螺栓設(shè)計(jì)和計(jì)算

1、關(guān)于螺栓設(shè)計(jì)I 單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)一螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算松螺紋聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接拉伸強(qiáng)度條件為2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接 拉伸強(qiáng)度條件為 疲勞強(qiáng)度計(jì)算3承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接松螺紋聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算拉伸強(qiáng)度條件為：【514】式中：F-螺栓工作載荷，N；d1-螺栓危險(xiǎn)截面的直徑，mm；-螺栓材料的許用拉應(yīng)力，MPa. 緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算1僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接拉伸強(qiáng)度條件為：式中：Qp螺栓所受預(yù)緊力，N 。2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接 拉伸強(qiáng)度條件為：式中：Q螺栓總拉力，N 。螺栓總拉力的計(jì)算：Q=Qp+Cb/(Cb+Cm)·F第 1 頁(yè)

2、 共 12 頁(yè)式中：Cb/(Cb+Cm)稱(chēng)為螺栓的相對(duì)剛度，一般設(shè)計(jì)時(shí)，可按下表推薦的數(shù)據(jù)選取。 螺栓的相對(duì)剛度Cb/(Cb+Cm) 被聯(lián)接鋼板間所用墊片類(lèi)別 金屬墊片（或無(wú)墊片） 皮革墊片 銅皮石棉墊片 橡膠墊片 疲勞強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于受軸向變載荷的重要聯(lián)接，應(yīng)對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度作精確校核，計(jì)算其最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)：Cb/(Cb+Cm) 020.3 07 08 09式中：-1tc 螺栓材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)拉壓疲勞極限，MPa ， -1tc=0.10.2，對(duì)于合金鋼，拉壓疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)，如忽略加工方法的影響，則K=k/，K此處為有效應(yīng)力集中系數(shù)，見(jiàn)表 為尺寸系數(shù)，見(jiàn)附表； S 安全系數(shù)。螺紋聯(lián)接件常

3、用材料的疲勞極限（摘自GB38-76）疲勞極限（MPa）材料 10 Q215 35 45 40Cr1160220 170220 220300 250340 3204401tc120150 120160 170220 190250 240340第 2 頁(yè) 共 12 頁(yè)螺紋聯(lián)接的安全系數(shù) S受載類(lèi)型松螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接靜載荷 1.21.7 變載荷 受 的 M6M16 M16M30 M30M60 M6M16 M16M30 M30M60 軸 普 預(yù)碳鋼54 42.5 2.52 碳鋼 12.58.5 8.5 8.512.5 簡(jiǎn)向 通 及 螺 計(jì)算 合金6.8 6.810 5.75 53.4 3.43 合

4、金鋼106.8 鋼 橫 栓向 聯(lián) 考慮預(yù)1.21.5 載 接 緊力的1.21.5 (Sa=2.54) 荷 計(jì)算鉸制孔用螺栓聯(lián)接 鋼：Sr=2.5,Sp1.25 鑄鐵： Sp=2.02.5 鋼：Sr=3.55,Sp1.5 鑄鐵：Sp=2.53.03承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為式中：F 螺栓所受的工作剪力，N；d0 螺栓剪切面的直徑（可取為螺栓孔的直徑），mm； Lmin 螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，mm，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接第 3 頁(yè) 共 12 頁(yè)有效應(yīng)力集中系數(shù) 材料的尺寸系數(shù)直徑d(mm) 1 0.81 0.76 0.71 0.68 0.630

5、.52 0.50 聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力硬度190 640 720 940 1100第 4 頁(yè) 共 12 頁(yè)II組合螺栓設(shè)計(jì)一 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟：1 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 螺栓受力分析3 確定螺栓直徑4 校核螺栓組聯(lián)接接合面的工作能力5 校核螺栓所需的預(yù)緊力是否合適確定螺栓的公稱(chēng)直徑后，螺栓的類(lèi)型，長(zhǎng)度，精度以及相應(yīng)的螺母，墊圈等結(jié)構(gòu)尺寸，可根據(jù)底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松裝置等全面考慮后定出。1. 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的，在于合理地確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和聯(lián)接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮

