螺栓組聯(lián)接的設(shè)計

螺栓組聯(lián)接的設(shè)計設(shè)計步驟：1.螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計2?螺栓受力分析確定螺栓直徑校核螺栓組聯(lián)接接合面的工作能力校核螺栓所需的預(yù)緊力是否合適確定螺栓的公稱直徑后，螺栓的類型，長度，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)計螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的，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)計時應(yīng)綜合考慮以下幾方面的問題：1） 聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀，如圓形，環(huán)形，矩形，框形，三角形等。這樣不但便于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯(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以上的螺栓，以免載荷分布過于不均。當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，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）。如果同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，應(yīng)采用銷，套筒，鍵等抗剪零件來承受橫向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。接合面受彎矩或轉(zhuǎn)矩時螺栓的布置

3）螺栓排列應(yīng)有合理的間距，邊距。布置螺栓時，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動空間的大小來決定。扳手空間的尺寸（下圖）可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接，螺栓的間距to不得大于下表所推薦的數(shù)值。扳手空間尺寸螺栓間距t0注：表中d為螺紋公稱直徑。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的分度和畫線。同一螺栓組中螺栓的材料，直徑和長度均應(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，并與螺栓軸線相垂直對于在鑄，鍛件等的粗糙表面上應(yīng)安裝螺栓時，應(yīng)制成凸臺或沉頭座（下圖1）。當(dāng)支承面為傾斜表面時，應(yīng)采用斜面墊圈（下圖2）等。

圖1凸臺與沉頭座的應(yīng)用圖2斜面墊圈的應(yīng)用圖1凸臺與沉頭座的應(yīng)用圖2斜面墊圈的應(yīng)用沙2?螺栓組聯(lián)接的受力分析?受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接.受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接?受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接進(jìn)行螺栓組聯(lián)接受力分析的目的是，根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強度計算。為了簡化計算，在分析螺栓組聯(lián)接的受力時，假設(shè)所有螺栓的材料，直徑，長度和預(yù)緊力均相同；螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。下面針對幾種典型的受載情況，分別加以討論。?受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接回首部圖所示為一由四個螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接。橫向載荷的作用線與螺栓軸線垂直，并通過螺栓組的對稱中心。當(dāng)采用螺栓桿與孔壁間留有間隙的普通螺栓聯(lián)接時(圖a)?？柯?lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷；當(dāng)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(圖b),靠螺栓桿受剪切和擠壓來抵抗橫向載荷。雖然兩者的傳力方式不同，但計算時可近似地認(rèn)為，在橫向總載荷F工的作用下,各螺栓所承擔(dān)的工作載荷是均等的。因此,對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接,每個螺栓所受的橫向工作剪力為5-23)5-23)式中z為螺栓聯(lián)接數(shù)目。對于普通螺栓聯(lián)接，應(yīng)保證聯(lián)接預(yù)緊后，接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷。假設(shè)各螺栓所需要的預(yù)緊力均為Qp，螺栓數(shù)目為z,則其平衡條件為5-24)5-24)圖:受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接式中：f 接合面間的摩擦系數(shù)，見下表;i——接合面數(shù)（圖中，i=2）；Ks——防滑系數(shù)，Ks=l.l?1.3。由式（5-24）求得預(yù)緊力Qp,然后按式（5-14）校核螺栓的強度。聯(lián)接接合面間的摩擦系數(shù)被聯(lián)接件接合面的表面狀態(tài)摩擦系數(shù)f鋼或鑄鐵零件干燥的加工表面0.10-0.16有油的加工表面0.06-0.10鋼結(jié)構(gòu)軋制表面，鋼絲刷清理浮銹0.30-0.35涂富鋅漆0.35-0.40噴砂處理0.45-0.55鋼鐵對磚料，混凝土或木干燥表面0.40-0.45

材?受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)回首部接回首部如下圖所示，轉(zhuǎn)矩T作用在聯(lián)接接合面內(nèi)，在轉(zhuǎn)拒T的作用下，底板將繞通過螺栓組對稱中心O并與接合面相垂直的軸線轉(zhuǎn)動。為了防止底板轉(zhuǎn)動，可以采用普通螺栓聯(lián)接，也可以采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接。其傳力方式和受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接相同。圖：受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接圖：受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接采用普通螺栓時，靠聯(lián)接領(lǐng)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(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)生相對轉(zhuǎn)動，各摩擦力應(yīng)與各該螺栓的軸線到/Qpr^fQ^^-^fQprz>K5T由上式可得各螺栓所需的預(yù)緊力為5－25】

