**螺栓組受力分析與計算一．螺栓組聯(lián)接的設(shè)計設(shè)計步驟：1．螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計2．螺栓受力分析3．確定螺栓直徑4．校核螺栓組聯(lián)接接合面的工作能力5．校核螺栓所需的預(yù)緊力是否合適確定螺栓的公稱直徑后，螺栓的類型，長度，精度以及相應(yīng)的螺母，墊圈等結(jié)構(gòu)尺寸，可根感謝閱讀據(jù)底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松裝置等全面考慮后定出。精品文檔放心下載螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的，在于合理地確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和聯(lián)接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。為此，設(shè)計時應(yīng)綜合考慮以下幾方面的問題：精品文檔放心下載1）聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀，如圓形，環(huán)形，矩形，框形，三角形等。這樣不但便于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證接合面受力比較均勻。精品文檔放心下載**2）螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方謝謝閱讀向上成排地布置八個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均。當螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，感謝閱讀應(yīng)使螺栓的位置適當靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力（下圖）。如果同時承受軸精品文檔放心下載向載荷和較大的橫向載荷時，應(yīng)采用銷，套筒，鍵等抗剪零件來承受橫向載荷，以減小螺栓謝謝閱讀的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。接合面受彎矩或轉(zhuǎn)矩時螺栓的布置3）螺栓排列應(yīng)有合理的間距，邊距。布置螺栓時，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機體壁間的謝謝閱讀最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動空間的大小來決定。扳手空間的尺寸（下圖）可查閱有關(guān)標感謝閱讀準。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t0不得大于下表所推薦的數(shù)值。謝謝閱讀扳手空間尺寸螺栓間距t0**注：表中d為螺紋公稱直徑。4）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4，6，8等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時的分度和畫線。同一螺栓組中螺栓的材料，直徑和長度均應(yīng)相同。精品文檔放心下載5）避免螺栓承受附加的彎曲載荷。除了要在結(jié)構(gòu)上設(shè)法保證載荷不偏心外，還應(yīng)在工藝上保證被聯(lián)接件，螺母和螺栓頭部的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直。對于在鑄，鍛件等的粗糙表面上應(yīng)安裝螺栓時，應(yīng)制成凸臺或沉頭座（下圖1）。當支承面為傾斜表面時，應(yīng)采用斜面墊圈（下圖2）等。感謝閱讀圖1凸臺與沉頭座的應(yīng)用 圖2斜面墊圈的應(yīng)用螺栓組聯(lián)接的受力分析1)．受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接2)．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接**3).受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接4)．受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接進行螺栓組聯(lián)接受力分析的目的是，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，以便進行螺栓聯(lián)接的強度計算。謝謝閱讀為了簡化計算，在分析螺栓組聯(lián)接的受力時，假設(shè)所有螺栓的材料，直徑，長度和預(yù)緊力均相同；螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。下面針對幾種典型的受載情況，分別加以討論。謝謝閱讀1)．受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接圖所示為一由四個螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接。橫向載荷的作用線與螺栓軸線垂直，謝謝閱讀并通過螺栓組的對稱中心。當采用螺栓桿與孔壁間留有間隙的普通螺栓聯(lián)接時（圖a）。靠謝謝閱讀聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷；當采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時（圖b），謝謝閱讀靠螺栓桿受剪切和擠壓來抵抗橫向載荷。