6、以下幾方面的問(wèn)題：1）聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圓形，環(huán)形，矩形，框形，三角形等。這樣不但便于加工制造，而且便于對(duì)稱(chēng)布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證接合面受力比較均勻。2）螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均。當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力（下圖）。如果同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，應(yīng)采用銷(xiāo)，套筒，鍵等抗剪零件來(lái)承受橫向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。第 5 頁(yè) 共 12 頁(yè)注：表

7、中d為螺紋公稱(chēng)直徑。4）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4，6，8等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線(xiàn)。同一螺栓組中螺栓的材料，直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同。5）避免螺栓承受附加的彎曲載荷。除了要在結(jié)構(gòu)上設(shè)法保證載荷不偏心外，還應(yīng)在工藝上保證被聯(lián)接件，螺母和螺栓頭部的支承面平整，并與螺栓軸線(xiàn)相垂直。對(duì)于在鑄，鍛件等的粗糙表面上應(yīng)安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座（下圖1）。當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈（下圖2）等。第 6 頁(yè) 共 12 頁(yè)或第 7 頁(yè) 共 12 頁(yè)圖： 受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接采用普通螺栓時(shí)，靠聯(lián)接領(lǐng)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。假設(shè)各螺栓的預(yù)緊程度相同，即各螺栓的預(yù)緊力均

8、為Qp，則各螺栓聯(lián)接處產(chǎn)生的摩擦力均相等，并假設(shè)此摩擦力集中作用在螺栓中心處。為阻止接合面發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，各摩擦力應(yīng)與各該螺栓的軸線(xiàn)到第 8 頁(yè) 共 12 頁(yè)大螺栓的軸線(xiàn)到螺栓組對(duì)稱(chēng)中心O的距離；Fi、Fmax。分別表示第i個(gè)螺栓和受力最大螺栓的工作剪力，則得【526】根據(jù)作用在底板上的力矩平衡的條件得【528】圖所示的凸緣聯(lián)軸器，是承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接的典型部件。各螺栓的受力根據(jù) r1r2rz的關(guān)系以及螺栓聯(lián)接的類(lèi)型，分別代人式（525）或（528）即可求得。3).受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接下圖為一受軸向總載荷F的汽缸蓋螺栓組聯(lián)接。F的作用線(xiàn)與螺栓軸線(xiàn)平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心O。計(jì)算時(shí)，認(rèn)為各

9、螺栓平均受載，則每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷為圖：受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接4)受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接下圖a為一受傾覆力矩的底板螺栓組聯(lián)接。傾覆力矩M作用在通過(guò)xx軸并垂直于聯(lián)接接合面的對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)。底板承受傾覆力矩前，由于螺栓已擰緊，螺栓受預(yù)緊力Qp，有均勻第 9 頁(yè) 共 12 頁(yè)的伸長(zhǎng)；地基在各螺栓的Qp作用下有均勻的壓縮，如圖b所示。當(dāng)?shù)装迨艿絻A覆力矩作用后，它繞軸線(xiàn)OO傾轉(zhuǎn)一個(gè)角度，假定仍保持為平面。此時(shí)，在軸線(xiàn)OO左側(cè)，地基被放松，螺栓被進(jìn)一步拉伸，在右側(cè)，螺栓被放松，地基被進(jìn)一步壓縮。底板的受力情況如圖c所示。圖:受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力p,可查下表。表:聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力p第 10 頁(yè) 共 12 頁(yè)3）聯(lián)接承受載荷時(shí)，p應(yīng)取表中較大值；承受變載荷時(shí)，則應(yīng)取較小值計(jì)算受傾覆力矩的螺栓組的強(qiáng)度時(shí)，首先由預(yù)緊力Qp、最大工作載荷Fmax確定受力最大的螺栓的總拉力Q,由式（518）