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1、螺栓螺栓连接的受力分析与接的受力分析与验证1 1第1页，此课件共28页哦总总布置的确布置的确认认1-11-1突出尺寸、旋合尺寸、突出尺寸、旋合尺寸、贴贴底距离、自由尺寸孔（螺底距离、自由尺寸孔（螺钉钉孔）孔）可靠性的确可靠性的确认认 3-13-1螺螺纹纹加工的确加工的确认认3-23-2 螺螺丝强丝强度的确度的确认认3-33-3 极限表面极限表面压压力的确定力的确定 选选出必要出必要轴轴力力2-12-1外力的把握外力的把握2-22-2必要必要轴轴力的力的计计算算2-32-3周方向外力的必要周方向外力的必要轴轴力的力的计计算算2-42-4轴轴垂直方向外力的必要垂直方向外力的必要轴轴力的力的计计算算
2、2-52-5轴轴旋旋转转方向外力的必要方向外力的必要轴轴力的力的计计算算2-62-6将最小必要将最小必要轴轴力力转换为紧转换为紧固力矩固力矩紧固固验证项目目是否松是否松动！是否是否损坏！坏！2 2第2页，此课件共28页哦紧固固验证断面断面图的参考的参考图例例4 4第4页，此课件共28页哦紧固力矩和固力矩和轴力的关系力的关系F=T1000 Kd紧固力矩固力矩(Nm)螺螺丝标呼直径呼直径(mm)力矩系数力矩系数螺栓螺栓轴力力(N)轴力F紧固力矩 T5 5第5页，此课件共28页哦1.11.11.31.3切安全率：切安全率：0 0100010002000200030003000400040005000
3、50000 05 510101515紧固力矩（）固力矩（）轴力（）力（）力矩系数：力矩系数：0.20.2必要必要轴力安全率力安全率1.41.4松松动破破损安全率安全率1.01.0轴力力紧固力矩固力矩力矩系数偏差力矩系数偏差 23.4%螺纹加工极限线MINMINMAXMAXPtminPtmin0.150.150.250.25PtmaxPtmax松动极限线1000T1000TKdKdF=F=极限必要极限必要轴轴力力6 6第6页，此课件共28页哦n n转动松动剪切剪切载载荷荷 非常危非常危险险扭扭转载转载荷荷危危险险拉伸拉伸载载荷荷基本不会松基本不会松动动n n非转动松动磨磨损损、弹弹力减弱、磨合适
4、力减弱、磨合适应应、螺栓的塑性延伸、螺栓的塑性延伸、热热膨膨胀胀、蠕、蠕变变（creepcreep）松松动发生的条件生的条件7 7第7页，此课件共28页哦验证例子例子n nR减震器底部固定处验证部位部位8 8第8页，此课件共28页哦 轴轴方向的外力方向的外力方向的外力方向的外力5501N5501N（适用于接地点左右耐久（适用于接地点左右耐久（适用于接地点左右耐久（适用于接地点左右耐久载载荷）荷）荷）荷）轴轴垂直方向的外力垂直方向的外力垂直方向的外力垂直方向的外力10965N10965N（适用于上下耐久（适用于上下耐久（适用于上下耐久（适用于上下耐久载载荷）荷）荷）荷）轴轴旋旋旋旋转转的外力的外
5、力的外力的外力15.1Nm15.1Nm（衬衬套的扭套的扭套的扭套的扭转转反力）反力）反力）反力）选出必要出必要轴力力-1-1外力的把握外力的把握没有外力的没有外力的没有外力的没有外力的紧紧固部位的固部位的固部位的固部位的讨论讨论固定重量固定重量固定重量固定重量5G5G固定点数固定点数固定点数固定点数9 9第9页，此课件共28页哦计算必要算必要轴力力2-22-2必要必要轴轴力的力的计计算算1.轴方向外力所需的必要轴力2.轴垂直方向外力所需的必要轴力3.轴旋转方向外力所需的必要轴力最小必要轴力极限必要轴力不松动的必要轴力？N？N安全率1.4应用Max値？N？N？N1010第10页，此课件共28页哦
