螺栓组的受力分析 PPT
螺栓组结构设计与受力
§5-4 螺栓组结构设计与——求出受力最大的螺栓，以进行单个螺栓强度计算。 假设：各螺栓直径、长度、材料和预紧力F0相同； 受载后结合面仍为平面； 螺栓的变形在弹性范围内。
1.螺栓组受横向载荷FR ①采用普通螺栓 ——靠结合面的摩擦平衡外载荷FR，而螺栓仅受预紧力和
F ax = F + F 2 + 2F ⋅ F 2 ⋅ cos α m S T S T
2 2
KS ⋅ F ax m f ⋅i
②受FQ+M FQ
§5-4 螺栓组受复合载荷
M FQ
FQ M
F=
F ax m
F Q Z
工作拉力 F ax m
M⋅ Lmax = 2 ∑Li
M⋅ Lmax = + 2 Z ∑Li F Q
F F F 变形协调条件： T1 = T2 = ⋅⋅ ⋅ = TZ r1 r2 rZ F F = Tmax ri Ti rmax
最大工作载荷： F max = T 哪个螺栓受 力最大？
FT1
1
r1
FT2
FT3
O
T 1 2
T⋅ rmax 2 ∑ri
3.螺栓组受轴向载荷FQ
§5-4 螺栓组受轴向载荷
总载荷FQ： F = ∑p Q p 单个螺栓工作载荷：F =
1
2
FR
2
2
α
F ax = F + F 2 + 2F ⋅ F 2 ⋅ cos α m S T S T
哪个螺栓受 力最大？
2）普通螺栓 ①受FR+T
§5-4 螺栓组受复合载荷
FR FT FS FR T
4
3 T
F F = R S Z T⋅ rmax F max = T 2 ∑ri F≥ 0
第15讲 螺栓组的受力分析
板书
个别记录
5分钟
引入
实例1凸缘联轴器的联接螺栓的受力分析
由实例1完成受横向载荷作用的螺栓的受力分析及强度计算条件
展示
启发
讨论
课件演示
板书
小组讨论
代表发言
互相点评
15分钟
加深
实例2：压力容器的联接螺栓的受力分析
由实例2完成受轴向载荷作用的螺栓的受力分析及强度条件。
老师
再加深
本次课标题第十五讲 螺栓组的受力分析
授课班级
上课时间
8周10月16日第1.2节
上课地点
机电（5）141
周月日第节
514
7周10月13日第5.6节
教学目的
1、熟悉螺栓组的受力分析
2、熟悉螺栓组联接的强度计算
教学目标
能力(技能)目标
知识目标
1、能求出不同载荷作用下受力最大的螺栓
2、能对螺栓组联接进行强度计算
实例3电视机柜的联接螺栓的受力分析
由实例3完成受倾覆力矩作用的螺栓的受力分析
诱导
重点讲解
板书
学生分析
老师讲解
20分钟
归纳
(知识和能力)
能力1:能确定螺栓组的受力最大的螺栓
知识点：熟悉螺栓组的受力分析
能力2:能对螺栓组进行强度计算
知识点2:熟悉螺栓组的强度计算
在教师引导下先由学生总结再由教师归纳
课件
板书
1、熟悉螺栓组的受力分析
2、通过例题讲解，熟悉螺栓组联接的强度计算
重点难点及解决方法
教学重点:受翻转力矩作用的螺栓组联接
教学难点:受翻转力矩作用的螺栓组联接
解决方法:1、认真听课，积极思考
2、疑难解答，个别辅导
螺栓组受力分析与计算
螺栓组受力分析与计算一．螺栓组联接的设计设计步骤：1．螺栓组结构设计2．螺栓受力分析3．确定螺栓直径4．校核螺栓组联接接合面的工作能力5．校核螺栓所需的预紧力是否合适确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。
1. 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。
为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题：1）联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。
这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。
2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。
对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。
当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。
如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。
接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置3）螺栓排列应有合理的间距，边距。
布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
扳手空间的尺寸（下图）可查阅有关标准。
对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。
扳手空间尺寸螺栓间距t0注：表中d为螺纹公称直径。
4）分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。
