【文章內(nèi)容簡介】 +Cm Cb ?FmF1 ][4/ 212 ??? ?? dFca靜強(qiáng)度條件： 重要場合的螺栓聯(lián)接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。 ][ 21 ??Fd ??設(shè)計公式： 當(dāng)工作拉力在 0~F之間變化時， 螺栓所受總拉力在 F0 ~ F2之間變化。 F2 F0 θm θb F 若不考慮摩擦力矩的影響，有： 4/212m a x dF?? ?最大拉應(yīng)力： 4/210m i n dF?? ?最小拉應(yīng)力：21m i nm a x 22 dFCCCmbba ???? ?????應(yīng)力幅：D I ∵ σmin =const , 應(yīng)力工作點 M落在 ODG I區(qū)域內(nèi)， 依據(jù)疲勞強(qiáng)度理論有： SK KS ??? ??? )2)(( )(2m i nam i n1 t cca ??????????其中 σ1tc 螺栓材料的對稱循環(huán)拉壓疲勞極限。 疲勞極限 σ1 σ1tc 10 160~220 120~ 150 Q215 170~220 120~160 35 220~300 170~220 45 250~340 190~250 40Cr 320~440 240~340 材 料 ψσ 材料特性系數(shù) 碳素鋼： ψσ =~ 合金鋼： ψσ =~ σminM σ1e σ1 σa σm O C A σS G M M’ 3 Kσ 綜合影響系數(shù) S 安全系數(shù) 見下頁 潘存云教授研制 表 螺栓聯(lián)接的安全系數(shù) S 碳素鋼 5~4 4~ ~2 碳素鋼 ~ ~ M6~M16 M16~M30 M30~M60 M16~M16 M16 ~M30 M30~M60 不控制預(yù)緊力的計算 控制預(yù)緊力的計算 受載類型 靜載荷 變載荷 松螺栓聯(lián)接 ~ 合金鋼 ~5 5~ ~3 合金鋼 10~ ~10 ~ ~ (Sa=~4 ) 鋼： Sτ=， Sp= 1. 25， 鋼： Sτ=~5， Sp= 1. 5 鑄鐵： Sp=~， 鑄鐵： Sp= ~3 鉸制孔用螺栓聯(lián)接 受軸向及橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接 緊螺栓聯(lián)接 3．承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接 這種聯(lián)接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在聯(lián)接結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切。 螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為： 螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為： F－螺栓所受的工作剪力，單位為 N； ? ?Pm i n0P ?? ?? LdF? ???? ??204 dFLmin 鉸制孔螺栓 F F d0 設(shè)計時應(yīng)使 : Lmin≥ d0－螺栓剪切面的直徑（可取螺栓 孔直徑），單位為 mm； Lmin－螺栓桿與孔壁擠壓面的最小 高度， 單位為 mm； 6 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計 在設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，關(guān)鍵是聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計。它是根據(jù)被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式。 ▲ 為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證聯(lián)接結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計成 : 一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計 基本原則： 大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。 軸對稱的簡單幾何形狀。 圓形 圓環(huán)形 矩形 矩形框 三角形 ▲ 螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理 潘存云教授研制 F F a) 對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平衡于工作載荷的方向上 潘存云教授研制 潘存云教授研制 合理 不合理 ! b) 當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎距或轉(zhuǎn)距時，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 d h D ▲ 螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間 c) 當(dāng)同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗 剪零件來承受橫向載荷。 60? C C E E 60? 扳手空間的尺寸見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 A B 潘存云教授研制 對于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。 t0 螺栓間距 t0 工作壓力 (MPa) 7d 4d 3d t0 (mm) ≤ ~4 4~10 10~16 16~20 20~30 d ▲ 為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成 : 8等偶數(shù)。 同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應(yīng)相同。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 保證被聯(lián)接件，螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直。對于在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時，應(yīng)制成凸臺或沉頭座。當(dāng)支承面為傾斜表面時，應(yīng)采用斜面墊圈等。 ▲ 避免螺栓承受附加的彎曲載荷。 采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu) 切削加工支承面 支承面不平 支承面傾斜 采用斜墊圈 二、螺栓組聯(lián)接的受力分析 ▲ 受力分析的目的： 根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計算。 ▲ 受力分析時所作假設(shè)： a)所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同； c)受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。 ▲ 受力分析的類型： b)螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合； 受轉(zhuǎn)矩 受橫向載荷 受軸向載荷 受傾覆力矩 M 潘存云教授研制 潘存云教授研制 （ 1） 對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，每個螺栓所受工作剪力為： （ 2） 對于普通螺栓聯(lián)接 ，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有： 式中： z為螺栓數(shù)目。 圖示為由四個螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接。 1．受橫向載荷 的螺栓組聯(lián)接 zFF ???? FKzifF S0f z iFKF ?? S0或 Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計中可取 Ks =~。 鉸制孔螺栓 F∑ F∑ F∑ F∑ 普通螺栓 潘存云教授研制 T O 潘存云教授研制 O 采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時的受力情況是不同的。 2．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接 TKfrFfrFfrF sz02022 ???????TrFziii ??? 1 采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩 T。 采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩 T。 iirFrF ?m a xm a x??? ZiirTrF12m axm ax???ziirfTKF1S0T rmax Fmax r1 f F0 f F0 r2 ri Fi 假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓的剪切變形量與距離成正比， F=Kri ii rKF ??剪切力與距離 r的比值為常數(shù) 3．受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接 若作用在螺栓組上軸向總載荷 FΣ作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心，則各個螺栓受載相同，每個螺栓所受軸向工作載荷為： 通常，各個螺栓還承受預(yù)緊力 F0的作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為 F1時，每個螺栓所承受的總載荷 F2為。 zFF ??F2 = F1 + F p 潘存云教授研制 D F∑ F F 潘存云教授研制 潘存云教授研制 4．受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接 傾覆力矩 M 作用在聯(lián)接接合面的一個對稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預(yù)緊力 F0且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用 M后，接觸面繞 oo線轉(zhuǎn)動一個角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進(jìn)一步壓縮。 單個螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為： F1 F0 F0 σp ( F 0引起 ) F2m σp2( F1m引起 ) σp1( F1引起 ) Li Lmax O O x x O M M Mi=Fi Li iirFrF ?m a xm a x假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。 ii rKF ??螺栓承受的載荷與距離成正比： 潘存云教授研制 F1m 強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力 Fm F2m F1 F F2 C2 單個螺栓的受力分析： Om 力 變形 Ob ???ziLFM1 ii作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩 M平衡，即： 未加傾覆力矩時，工作點在 A。 ∑ Mi=0 施加傾覆力矩 M時 : 左邊的螺栓，工作點移至： B1 和 C1 右邊的螺栓，工作點移至： B2 和 C2 左邊螺栓總拉力增加， 右邊螺栓總拉力減小。 C1 B2 B1 iiLFLF ?m a xm a x由：ii LLFF ??m a xm a x求得最大工作載荷 ???ZiLMLF12i