第五章 螺纹连接2

4．受倾覆力矩的螺栓组连接
连
接
作用在联接接合面的一个对称面内， 倾覆力矩 M 作用在联接接合面的一个对称面内，底板 在承受倾覆力矩之前， 在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F0。
机械设计 — 第二篇
M = ∑F Li i
i=1 z
连
接
作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡， 作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩 平衡，即： 平衡
a)
fzi
式中： 为螺栓的数目； 式中：z 为螺栓的数目； Ks 为防滑系数，设计中可取Ks =1.1--1.3； 为防滑系数， =1.1--1.3； --1.3 i 为接合面数； 为接合面数； f 为接合面间的摩擦系数。 为接合面间的摩擦系数。
机械设计 — 第二篇
2．受转矩的螺栓组连接
（1）普通螺栓组连接 靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦 力矩来抵抗转矩T 力矩来抵抗转矩T。
学习目标是螺栓组连接的结构设计和受力分析。 学习目标是螺栓组连接的结构设计和受力分析。 学习重点是螺栓组连接的受力分析。 学习重点是螺栓组连接的受力分析。
机械设计 — 第二篇 §5 - 5
连
接
螺栓组连接的设计
一、螺栓组连接的结构设计
1、连接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。 连接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。 2、螺栓布置应使各螺栓的受力合理。 螺栓布置应使各螺栓的受力合理。
所以最左端螺栓受工作载荷最大， 所以最左端螺栓受工作载荷最大，为：
F = F a + F max = 357 + 595.85 = 970.85 N
连
接
目的：根据联接的结构和受载情况， 目的：根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。 及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。 假设：所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； 假设：所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；螺 栓组的对称中心与联接接合面的形心重合； 栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；受载后联接接 合面仍保持为平面。 合面仍保持为平面。 类型： 类型： 1．受横向载荷的螺栓组连接 2．受转矩的螺栓组连接 3．受轴向载荷的螺栓组连接 4．受倾覆力矩的螺栓组连接
机械设计 — 第二篇
连
接
3、螺栓的排列应有合理的间距、边距。 螺栓的排列应有合理的间距、边距。
机械设计 — 第二篇
连
接
4、同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8等偶数。 同一圆周上的螺栓数目取成4 等偶数。 5、避免螺栓承受附加的弯曲载荷。 避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
机械设计 — 第二篇 二、螺栓组联接的受力分析
连
接
F0 fr + F0 fr2 +⋅ ⋅⋅ + F0 frz ≥ KsT 1
F≥ 0 KST
z
f ∑ri
(2)铰制孔用螺栓组连接 (2)铰制孔用螺栓组连接 靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压 作用来抵抗转矩T。
i=1
Fmax Fi = rmax ri
∑Fr = T
i =1 i i
z
Fmax =
Trmax
连
接
举例:底板螺栓组连接， =6000N,作用在包含 作用在包含X 举例:底板螺栓组连接，外力F∑ =6000N,作用在包含X轴 并垂直于底板结合面的平面内，作用线与水平夹角为30 30º 并垂直于底板结合面的平面内，作用线与水平夹角为30º， 尺寸l=350mm, h=280mm, 底板连接螺栓布置 1=150 底板连接螺栓布置l =150mm， 尺寸 ， l2=75 =75mm, 试分析受力最大的螺栓所受的工作载荷。 试分析受力最大的螺栓所受的工作载荷。 螺栓受总载荷可分解为： 解：1、螺栓受总载荷可分解为： 螺栓组所受总横向力（水平向右，作用于接合面内） 螺栓组所受总横向力（水平向右，作用于接合面内）
机械设计 — 第二篇
1．受横向载荷的螺栓组连接 （1）铰制孔用螺栓联接
连
接
F∑
F∑
每个螺栓所受工作剪力为： 每个螺栓所受工作剪力为： F =
式中： 为螺栓的数目。 式中：z 为螺栓的数目。
FΣ z
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（2）普通螺栓连接
连
接
F∑ F∑ F∑ F∑
有：
fF zi ≥ KSFΣ 0
Σ 或： F ≥ KSF 0
Fmax =
MLm为防止结合面受压最 大处被压碎或受压最小处 出现间隙，要求： 出现间隙，要求：
zF0 M σPmax ≈ + ≤ [σP ] A W zF0 M σPmin ≈ − >0 A W
螺栓的总拉力： 螺栓的总拉力：
Cb F2 = F0 + Fmax Cb + Cm
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Z
ri2 ∑
i=1
机械设计 — 第二篇
3．受轴向载荷的螺栓组连接
连
接
每个螺栓所受轴向工作载荷为： 每个螺栓所受轴向工作载荷为：
FΣ F= z
的作用， 通常， 通常，各个螺栓还承受预紧力F0的作用，当连接要有保证的残 余预紧力为F1时，每个螺栓所承受的总载荷F2为：
F2 = F1 + F
机械设计 — 第二篇
机械设计 — 第二篇
连
接
第五章 螺纹连接和螺旋传动 第五章 螺纹连接和螺旋传动 上次课内容回顾： 上次课内容回顾：
1、螺纹的形成及其主要参数； 螺纹的形成及其主要参数； 螺纹连接的主要类型、使用场合及其结构画法。 2、螺纹连接的主要类型、使用场合及其结构画法。
本次课内容： 本次课内容： §5 - 5 螺栓组连接的设计
F
F
∑x
= F ∑ • cos 30° = 6000 × cos 30° = 5346.04 N
总轴向力（铅直向上，作用于螺栓组中心） 总轴向力（铅直向上，作用于螺栓组中心）
∑Y
= F ∑ • sin 30° = 6000 × s in30° = 3000 N
倾覆力矩（顺时针） 倾覆力矩（顺时针）
M =F
∑x
× 280 − F ∑Y × 350 = 446890.96 N • mm
机械设计 — 第二篇
2、各螺栓所受工作拉力为： 各螺栓所受工作拉力为：
连
接
Fa=
F
∑Y
Z
=
3000 = 375 N 8
3、在倾覆力矩作用下，最左边两螺栓受力最大： 在倾覆力矩作用下，最左边两螺栓受力最大：
M L max 446890.96 ×150 = = = 595.85 N F max z 2 + 150 2) + 2(752 + 752) 2 2 × (150 ∑ Li i =1