普通螺栓连接课件.ppt

1、FF421dFpTWT116/)tan(2312dFdvP42)tan(2112dFddpv5.0pFpF1 1、仅受预紧力仅受预紧力 1.3.3系数是考虑扭转切应力系数是考虑扭转切应力的影响。的影响。pFd43.11设计式设计式3.1322ca 421dFp验算式验算式2120.,.,ksfksFFfPFFP6 减载套筒。减载套筒。FFpFpF1.3减载装置减载装置减载销；减载销；减载键；减载键；FF 例例1 1：普通螺栓连接，：普通螺栓连接，3 3个螺栓个螺栓,=200MPa,=200MPa,f=0.15,Ks=1.2,F=15000N,求所需螺栓的直径求所需螺栓的直径d1？1)1)不滑移

2、条件：不滑移条件：izfFKFSP 2315.0150002.1=20 000NpFpF pFd43.112)2)强度条件：强度条件：2002000043.1=12.86mmM16 d1=13.835mm气缸螺栓连接图气缸螺栓连接图D2 2、受预紧力和工作拉力的、受预紧力和工作拉力的紧螺栓紧螺栓FzDpF4/2工作拉力工作拉力预紧力预紧力FPFFFpQ受的总拉力受的总拉力？FFFpQQF？PF未拧紧未拧紧b m 已拧紧已拧紧,未受工作载荷未受工作载荷pFpF螺栓拉伸；被连接件压缩螺栓拉伸；被连接件压缩未拧紧未拧紧b m F1再受工作载荷再受工作载荷F FFFFpQ受的总拉力受的总拉力残残余余预

3、预紧紧力力2m 已拧紧已拧紧,未受工作载荷未受工作载荷pFpFpFPFFFFpQ螺栓继续拉伸；被连接件要恢复变形，压缩量减小螺栓继续拉伸；被连接件要恢复变形，压缩量减小FP的取法的取法:FP=（1.51.8）F有密封要求有密封要求 一般联接一般联接FP=（0.20.6）F 载荷稳定载荷稳定FP=（0.61.0）F 载荷不稳定载荷不稳定FP F 地脚螺栓联接地脚螺栓联接pF力变形b m 力变形pF螺栓受力与变形螺栓受力与变形被连接件受力与变形被连接件受力与变形bpbFC mpmFC （作受力变形图）（作受力变形图）为了简化计算假为了简化计算假设：材料变形在设：材料变形在弹性极限内，力弹性极限内，

4、力与变形成正比与变形成正比。单个紧螺栓连接受力变形图单个紧螺栓连接受力变形图pF变形力mbFFFpQQFmpF FbmbbpbFCtanmmpmFCtanFbbCFtanmCFFFCCCFmbbFCCCFFFFmbbppQFFCCCFFFFmbbpQpFCCCFmbmpFFFpQ Ss静强度计算静强度计算4/21dFQca1.3静强度条件：静强度条件：相对刚度相对刚度mbbCCC总拉力总拉力FFFCCCFFpmbbpQ表表3-53-5考虑螺栓在总拉力考虑螺栓在总拉力FQ作用下需要补充拧紧，故增加作用下需要补充拧紧，故增加30%以体现扭转剪应力的影响。以体现扭转剪应力的影响。当工作拉力 F 变化

5、时，应验算疲劳强度安全系数 公式（3-27）表表3-5 螺栓连接的相对刚度螺栓连接的相对刚度被连接钢板间所用垫片类别被连接钢板间所用垫片类别金属垫片（或无垫片）金属垫片（或无垫片）皮革垫片皮革垫片铜皮石棉垫片铜皮石棉垫片橡胶垫片橡胶垫片0.20.30.70.80.9mbbCCCFpF QFpF力m b 变形pFFFQCFFpminmin外载荷变化情况外载荷变化情况疲劳强度分析疲劳强度分析CdFP421min421maxdFQ 按min=C，判定极限应力点,验算疲劳强度安全系数。2 ,2minmaxminmaxmaam Ktc1s NW WN45o例例2:图示气缸盖用图示气缸盖用6个普通螺栓连接

6、个普通螺栓连接,已知气缸已知气缸内压力内压力p=2MPa，D=80mm，取，取 试求试求:1、螺栓小径、螺栓小径d1；（F-工作拉力）工作拉力）2、安装时预紧力、安装时预紧力,2,5.1bmPCCFF?PFpD ,MPa160 解：解：1、求工作拉力、求工作拉力FNDpzFF1675 648026422 2、求总拉力、求总拉力FQNFFFFFFPQ41885251 .DFF3、求螺栓小径、求螺栓小径4、求螺栓的预紧力、求螺栓的预紧力PF mmFdQ58616041884314311.NFCCCFFmbbQP3630 1675314188 NFFp251351 .minL0d二、受剪螺栓连接的二

