螺栓組聯(lián)接課件

1、螺紋要素的相關(guān)問(wèn)題螺紋的分類及相關(guān)參數(shù)螺旋副的受力分析螺紋連接的相關(guān)問(wèn)題螺紋連接的類型螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接使用中應(yīng)注意的問(wèn)題螺 紋 聯(lián) 接螺紋要素的相關(guān)問(wèn)題螺紋的分類及相關(guān)參數(shù)螺旋副的受力分析螺紋連5 螺栓組聯(lián)接的受力分析5 螺栓組聯(lián)接的受力分析一、思路聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式、外載荷類型螺栓受力情形找出受載最大螺栓按單個(gè)螺栓聯(lián)接的計(jì)算方法計(jì)算二、基本假定1、各螺栓剛度相同；2、各螺栓F相同；3、變形在彈性范圍內(nèi)；4、被聯(lián)件為剛體；一、思路聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式、外載荷類型螺栓受力情形找出受載三、四種典型受載情況時(shí)的受力分析三、四種典型受載情況時(shí)的受力分析若作用在螺栓組上軸向總載荷F作用線與螺栓軸線平行，并通

2、過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為：通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力的作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為F”時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷F0為。F0 = F” + F1、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F作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺 （1）對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接（圖b），每個(gè)螺栓所受工作剪力為： （2）對(duì)于普通螺栓聯(lián)接（圖a） ，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(gè)螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接。2受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接或Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks =1.11.3。 （1）對(duì)于鉸制

3、孔用螺栓聯(lián)接（圖b），每個(gè)螺栓所受工作特點(diǎn)：在轉(zhuǎn)矩T作用下，底板有繞螺栓組形心軸線O-O旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。橫向力受拉螺栓受剪螺栓3、受旋轉(zhuǎn)力矩T的螺栓組聯(lián)接特點(diǎn)：橫向力受拉螺栓受剪螺栓3、受旋轉(zhuǎn)力矩T的螺栓組聯(lián)接假設(shè)：當(dāng)用普通螺栓連接時(shí)，螺栓連接接合面的摩擦力相等并集中在螺栓中心處；與螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心的連線垂直。采用普通（受拉）螺栓這時(shí)，靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。由靜力平衡條件得：假設(shè)：當(dāng)用普通螺栓連接時(shí)，采用普通（受拉）螺栓這時(shí)，靠聯(lián)接預(yù)工作條件：Fs1r1+ Fs2r2+ + Fszrz= T是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。各螺栓的工作載荷與其中心

4、至底板旋轉(zhuǎn)中心的連線垂直。采用鉸制孔用螺栓工作條件：是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。代入工作條件中：按剪切強(qiáng)度條件和擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算或各螺栓的剪切變形量與螺栓中心到底板旋轉(zhuǎn)中心的距離ri成正比ri剪切變形量riFsi又螺栓的剪切剛度相同，故各螺栓受的橫向工作剪力也與ri成正比變形協(xié)調(diào)條件：代入工作條件中：按剪切強(qiáng)度條件和擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算或ri特點(diǎn)：在M作用下，底板有繞螺栓組形心軸翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。作用M前：各螺栓受相同F(xiàn)作用M后：左側(cè)：F拉(不均勻)， 右側(cè)：F壓(不均勻) F4、受翻轉(zhuǎn)力矩M（傾覆力矩）的螺栓組聯(lián)接特點(diǎn)：在M作用下，底板有作用M前：各螺栓受相同F(xiàn)作用M后：

5、工作條件：變形協(xié)調(diào)條件：并以此進(jìn)行抗拉強(qiáng)度計(jì)算工作條件：變形協(xié)調(diào)條件：并以此進(jìn)行抗拉強(qiáng)度計(jì)算其它條件：附加校核右側(cè)邊緣（即受壓最大處）不壓潰左側(cè)（即受壓最小處）不出現(xiàn)縫隙FmaxFminPminPmax注意：此處沒(méi)有考慮M作用后預(yù)緊力的變化其它條件：附加校核右側(cè)邊緣（即受壓最大處）不壓潰左側(cè)（即受壓 螺栓組受力分析（載荷類型、狀態(tài)、形式） 求單個(gè)螺栓的最大工作載荷（判斷哪個(gè)最大） 按最大載荷的單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)（求d1標(biāo)準(zhǔn)） 全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的） 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（布局、數(shù)目）總設(shè)計(jì)思路：螺栓組受力分析（載荷類型、狀態(tài)、形式）求單個(gè)螺栓的最大工單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算受拉螺栓即普通螺栓受剪

6、螺栓即鉸制孔用螺栓螺栓只受F受軸向力Q的螺栓組連接受翻轉(zhuǎn)力矩M的螺栓組連接受橫向力R的螺栓組連接：受扭轉(zhuǎn)力矩T的螺栓組連接：強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：螺栓受F和軸向力單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算受拉螺栓即普通螺栓受剪螺栓即鉸制孔用螺受剪螺栓即鉸制孔用螺栓擠壓強(qiáng)度條件：剪切強(qiáng)度條件：受橫向力R的螺栓組連接受扭轉(zhuǎn)力矩T的螺栓組連接受剪螺栓即鉸制孔用螺栓擠壓強(qiáng)度條件：剪切強(qiáng)度條件：受橫向力R受任意載荷螺栓組向形心簡(jiǎn)化四種簡(jiǎn)單狀態(tài)迭加受載最大螺栓按單個(gè)計(jì)算受任意載荷作用受任意載荷螺栓組向形心簡(jiǎn)化四種簡(jiǎn)單狀態(tài)迭加受載最大螺栓例：一鋼板采用三個(gè)鉸制孔螺栓聯(lián)接,下列三個(gè)方案哪個(gè)最好?例：一鋼板采用三個(gè)鉸制孔螺栓聯(lián)接,下

