螺栓連接的受力分析與驗(yàn)證課件

①總布置的確認(rèn)

1-1突出尺寸、旋合尺寸、貼底距離、自由尺寸孔（螺釘孔）③可靠性的確認(rèn)

3-1螺紋加工的確認(rèn)3-2螺絲強(qiáng)度的確認(rèn)3-3極限表面壓力的確定②選出必要軸力

2-1外力的把握2-2必要軸力的計(jì)算2-3周方向外力的必要軸力的計(jì)算2-4軸垂直方向外力的必要軸力的計(jì)算2-5軸旋轉(zhuǎn)方向外力的必要軸力的計(jì)算2-6將最小必要軸力轉(zhuǎn)換為緊固力矩緊固驗(yàn)證項(xiàng)目是否松動(dòng)！是否損壞！1①總布置的確認(rèn)③可靠性的確認(rèn)②選出必要軸力緊固驗(yàn)證一般盡量保證2～3螺紋的富余即使對(duì)于螺絲孔也要盡量保證2～3螺紋的富余若是緊固零件附近有其他零件的話、要不與螺栓頭干涉。突出尺寸旋合尺寸貼底距離總布置的確認(rèn)螺絲的突出尺寸、旋合尺寸、貼底距離基本2mm以上最差0mm以上基本3mm以上最差0mm以上1d以上※由于材質(zhì)、強(qiáng)度不同而不同2一般盡量保證2～3螺紋的富余即使對(duì)于螺絲孔也要盡量保證2～3緊固驗(yàn)證斷面圖的參考圖例3緊固驗(yàn)證斷面圖的參考圖例3緊固力矩和軸力的關(guān)系F=T×1000K×d緊固力矩(Nm)螺絲標(biāo)呼直徑(mm)力矩系數(shù)螺栓軸力(N)軸力F緊固力矩T4緊固力矩和軸力的關(guān)系F=T×1000緊固力矩(Nm)螺絲標(biāo)呼1.1～1.3ねじ切り安全率：010002000300040005000051015緊固力矩（Ｎ／ｍ）軸力（Ｎ）力矩系數(shù)Ｋ：0.2必要軸力安全率1.4松動(dòng)破損安全率1.0軸力～緊固力矩力矩系數(shù)偏差

±23.4%螺紋加工極限線MINMAXPtmin0.150.25Ptmax松動(dòng)極限線1000T

KdF=極限必要軸力51.1～1.3ねじ切り安全率：010002000300040轉(zhuǎn)動(dòng)松動(dòng)?剪切載荷?×非常危險(xiǎn)?扭轉(zhuǎn)載荷?△危險(xiǎn)?拉伸載荷?○基本不會(huì)松動(dòng)非轉(zhuǎn)動(dòng)松動(dòng)?磨損、彈力減弱、磨合適應(yīng)、螺栓的塑性延伸、熱膨脹、蠕變（creep）松動(dòng)發(fā)生的條件6轉(zhuǎn)動(dòng)松動(dòng)松動(dòng)發(fā)生的條件6驗(yàn)證例子Rｒ減震器底部固定處驗(yàn)證部位7驗(yàn)證例子Rｒ減震器底部固定處驗(yàn)證部位7●軸方向的外力＝5501N

（適用于接地點(diǎn)左右耐久載荷）●軸垂直方向的外力＝10965N

（適用于上下耐久載荷）●軸旋轉(zhuǎn)的外力＝15.1Nm

（襯套的扭轉(zhuǎn)反力）②選出必要軸力

２-1外力的把握沒(méi)有外力的緊固部位的討論固定重量×5G／固定點(diǎn)數(shù)8●軸方向的外力＝5501N②選出必要軸力２-1外力的②計(jì)算必要軸力

2-2必要軸力的計(jì)算1.軸方向外力所需的必要軸力

2.軸垂直方向外力所需的必要軸力3.軸旋轉(zhuǎn)方向外力所需的必要軸力最小必要軸力極限必要軸力不松動(dòng)的必要軸力？N？N安全率1.4應(yīng)用Max値？N？N？N9②計(jì)算必要軸力