6、轴方向载荷Wa：5501NPtmin=Wa+P =5501+3135=8636N轴力:Ptmin计算必要算必要轴力力-3-3 轴轴方向外力所需的必要方向外力所需的必要轴轴力的力的计计算算轴力损失P：3135N1111第11页，此课件共28页哦【单支撑支撑结构】构】2：螺栓螺母的接触面的摩擦系数P：轴垂直入力载荷Ptmin=P (1+2)必要必要轴力的力的计算算2-42-4轴轴垂直方向所需必要垂直方向所需必要轴轴力的力的计计算算11：被紧固物体接触面的摩擦系数被紧固物体紧固对象零件轴力:Ptmin1212第12页，此课件共28页哦【双支撑【双支撑结构】构】P：轴垂直入力载荷11：被紧固物体接触面
7、的摩擦系数轴力损失Ptmin=+P P 21轴力:Ptmin计算必要算必要轴力力4 4 轴垂直方向所对应的必要轴力的计算轴垂直方向所对应的必要轴力的计算紧固对象零件（支架）被紧固物体（轴衬）1313第13页，此课件共28页哦轴轴力力力力损损失失失失双支撑结构的情况下损失的轴力因为原本来开间隙时轴力损失就很大51.5-49.6 =1.9BRKT的Max宽度管子的最短长度最大间隙通过CAE计算出使BRKT强制位移1.9mm时的反力！结果：319.9kg所以轴力能够损失319.9kg(3135N)。50.5+1 050 0-0.4损失轴力P计算必要轴力计算必要轴力2-42-4轴轴垂直方向外力垂直方向
8、外力对应对应的必要的必要轴轴力的力的计计算算1.9轴力1414第14页，此课件共28页哦【双支撑【双支撑结构】构】轴垂直入力载荷：10965轴力损失P：3135N计算必要轴力计算必要轴力-4-4轴轴垂直方向外力垂直方向外力对应对应的必要的必要轴轴力的力的计计算算Ptmin=+P P 21 =+3135 10965 0.6=21410N11：被紧固物体的支撑面摩擦系数1515第15页，此课件共28页哦【双支撑【双支撑结构】构】T：入力力矩【单支撑支撑结构】构】1：摩擦系数2：摩擦系数：摩擦系数（一般为0.15）轴衬接触面的等价摩擦直径T：入力力矩Ptmin=T di1Ptmin=T2(1di1+
9、2di2)Dd计算必要算必要轴力力 轴轴旋旋转转方向方向对应对应的必要的必要轴轴力的力的计计算算轴力螺母接触面的等价摩擦直径 di1=(D2-d2)/2)2(D3-d3)3(D2-d2)di2=1616第16页，此课件共28页哦【双支撑【双支撑结构】构】：摩擦系数（一般为0.15）计算必要算必要轴力力 轴轴旋旋转转方向外力方向外力对应对应的必要的必要轴轴力的力的计计算算Ptmin=T di1=15.11000 0.1512.9=7804 N入力力矩T：15.1Nm di1=(222-12.22)2=12.91717第17页，此课件共28页哦计算必要算必要轴力力2-62-6 最小必要最小必要最小
10、必要最小必要轴轴力力力力1.轴方向外力对应的必要轴力 8636N2.轴垂直方向外力对应的必要轴力 21410N3.轴旋转方向外力对应的必要轴力7804N最小必要轴力不松动的必要轴力21410N29974N安全率1.41818第18页，此课件共28页哦29974 N90 NmF=T1000 Kd最小紧固力矩 最小产生轴力T=(FKd)/1000 =(299740.2512)/1000 =90 Nm计算最小轴力计算最小轴力-6-6 将最小轴力转化为紧固力矩将最小轴力转化为紧固力矩1919第19页，此课件共28页哦110Nm最大紧固力矩T max=1.22Tmin =1.2290 Nm =110 N