7、、受剪螺栓连接的强度计算强度计算 ppLdFmin0 4/20dF剪切强度剪切强度:失效形式：失效形式：螺栓螺栓剪断剪断接触表面接触表面压溃压溃挤压强度挤压强度:注意：注意：-螺栓材料；螺栓材料；p p-螺栓或孔壁较弱的材料螺栓或孔壁较弱的材料仅受预紧力仅受预紧力预紧力与工作拉力预紧力与工作拉力铰制铰制螺栓螺栓普通普通螺栓螺栓 43121dFp.43121dFQ.4/20dF ppLdFmin0强度表达式强度表达式例例3：一横板用两个：一横板用两个普通螺栓普通螺栓联在立柱上，已联在立柱上，已知知P=4000N，L=200mm，s=100mm,f=0.15,Ks=1.2,s=300MPa。试求螺

8、栓小径试求螺栓小径d1.LsP 解解:1、将外力、将外力P 向螺向螺栓组形心简化。栓组形心简化。P转矩转矩T螺栓组受载螺栓组受载:横向力：横向力：P=4000N 转矩：转矩：T=PL =800 000Nmm 2、分析在各载荷作用、分析在各载荷作用下，每个螺栓处受力。下，每个螺栓处受力。(产生的摩擦力产生的摩擦力)NFPP2000 :21502800000 :2rzTFT8000NLsP转矩转矩TP1F1F2F2FFFNFFF8246 800020002222213、求合力、求合力摩擦力摩擦力PF4、求螺栓的预紧力、求螺栓的预紧力FKfFSP不滑移条件：不滑移条件：NfFKFSP6596815.

9、082462.15、求螺栓小径、求螺栓小径d1 mmFdP08.193006596843.143.116、讨论、讨论1）其他条件不变，使螺栓之间的距离）其他条件不变，使螺栓之间的距离 s 由由100增至增至200mm,对连接有何影响？对连接有何影响？LsPrzTF 2 1d6、讨论、讨论1）其他条件不变，使螺栓之间的距离）其他条件不变，使螺栓之间的距离 s 由由100增至增至200mm,对连接有何影响？对连接有何影响？NrzTFT400010020008002 :作用下NFFF4472 40002000222221合力：合力：NfFKFSP3577615.044722.1结论：结论：受转矩作用

10、的螺栓组，螺栓应远离受转矩作用的螺栓组，螺栓应远离螺栓组中心。螺栓组中心。ziiSPrfTKF1ziirTrF12maxmax irP4000NL200s1002)当两个螺栓水平布置当两个螺栓水平布置时时,求预紧力求预紧力Fp=?f=0.15,Ks=1.2转矩转矩T题目：题目：4个个普通螺栓普通螺栓成矩形分布，已知螺栓所受载荷成矩形分布，已知螺栓所受载荷P=10KN，其余几何尺寸见图所示，结合面间的摩擦系数，其余几何尺寸见图所示，结合面间的摩擦系数为为f，防滑系数为，防滑系数为KS，螺栓许用应力为，螺栓许用应力为，试求：所需螺，试求：所需螺栓的直径（栓的直径（d1）。）。300150P1503

11、00150P150解解:1:1、将外力、将外力P P 移至接合面形心移至接合面形心P PT T2 2、求螺栓联接处的横向载荷、求螺栓联接处的横向载荷F F12.5kN4PPFZ kN25 2754103002758300RZPTF21F2F2F受载最大的螺栓所受的横向载荷受载最大的螺栓所受的横向载荷F F9.01kNcos4520212221 FFFFFFF由由P P引起的横向载荷引起的横向载荷1F由由T引起的横向载荷引起的横向载荷2FPF3 3、如果用普通螺栓联接，求螺栓的预紧力、如果用普通螺栓联接，求螺栓的预紧力300150P150FF2F2F1FFKfFSP不滑移条件：不滑移条件：fFK