2-2必要軸力的計(jì)算1.軸方向外力所軸方向載荷

Wa：5501NPtmin=Wa+P’=5501+3135=8636N軸力:Ptmin②計(jì)算必要軸力

２-3

軸方向外力所需的必要軸力的計(jì)算軸力損失

P’：3135N10軸方向載荷Ptmin=Wa+P’軸力:Ptmin②【單支撐結(jié)構(gòu)】μ2：螺栓螺母的接觸面的摩擦系數(shù)P：軸垂直入力載荷

Ptmin=P(μ1+μ2)②必要軸力的計(jì)算

2-4軸垂直方向所需必要軸力的計(jì)算μ1：被緊固物體接觸面的摩擦系數(shù)被緊固物體緊固對(duì)象零件軸力:Ptmin11【單支撐結(jié)構(gòu)】μ2：螺栓螺母的接觸面的摩擦系數(shù)P：軸垂直【雙支撐結(jié)構(gòu)】P：軸垂直入力載荷

μ1：被緊固物體接觸面的摩擦系數(shù)軸力損失

Ptmin=+P’P2μ1軸力:Ptmin②計(jì)算必要軸力

２－4

軸垂直方向所對(duì)應(yīng)的必要軸力的計(jì)算緊固對(duì)象零件（支架）被緊固物體（軸襯）12【雙支撐結(jié)構(gòu)】P：軸垂直入力載荷μ1：被緊固物體接觸面軸力損失雙支撐結(jié)構(gòu)的情況下?lián)p失的軸力因?yàn)樵緛?lái)開(kāi)間隙時(shí)軸力損失就很大51.5-49.6=1.9BRKT的Max寬度

管子的最短長(zhǎng)度

最大間隙通過(guò)CAE計(jì)算出使BRKT強(qiáng)制位移1.9mm時(shí)的反力！結(jié)果：319.9kg?所以軸力能夠損失319.9kg(3135N)。50.5

+1050

0-0.4損失軸力P’②計(jì)算必要軸力

2-4軸垂直方向外力對(duì)應(yīng)的必要軸力的計(jì)算1.9軸力13軸力損失雙支撐結(jié)構(gòu)的情況下?lián)p失的軸力因?yàn)樵緛?lái)開(kāi)間隙時(shí)軸力損【雙支撐結(jié)構(gòu)】軸垂直入力載荷Ｐ：10965Ｎ軸力損失

P’：3135N①計(jì)算必要軸力

２-4軸垂直方向外力對(duì)應(yīng)的必要軸力的計(jì)算Ptmin=+P’P2μ1=+3135109650.6=21410Nμ1：被緊固物體的支撐面摩擦系數(shù)14【雙支撐結(jié)構(gòu)】軸垂直入力載荷軸力損失①計(jì)算必要軸力

【雙支撐結(jié)構(gòu)】T：入力力矩【單支撐結(jié)構(gòu)】μ1：摩擦系數(shù)μ2：摩擦系數(shù)μ：摩擦系數(shù)（一般為0.15）軸襯接觸面的等價(jià)摩擦直徑T：入力力矩Ptmin=Tμ×di1Ptmin=T2(μ1?di1+μ2?di2)Dd②計(jì)算必要軸力

２－５

軸旋轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)的必要軸力的計(jì)算軸力螺母接觸面的等價(jià)摩擦直徑di1=√((D^2-d^2)/2)2(D^3-d^3)3(D^2-d^2)di2=15【雙支撐結(jié)構(gòu)】T：入力力矩【單支撐結(jié)構(gòu)】μ1：摩擦系數(shù)μ2：【雙支撐結(jié)構(gòu)】μ：摩擦系數(shù)（一般為0.15）②計(jì)算必要軸力

２－５軸旋轉(zhuǎn)方向外力對(duì)應(yīng)的必要軸力的計(jì)算Ptmin=よりTμ×di1=15.1×10000.15×12.9=7804N入力力矩T：15.1Nm

di1=

√(22^2-12.2^2)√2=12.916【雙支撐結(jié)構(gòu)】μ：摩擦系數(shù)②計(jì)算必要軸力

２－５軸旋②計(jì)算必要軸力

2-6

最小必要軸力1.軸方向外力對(duì)應(yīng)的必要軸力8636N2.軸垂直方向外力對(duì)應(yīng)的必要軸力21410N3.軸旋轉(zhuǎn)方向外力對(duì)應(yīng)的必要軸力7804N最小必要軸力不松動(dòng)的必要軸力21410N29974N安全率1.417②計(jì)算必要軸力2-6最小必要軸力1.軸方向外力對(duì)應(yīng)的29974N90NmF=よりT×1000K×d最小緊固力矩最小產(chǎn)生軸力T=(F×K×d)/1000

