可靠性工程12-13螺栓可靠性设计-yjg

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1、第六章典型机械零部件可靠性设计-----螺栓可靠度的等级根据零部件的重要程度将可靠度分为6个等级，随着等级的提高，可靠度也应逐步提高。可靠度的等级考虑到故障所产生的后果严重的程度也常将故障后果作为判别标准来确定可靠度。螺栓联接的可靠性设计1受轴向静拉伸载荷螺栓联接的可靠性设计2受轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计3静载荷受剪螺栓联接的可靠性设计4变载荷抗剪螺栓联接的可靠性设计5提高螺栓强度和可靠度的措施1受轴向静拉伸载荷螺栓联接的可靠性设计松联接螺栓（只受轴向静拉伸而没有预紧力）受轴向静拉伸载荷的螺栓联接可分为两种类型

2、（紧螺栓联接副）既受预紧力又承受轴向力1.1松联接螺栓的可靠性设计只承受轴向静拉伸而无预紧力，设拉应力沿横截面均匀分布，失效模式为螺纹部分的塑性变形和断裂。可靠性设计的准则：可靠性设计内容：在已知轴向静拉伸载荷，螺栓材质和应达到的可靠性指标条件下，确定螺栓的直径与公差，求取可靠度对螺栓几何尺寸变化的敏感度。1.1松联接螺栓的可靠性设计设该螺栓联接在工作中仅受拉力F。则常规设计中计算螺纹直径的条件为1.1松联接螺栓的可靠性设计1.1松联接螺栓的可靠性设计螺栓材料强度也近似服从正态分布例题：已知松螺栓联接的载荷为：()=

3、(26700,900)N,材料为40Cr，强度极限为：()=(900,72)MPa.从经济效益出发，在保用期内，10000个螺栓只允许更换13个，设计此螺栓。1.1松联接螺栓的可靠性设计=34013/Vdc=0.001σs=1147/R(t)=1-13/10000=0.9987ZR=31.1松联接螺栓的可靠性设计由联接方程=5.45mm（最小截面）选择合适的螺栓即可，查表选内径6.647，外径8mm。1.1松联接螺栓的可靠性设计常规方法[σ]为许用应力安全系数n=3.86对于40Cr，σs=750[σ]=194.3M

4、Pad=13.22选择外径16mm，内径13.835mm1.1松联接螺栓的可靠性设计1.2紧螺栓联接副的可靠性设计紧螺栓联接副中的基本载荷也为轴向拉力，但包括了在工作载荷作用前螺栓拧紧时就已存在的预紧力。螺栓联接副构成一个超静定系统，载荷在各构件中的分配取决于联接副的变形协调条件，即与联接副各构件间的柔度比有关。螺栓联接副受力和变形关系螺栓总载荷：螺栓联接副相对刚度：1.2紧螺栓联接副的可靠性设计1.2紧螺栓联接副的可靠性设计1.2紧螺栓联接副的可靠性设计1.2紧螺栓联接副的可靠性设计几种典型的加载方式下的x值计算公

5、式1.2紧螺栓联接副的可靠性设计1.2紧螺栓联接副的可靠性设计-紧螺栓联接副受力分析1.2紧螺栓联接副的可靠性设计-紧螺栓联接副受力分析1.2紧螺栓联接副的可靠性设计-紧螺栓联接副受力分析1.2紧螺栓联接副的可靠性设计-紧螺栓联接副受力分析1.2紧螺栓联接副的可靠性设计螺栓承受扭矩应力拉、扭复合应力为1.2紧螺栓联接副的可靠性设计-紧螺栓联接副受力分析---可靠性设计步骤1.2紧螺栓联接副的可靠性设计---可靠性设计步骤1.2紧螺栓联接副的可靠性设计′---可靠性设计步骤1.2紧螺栓联接副的可靠性设计---可靠性设计

6、步骤1.2紧螺栓联接副的可靠性设计---可靠性设计步骤1.2紧螺栓联接副的可靠性设计Example（设计采用M16螺栓）ExampleExample(continued)Example(continued)Example(continued)Example(continued)Example(continued)Example(continued)2轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计螺栓承受预紧力和轴变载荷时螺栓的失效形式主要是疲劳断裂，危险部位则是几个应力集中的区域：（1）与螺母结合的第一个螺纹根部；（2）螺栓头与螺

7、栓的过渡区；（3）螺纹与光杆的过渡区螺栓的疲劳寿命服从对数正态分布，疲劳极限应力幅值可用下式确定：2轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计2轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计常用螺栓材料的疲劳极限2轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计尺寸系数有效应力集中系数极限应力幅的变异系数为：对滚压螺纹=0.08～0.09对切削螺纹=0.11～0.132轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计根据紧螺栓的受力模型，当外加工作载荷从0变化到而交变，则在螺栓上发生的拉力变化为从到之间交变。螺栓所承受的平均拉力:拉力幅:2轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计

8、螺栓承受的平均拉应力和应力幅度分别为2轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计对于随轴向变载荷螺栓联接副的螺栓在工作时，螺栓截面上所作用的是非对称循环的交变应力。用疲劳极限因素分析其应力和安全裕量可靠性安全系数：服从对数正态分布的联结系数2轴向变载荷紧螺栓联接的可靠性设计ExampleExample(continued)Example(continue