雖然兩者的傳力方式不同，但計算時可近似地認為，謝謝閱讀在橫向總載荷F∑的作用下，各螺栓所承擔的工作載荷是均等的。因此，對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，每個螺栓所受的橫向工作剪力為感謝閱讀（5-23）式中z為螺栓聯(lián)接數(shù)目。對于普通螺栓聯(lián)接，應(yīng)保證聯(lián)接預(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。謝謝閱讀**假設(shè)各螺栓所需要的預(yù)緊力均為Qp，螺栓數(shù)目為z，則其平衡條件為謝謝閱讀或 （5-24）圖:受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接式中：f——接合面間的摩擦系數(shù)，見下表；i——接合面數(shù)（圖中，i=2）；Ks——防滑系數(shù)，Ks=1.1～1.3。由式（5-24）求得預(yù)緊力Qp，然后按式（5-14）校核螺栓的強度。精品文檔放心下載聯(lián)接接合面間的摩擦系數(shù)被聯(lián)接件 接合面的表面狀態(tài) 摩擦系數(shù)f**干燥的加工表面0．10-0.16鋼或鑄鐵零件有油的加工表面0．06-0．10軋制表面，鋼絲刷清理浮銹0．30-0．35鋼結(jié)構(gòu)涂富鋅漆0．35-0．40噴砂處理0．45-0．55鋼鐵對磚料，混凝土或木材干燥表面0．40-0．452)．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接如下圖所示，轉(zhuǎn)矩T作用在聯(lián)接接合面內(nèi)，在轉(zhuǎn)拒T的作用下，底板將繞通過螺栓組對稱中心O并與接合面相垂直的軸線轉(zhuǎn)動。為了防止底板轉(zhuǎn)動，可以采用普通螺栓聯(lián)接，也可以采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接。其傳力方式和受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接相同。謝謝閱讀圖：受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接**采用普通螺栓時，靠聯(lián)接領(lǐng)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩T。假設(shè)各螺栓的預(yù)緊程度相同，即各螺栓的預(yù)緊力均為Qp，則各螺栓聯(lián)接處產(chǎn)生的摩擦力均相等，并假設(shè)此摩擦力集中作用在螺栓中心處。為阻止接合面發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，各摩擦力應(yīng)與各該螺栓的軸線到謝謝閱讀由上式可得各螺栓所需的預(yù)緊力為【5－25】式中：f——接合面的摩擦系數(shù)，見表；ri——第i個螺栓的軸線到螺栓組對稱中心O的距離；謝謝閱讀——螺栓數(shù)目；Ks——防滑系數(shù)，同前。由上式求得預(yù)緊力Qp，然后按式（5－14）校核螺栓的強度。感謝閱讀采用鉸制孔用螺栓時，在轉(zhuǎn)矩T的作用下，各螺栓受到剪切和擠壓作用，各螺栓所受的橫謝謝閱讀向工作剪力和各該螺栓軸線到螺栓組對稱中心O的連線（即力臂r。）相垂直（圖b）。為了求得各螺栓的工作剪力的大小，計算時假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面。則各螺栓的剪切變形量與各該螺栓軸線到螺栓組對稱中心O的距離成正比。即距螺栓組對稱中心O越遠，螺栓的剪切變形量越大。如果各螺栓的剪切剛度相同，則螺栓的剪切變形量越大精品文檔放心下載**時，其所受的工作剪力也越大。如圖b所示，用ri、rmax分別表示第i個螺栓和受力最大螺栓的軸線到螺栓組對稱中心O的距離；Fi、Fmax。分別表示第i個螺栓和受力最大螺栓的工謝謝閱讀作剪力，則得【5－26】根據(jù)作用在底板上的力矩平衡的條件得即 . 【5－27】聯(lián)解式（5－26）及（5－27），可求得受力最大的螺栓的工作剪力為謝謝閱讀【5－28】圖所示的凸緣聯(lián)軸器，是承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接的典型部件。各螺栓的受力根據(jù)謝謝閱讀r1＝r2＝…＝rz的關(guān)系以及螺栓聯(lián)接的類型，分別代人式（5－25）或（5－28）即可求得。精品文檔放心下載3).受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接**下圖為一受軸向總載荷F的汽缸蓋螺栓組聯(lián)接。F的作用線與螺栓軸線平行，并通過螺感謝閱讀栓組的對稱中心O。計算時，認為各螺栓平均受載，則每個螺栓所受的軸向工作載荷為感謝閱讀圖：受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接4)．受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接下圖a為一受傾覆力矩的底板螺栓組聯(lián)接。傾覆力矩M作用在通過x－x軸并垂直于聯(lián)謝謝閱讀接接合面的對稱平面內(nèi)。底板承受傾覆力矩前，由于螺栓已擰緊，螺栓受預(yù)緊力Qp，有均感謝閱讀勻的伸長；地基在各螺栓的Qp作用下．有均勻的壓縮，如圖b所示。當?shù)装迨艿絻A覆力矩謝謝閱讀作用后，它繞軸線O—O傾轉(zhuǎn)一個角度，假定仍保持為平面。此時，在軸線O－O左側(cè)，地感謝閱讀**基被放松，螺栓被進一步拉伸，在右側(cè)，螺栓被放松，地基被進一步壓縮。底板的受力情況精品文檔放心下載如圖c所示。