同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。
5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。
机械设计-螺栓组受力分析计
πD 2 P π × 300 2 × 1.5 F= = = 10602.88 N 4Z 4 × 10
F1 = 1.5F = 1.5×10602.88 = 15904.32N × 螺栓的总拉力F2 螺栓的总拉力 = F1 +F = 15904.32 +10602.88 = 26507.2N 螺栓的拉伸应力为： 螺栓的拉伸应力为：
解：每个螺栓所受得径向载荷F = R / Z = R / 2 每个螺栓所受得径向载荷 由接触面不出现间隙条件： 由接触面不出现间隙条件：
R
F1 = F0 — F×Cm /（Cb+Cm）≥0 （ 1000 — Cm /2Cm×R/2 ≥0 得R≤4000 N
某钢架用螺栓组固定在水平钢架上，螺栓组有四个普通螺栓组成， 某钢架用螺栓组固定在水平钢架上，螺栓组有四个普通螺栓组成，它们的尺寸 均相同，试问：吊架承受垂直拉力F时 受力最大的螺栓所受的载荷为多大？ 均相同，试问：吊架承受垂直拉力 时，受力最大的螺栓所受的载荷为多大？
⇒ T = FD0 Z / 2 = 13571.68 × 160 × 6 / 2 = 6514406.4 N mm
图示钢制扳手，用两个普通螺栓联接扳手接杆。扳紧力 图示钢制扳手，用两个普通螺栓联接扳手接杆。扳紧力F=200N，螺栓许用拉伸 ， 应力[σ 应力 σ]=80Mpa，联接面摩擦系数 ，联接面摩擦系数f=0.15，可靠性系数 ，可靠性系数Ks=1.2，试确定螺栓最小 ， 直径d 直径 1 形心简化， 解： 1、将外载荷向螺栓组形心简化， 、将外载荷向螺栓组形心简化 旋转力矩T=200×850 = × 旋转力矩 170000N.mm 横向载荷F 横向载荷 = 200N 2、单个螺栓所受的工作载荷 、单个螺栓所受的工作载荷
螺栓组连接的设计与受力分析
第十四章 第三节 螺栓组联接的设计与受力分析鼠标双击自动滚屏工程中螺栓皆成组使用，单个使用极少。
因此，必须研究栓组设计和受力分析。
它是单个螺栓计算基础和前提条件。
螺栓组联接设计的顺序——选布局、定数目、力分析、设计尺寸一、结构设计原则1、布局要尽量对称分布，栓组中心与联接结合面形心重合（有利于分度、划线、钻孔），以受力均匀2、受剪螺栓组（铰制孔螺栓联接）时，不要在外载作用方向布置8个以上，螺栓要使其受力均匀，以免受力太不均匀，但弯扭作用螺栓组，要适当靠接缝边缘布局，否则受力太不均3、合理间距，适当边距，以利用扳手装拆4、避免偏心载荷作用a）被联接件支承面不平突起b）表面与孔不垂直c）钩头螺栓联接防偏载措施：a）凸合；b）凹坑（鱼眼坑）；c）斜垫片二、螺栓组联接受力分析目的：——求受力最大载荷的螺栓前提（假设）：①被联接件为刚性不变形，只有地基变形。
②各螺栓材料、尺寸、拧紧力均相同③受力后材料变形在弹性范围内④接合面形心与螺栓组形心重合，受力后其接缝面仍保持平面1、受横向载荷的螺栓组联接特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载垂直于螺栓轴线普 通 螺 栓 ——受拉伸作用铰制孔螺栓——受横向载荷剪切、挤压作用。
单个螺栓所承受的横向载荷相等靠摩擦传力靠剪切传力2、受横向扭矩螺栓组联接❖靠底板间摩擦传力由静平衡条件∴联接件不产生相对滑动的条件为：则各个螺栓所需的预紧力为❖靠螺杆受剪切传力由底板平衡条件可知由变形协调条件可知，各个螺栓的变形量和受力大小与其中心到接合面形心的距离成正比则螺栓所受的最大工作剪力为：3、受轴向载荷螺栓组联接单个螺栓工作载荷为：F=P/ZP——轴向外载Z——螺栓个数四川机电职业技术学院机械工程系 四川省攀枝花市 （0812）6251577。
螺栓组受力
球面垫圈
腰环螺栓
4、采用合理的加工工艺 冷镦螺栓头部、滚压螺纹
例１、图示4个5.6 级M16的普通螺栓 固定在型号为25b 的标准槽钢上，结 合面摩擦系数为μ ＝0.4，所受载荷为 Ｐ＝16KN 求：联接是否可靠？ 分析：载荷Ｐ简化到螺栓组几何形心，普通螺栓 联接受横向载荷和旋转力矩作用，失效形式为螺 栓被拉断或者发生滑移
MLmax
L
i 1
4
2 i
1877N
螺栓工作载荷 P２作用下不产 生滑移的条件
F F单 Fmax 2796N
Cm ( ZF0 P1 ) K S P2 Cb C m
F 2796 N
(F1 K S P2 )
Cb 0 .2 Cb Cm
教材．．页
Cm 0 .8 Cb C m
受力最大的螺栓所受的工作剪力
Fmax
Trmax
r
i 1
z
2
i
四、受翻转力矩的螺栓组联接
翻转力矩 M 通过 x-x 轴并垂直于联接结合面的 对称平面
预紧力作用： F
0
螺栓受拉，被联接件 受压 螺栓的拉力和被联接 件压力相同
M作用后：
Ｏ－Ｏ 左侧
螺栓 继续拉长＞Ｆ０ 放松＜Ｆ０ 被联接件
Ｏ－Ｏ 右侧
P1
P2 P
M1 M2
P1 P2
