机械设计讲义-6螺栓多媒体2

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1、二、螺栓组的受力分析绝大多数情况下，螺栓都是成组使用的，在这一组中，螺栓规格完全一致。进行螺栓组受力分析的目的是：求出受力最大的螺栓及其所受的力。下面针对几种典型的受载情况，分别加以讨论。1、受轴向载荷的螺栓组联接FS=P×S图1为一受轴向总载荷FS的汽缸P盖螺栓组联接。FS的作用线与螺栓轴线平行，根据螺栓的静力平衡及变形协调条件，每个螺栓所受的轴向工作载荷为：FSF=Z图1汽缸盖螺栓组联接Z——螺栓个数；2、受横向载荷的螺栓组联接Sa）松配紧联接（普通螺栓）S目的：求预紧力FP上图所示为一由螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直，当采

2、用普通螺栓联接时，靠联接预紧后在结合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷。对于普通螺栓联接，应保证联接预紧后，结合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷。假设各螺栓所需要的预紧力均为Fp，螺栓数目为z，则其平衡条件为（靠摩擦力与外载荷平衡）：SFf=SFz×Fp×f×m=SF×kf1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cnkf——防滑系数，1.1～1.3;FPm——结合面数；SFSFi×z×Fp×f=SF×ksFPk×SFsF=pi×f×zB）紧配松联接（铰制孔螺栓联接）SFSF当采用紧配螺栓联接时，靠螺栓杆受剪切

3、和挤压来抵抗横向载荷。因此，每个螺栓所受的横向工作剪力为：SFF=zz——螺栓数目；2PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn3、受转矩的的螺栓组联接A）松配紧联结（普通螺栓）当采用普通螺栓时，靠联接预紧机架后在结合面间产生的摩擦力矩来抵抗地基转矩T。根据作用在底板上的力矩平衡的条件得：f×F×r+f×F×r+L+f×F×r=T×kp1p2pzfrT4r3松配松配r由上式可得各螺栓所需的预紧力为：r21FfpT×kskf×TFfF==ppzf×(r+r+L+r)12zfårii=1r式中：f——结合面的摩擦系数；T

4、4r3紧配紧配rr2ri——第i个螺栓的轴线到螺栓组1Ffp对称中心O的距离；Ffpz——螺栓数目；kf——防滑系数，同前。b)紧配松联接（铰制孔螺栓联接）当采用紧配螺栓时，在转矩T的作用下，各螺栓受到剪切和挤压作用，则各螺栓的剪切变形量与各该螺栓轴线到螺栓组对称中心O的距离成正比。即距螺栓组对称中心O越远，螺栓的剪切变形量越大，其所受的工作剪力也越大。如图所示，用ri、rmax分别表示第i个螺栓和受力最大螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的距离；Fi、Fmax分别表示第i个螺栓和受力最大螺栓的工作剪力，则得：FFmaxi=rrmaxiri上式可变形为：F=F×ima

5、xrmax3PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn根据作用在底板上的力矩平衡的条件得：F×r+F×r+L+F×r=T1122zzFzF=max×r把ii代入åF×ri=Trmaxi=1联解以上两式，可求得受力最大的螺栓的工作剪力为：T×rmaxF=maxz2årii=14、受倾覆力矩M在M的作用下，轴线左边的螺栓将受到工作拉力F，而轴线右边M的螺栓的预紧力将减小。根据地板的静力平衡条件有：机架M=F×r+F×r+L+F×r地基1122zz根据螺栓的变形协调条件得知，各螺栓的工作拉力也与这个距离成正比，于是有：FF

6、max=irrmaxi各螺栓的工作拉力即可通过联立以上两式求出。4PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn在图中左边距底板翻转轴线最远的螺栓1和10的工作拉力最大，为：M×rF=maxmaxz2årii=1一般来说，其他型式的螺栓受力也可这样分析，其中有些还是上述四种的特例或组合。总结螺栓组单个螺栓轴向——轴向力松配：——轴向力p横向——紧配：——横向力（假定每个螺栓所受力相同）松配：——轴向力Qp转矩——紧配：——横向力（单个螺栓所受力是不等的）（rmax）倾覆力矩——轴向力（rmax）翻转半径最大的地方;轴向力

7、对于单个螺栓来讲只受两个方向的载荷横向力5PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn例题1平行，均匀分布SF支架吊环解：F=SF4例题2某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上，螺栓组由四个普通螺栓组成。MFQ吊吊架架FQr2r3r1r2解：找中心线，向中心简化，向联接中心平移。有两种基本外载荷：轴向力和倾覆力矩，在倾覆力矩作用下，一边受拉，另一边受力减小，力臂最大处，载荷最大。FM×rmaxF=QFmax=2222F=F+F4r+r+r+r总max12346PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.

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