圖:受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力[σ]p,可查下表。**表:聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力[σ]p注：l）σs為材料屈服權(quán)限，MPa;σB為材料強度極限,MPa。精品文檔放心下載2）當聯(lián)接接合面的材料不同時，應(yīng)按強度較弱者選取。3）聯(lián)接承受載荷時，[σ]p應(yīng)取表中較大值；承受變載荷時，則應(yīng)取較小值感謝閱讀計算受傾覆力矩的螺栓組的強度時，首先由預(yù)緊力Qp、最大工作載荷Fmax確定受力最大的螺栓的總拉力Q,由式（5－18）得感謝閱讀【5－38】然后接式（5－19）進行強度計算。確定螺栓直徑首先選擇螺栓材料，確定其性能等級，查出其材料的屈服極限，并查出安全系數(shù)，計算出螺栓材料的許用應(yīng)力[σ]=σs/S。謝謝閱讀根據(jù)以下公式計算螺紋小徑d1：**最后按螺紋標準，選用螺紋公稱直徑。螺紋聯(lián)接件的材料適合制造螺紋聯(lián)接件的材料品種很多，常用材料有低碳鋼Q215、10號鋼和中碳鋼Q235、35、45號鋼。對于承受沖擊、振動或變載荷的螺紋聯(lián)接件，可采用低合金鋼、合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnsi等。對于特殊用途（如防銹蝕、防磁、導(dǎo)電或耐高溫等）的螺紋聯(lián)接件，可采用特種鋼或銅合金、鋁合金等。精品文檔放心下載表：螺栓的性能等級（摘自GB3098.1-82）精品文檔放心下載注:規(guī)定性能等級的螺栓、螺母在圖紙中只標出性能等級，不應(yīng)標出材料牌號。精品文檔放心下載表:螺母的性能等級（摘自GB3098.2-82）感謝閱讀**4.校核螺栓組聯(lián)接接合面的工作能力，是根據(jù)實際情況，對螺栓進行強度校核。謝謝閱讀5.校核螺栓所需的預(yù)緊力。采用公式為：碳素鋼螺栓合金鋼螺栓式中：s——螺栓材料的屈服極限；1——螺栓危險截面的面積。式(5-14)**松螺紋聯(lián)接強度計算拉伸強度條件為：【5－14】式中：F--螺栓工作載荷，N；d1--螺栓危險截面的直徑，mm；[σ]--螺栓材料的許用拉應(yīng)力，MPa.緊螺栓聯(lián)接強度計算1． 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接拉伸強度條件為：式中：Qp—螺栓所受預(yù)緊力，N。其余符號意義同前。**承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接①拉伸強度條件為：式中：Q—螺栓總拉力，N。其余符號意義同前。螺栓總拉力的計算：Q=Qp+[Cb/(Cb+Cm)]·F式中：Cb/(Cb+Cm)稱為螺栓的相對剛度，一般設(shè)計時，可按下表推薦的數(shù)據(jù)選取。謝謝閱讀螺栓的相對剛度Cb/(Cb+Cm)被聯(lián)接鋼板間所用墊片類別Cb/(Cb+Cm)金屬墊片（或無墊片）0．2～0.3皮革墊片0．7銅皮石棉墊片0．8橡膠墊片0．9②疲勞強度計算**對于受軸向變載荷的重要聯(lián)接，應(yīng)對螺栓的疲勞強度作精確校核，計算其最大應(yīng)力計算安全謝謝閱讀系數(shù)：式中：-1tc——螺栓材料的對稱循環(huán)拉壓疲勞極限，MPa， -1tc值見表謝謝閱讀——試件的材料特性，即循環(huán)應(yīng)力中平均應(yīng)力的折算系數(shù)，對于碳素鋼，感謝閱讀=0.1—0.2，對于合金鋼， =0.2—0.3；—**—拉壓疲勞強度綜合影響系數(shù)，如忽略加工方法的影響，則Kσ=k精品文檔放心下載

σ/

σ，Kσ此處為有效應(yīng)力集中見附表；——安全系數(shù)。螺紋聯(lián)接件常用材料的疲勞極限（摘自GB38-76）精品文檔放心下載疲勞極限（MPa）材料tc10160120150Q215120160351702204519025040Cr240340螺紋聯(lián)接的安全系數(shù)S**受載類型靜載荷變載荷松螺栓聯(lián)接1.2緊受的不的M6M16M30M6M16M螺軸普考簡M16M30M60M16M30M栓向通慮化碳鋼5442.52.52碳鋼12.58.58.5聯(lián)及螺預(yù)計**接橫栓緊算合金鋼5.7553.43.43合金鋼106.86.86.向聯(lián)力載接考力荷慮的1.21.51.21.5預(yù)計(Sa=2.54)緊算鉸制孔用鋼：Sr=2.5,Sp＝1.25鋼：Sr=3.55,Sp＝1.5螺栓聯(lián)接鑄鐵：Sp=2.02.5鑄鐵：Sp=2.53.03． 承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接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**式中：F ——螺栓所受的工作剪力，N；d——螺栓剪切面的直徑（可取為螺栓孔的直徑），mm；0L——螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，mm，設(shè)計時應(yīng)使L1.25dminmin0；[σ]p——螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa；謝謝閱讀——螺栓材料的許用切應(yīng)力，MPa。**承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接有效應(yīng)力集中系數(shù)材料的40060080010003.03.94.85.2尺寸系數(shù) 回頂部直徑16 20 24 28 32 40 48 56 64感謝閱讀d(mm)1 0.81 0.76 0.71 0.68 0.63 0.60 0.57 0.54感謝閱讀聯(lián)接接合面