分析：设计螺栓组联接包括螺栓组的类型、结构 设计（布置形式、个数）和尺寸设计。承受翻转 力矩、横向载荷和轴向载荷的螺栓组。 解：
计算项目 计算内容 计算结果
１、结构设计 普通螺栓、图示结构，螺 栓个数为Ｚ＝４，对称布 置 ２、受力分析 轴向力（水平 P P sin 3677N 向右） 1
螺栓组受力分析与计算..
螺栓组受力分析和计算一．螺栓组联接的设计设计步骤：1．螺栓组结构设计2．螺栓受力分析3．确定螺栓直径4．校核螺栓组联接接合面的工作能力5．校核螺栓所需的预紧力是否合适确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。
1. 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。
为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题：1）联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。
这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。
2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。
对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。
当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。
如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。
接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置3）螺栓排列应有合理的间距，边距。
布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
扳手空间的尺寸（下图）可查阅有关标准。
对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。
扳手空间尺寸螺栓间距t0注：表中d为螺纹公称直径。
4）分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。
同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。
5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并和螺栓轴线相垂直。
螺栓组联接的受力分析
圆形
圆环形
矩形
矩形框
三角形
§5—6 螺栓组联接的设计
2
2、对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的 、对称布置螺栓， 形心重合，从而保证联接接合面受力比较均匀。 形心重合，从而保证联接接合面受力比较均匀。 3、当螺栓组联接的载荷是弯矩或转矩时，应使螺栓的位 、当螺栓组联接的载荷是弯矩或转矩时， 置适当靠近联接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。 置适当靠近联接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。
5
F 铰制孔螺栓——每个螺栓所受工作剪力相等 F = Σ 铰制孔螺栓 每个螺栓所受工作剪力相等 z
普 通 螺 栓 ——预紧后接合面间所产生的最大摩 预紧后接合面间所产生的最大摩 擦力必须大于或等于横向载荷
fF zi ≥ KSFΣ 0
Ks为防滑系数
F∑
普通螺栓
F∑
铰制孔螺栓
F∑
F∑
6
练习: 练习:板A用4个普通螺钉固定在机座B上，已 个普通螺钉固定在机座B =0.15， 知板与机座间摩擦系数 f c =0.15，防滑系数 可靠性系数） =1.2， （可靠性系数） K s =1.2，螺钉许用 应 [σ ] = 60MPa ，按强度计算该螺钉联接中螺 钉所需的最小直径。 钉所需的最小直径。
§5—6 螺栓组联接的受力分析 2、受轴向载荷螺栓组联接 、 单个螺栓工作载荷为： F=P/Z P——轴向外载 Z——螺栓个数
P
7
8
练习:下图所示液压油缸盖选用6个M16螺栓,若已 练习:下图所示液压油缸盖选用6 M16螺栓, 螺栓 知其危险剖面直径d =14mm,螺栓材料许用拉应力 知其危险剖面直径dc=14mm,螺栓材料许用拉应力 ]=110MPa,油缸径 油缸径D=150 mm,油缸压力 [σ ]=110MPa,油缸径D=150 mm,油缸压力 )=0.8,进行下面的计 P=2MPa,F0=11000N,Cb/(Cb+Cm)=0.8,进行下面的计 算: 1.求螺栓的工作载荷与总拉力以及被联接件的残 1.求螺栓的工作载荷与总拉力以及被联接件的残 余预紧力; 余预紧力; 2.校核该螺栓强度是否足够 校核该螺栓强度是否足够? 2.校核该螺栓强度是否足够?
