普通螺栓连接课件.ppt
一、受拉螺栓连接的强度计算,3-5 单个螺栓连接的强度计算,1、仅受预紧力,1.3系数是考虑扭转切应力的影响。,设计式,验算式,减载套筒。,1.3,减载装置,减载销；,减载键；,例1：普通螺栓连接，3个螺栓,=200MPa,f=0.15,Ks=1.2,F=15000N,求所需螺栓的直径d1？,1)不滑移条件：,=20 000N,2)强度条件：,=12.86mm,查标准:,2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接 强度计算,工作拉力,预紧力FP,螺栓承受的总拉力,？,？,螺栓拉伸；被连接件压缩,再受工作载荷F,螺栓所受的总拉力,残余预紧力,螺栓继续拉伸；被连接件要恢复变形，压缩量减小,FP的取法:FP=（1.51.8）F有密封要求 一般联接FP=（0.20.6）F 载荷稳定FP=（0.61.0）F 载荷不稳定FP F 地脚螺栓联接,螺栓受力与变形,被连接件受力与变形,（作受力变形图）为了简化计算假设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比。,单个紧螺栓连接受力变形图,静强度计算,1.3,静强度条件：,相对刚度,总拉力,表3-5,考虑螺栓在总拉力FQ作用下需要补充拧紧，故增加30%以体现扭转剪应力的影响。,当工作拉力 F 变化时，应验算疲劳强度安全系数 公式（3-27）,外载荷变化情况疲劳强度分析,按min=C，判定极限应力点,验算疲劳强度安全系数。,例2:图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸内压力p=2MPa，D=80mm，取 试求:1、螺栓小径d1；（F-工作拉力）2、安装时预紧力,解：1、求工作拉力F,2、求总拉力FQ,3、求螺栓小径,4、求螺栓的预紧力,二、受剪螺栓连接的强度计算,剪切强度:,失效形式：,挤压强度:,注意：-螺栓材料；p-螺栓或孔壁较弱的材料,铰制螺栓,普通螺栓,强度表达式,例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，s=100mm,f=0.15,Ks=1.2,s=300MPa。试求螺栓小径d1.,解:1、将外力P 向螺栓组形心简化。,螺栓组受载:,横向力：P=4000N 转矩：T=PL=800 000Nmm,2、分析在各载荷作用下，每个螺栓处受力。(产生的摩擦力),=8000N,3、求合力摩擦力,4、求螺栓的预紧力,不滑移条件：,5、求螺栓小径d1,6、讨论1）其他条件不变，使螺栓之间的距离 s 由100增至200mm,对连接有何影响？,6、讨论1）其他条件不变，使螺栓之间的距离 s 由100增至200mm,对连接有何影响？,合力：,结论：受转矩作用的螺栓组，螺栓应远离螺栓组中心。,2)当两个螺栓水平布置时,求预紧力Fp=?,f=0.15,Ks=1.2,题目：4个普通螺栓成矩形分布，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为f，防滑系数为KS，螺栓许用应力为，试求：所需螺栓的直径（d1）。,解:1、将外力P 移至接合面形心,2、求螺栓联接处的横向载荷F,受载最大的螺栓所受的横向载荷F,由P引起的横向载荷,由T引起的横向载荷,3、如果用普通螺栓联接，求螺栓的预紧力,不滑移条件：,4、求普通螺栓小径,5、如果用铰制孔螺栓联接，求螺栓配合面直径,螺栓组受力分析的步骤:,1.把螺栓组承受的载荷向螺栓组的形心简化；,2.确定螺栓组所承受的载荷(三种基本受力状态的不同组合)；（横向力，轴向力，转矩，倾覆力矩）,3.求出在不同受力状态下，每个螺栓承受的工作载荷；,4.对载荷进行叠加，确定每个螺栓的总工作载荷，求单个螺栓的最大载荷，进行强度计算。,说明：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。计算公式在对称分布情况下推导，但不对称也可以用。取转轴不同，公式计算精度不同。,总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）按最大载荷的单个螺栓设计（求d1标准）全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的）,横向载荷P 倾覆力矩,3、按不滑移条件求预紧力Fp,不滑移条件：,4、求总拉力FQ,5、求螺栓小径,6、接合面是否出现间隙？,例3-1：P53图示支座用4个螺钉连接，已知P=4800N，夹角a=50o，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。,P1作用下每个螺栓工作拉力：,M作用下 螺栓工作拉力：,工作拉力,不滑移条件：M 作用对摩擦力没有影响,小结,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，核心是受力分析。判断属于何种类型受力，确定受力最大的螺栓，对单个螺栓进行强度设计计算，确定直径，其他螺栓按同尺寸选用。同时受转矩和垂直于螺栓轴线方向的横向力，则要对每个螺栓进行力的合成计算，按合力最大值进行单个螺栓强度计算。同时受倾覆力矩和平行于螺栓轴线方向的轴向拉力，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拉力相加，获得单个螺栓的最大工作拉力，完成强度计算。,
