畢業(yè)論文-螺栓連接的有限元模擬分析-文庫(kù)吧
2025-05-17 13:20 本頁(yè)面
【正文】 為螺栓的許用應(yīng)力，單位為 MPa。 緊螺栓聯(lián)接有預(yù)緊力 F′，按所受工作載荷的方向分為兩種情況： （ 1）受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接 受橫向載荷工作載荷的螺栓連接，螺栓與孔之間留有間隙，承受垂直于螺栓軸線(xiàn)的橫向工作載荷 F,它靠被連接件間產(chǎn)生的摩擦力保持連接件無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。若接合面間的摩擦力不足，在橫向載荷作用下發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則認(rèn)為連接失效。所以所需的螺栓軸向壓緊力（即預(yù)緊力）應(yīng)為 a0= mfCFFF? 式中： 0F 為預(yù)緊力： C 為可靠性系數(shù)，通常取 C=： m為結(jié)合面數(shù)目： f 為結(jié)合面摩擦系數(shù)。對(duì)于剛活鑄鐵被連接件 可取 f=. （ a） 普通螺栓聯(lián)接 圖（ a） (a)普通螺栓聯(lián)接 :圖 （ a） 為 普 通螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接件承受垂直于軸線(xiàn)的橫向載荷 RF 。因螺栓桿與螺栓孔間有間隙，故螺紋不直接承受橫向載荷 RF ，而是預(yù)先擰緊螺栓，使被聯(lián)接零件表面間產(chǎn)生壓力 0F ，從而使被聯(lián)接件接合面間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)承受橫向載荷。如摩擦力之總和大于或等于橫 向載荷 RF ，被聯(lián)接件間不會(huì)相互滑移，故可達(dá)到聯(lián)接的目的。 b） 鉸制孔用螺栓 圖（ b） （ b)鉸制孔用螺栓 :承受橫向載荷時(shí)，不僅可采用普通螺栓聯(lián)接，也可采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接。此時(shí)，螺栓孔為鉸制孔，與螺栓桿（直徑 sd 處 ）之間為過(guò)渡配合，螺栓桿直接 承受剪切，如上圖所示。在受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接中，載荷是靠螺桿的剪切以及螺桿和被聯(lián)接件間的擠壓來(lái)傳遞的。這種聯(lián)接的失效形式有兩種 ：① 螺桿受剪面的塑性變形或剪斷；② 螺桿與被聯(lián)接件中較弱者的擠壓面被壓潰。故需同時(shí)驗(yàn)算其擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度條件 : 剪切強(qiáng)度條件 : ? ?s2sd4F????? 擠壓強(qiáng)度條件 : spps m in= dhF????? ?? (2)受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接 現(xiàn)實(shí)生活中，螺栓所受外載荷與螺栓軸線(xiàn)平行的情況很多，如左圖所示的汽缸蓋螺栓聯(lián)接，即為承受軸向外載荷的聯(lián)接。右圖其受力分析圖，在工作載荷作用前，螺栓只受預(yù)緊力 39。F ，接 合面受壓力 39。F ；工作時(shí)，在軸向工作載荷 F作用下，接合面有分離趨勢(shì)，該處壓力由 39。F 減為 39。39。F ，稱(chēng)為殘余預(yù)緊力， 39。39。F 同時(shí)也作用于螺栓，因此，螺栓所受總拉力 FQ應(yīng)為軸向工作載荷 F 與殘余預(yù)緊力 39。39。F 之和，即 : QF =F+ 39。39。F . 受軸向載荷的普通螺栓聯(lián)接工作載荷作用前后受力圖 所以螺栓的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算式分別為： ? ?v = d4F??? ? ， ? ?1 QF??? 注意：當(dāng)軸向工作載荷在 0～ F 之間變化時(shí)，螺栓所受的總拉力將在 ~之間變化。對(duì)于受軸向變載荷螺栓的粗略計(jì)算可按總拉力進(jìn)行，其強(qiáng)度條件仍為上式。 螺栓與被聯(lián)接件的受力與變形示意圖 螺栓的失效形式與 螺栓桿拉斷 螺紋的壓潰和剪斷 經(jīng)常拆裝時(shí)會(huì)因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施 螺栓連接承受軸向變載荷時(shí)，其損壞形式多為螺栓桿部分的疲勞斷裂，通常都發(fā)生在應(yīng)力集中較嚴(yán)重之處，即 螺栓頭部、螺紋尾部和螺母支撐平面所在處的螺紋。以下簡(jiǎn)明舉 出幾點(diǎn)影響螺栓強(qiáng)度的因素和提高螺栓強(qiáng)度的措施。 降低螺栓總拉伸載荷 fa 的變化范圍 改善螺紋牙間的載荷分布 減小集中應(yīng)力 避免或 減小附加應(yīng)力 除上方法之外 ，在知道工藝上采取冷鐓頭部和碾壓螺紋的螺栓，其疲勞強(qiáng)度比車(chē)制螺栓約高 30%，氰化、氮化等表面硬化理也能提高抗疲勞強(qiáng)度。 前景展望 伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和各種分析軟件的成熟， ANSY
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