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、选择题
大家好
14
1、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 4 。
（1）三角形螺纹；（2）梯形螺纹；（3）锯齿形螺纹；（4）矩 形螺纹；
2、在常用的螺纹联接中，自锁性最好的螺纹是 1 。
（1）三角形螺纹；（2）梯形螺纹；（3）锯齿形螺纹；（4）矩 形螺纹；
3、当两个被联接件不太厚时，宜采用 2 。
（1）螺栓联接；（2）螺钉联接；（3）双头螺柱联接；（4）紧 定螺钉联接；
6、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如 3 。
（1）增加拧紧力；（2）增加扳手力臂；（3）使用测力矩扳手 或定力矩扳手；
7、螺纹联接预紧的目的之一是 1 。
（1）增强联接的可靠性和紧密性；（2）增加被联接件的刚性； （3）减小螺栓的刚性；
对于一定公称直径d的螺栓，当所要求的预紧力 Qp已知时，即可 按上式确定扳手的拧紧力矩T。
控制预紧力的方法很多，有以下几种方法： 1、根据经验、伸长、圈数来判断拧紧力的大小； 2、用测力矩扳手、定力矩扳手；
图9-6 测力矩扳手 书P204
图9-6定力矩扳手 书P204
大家好
12
五、设计螺栓的方法
成组使用， FP总S ，应力均匀分布。
单线：S=t
d2
双线：S=2t
多线：S=nt
n——头数；
右旋
6）升角：螺旋线与水平线夹角；
S t
t
tg S d2
7）牙型角 牙型斜角
8）牙的工作高度h
大家好
S
d2
4
二、各种螺纹的特点、应用
自锁条件：升角<v（摩擦角）； 牙型斜角越小越不容易加工。
综合摩擦系数 f f ：
cos
牙型斜角大，cos小，f大v大
4、主要尺寸、参数（看图P199，图9-1a）
1）外径d——螺纹的最大直径，在标准中定为公称直径；
2）内径d1——螺纹的最小直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面 的计算直径；
3）中径d2——近似等于螺纹的平均直径；
4）螺距t——相邻两牙中径线上对应轴线间的距离;
大家好
3
5）导程S——同一条螺旋线相邻两牙的轴向距离；
力。例如起重吊钩等；P214
4、螺纹零件
标准化
精度等级A、B、C：A级精度最高，通常用C级； 材料热处理 尺寸系列化
M10×100（三角、中径、长度）
大家好
10
四、拧紧
在使用上，绝大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧；预紧的目的 在于增强联接的可靠性和紧密性。
预紧力的大小是通过拧紧力矩来控制的。因此，应从理论上找出 预紧力和拧紧力矩之间的关系。
SP Qp
Fmax=?
