彻遐设第二章螺纹联接 螺栓组计算螺栓联接习题课 轴向力 横向力 旋转力矩 翻转力矩 螺栓 kr·F k T 组受 受拉F R受拉 力分 1…m:2 1∑ F=Fo/z max 析 Tr max 受剪F=F/=受剪m 受剪螺栓: ≤[z] <1o h 单个螺栓 F 强度计算 松联接:-m!2/4) 受拉螺栓 1.3F′ 仅受F:0=ml4|1 Fo=F+F 紧联接 1.3F 受静载: 受F和F 受变载:σa影响疲劳强度
机械设计 第二章 螺纹联接 1 螺栓联接习题课 一、螺栓组计算 螺栓 组受 力分 析 轴向力 横向力 旋转力矩 翻转力矩 F=FQ/z = = z i i r M r F 1 2 max max m z k F F s f R = 受拉 F F z S R 受剪 = / = = z i s i f r k T F 1 受拉 = = z i i s r Tr F 1 2 max 受剪 max 受拉螺栓 受变载： [ ] / 4 1.3 2 = c c d F 紧联接 受F’和F [ ] / 4 2 = m d Fs [ ] p s p d h F = [ ] / 4 2 = dc F σa影响疲劳强度 [ ] / 4 1.3 2 0 = c c d F 单个螺栓 强度计算 受剪螺栓： 松联接： 仅受F’： 受静载： F0=F+F
彻遐设第二章螺纹联接 受任意载荷螺栓组向形心简化四种简单状态迭加 受载最大螺栓 按单个计算 例1、图示底板用8个螺栓与支架相连,受外力Q作用,Q作用于 包含Ⅹ轴并垂直于底板接缝面,试计算此螺栓组联接。 文(共是什量划因一,Q=5000N 难干由 请目 计,小获 400 中业(e=30°) 100100 2003 200须 K 中的 △ ⊕
机械设计 第二章 螺纹联接 2 受任意载荷螺栓组 向形心简化 ———————→ 四种简单状态 迭加 ——→ 受载最大螺栓 ——→按单个计算 例1、图示底板用8个螺栓与支架相连，受外力Q作用，Q作用于 包含X轴并垂直于底板接缝面，试计算此螺栓组联接。 （θ=30°）
彻遐设第二章螺纹联接 解:(一)受力分析Q H-Qcos0 Q1 Qv=Sine Q1 Qv 平由 目站, 400 400 8 H= Qcose V=Sine QH M=H300 M=V·400 又亡由 使干由 目站 400 400 >H=4330N,V=2500N,M=MH-My=299000N·mm
机械设计 第二章 螺纹联接 3 解： （一）受力分析 Q QH QH=Qcosθ QV QV=Qsinθ H MH QH H= Qcosθ MH=H·300 V MV QV V= Qsinθ MV=V·400 H=4330N，V=2500N，M=MH-MV=299000N ·mm
彻遐设第二章螺纹联接 (二)工作条件分析 1、保证结合面不滑移 1k. H 取 又 F=F V E>F k=1.3 C1+c22 =5662.5N us=0.13 2、受力最大螺栓轴向载荷 0.8 C1+c2 a、Fy=V/z=2500/8=312.5N(每个螺栓受V作用相同) b、M作用,离形心越远受力越大 max M·200 M ax =299N 24(2002+100 c、最大工作载荷Fms=F+FMm×=611.5N d、螺栓总拉力F=F+1Fm=57848N(-=02) C+C 2 C,+C
机械设计 第二章 螺纹联接 4 （二）工作条件分析 1、保证结合面不滑移 F s z = k f H 又： z V c c c F F + = − 1 2 2 ( ) 1 1 2 2 V c c k H c z F s f + + = 2、受力最大螺栓轴向载荷 a 、FV=V/z=2500/8=312.5N（每个螺栓受V作用相同） b 、M作用，离形心越远受力越大 N M r M r F i i M 299 4(200 100 ) 200 8 2 2 1 2 max max = + = = = c 、最大工作载荷 Fmax = FV + FM max = 611.5N d 、螺栓总拉力 5784.8 ( 0.2) 1 2 1 max 1 2 1 0 = + = + = + c c c F N c c c F F =5662.5N 0.8 1 2 2 = c +c c 取： kf =1.3 μs=0.13
彻遐设第二章螺纹联接 5 3、螺栓直径:选择螺栓性能等级,计算许用应加σ]。 4×1.3F0 V TD 4、其它条件 螺栓拧紧并承受轴向载 a、左侧不出现间隙: 荷H后,剩余预紧力在结合 面产生的挤压应力。 F +C,2丿Mz·F"M 翻转力矩对挤压应力的影响 b、接合面右侧不压溃: F M +m≤[op]
