【文章內容簡介】 +Cm Cb ?FmF1 ][4/ 212 ??? ?? dFca靜強度條件： 重要場合的螺栓聯(lián)接，還應進行疲勞強度校核。 ][ 21 ??Fd ??設計公式： 當工作拉力在 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?? ?最大拉應力： 4/210m i n dF?? ?最小拉應力：21m i nm a x 22 dFCCCmbba ???? ?????應力幅：D I ∵ σmin =const , 應力工作點 M落在 ODG I區(qū)域內， 依據疲勞強度理論有： 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 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 S 安全系數 見下頁 潘存云教授研制 表 螺栓聯(lián)接的安全系數 S 碳素鋼 5~4 4~ ~2 碳素鋼 ~ ~ M6~M16 M16~M30 M30~M60 M16~M16 M16 ~M30 M30~M60 不控制預緊力的計算 控制預緊力的計算 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)接結合面處，螺栓桿則受剪切。 螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為： 螺栓桿的剪切強度條件為： 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 設計時應使 : 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)接的設計 在設計螺栓組聯(lián)接時，關鍵是聯(lián)接的結構設計。它是根據被聯(lián)接件的結構和聯(lián)接的用途，確定螺栓數目和分布形式。 ▲ 為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證聯(lián)接結合面受力均勻，通常聯(lián)接結合面的幾何形狀都設計成 : 一、螺栓組聯(lián)接的結構設計 基本原則： 大多數機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) 當螺栓聯(lián)接承受彎距或轉距時，應使螺栓的位置適當靠近聯(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 ▲ 螺栓的排列應有合理的間距、邊距，以保證扳手空間 c) 當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標準。 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目取成 : 8等偶數。 同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應相同。 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，應制成凸臺或沉頭座。當支承面為傾斜表面時，應采用斜面墊圈等。 ▲ 避免螺栓承受附加的彎曲載荷。 采用凸臺或沉孔結構 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： 根據聯(lián)接的結構和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便進行螺栓聯(lián)接的強度計算。 ▲ 受力分析時所作假設： a)所有螺栓的材料、直徑、長度和預緊力均相同； 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 ，按預緊后接合面間所產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，設計中可取 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矩時的受力情況是不同的。 2．受轉矩的螺栓組聯(lián)接 TKfrFfrFfrF sz02022 ???????TrFziii ??? 1 采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預緊后在接合面間產生的摩擦力矩來抵抗轉矩 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矩 T。 iirFrF ?m a xm a x??? ZiirTrF12m axm ax???ziirfTKF1S0T rmax Fmax r1 f F0 f F0 r2 ri Fi 假設底板受載仍為平面，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 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，各個螺栓還承受預緊力 F0的作用，當聯(lián)接要有保證的殘余預緊力為 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，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預緊力 F0且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用 M后，接觸面繞 oo線轉動一個角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進一步壓縮。 單個螺栓拉力產生的力矩為： 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 強調是基座上的壓力 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