Q?Fm axQp
1、受力分析
螺栓组受力分析——求Fmax ; 单个螺栓的受力分析——求Q；
大家好
13
2、应力分析 3、失效分析 4、材料选择 5、计算准则 6、主要参数计算：d——查标准螺栓、螺母、垫片； 7、结构设计l（螺杆长度）——根据被联接件的厚度；
习题：
第四章 螺纹零件
8、有一汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在0～2Mpa之间循环变
化，则螺栓中的应力变化规律为 3 。
摩擦力矩T1 端面摩擦力矩T2
拧紧力矩T
Qp
如图所示，由于拧紧力矩T（T=FL）的作用，使螺栓和被联接件
之间产生预紧力 Qp。由《机械原理》可知，拧紧力矩T等于螺旋副间
的摩擦阻力矩T1和螺母环形端面和被联接件（或垫圈）支撑面间的摩
擦阻力矩T2之和，即：
大家好
11
TT1T2ktQ pd
其中：kt——拧紧系数，0.1～0.3； Qp——预紧力； d——螺栓的公称直径；
（1）双头螺柱联接；（2）螺栓联接；（3）螺钉联接；（4）紧 定螺钉联接；
4、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，
往往采用 3 。
（1）螺栓联接；（2）螺钉联接；（3）双头螺柱联接；（4）紧
定螺钉联接；
大家好
15
5、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆
装时，往往采用 2 。
会转动，也不会轴向移动。
大家好
8
图9-4地脚螺栓联接Байду номын сангаас书P202
图9-4 将机架固定在地基上，坑里放石子、水泥，等干后，对好孔拧 紧后就固定住了。
2、装配形式
普通螺栓联接 孔>轴
松配 （受拉应力）
铰制孔螺栓联接 孔=轴
紧配
（受剪应力）——从受大力家好来分析
9
3、安装形式 紧螺栓——拧紧；螺母需要拧紧，处于拉伸与扭转复合应力状态下； 松螺栓——不拧紧；螺母不需要拧紧，在承受工作载荷之前，螺栓不受
第四章 螺纹零件
一、概述
1、作用
联接：起联接作用的螺纹; 传动：起传动作用的螺纹;
2、螺纹的形成 刀具——做直线运动； 工件——做旋转运动； 螺纹线：转动与直线运动；
螺纹牙：某一个形状小面积沿螺旋线运动就形成；
3、螺纹的种类
外螺纹
圆柱
母体
内螺纹
圆锥
大家好
1
牙型形状：
三角=30
矩形=0
梯形=15
锯齿=30、3
1——用于联接；2、3、4——很少用联接；
tg
tg v
v 矩形、梯形——传动丝杠；
大家好
5
三、螺纹联接
1、类型
表9-1图螺栓联接 书P201（松配）
上、下受力
表9-1图螺杆与孔之间有一定的间隙——普通螺栓联接；
表9-1图螺栓联接 书P201 （紧配）
左、右受力
表9-1图螺杆与孔之间无间隙，有大配家好合——铰制孔螺栓联接；
• 常用螺纹的类型见表9-1，P201。
右旋——多数用右旋 旋向
左旋
单线螺纹：沿一根螺旋线形成的螺纹；
线数 双线螺纹：沿二根螺旋线形成的螺纹；
多线螺纹：沿三根以上螺大家旋好线形成的螺纹；
2
常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求 传动效率高，故多用双线或三线螺纹。
标准制
米制：我国多采用米制螺纹； 英制（管螺纹）；
，故多用于受力不大，或不需要经常拆装的场合。
大家好
7
表9-1图紧定螺钉联接 （平底）书P202
表9-1图紧定螺钉联接 （带顶尖）书P202
把轴上零件与轴联接在一起，联接强度不大时： 表9-1图 拧紧后与轴紧贴，则与轴表面有摩擦力，联接力不大； 表9-1图 在轴上挖一凹槽，头部有顶尖，比第一个联接力要大些，不
6
表9-1图双头螺柱联接 书P201
表9-1图螺钉联接 书P201
表9-1图 这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如 被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往 往采用双头螺柱联接；
表9-1图 这种联接在结构上比双头螺柱联接简单、紧凑。其用途
和双头螺柱联接相似，但如经常拆装时，易使螺纹孔磨损