螺栓连接的受力分析与验证课件.ppt
1,总布置的确认1-1 突出尺寸、旋合尺寸、贴底距离、自由尺寸孔（螺钉孔）,可靠性的确认3-1 螺纹加工的确认3-2 螺丝强度的确认 3-3 极限表面压力的确定,选出必要轴力2-1 外力的把握2-2 必要轴力的计算2-3 周方向外力的必要轴力的计算2-4 轴垂直方向外力的必要轴力的计算2-5 轴旋转方向外力的必要轴力的计算 2-6 将最小必要轴力转换为紧固力矩,紧固验证项目,是否松动！,是否损坏！,2,一般尽量保证23螺纹的富余,即使对于螺丝孔也要尽量保证23螺纹的富余,若是紧固零件附近有其他零件的话、要不与螺栓头干涉。,突出尺寸,旋合尺寸,贴底距离,总布置的确认 螺丝的突出尺寸、旋合尺寸、贴底距离,基本2mm以上最差0mm以上,基本3mm以上最差0mm以上,1d以上由于材质、强度不同而不同,3,紧固验证断面图的参考图例,4,紧固力矩和轴力的关系,轴力F,紧固力矩 T,5,1.1,1.3,切安全率：,0,1000,2000,3000,4000,5000,0,5,10,15,紧固力矩（）,轴力（）,力矩系数：0.2,必要轴力安全率 1.4,松动,破损,安全率 1.0,轴力紧固力矩,力矩系数偏差 23.4%,螺纹加工极限线,MINMAX,Ptmin,0.15,0.25,Ptmax,松动极限线,极限必要轴力,6,转动松动剪切载荷非常危险扭转载荷危险拉伸载荷基本不会松动非转动松动磨损、弹力减弱、磨合适应、螺栓的塑性延伸、热膨胀、蠕变（creep）,松动发生的条件,7,验证例子,R减震器底部固定处,验证部位,8,轴方向的外力5501N（适用于接地点左右耐久载荷）轴垂直方向的外力10965N（适用于上下耐久载荷）轴旋转的外力15.1Nm（衬套的扭转反力）,选出必要轴力-1 外力的把握,没有外力的紧固部位的讨论固定重量5G固定点数,9,计算必要轴力2-2 必要轴力的计算,1.轴方向外力所需的必要轴力2.轴垂直方向外力所需的必要轴力3.轴旋转方向外力所需的必要轴力,最小必要轴力,极限必要轴力,不松动的必要轴力,？N,？N,安全率1.4,应用Max値,？N,？N,？N,10,轴方向载荷 Wa：5501N,Ptmin=Wa+P=5501+3135=8636N,轴力:Ptmin,计算必要轴力-3 轴方向外力所需的必要轴力的计算,轴力损失 P：3135N,11,【单支撑结构】,2：螺栓螺母的接触面的摩擦系数,P：轴垂直入力载荷,必要轴力的计算2-4 轴垂直方向所需必要轴力的计算,1：被紧固物体接触面的摩擦系数,被紧固物体,紧固对象零件,轴力:Ptmin,12,【双支撑结构】,P：轴垂直入力载荷,1：被紧固物体接触面的摩擦系数,轴力损失,轴力:Ptmin,计算必要轴力4 轴垂直方向所对应的必要轴力的计算,紧固对象零件（支架）,被紧固物体（轴衬）,13,轴力损失,双支撑结构的情况下损失的轴力,因为原本来开间隙时轴力损失就很大,51.5-49.6=1.9,BRKT的Max宽度管子的最短长度最大间隙,通过CAE计算出使BRKT强制位移1.9mm时的反力！结果：319.9kg所以轴力能够损失319.9kg(3135N)。