=(29974×0.25×12)/1000=90Nm②計(jì)算最小軸力

２-6將最小軸力轉(zhuǎn)化為緊固力矩1829974N90NmF=110Nm最大緊固力矩Tmax=1.22×Tmin

=1.22×90Nm=110Nm=1.221+0.101‐0.10緊固力矩控制幅度±10%的情況②計(jì)算必要軸力

最大緊固力矩19110Nm最大緊固力矩Tmax=1.22×Tmin=③可靠性的確認(rèn)

３－１螺紋加工的確認(rèn)螺紋加工安全率≧1.0螺栓屈服軸力86574N最大產(chǎn)生軸力61111N=≒1.4≧1.0940N/mm2×92.1mm2(屈服應(yīng)力)(有效斷面積)最大緊固力矩為110Nm時(shí)的軸力110×10000.15×1220③可靠性的確認(rèn)

３－１螺紋加工的確認(rèn)螺紋加工安全率≧緊固力引起的拉伸應(yīng)力σ（N/mm2)螺栓拉伸載荷Wt2970

螺絲處有效斷面面積As92.1σ＝==32.2

緊固力引起的剪斷載荷τ（N/mm2)τ＝==273.6

剪斷載荷Ws25200

螺絲處有效斷面面積As92.1③可靠性的確認(rèn)

3-2

螺絲強(qiáng)度的確認(rèn)合成應(yīng)力σv＝√((σ)^2+3×τ^2)=√(32.2^2+3×273.6^2)=475要是合成應(yīng)力＜螺栓的屈服應(yīng)力的話很安全根據(jù)475N/mm2＜940N/mm2大載荷的拉伸載荷大載荷的剪斷載荷判定：ＯＫ21緊固力引起的拉伸應(yīng)力σ（N/mm2)螺栓拉伸載荷Wt※若是超過(guò)極限表面壓力接觸面會(huì)下陷發(fā)生松動(dòng)。表面壓力：安全率：Ｐｔ：緊固軸力（最大產(chǎn)生軸力Ptmax）Wa：軸方向壓縮外力（N)Ａ：接觸面面積(mm2)σ：被緊固物體材料的極限表面壓力(N/mm2)σy：材料的屈服點(diǎn)或耐力(N)※承受軸力的零件都要保證表面壓力接觸面面積Awasher的表面壓力Innerpipe的表面壓力BRKT表面壓力=0.0004×σy^2+1.2561×σy-36.929σc=Pt+WaAfs=＞1.05σσc最壞偏差③可靠性的確認(rèn)

3-3極限表面壓力的確認(rèn)22※若是超過(guò)極限表面壓力接觸面會(huì)下陷發(fā)生松動(dòng)。Ｐｔ：緊固（22^2－14.2^2）π4A==221.8mm2材料耐力σy=410N/mm2より極限表面壓力σ=545.3N/mm2σc==300.3N/mm261111+5501221.8fs==1.82＞1.05545.3300.3判斷：ＯＫ③可靠性的確認(rèn)

3-3極限表面壓力的確認(rèn)23（22^2－14.2^2）πA=1.1～1.3ねじ切り安全率：00緊固力矩（Ｎ／ｍ）軸力（Ｎ）力矩系數(shù)Ｋ：0.2軸力～緊固力矩力矩系數(shù)偏差±23.4%螺紋加工極限線90110299740.150.2586574松動(dòng)極限線1000T

KdF=21410安全率1.4?OK安全率1.4?OK241.1～1.3ねじ切り安全率：00緊固力矩（Ｎ／ｍ）（參考）力矩系數(shù)25（參考）力矩系數(shù)25屈服軸力（設(shè)計(jì)條件下限）M12遷都劃分為10.9的螺栓屈服軸力(N)=940×92.1=8657426屈服軸力（設(shè)計(jì)條件下限）M12遷都劃分為10.9的螺栓屈服（參考）緊固力矩和軸力的關(guān)系Kf:軸力力矩系數(shù)Ks:螺絲面摩擦力矩系數(shù)Kw: