机械基础第十章连接.ppt

2 设计步骤 一般设计步骤： 螺栓组受力和失效分析→找出受力最大的螺栓→ 单个螺栓受力分析和失效分析 →单个螺栓强度计算→确定螺栓的尺寸（直径、长度） 试算法：先选定一个螺栓直径d ——查[?]——计算d1。 若d1与d1’（假定的小径）相近，则合用；否则再选 机械设计基础——联接 3 松螺栓联接强度设计 受载荷形式——轴向拉伸(工作拉力F) 失效形式——螺栓拉断 (静、疲劳) 设计准则——保证螺栓拉伸强度 强度条件： s≤[s] 设计计算方法： 校核式 : 设计式: 机械设计基础——联接 F 4 紧螺栓联接强度设计 (1) 仅受预紧力的紧螺栓联接 受载荷形式—拧紧后:轴向拉伸(工作拉力Fs) 拧紧过程中:轴向拉伸Fs 、扭力T 失效形式—螺栓拉断 (拉、扭综合作用) 设计准则—保证螺栓拉伸强度 强度条件： s’≤[s] 设计计算方法： 校核式 : 机械设计基础——联接 T Fs Fs 拧紧力矩T→剪应力τ 预紧拉力FS→拉应力σ 设计式: (2) 受横向载荷的紧螺栓联接 受载荷形式—工作载荷作用之前，螺栓已受预紧力 FS作用 （拧紧过程中:轴向拉伸FS 、扭力T） 拧紧后: 预紧力 Fs 失效形式— 相同否？ 两种情况的工作原理不同！ 机械设计基础——联接 普通螺栓 铰制孔螺栓 受横向载荷的普通螺栓联接 受载荷形式—拧紧过程中:轴向拉伸Fs 、扭力T 失效形式—螺栓拉断 (拉、扭综合作用) 设计准则—保证螺栓拉伸强度 强度条件： s’≤[s] 设计计算方法： 问题：预紧力Fs应满足的条件?与横向载荷F有何关系？ 依据：被联接件不滑移——界面摩擦力≥F 即： 机械设计基础——联接 FS FS F F T FS FS 校核式 : 设计式: 讨论：kf=1/2,f=0.2时，FS=?F 受横向载荷的铰制孔螺栓联接 受载荷形式—拧紧过程中:轴向拉伸Fs 、扭力T(预紧力小，计算时可忽略) 工作时：横向载荷F 失效形式—侧面压溃及螺栓剪切 设计准则—保证挤压、剪切强度 强度条件： sp≤[sp]、t≤[ t ] 设计计算方法： 挤压强度： 剪切强度： 机械设计基础——联接 讨论： 普通螺栓受横向载荷F时，为保证结合面不发生滑移，靠结合面的摩擦力抵抗F 预紧力Fs的大小，根据接合面不发生滑移的条件确定 f=0.2时，FS=6F 结论： 横向载荷过大的情况下，不适宜用普通螺栓 宜采用铰制孔螺栓 必须采用普通螺栓时，应配合减载销、键或减载套筒使用 减载装置强度计算同铰制孔螺栓计算 机械设计基础——联接 FS Fs F F T (3) 受轴向载荷的紧螺栓联接 受载荷形式—拧紧过程中: 轴向拉伸Fs 、扭力T 工作时，再承受工作载荷F 此时，螺栓所受的总拉力: F0 = FS+F ? 机械设计基础——联接 T FS FS F F F0 F0 × 须根据静力平衡方程和变形协调条件求解 受力和变形关系 变形协调条件: ?l1= ?lb = ?l 机械设计基础——联接 F0≠F+FS F0=F+F’S ?1 ?b D?1 D?b T FS FS F F F0 F0 Fs Fs F’s F’s 预紧FS 受载F 螺栓 被联接件 拉力FS，伸长l1 压力FS，压缩lb 拉力F0, 伸长l1+ ?l1 压力F’S, 压缩lb -?lb 未预紧 未受力、无变形 未受力、无变形 F F 受力变形线图 应变与力关系: 机械设计基础——联接 F’S：残余预紧力 防止受载后接合面产生缝隙 根据紧密性要求选取，见p193 预紧FS 受载F 螺栓 被联接件 拉力FS，伸长l1 压力FS，压缩lb 拉力F0, 伸长l1+ ?l 压力F’S, 压缩lb -?l 未预紧 未受力、无变形 未受力、无变形 形变? 力F ?1 ?b ?? F’S F F0 FS 被联接件 螺栓 ?b 应变与力关系: 机械设计基础——联接 形变? 力F ?1 ?b ?? F’S F F0 FS 被联接件 螺栓 ?b 螺栓总拉力: 工件残余预紧力: 变形协调条件: ?l1= ?lb = ?l F0≠F+FS F0=F+F’S 相对刚度 受轴向载荷螺栓强度计算 螺栓受到的总拉力F0= F+ F’S 则螺栓强度计算公式： 机械设计基础——联接 校核式 : 设计式: (4) 受偏心载荷的紧螺栓联接 螺栓受到的总拉力除工作时总拉力外，还附加偏心弯矩作用，螺栓总拉应力大很多 避免受偏心载荷 方法：避免使用钩头螺栓；加工凸台或凹台使支撑面平整 机械设计基础——联接 七、螺栓的材料和许用应力 机械设计基础——联