机械设计 第二章 螺纹联接 5 3、螺栓直径： [ ] 4 1.3 0 F dc d1 d 4、其它条件 a 、左侧不出现间隙： b 、接合面右侧不压溃： [ ] p P W M A F z + = 0 1 2 2 − − = + − = W M A z F W M A z V c c c z F p 螺栓拧紧并承受轴向载 荷H后，剩余预紧力在结合 面产生的挤压应力。 翻转力矩对挤压应力的影响 选择螺栓性能等级，计算许用应力 [ ]
彻遐设第二章螺纹联接 6 例2、设计图示螺纹联接:1.受拉螺栓2.受剪螺栓 解:一)受力分析 立柱 20 kN (立柱R 具 150 T具 立柱 300一 R=Q2=10000N T SRD T=R×300=3000000Nmm FsT FsR Est 203
机械设计 第二章 螺纹联接 6 Q Q 例2、设计图示螺纹联接：1.受拉螺栓 2.受剪螺栓 解： 一）受力分析 R T FSR FSR FSR FSR FST FST FST FST R=Q/2=10000 N Q T=R×300=3000000 N.mm
彻遐设第二章螺纹联接 R使各螺栓受到横向工作载荷FsR:FsR=R/4=2500(N) T也使各螺栓受到横向工作载荷FsT,方向与形心连线垂直。 受拉螺栓:F=84r =7071(N) 相同 受剪螺栓Fx ax =7071(N) 受载最大的螺栓:F=√F2+F2-2 FonF cos 135°=9014(N) 二)设计计算 o受拉螺栓 由预紧力F′产生的摩擦力来传递外载荷Fs ·F=kFF=、Fs=90140N) (取:k=1.3、μs=0.13)
机械设计 第二章 螺纹联接 7 R使各螺栓受到横向工作载荷FSR： FSR=R/4=2500（N ） T也使各螺栓受到横向工作载荷FST，方向与形心连线垂直。 受载最大的螺栓： 受拉螺栓： 7071( ) 4 N r T r T F i ST = = = 受剪螺栓： 7071( ) 4 2 max N r T r T r F i ST = = = 相同 2 cos135 9014( ) 2 2 FS F FST FSRFST N S R = + − = 二）设计计算 受拉螺栓 由预紧力F’产生的摩擦力来传递外载荷FS。 s f FS F = k 90140(N) k F F s f S = = （取：kf =1.3、μs=0.13）
彻遐设第二章螺纹联接 选择螺栓性能等级,计算许用应力σ]。 4×1.3F 螺栓直径:d。≥ e受剪螺栓 横向载荷由螺栓杄与被联件的挤压与剪切传递。 受载最大螺栓的横向载荷为:Fs=9014(N) 选择螺栓性能等级,计算许用应力[刁]。 螺栓直径:八/4x 查手册 0比较 受拉螺栓:√13F=√3F=361V d受拉>>d受剪 相同材料螺栓,由P10表6.3:[σ]≈[]
机械设计 第二章 螺纹联接 8 受剪螺栓 选择螺栓性能等级，计算许用应力 [ ] 。 [ ] 4 1.3 F dc 螺栓直径： d1 d 横向载荷由螺栓杆与被联件的挤压与剪切传递。 受载最大螺栓的横向载荷为：FS=9014（N） 选择螺栓性能等级，计算许用应力 [ ] 。 螺栓直径： [ ] 4 FS d 查手册 比较 受拉螺栓： F FS FS 1.3 = 13 = 3.61 相同材料螺栓，由P110表6.3：[ ] [ ] d受拉>>d受剪
彻遐设第二章螺纹联接 例3某承受轴向载荷的螺栓联接。已知单个螺栓所受轴向载荷 F=500N,预紧力F′=500N,螺栓的刚度cC1, arctan1=30°, 被联接件的刚度C2, arctan2=45°。 1)绘制此螺栓联接的力——变形图,并确定螺栓总拉力F 2)若将垫片改为较软的,使 arctan1=60°,其他不变,Fo 3)比较上述两种情况,判断哪种密闭性好? 注:此题用图解法求解。 N 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 60 30°4 45 变形
机械设计 第二章 螺纹联接 9 例3 某承受轴向载荷的螺栓联接。已知单个螺栓所受轴向载荷 F=500N，预紧力F’=500N，螺栓的刚度c1，arctanc1=30° ， 被联接件的刚度c2，arctanc2=45° 。 1）绘制此螺栓联接的力——变形图，并确定螺栓总拉力F0。 2）若将垫片改为较软的，使arctanc1=60°，其他不变，F0=？ 3）比较上述两种情况，判断哪种密闭性好？ 注：此题用图解法求解。 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 N 变形 60° 30°45° 45° F F 0 F ” F F 0 F ” F’
彻遐设第二章螺纹联接 10 例4一钢板采用三个铰制孔螺栓联接,下列三个方案哪个最好? L 12,3 方案 ala L F 方案二 ⊕3 L F 7=a 方案三 3 2
机械设计 第二章 螺纹联接 10 例4 一钢板采用三个铰制孔螺栓联接,下列三个方案哪个最好?