由上式可得各螺栓所需的預(yù)緊力為5－25】式中：f—接合面的摩擦系數(shù)，見表;ri—第i個螺栓的軸線到螺栓組對稱中心O的距離;z——螺栓數(shù)目;Ks——防滑系數(shù)，同前。由上式求得預(yù)緊力Qp,然后按式（5—14）校核螺栓的強度。采用鉸制孔用螺栓時，在轉(zhuǎn)矩T的作用下，各螺栓受到剪切和擠壓作用，各螺栓所受的橫向工作剪力和各該螺栓軸線到螺栓組對稱中心O的連線（即力臂匸。）相垂直（圖b）。為了求得各螺栓的工作剪力的大小，計算時假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面。則各螺栓的剪切變形量與各該螺栓軸線到螺栓組對稱中心O的距離成正比。即距螺栓組對稱中心O越遠(yuǎn)，螺栓的剪切變形量越大。如果各螺栓的剪切剛度相同，則螺栓的剪切變形量越大時，其所受的工作剪力也越大。如圖b所示，用ri、rmax分別表示第i個螺栓和受力最大螺栓的軸線到螺栓組對稱中心0的距離；Fi、Fmax。分別表示第i個螺栓和受力最大螺栓的工作剪力，則得5—26】5—26】根據(jù)作用在底板上的力矩平衡的條件得耳葉+”也+…+”丄=丁壬裁=丁即 【5—27】聯(lián)解式（5—26）及（5—27），可求得受力最大的螺栓的工作剪力為

5－28】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)12的關(guān)系以及螺栓聯(lián)接的類型，分別代人式（5－25）或（5－28）5－28】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)12的關(guān)系以及螺栓聯(lián)接的類型，分別代人式（5－25）或（5－28）即可求得。3）?受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接回首部下圖為一受軸向總載荷冬的汽缸蓋螺栓組聯(lián)接。比的作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心0。計算時，認(rèn)為各螺栓平均受載，則每個螺栓所受的軸向工作載荷為圖：受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接回首部4） ?受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接

回首部下圖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x－x軸并垂直于聯(lián)接接合面的對稱平面內(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,有均勻的伸長；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O—O傾轉(zhuǎn)一個角度，假定仍保持為平面。此時，在軸線O－O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。fC0 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[a]p,可查下表。

表:聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力[O]p■ft?4±* 材0.J0-1,01$-2.04.0-40注：1） Os為材料屈服權(quán)限，MPa;OB為材料強度極限,MPa。2） 當(dāng)聯(lián)接接合面的材料不同時，應(yīng)按強度較弱者選取。3） 聯(lián)接承受載荷時，[O]p應(yīng)取表中較大值；承受變載荷時，則應(yīng)取較小值計算受傾覆力矩的螺栓組的強度時，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（5－18）得5－38】5－38】然后接式（5—19）進(jìn)行強度計算。確定螺栓直徑 回首部首先選擇螺栓材料，確定其性能等級，查出其材料的屈服極限，并查出安全系數(shù)，計算出螺栓材料的許用應(yīng)力[o]=os/S。根據(jù)以下公式計算螺紋小徑d1：最后按螺紋標(biāo)準(zhǔn)，選用螺紋公稱直徑。螺紋聯(lián)接件的材料適合制造螺紋聯(lián)接件的材料品種很多，常用材料有低碳鋼Q215、10號鋼和中碳鋼Q235、35、45號鋼。對于承受沖擊、振動或變載荷的螺紋聯(lián)接件，可采用低合金鋼、合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnsi等。對于特殊用途（如防銹蝕、防磁、導(dǎo)電或耐高溫等）的螺紋聯(lián)接件，可采用特種鋼或銅合金、鋁合金等。表：螺栓的性能等級（摘自GB3098.1-82）注:規(guī)定性能等級的螺栓、螺母在圖紙中只標(biāo)出性能等級，不應(yīng)標(biāo)出材料牌號。表:螺母的性能等級（摘自GB3098.2-82）41-上3910n拉抗彗度懐隈*_