5第五章螺纹联接与螺旋传动课案.ppt

螺栓组连接的设计3 1．受横向载荷 2．受转矩 3．受轴向载荷 4．受倾覆力矩 ? 受力分析的目的：根据连接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便进行螺栓连接的强度计算。 ? 受力分析时所作假设：所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； 受载后连接接合面仍保持为平面。 ? 受力分析的类型： 二、螺栓组连接的受力分析 螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合； §5-6 螺栓组连接的设计 螺栓组连接的设计4 （1）对于受剪螺栓连接（图b）， 靠杆受剪切与挤压承载，每个螺栓 所受工作剪力为： 式中：z为螺栓数目，图示z=4。 1．受横向载荷的螺栓组连接 强度条件： ------剪切强度 ------挤压强度 特点：横向载荷作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组对称中心。 i—螺栓杆受剪切面的数目，图示i=2； d0－螺栓剪切面的直径，即杆径； Lmin－杆与孔壁面的最小挤压高度， 单位为mm；设计应使 Lmin≥1.25d0 §5-6 螺栓组连接的设计 螺栓组连接的设计5 （2）对于普通螺栓连接（图a） ，靠摩擦力承载，按预紧后接合面间所产生的最大摩力必须大于或等于横向载荷的要求，有： 1．受横向载荷的螺栓组连接 或 Ks------防滑系数(可靠系数)， 设计中可取Ks =1.1~1.3。 式中： f------接合面的摩擦系数； i-----结合(摩擦)面数目，（图a)中，i=2； 强度条件： F∑ F0 F0 F0 F0 fF0 fF0 fF0 fF0 §5-6 螺栓组连接的设计 §5-6 螺栓组连接的设计 讨论： F 0 F 0 F∑ F∑ 由此可见：该种连接的缺点是： ①所需的预紧力Ｆ０大→尺寸ｄ大； ②靠摩擦传力，冲击振动时可靠性差。 克服上述缺点的结构措施如图示： 用各种抗剪元件（键、套、销）来承受横向力Ｆ∑，这时螺栓只起连接作用（任务分配原则）。 螺纹连接组的设计6 （1） 普通螺栓（受拉螺栓图a)） 2．受旋转力矩T的螺栓组连接 采用普通螺栓，是靠连接预紧后在接合面 间产生的摩擦力矩来平衡转矩T。 式中：ri------第i个螺栓的轴线至螺栓组 对称中心 o的距离； 强度条件： f-------接合面的摩擦系数。 特点：在转矩T作用下，底板有绕螺栓组 形心轴线O-O旋转的趋势。 §5-6 螺栓组连接的设计 螺栓组连接的设计7 采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和 螺栓与孔壁的挤压作用来平衡转矩T。 (2)铰制孔用螺栓(受剪螺栓图b) ） ∵剪切变形 ??i? ri ∵剪切刚度 ---（1） （2） 变形协调条件 §5-6 螺栓组连接的设计 静力平衡条件 螺栓组连接的设计8 ri------第i个螺栓的轴线至螺栓组 对称中心 o(点到点)的距离； rmax------受力最大螺栓的轴线至螺栓组对称中心 o (点到点)的距离； 式中： Fmax------受力最大螺栓的工作剪力。 强度条件： ------剪切强度 ------挤压强度 §5-6 螺栓组连接的设计 讨论： 受拉螺栓： 受剪螺栓： 螺栓组合设计原则： ①结构允许时ri↑，螺栓受力F0↓Fmax↓ ②当ri=ｒ＝常数时 各个螺栓的工作能力得到充分发挥。 §5-6 螺栓组连接的设计 讨论： 受拉螺栓： 受剪螺栓： 螺栓组合设计原则： ①结构允许时ri↑，螺栓受力F0↓Fmax↓； 各个螺栓的工作能力得到充分发挥，如图示方案三。 §5-6 螺栓组连接的设计 再如：联轴器的法兰盖，各螺栓：r1＝r2＝ri…＝常数 ②当ri=ｒ＝常数时 受拉螺栓： 受剪螺栓： 方案一 方案三 方案二 3．受轴向载荷的螺栓组连接 特点：轴向总载荷FΣ作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为： 通常，各个螺栓在安装时还承受预紧力F0的作用，当连接要求有保证密封的残余预紧力为F1时，则每个螺栓所承受的总载荷F2为。 F2 = F1 + F 强度条件： §5-6 螺栓组连接的设计 注意：①当所受轴向力F∑不通过形心时，应向形心简化后，再计算。 ②必要时还可以验算残余预紧力： 4．受倾覆力矩（翻转力矩）M的螺栓组连接 §5-6 螺栓组连接的设计 ①倾覆力矩 M 作用在连接接合面的 一个垂直对称平面(x-x)内； ②底板在承受倾覆力矩之前，各螺栓 已均匀拧紧并承受预紧力F0; ③底板受M后仍保持为平面、地基与螺栓为弹性体 地基 底板 假设： 特点：在M作用下，底板有绕螺栓组对称 轴