,损失轴力P,计算必要轴力2-4 轴垂直方向外力对应的必要轴力的计算,1.9,轴力,14,【双支撑结构】,轴垂直入力载荷：10965,轴力损失 P：3135N,计算必要轴力-4 轴垂直方向外力对应的必要轴力的计算,=21410N,1：被紧固物体的支撑面摩擦系数,15,【双支撑结构】,T：入力力矩,【单支撑结构】,1：摩擦系数,2：摩擦系数,：摩擦系数（一般为0.15）,轴衬接触面的等价摩擦直径,T：入力力矩,计算必要轴力 轴旋转方向对应的必要轴力的计算,轴力,螺母接触面的等价摩擦直径,di1=(D2-d2)/2),16,【双支撑结构】,：摩擦系数（一般为0.15）,计算必要轴力 轴旋转方向外力对应的必要轴力的计算,=,15.11000 0.1512.9,=7804 N,入力力矩T：15.1Nm,17,计算必要轴力2-6 最小必要轴力,1.轴方向外力对应的必要轴力 8636N2.轴垂直方向外力对应的必要轴力 21410N3.轴旋转方向外力对应的必要轴力7804N,最小必要轴力,不松动的必要轴力,安全率1.4,18,29974 N,90 Nm,最小紧固力矩,最小产生轴力,T=(FKd)/1000=(299740.2512)/1000=90 Nm,计算最小轴力-6将最小轴力转化为紧固力矩,19,110Nm,最大紧固力矩,T max=1.22Tmin=1.2290 Nm=110 Nm,紧固力矩控制幅度10%的情况,计算必要轴力 最大紧固力矩,20,可靠性的确认 螺纹加工的确认,螺纹加工安全率1.0,940N/mm292.1mm2(屈服应力)(有效断面积),最大紧固力矩为 110Nm时的轴力11010000.1512,21,紧固力引起的拉伸应力（N/mm2),螺栓拉伸载荷Wt 2970 螺丝处有效断面面积As 92.1,=32.2,紧固力引起的剪断载荷（N/mm2),=273.6,剪断载荷Ws 25200 螺丝处有效断面面积As 92.1,可靠性的确认 3-2 螺丝强度的确认,合成应力,v()2+32)=(32.22+3273.62)=475,要是合成应力螺栓的屈服应力的话很安全根据475N/mm2940N/mm2,大载荷的拉伸载荷,大载荷的剪断载荷,判定：,22,若是超过极限表面压力接触面会下陷发生松动。表面压力：安全率：,：紧固轴力（最大产生轴力 Ptmax）Wa：轴方向压缩外力（N)：接触面面积(mm2)：被紧固物体材料的极限表面压力(N/mm2)y：材料的屈服点或耐力(N),承受轴力的零件都要保证表面压力,接触面面积A,washer的表面压力,Inner pipe的表面压力,BRKT表面压力,=0.0004y2+1.2561y-36.929,最坏偏差,可靠性的确认3-3 极限表面压力的确认,23,材料耐力y=410 N/mm2极限表面压力=545.3 N/mm2,判断：,可靠性的确认 3-3 极限表面压力的确认,24,1.1,1.3,切安全率：,0,0,紧固力矩（）,轴力（）,力矩系数：0.2,轴力紧固力矩,力矩系数偏差23.4%,螺纹加工极限线,90 110,29974,0.15,0.25,86574,松动极限线,21410,安全率 1.4 OK,安全率 1.4 OK,25,（参考）力矩系数,26,屈服轴力（设计条件下限）,M12 迁都划分为10.9的螺栓,屈服轴力(N)=94092.1=86574,27,（参考）紧固力矩和轴力的关系,Kf:轴力力矩系数Ks:螺丝面摩擦力矩系数Kw:接触面摩擦力矩系数 d2:螺丝的有效径(mm)(d0.649519螺距)s:螺丝面摩擦系数（0.10.2)w:接触面摩擦系数(0.10.2)dw:等价摩擦直径(mm),K=Kf+Ks+Kw,通过计算算出力矩系数 K 的方法,
