第6章典型机械零件的静强度设计.pptx

华南理工大学;6.1 螺纹连接件的静强度设计与计算 ;6.1.1 单个螺栓连接的强度计算;（1）松螺栓连接;(6.1);（2）紧螺栓连接;①受横向工作载荷的紧螺栓连接;（6.3a）;　　拧紧螺母时，螺栓螺纹部分不仅受预紧力F′所产生的拉应力? 作用，而且还受摩擦力矩T 所产生的扭转切应力? 作用，经理论分析，对于M10～M64普通螺纹的钢制螺栓，? ? 0.5 ?。由于螺栓为塑性材料，且受拉伸和扭转复合应力，故可按第四强度理论求得螺栓的合成计算应力;　　可见，对于只受预紧力的紧螺栓联接来说，考虑扭切应力的影响只需将拉伸载荷加大30%，就可按纯拉伸问题进行计算。;②受轴向工作载荷的紧螺栓连接;;;图6.5 螺栓和被联接件的受力—变形关系线图 ;;(6.6); C 1/（C 1+ C 2）称为螺栓的相对刚度，其大小与螺栓及被联接件的材料、尺寸、结构和垫片等因素有关，其值在0~1之间。若被联接件的刚度很大（或采用刚性薄垫片），而螺栓的刚度很小（如细长或空心螺栓）时，则螺栓的相对刚度趋于0，这时F0?F′；反之其值趋于1，这时F0?F′+F 。 ;;（6.10）;2．受剪螺栓连接;（6.12）;　　图6.2所示的靠摩擦力抵抗横向工作载荷的紧螺栓连接，由于其结构简单、装配方便而广为应用。但它要求保持较大的预紧力，因为，根据式（6.3），当m=l、f=0.2、K=1.2时，使接合面不滑移的预紧力F ′=6F。从而必然使螺栓的结构尺寸增加。 ;　　这些具有减载零件的紧螺栓连接，其连接强度按减载零件或被联接件的剪切、挤压强度条件计算，而螺栓只是起保证连接的作用，不再承受工作载荷，因此预紧力不必很大。 ;3．螺栓连接件的材料和许用应力;（6.14）;6.1.2 螺栓组连接的强度计算 ;　　对构成整个连接的螺栓组而言，所受的载荷可能包括轴向载荷、横向载荷、转矩和翻转力矩等。下面就对这四种典型受载情况分别进行受力分析。 ;2．受横向载荷 ;;3．受转矩;;用受拉螺栓连接;由此可得各螺栓所需的预紧力为; 采用受剪的铰制孔用螺栓时，各螺栓所受的工作剪力F也与其力臂ri垂直（图6.9c）。;用受剪螺栓连接;　　根据螺栓的变形协调条件可知：各螺栓的剪切变形量与其力臂大小成正比。因为螺栓的剪切???度相同，所以各螺栓的剪力也与其力臂成正比，于是有;　　图6.10所示的凸缘联轴器，是承受转矩的螺栓组联接的典型部件。各螺栓的受力根据螺栓联接的类型以及r1=r2=…=rz的关系，代入式（6.21）或（6.22）即可求解。 ;4．受翻转力矩 ;受翻转力矩的螺栓组联接;;;;　　在实际工作中，螺栓组连接所受的工作载荷常常是以上四种简单受力状态的不同组合。不论受力状态如何复杂，都可以利用静力分析方法将其简化成上述四种简单受力状态，再分别计算出每个螺栓的工作载荷，然后按力的叠加原理求出每个螺栓总的工作载荷。;6.1.3 提高螺栓连接强度的途径;1．降低应力增量 ;　　图6.12a为正常螺栓和被联接件下，预紧力F′ 、工作拉力F、残余预紧力F″和工作拉力增量?F的示意图。;　　为了减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓的长度，或采用图6.13所示的腰状杆螺栓和空心螺栓。;　　为了增大被连接件的刚度，可以不用垫片或采用刚度较大的垫片。对于需要保持紧密性的联接，从增大被联接件的刚度的角度来看，采用较软的汽缸垫片（图6.15a）并不合适。此时以采用刚度较大的金属垫片或密封环较好（图6.15b）。 ;2．改善螺纹牙间的载荷分布 ;　　如图6.16所示，当连接受载时，螺栓受拉，螺距增大，而螺母受压，螺距减小。;;3．减少或避免附加应力、减少应力集中 ;;例6.l ;　　 本例属于受轴向载荷的紧螺栓连接，并有较高紧密性的要求。设计时，要根据缸内的工作压力p求出每个螺栓所受的工作拉力F，再根据工作要求选择合适的剩余预紧力F，然后计算螺栓的预紧力F（作为装配时控制预紧力用）与总拉力F0，便可按强度条件确定螺栓直径。; （3）求应施加在每个螺栓上的预紧力F 查附表3.2，对橡胶垫片C 1/（C 1＋C 2）= 0.9，则C2/（C1＋C2）=1-0.9＝0.1，按式（6.8）得; 2．按强度条件确定螺栓直径 （1）确定许用应力[?] 选螺栓材料为5.6级的35号钢，查附表3.4，?s=300MPa；查附表3.5，取S=1.3。则由式（6.14）得 ;;解： ;1．受力分析 ;（2）计算单个螺栓所受的最大工作拉力F ;（3）按不滑移条件求螺栓的预紧力F′;（4）螺栓所受的总拉力F0;2．按拉伸强度条件确定螺栓直径;3．校核螺栓组连接的工作能力 ;（2）接合面上端不离缝的