11、m=1.22 1+0.10 10.10紧固力矩控制幅度10%的情况计算必要算必要轴力力 最大最大最大最大紧紧固力矩固力矩固力矩固力矩2020第20页，此课件共28页哦可靠性的确可靠性的确认 螺螺纹纹加工的确加工的确认认螺螺纹纹加工安全率加工安全率1.01.0螺栓屈服螺栓屈服轴轴力力 86574N 86574N最大最大产产生生轴轴力力 61111N 61111N=1.4 1.01.0940N/mm292.1mm2(屈服应力)(有效断面积)最大紧固力矩为110Nm时的轴力11010000.15122121第21页，此课件共28页哦紧固力引起的拉伸应力（N/mm2)螺栓拉伸载荷Wt 2970 螺丝处
12、有效断面面积As 92.1 =32.2 紧固力引起的剪断载荷（N/mm2)=273.6 剪断载荷Ws 25200 螺丝处有效断面面积As 92.1可靠性的确可靠性的确认 3-23-23-23-2 螺螺螺螺丝强丝强度的确度的确度的确度的确认认合成应力v()2+32)=(32.22+3273.62)=475 要是合成要是合成应力螺栓的屈服力螺栓的屈服应力的力的话很安全很安全根据根据475N/mm2940N/mm2大载荷的拉伸载荷大载荷的剪断载荷判定：2222第22页，此课件共28页哦若是超若是超过极限表面极限表面压力接触面会下陷力接触面会下陷发生松生松动。表面表面压力：力：安全率：安全率：紧固轴力
13、（最大产生轴力 Ptmax）Wa ：轴方向压缩外力（N)：接触面面积(mm2)：被紧固物体材料的极限表面压力(N/mm2)y：材料的屈服点或耐力(N)承受承受轴力的零件都要保力的零件都要保证表面表面压力力接触面面积Awasher的表面的表面压力力Inner pipe的表面压力的表面压力BRKT表面表面压力力=0.0004y2+1.2561y-36.929 c=Pt+Wa A fs=1.05 c最坏偏差最坏偏差可靠性的确认可靠性的确认3 3 3 3-3-3极限表面压力的确认极限表面压力的确认2323第23页，此课件共28页哦（22214.22）4A=221.8 mm2材料耐力y=410 N/mm
14、2极限表面压力=545.3 N/mm2 c=300.3N/mm261111+5501 221.8 fs=1.82 1.05 545.3300.3判断：可靠性的确可靠性的确认 3 3 3 3-3-3极限表面极限表面压压力的确力的确认认2424第24页，此课件共28页哦1.11.11.31.3切安全率：切安全率：0 00 0紧固力矩（）固力矩（）轴力（）力（）力矩系数：力矩系数：0.20.2轴力力紧固力矩固力矩力矩系数偏差力矩系数偏差23.4%螺纹加工极限线909011011029974299740.150.150.250.258657486574松动极限线1000T1000TKdKdF=F=21
15、41021410安全率安全率 1.4 OK安全率安全率 1.4 OK2525第25页，此课件共28页哦屈服屈服轴力（力（设计条件下限）条件下限）M12 迁都划分为10.9的螺栓屈服轴力(N)=94092.1 =865742727第27页，此课件共28页哦（参考）（参考）紧固力矩和固力矩和轴力的关系力的关系Kf:轴力力矩系数Ks:螺丝面摩擦力矩系数Kw:接触面摩擦力矩系数 d2:螺丝的有效径(mm)(d0.649519螺距)s:螺丝面摩擦系数（0.10.2)w:接触面摩擦系数(0.10.2)dw:等价摩擦直径(mm)K=Kf+Ks+KwKf=0.044d2 2dKs=1.155d2s 2dKw=1dww 2dDd2(D3-d3)3(D2-d2)dw=通过计算算出力矩系数 K 的方法2828第28页，此课件共28页哦