7、列三個(gè)方案哪個(gè)最好?螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用顯然，使受力最大的螺栓承受較小的載荷是比較合理的螺栓布置方案。FT螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩共同作用顯然，使受力最大的螺栓F3F3F3FL2aFL2aFmax=F3=FL2aF3+FTF3F3F3FL2aFL2aFmax=F3=FL2aF3+FF3F3F3FL2aFL2aFmax=F1=F3=F3F3F3FL2aFL2aFmax=F1=F3=F3F3F3FL3aFl3aFL3aFmax=F2=因螺栓2所受的兩力的夾角最小，故螺栓2所受橫向載荷最大，即F3F3F3FL3aFl3aFL3aFmax=F2=因螺栓2比較：方案一：Fmax=

8、FL2aF3+方案二：Fmax=方案三：Fmax=最差誰(shuí)好？由：L=結(jié)論：1）當(dāng)L時(shí)，方案三最好。2）當(dāng)L時(shí)，方案二最好。比較：方案一：Fmax=FL2aF3+方案二：Fmax=方案例：圖示起重卷筒用螺栓與傳動(dòng)大齒輪相聯(lián)接，起重量FW=4000N，8個(gè)螺栓均勻分布在D=500mm的圓周上，鋼絲繩在卷筒上的工作直徑D0=360400mm；接合面間的摩擦系數(shù)f=0.15。試對(duì)螺栓組聯(lián)接進(jìn)行受力分析，并計(jì)算單個(gè)螺栓的受力（1）圖a所示，普通螺栓聯(lián)接;（2）圖b所示，鉸制孔用螺栓聯(lián)接；（3）圖c所示，普通螺栓聯(lián)接;例：圖示起重卷筒用螺栓與傳動(dòng)大齒輪相聯(lián)接，起重量FW=400453212.單個(gè)螺栓受力，

9、如圖工作時(shí)卷筒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1.將受力FW向中心簡(jiǎn)化，螺栓組受有橫向力FW和旋轉(zhuǎn)力矩T，且在工作直徑D0=400時(shí)，旋轉(zhuǎn)力矩最大：解：一. 螺栓組受力分析453212.單個(gè)螺栓受力，如圖工作時(shí)卷筒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1.將對(duì)普通螺栓聯(lián)接，靠予緊力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞橫向力，其預(yù)緊力為：二. 根據(jù)螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)，進(jìn)行單個(gè)螺栓計(jì)算45321（1）圖a所示，普通螺栓聯(lián)接：每個(gè)螺栓所受工作載荷的方向如圖所示。經(jīng)分析，螺栓5所受的工作載荷最大對(duì)普通螺栓聯(lián)接，靠予緊力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞橫向力，二. 根據(jù)* 其不同之處在于：靠螺栓側(cè)面直接傳遞工作載荷，而非靠摩擦力傳遞，因此對(duì)螺紋只需稍加擰緊，而在計(jì)算時(shí)不考慮預(yù)緊力的影響。（

10、2）圖b所示，鉸制孔用螺栓聯(lián)接 45321 鉸制孔用螺栓聯(lián)接所受的工作載 荷和上述普通螺栓分析與計(jì)算相 同，受力最大的也是螺栓5* 其不同之處在于：靠螺栓側(cè)面直接傳遞工作載荷，而非靠摩*其所受預(yù)緊力為 ：（3）圖c所示，普通螺栓聯(lián)接45321與圖a的結(jié)構(gòu)不同，在被聯(lián)接件卷筒和大齒輪之間加工出有一定精度相配合的定位止口。此種結(jié)構(gòu)力矩T仍由螺栓聯(lián)接傳遞；而橫向載荷 Fw由止口承擔(dān)起到了阻礙卷筒向下滑移的趨勢(shì)，也就是承受了向下的載荷。因此本結(jié)構(gòu)螺栓只承受轉(zhuǎn)距T產(chǎn)生的橫向力，而不承受載荷Fw 產(chǎn)生的橫向力，故其 工作載荷為： F = FT = 400N*其所受預(yù)緊力為 ：（3）圖c所示，普通螺栓聯(lián)接4

11、5321與小結(jié)：通過(guò)上面三種情況的分析和計(jì)算，我們可以看出，雖然受到的外載荷相同，但是由于螺栓聯(lián)接的類型不同，被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)不同，每個(gè)螺栓的受力情況會(huì)有很大差異，單個(gè)螺栓受力的大小可能相差很大。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣必須給以足夠重視。小結(jié)：例：如圖所示的支架受 F 力將 F 力分解并向螺栓組形心及結(jié)合面平移，得：軸向載荷 橫向載荷翻轉(zhuǎn)力矩設(shè)計(jì)中，需要防止如下四種可能的失效形式：上沿開(kāi)縫：下沿壓潰：支架下滑： 需要足夠大的 。 螺栓拉斷： 求出受力最大的螺栓拉力例：如圖所示的支架受 F 力將 F 力分解并向螺栓組形心及結(jié)螺紋連接基本知識(shí)基本理論螺紋類型、特點(diǎn)應(yīng)用螺紋連接類型與應(yīng)用螺紋的擰緊與防松螺紋參數(shù)牙型分類與特點(diǎn)受力、效率與自鎖螺栓連接雙頭螺柱連接螺釘連接緊定螺釘連接主要失效與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組的受力分析按單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算連接受軸向力連接受橫