螺栓组连接强度设计.ppt

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1、§5-5螺栓组连接的设计一.螺栓组连接的结构设计:1.被连接件结合面形状应简单对称：便于加工，便于螺栓对称布置，使螺栓组的对称中心与结合面形心重合.2.螺栓的布置应使螺栓受力合理：受横向剪力的螺栓组受力方向不超过8个；受力矩作用时应适当远离对称轴；3.布置螺栓应留有合理的间距、边距，方便装配:扳手空间尺寸，查标准压力容器螺栓间距，P73表5-44.分布在同一圆周上的螺栓数目应取偶数;5.避免螺栓偏心承载，而产生附加弯曲载荷;6.同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽量一致。螺栓组连接设计计算的一般步骤：螺栓组受力分析找出受力最大的螺栓,及其力的大小；单个螺栓受力和失效分析单个螺栓

2、强度计算；确定螺栓的尺寸（直径、长度）。二.螺栓组连接的受力分析：两种情况的工作原理不同！普通螺栓连接铰制孔用螺栓连接1.承受横向载荷作用的螺栓组连接为了简化计算，假设：1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；2）螺栓组的几何中心与连接结合面的形心重合；3）受载后连接结合面仍保持为平面。单个螺栓受力螺栓组受力1）普通螺栓组连接单个螺栓受力螺栓组受力剪切强度计算：挤压强度：2）铰制孔用螺栓连接2.受旋转力矩的螺栓组连接：1）普通螺栓连接2）铰制孔用螺栓连接变形量越大，则所受工作剪力越大剪切强度计算：挤压强度：F03.受轴向载荷的螺栓组连接预紧力F0、T1；工作载荷F:对于有

3、紧密性要求的连接，单个螺栓的受力：4.受翻转力矩的螺栓组连接假定:1)底板为刚体；2)翻转力矩作用在螺栓组连接的形心；3)受载后绕O-O转动仍保持平面。失效分析：1.螺栓拉断；2.底板左侧出现间隙；3.底板右侧压溃。在M的作用下：左侧：螺栓拉力增大；右侧：螺栓拉力减小而地面压力增大螺栓所受的工作拉力与距离成正比螺栓所受的工作拉力受翻转力矩前，接合面挤压应力分布图F0底板受力分析在翻转力矩作用下，接合面挤压应力分布图校核接合面的强度计算：左侧不出现间隙：右侧不压溃：--许用挤压应力，P79表5-6w——接合面的有效抗弯截面系数小结：1.在实际工作中，螺栓所受的工作载荷往往是以上四

4、中简单形式的不同组合，但不论受力多复杂，都可以将复杂状态简化成以上四中简单的受力状况，先分别求螺栓的工作载荷，然后向量迭加，就可求出螺栓所受的总工作载荷；横向荷载+轴向载荷+翻转力矩横向载荷+旋转力矩2.虽然前面讲了螺栓组的四种不同外载（横向载荷、旋转力矩、轴向载荷、翻转力矩），但对单个螺栓而言，受力只有两种：拉力、剪力（轴向载荷、横向载荷）；3.为了保证落栓连接的可靠性，还要考虑综合条件：不出现间隙、不压溃等。§5-7螺纹连接件的材料和许用应力一、螺纹连接件的常用材料：碳素钢：Q215、Q235、10、35、45等合金钢：15Cr、40Cr、30CrMnSi等特殊用途（防蚀、

5、防磁、导电、耐高温）：特种钢（如不锈钢）、铜合金、铝合金等P86表5-8、9螺栓连接的性能等级：3.6~12.9铰制孔用螺栓受横向载荷受轴向载荷、横向载荷的普通螺栓连接许用应力连接的受载情况二、螺纹连接件的许用应力：安全系数S见P87表5-10---例题---例1：一钢制液压缸有关尺寸如图示，油压P=3N/mm2，为保证密封性要求，螺栓间距L不得大于4.5倍螺栓公称直径，试设计该双头螺柱连接（确定螺柱直径、个数及分布圆直径D0）。解：1、求螺柱总拉力显然，F不变，螺柱直径大则数目Z小；反之Z大则螺柱直径小。因此Z取值不同本题可有多解。考虑到油缸是压力容器，有紧密性要求，故Z应

6、适当大些。另外，数目Z最好是偶数，而且要便于分度。综上：取Z=12螺柱工作拉力为：取螺柱总拉力为：由强度条件得：用4.6级的Q235螺柱，拧紧时控制预紧力,取S=1.5，于是（P86表5-8、P87表5-10）2、求螺柱直径:查手册，取M16（其d1=13.835>计算值12.07）。3、确定螺栓分布圆直径D0：暂定而临界许用值为：因此，最终取分布圆直径。于是螺栓间距为：注：根据题意，本题确定Z=12，d=16，D0=200mm后就算解毕，但对于有密封性要求的螺栓连接，一般应确定必须的预紧力。现确定如下：由结构示意图知，缸盖与缸体间无软垫片，螺栓相对刚度为：(P84第8行)于是

7、预紧力为：最终取预紧力为：例2.图示支架用6个螺栓连接在砖墙上。已知砖墙为水泥砂浆缝，载荷Q=10KN，螺栓材料Q235，强度级别4.6级，支架底板与砖墙间摩擦系数f=0.3，底板材料为ZG270-500，，试设计该螺栓连接。FFHFVFHFV分析：支架正常工作的条件是：①在轴向力FH和翻转力矩M作用下,上侧螺栓不被拉断；底板上侧与砖墙不能有间隙；底板下侧或砖墙不能被压溃。②在横向力FV作用下底板不下滑；为便于安装和制造，采用普通螺栓。解：根据力的分解和简化原理，载荷对螺栓组连