组对称中心O的距离成正比。即距螺栓组对称中心O越远，螺栓的剪切变形量越大，其所受的工作剪力也越大。 如图所示，用ri、rmax分别表示第i个螺栓和受力最大螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的距离；Fi、Fmax分别表示第i个螺栓和受力最

4、大螺栓的工作剪力，则得：上式可变形为：根据作用在底板上的力矩平衡的条件得：把 代入联解以上两式，可求得受力最大的螺栓的工作剪力为：4、受倾覆力矩M机架地基M 在M的作用下，轴线左边的螺栓将受到工作拉力F，而轴线右边的螺栓的预紧力将减小。根据地板的静力平衡条件有：根据螺栓的变形协调条件得知，各螺栓的工作拉力也与这个距离成正比，于是有：各螺栓的工作拉力即可通过联立以上两式求出。在图中左边距底板翻转轴线最远的螺栓1和10的工作拉力最大，为： 一般来说，其他型式的螺栓受力也可这样分析，其中有些还是上述四种的特例或组合。总总 结结螺栓组 单个螺栓轴向轴向力松配：轴向力p紧配：横向力（假定每个螺栓所受力相

5、同）松配：轴向力Qp紧配：横向力（单个螺栓所受力是不等的）（rmax）轴向力横向力横向转矩对于单个螺栓来讲只受两个方向的载荷倾覆力矩轴向力（rmax）翻转半径最大的地方;例题例题1 平行，均匀分布F支架 吊环解：例题例题2 某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上，螺栓组由四个普通螺栓组成。吊 架FQFQMr1r2r3r2解：找中心线，向中心简化，向联接中心平移。有两种基本外载荷：轴向力和倾覆力矩，在倾覆力矩作用下，一边受拉，另一边受力减小，力臂最大处，载荷最大。例题3 螺栓组联接的的三种方案如图示，试问哪个方案较好？哪种螺栓布局更合理？RRRaaa ar =a 解：外载荷都往螺栓组几何中心平移，以合力最大的作为计算依据（1）第一种方案3/RFRaRLaTFT3/3/TRFFFmax（2）第二种方案3/RFRaRLaTFT2/2/TRFFFmax（）第三种方案3/RFRaRLaTFT2/2/022max60cos2TRTRTFFFF比较三种方案Fm