12、FSP4 4、求普通螺栓小径、求普通螺栓小径43.11PFd5 5、如果用铰制孔螺栓联接，求螺栓配合面直径、如果用铰制孔螺栓联接，求螺栓配合面直径 pLFd min0 Fd40 螺栓组受力分析的步骤螺栓组受力分析的步骤:1.1.把螺栓组承受的载荷向把螺栓组承受的载荷向螺栓组的螺栓组的形心简化形心简化；2.2.确定螺栓组所承受的载荷确定螺栓组所承受的载荷(三三种基本受力状态的不同种基本受力状态的不同组合组合)；（；（横向力，轴向力，转矩，倾覆力矩横向力，轴向力，转矩，倾覆力矩）3.3.求出在不同受力状态下，每个螺栓承受的工作载荷；求出在不同受力状态下，每个螺栓承受的工作载荷；4.4.对载荷进行叠

13、加，确定每个螺栓的总工作载荷，对载荷进行叠加，确定每个螺栓的总工作载荷，求单个螺栓的求单个螺栓的最大载荷，最大载荷，进行强度计算。进行强度计算。说明：说明：工程中受力情况很复杂，但均可转化为四种典型工程中受力情况很复杂，但均可转化为四种典型情况进行解决。情况进行解决。计算公式在对称分布情况下推导，但不对称也可计算公式在对称分布情况下推导，但不对称也可以用。以用。取转轴不同，公式计算精度不同。取转轴不同，公式计算精度不同。总设计思路：总设计思路：螺栓组结构设计螺栓组结构设计（布局、数目）（布局、数目）螺栓组受力分析螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）（载荷类型、状态、形式）求单个螺栓的最大工作

14、载荷求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）（判断哪个最大）按最大载荷的单个螺栓设计按最大载荷的单个螺栓设计（求（求d1标准）标准）全组采用同样尺寸螺栓全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的）（互换的目的）HLLP例4：图示支座用4个螺钉连接,已知P=8000N，H=120mm，L=80mm，取摩擦系数 f=0.15，试求螺栓小径。,2.1SK ,MPa120 ,3.0mbbCCC解：1、将外力、将外力P 移至接合面形心移至接合面形心HLLPPMHPM横向载荷P 倾覆力矩2、求工作拉力、求工作拉力FHLLPPMFFNLzHPLzMF300080412080003、按不滑移条件求预紧力、按不滑移条件求

15、预紧力Fp不滑移条件：PKiZfFSPNiZfPKFSP160001415.080002.14、求总拉力、求总拉力FQNFCCCFFmbbPQ1690030003.016000HLLPPMFF5、求螺栓小径、求螺栓小径 mmFdQ27.151201690043.143.116、接合面是否出现间隙？、接合面是否出现间隙？169003000139000PQFFFN 例3-1：P53图示支座用4个螺钉连接，已知P=4800N，夹角a50o，h=340mm，b=150mm，取摩擦系数 f=0.15，防滑系数Ks=1.2，试设计螺栓连接。hh1ba a150P160LL1P2P1P2PM1F1FmaxF

16、2Pa aP1Paacossin21PPPPP1作用下每个螺栓工作拉力：zPF11M作用下 螺栓工作拉力：LMF4maxmax1FFF工作拉力不滑移条件：M 作用对摩擦力没有影响 2PKZFfSP)(1)(1221PCCCfPKZFPKZZPCCCFfmbmSPSmbmP QFd43.11FCCCFFmbbpQZP/11FCCCmbb2PKFZfSP21PK)ZPCCCfZ(FSmbmPpF力变形QFPF1F1.螺栓组连接设计，关键是怎样从受力分析过渡到单个螺栓螺栓组连接设计，关键是怎样从受力分析过渡到单个螺栓的强度计算，的强度计算，核心是受力分析核心是受力分析。判断属于何种类型受力，。判断属

17、于何种类型受力，确定受力最大的螺栓确定受力最大的螺栓，对对单个螺栓单个螺栓进行进行强度设计计算强度设计计算，确，确定定直径直径，其其他他螺栓按同尺寸选用螺栓按同尺寸选用。2.同时受同时受转矩转矩和垂直于螺栓轴线方向的和垂直于螺栓轴线方向的横向力横向力，则要对每个，则要对每个螺栓进行螺栓进行力的合成计算力的合成计算，按合力最大值进行单个螺栓强度，按合力最大值进行单个螺栓强度计算。计算。3.同时受同时受倾覆力矩倾覆力矩和平行于螺栓轴线方向的和平行于螺栓轴线方向的轴向拉力轴向拉力，先计，先计算倾覆力矩产生的最大拉力，再和平均每个螺栓上的轴向算倾覆力矩产生的最大拉力，再和平均每个螺栓上的轴向拉力相加，获得拉力相加，获得单个螺栓的最大工作拉力单个螺栓的最大工作拉力，完成强度计算，完成强度计算。