广东工业大学：《机械设计基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章（5-6）螺栓组联接的设计

§56螺栓组联接的设计 螺栓组联接结构设计 螺栓组联接结构设计的目的: 接合面形状—对称 螺栓布置—合理间距边距扳手空间 接合面与螺栓—受力均匀 加工安装—方便螺栓材料直径长度相同 螺栓组联接的受力分析 螺栓组联接的受力分析的目的:找出受力最大的螺栓 并求出其所受力的大小 螺栓组所受载荷类型 横向载荷轴向载荷转矩(扭矩)倾覆力矩

螺栓组联接结构设计的目的： 接合面形状——对称 螺栓布置——合理 间距 边距 扳手空间 接合面与螺栓——受力均匀 加工安装——方便 螺栓材料直径 长度相同 一 螺栓组联接结构设计 横向载荷 轴向载荷 §5—6 螺栓组联接的设计 二 螺栓组联接的受力分析 螺栓组所受载荷类型 螺栓组联接的受力分析的目的：找出受力最大的螺栓 并求出其所受力的大小 转矩（扭矩） 倾覆力矩

1受横向载荷F的螺栓组联接 1)铰制孔用螺栓联接横向载荷(垂直螺栓轴心线) 螺栓本身受剪切和挤压 各螺栓受力为: F=F/Z IIO 螺栓数目 2)普通螺栓联接 螺栓本身受预紧拉力F 拧紧→产生夹紧力→接合面间的摩擦力→承受载荷 平衡条件:fF0zKsF K。防滑系数K3=1.1~1.3 F0≥KF/dfi接合面的数目 f接合面的摩擦系数

平衡条件：f F0 zi≥Ks F∑ Ks—防滑系数 Ks=1.1~1.3 F0 ≥Ks F∑ ／ zi f i—接合面的数目 f—接合面的摩擦系数 螺栓本身受剪切和挤压 各螺栓受力为： F= F∑ ／z z——螺栓数目 1）铰制孔用螺栓联接 1 受横向载荷F∑的螺栓组联接 螺栓本身受预紧拉力F0 拧紧→产生夹紧力→接合面间的摩擦力→承受载荷 横向载荷(垂直螺栓轴心线） 2）普通螺栓联接

讨论 若f=0.2,z1,i=1,K=1.2,则F0=K、F/zf=6F 1)受横向载荷普通螺栓受力比铰制孔用螺栓的大, 此时宜采用后者 2)若要采用普通螺栓,靠利用减载键销或减载套筒 )减载销 b)减载套筒Q)减载键國圖囻

讨论: 若 f =0.2, z=1, i=1, Ks =1.2 ,则 F0 =Ks F∑ ／ zi f=6 F∑ 1）受横向载荷普通螺栓受力比铰制孔用螺栓 的大， 此时宜采用后者 2）若要采用普通螺栓，靠利用减载键销或减载套筒

2受转矩T的螺栓组联接 1)铰制孔用螺栓联接 螺栓受剪切和挤压来平衡载荷,各螺栓受力为F; 分析:受载后接合面仍为平面,螺栓的剪切变形与其到中心的距 离成正比螺栓刚度相同,故其受剪力也与与其到中心的距离r 成正比。假设此剪力方向垂直其到中心的向径 即: maX 或F=Fm max 奩囻

螺栓受剪切和挤压来平衡载荷，各螺栓受力为 Fi 1）铰制孔用螺栓联接 2 受转矩T的螺栓组联接 分析：受载后接合面仍为平面，螺栓的剪切变形与其到中心的距 离成正比,螺栓刚度相同，故其受剪力Fi也与与其到中心的距离ri 成正比。假设此剪力方向垂直其到中心的向径 即： i z r r F F r F r F i i i i 1,2,3..., max max max max = 或 = ， =

力矩平衡条件: T maX 受力最大的螺栓的工作剪力: 2)普通螺栓联接 螺栓本身受预紧拉力F,各螺栓要拧紧产生相同的夹紧力 b)

力矩平衡条件： F ri T z i  i = =1 受力最大的螺栓的工作剪力： 2 1 max max i z i r Tr F = = 2）普通螺栓联接 螺栓本身受预紧拉力F0, ，各螺栓要拧紧产生相同的夹紧力

2)普通螺栓联接 分析:各螺栓预紧拉力均为F各螺栓联接处产生相同的 摩擦力,并假设此摩擦力集中作用螺栓中心处, 且方向垂直其到中心的向径。 力矩平衡条件:fF0r1+fF0r2+,fF0r2≥KT 各螺栓所需受预紧拉力 KT F≥ KTz-螺栓数目 f(1+n2+…+r2) r;一螺栓的向径 f∑nK。防滑系数 匈奩

2）普通螺栓联接 分析：各螺栓预紧拉力均为F0各螺栓联接处产生相同的 摩擦力，并假设此摩擦力集中作用螺栓中心处, 且方向垂直其到中心的向径。 z—螺栓数目 ri —螺栓的向径 Ks—防滑系数 ( ) = = + + +  z i i s z s f r K T f r r r K T F 1 1 2 0 ... 力矩平衡条件：f F0 r1+ f F0 r2 +… f F0 rz ≥KsT 各螺栓所需受预紧拉力

3受轴向载荷F的螺栓组联接 轴向载荷平行螺栓轴心线,各螺栓平均受力 螺栓受拉力为:F=F/z ★:此时螺栓除了受工作拉力F外,还受预紧力F作用 國奩囻

螺栓受拉力为： F= F∑ ／z 3 受轴向载荷F∑的螺栓组联接 轴向载荷平行螺栓轴心线，各螺栓平均受力 ★：此时螺栓除了受工作拉力F外，还受预紧力F0作用

4受倾覆力矩M的螺栓组联接 平衡条件 1)螺栓的受力 分析:M作用前:各螺枪爱预紧力M=∑FL 侧螺栓拉力减少 F σp(F引起) F (F引起) (Fm引起) 囻

分析：M作用前：各螺栓受预紧力F0 M作用后：一侧螺栓拉力增大， 一侧螺栓拉力减少 4 受倾覆力矩M的螺栓组联接 i z i M Fi L = = 1 平衡条件： 1）螺栓的受力

变形协调条件(底板仍为平面): 即:F;= max L 受力最大的螺栓所受工作载荷为 A 2 M=F max B max M F maX maX L1—螺栓轴线到的底板轴 线o0的距离

  = =  = = z i i z i i L ML F L L M F 1 2 max max 1 max 2  max max max L L F F i 即： i = 变形协调条件（底板仍 为平面）： 受力最大的螺栓所受工作载荷为 Li——螺栓轴线到的底 板轴 线o—o的距离

受力最大的螺栓的总拉力为 F2=F+ b max 2)被联接件和底板 b +o 防止接合面被压溃:m=op+△cm≤(on 防止接合面出现缝隙:omm=0p-△ pmax >0 而ApmW(Cm+Cb丿W M F M pmax+ ≤ W—抗弯截面系数 zF M n)查表5—7 Opmin A W>0 司备囻

受力最大的螺栓的总拉力为 2）被联接件和底板 防止接合面被压溃：σmax=σp+ △ σpmax≤ 〔 σp〕 防止接合面出现缝隙： σmin=σp -△ σpmax ＞0   W M A zF W M A zF W M C C C M W p p p m b m p  −  +           +  = 0 min 0 max max 1     则 而 ＞0 2 0 Fmax C C C F F b m b + = + 〔 σp〕查表5—7 W—抗弯截面系数