螺栓连接的受力分析与验证

1 紧固部位验证 2 总布置的确认1 1突出尺寸 旋合尺寸 贴底距离 自由尺寸孔 螺钉孔 可靠性的确认3 1螺纹加工的确认3 2螺丝强度的确认3 3极限表面压力的确定 选出必要轴力2 1外力的把握2 2必要轴力的计算2 3周方向外力的必要轴力的计算2 4轴垂直方向外力的必要轴力的计算2 5轴旋转方向外力的必要轴力的计算2 6将最小必要轴力转换为紧固力矩 紧固验证项目 是否松动 是否损坏 3 一般尽量保证2 3螺纹的富余 即使对于螺丝孔也要尽量保证2 3螺纹的富余 若是紧固零件附近有其他零件的话 要不与螺栓头干涉 突出尺寸 旋合尺寸 贴底距离 总布置的确认螺丝的突出尺寸 旋合尺寸 贴底距离 基本2mm以上最差0mm以上 基本3mm以上最差0mm以上 1d以上 由于材质 强度不同而不同 4 紧固验证断面图的参考图例 5 紧固力矩和轴力的关系 轴力F 紧固力矩T 6 1 1 1 3 切 安全率 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 5 10 15 紧固力矩 轴力 力矩系数 0 2 必要轴力安全率1 4 松动 破损 安全率1 0 轴力 紧固力矩 力矩系数偏差 23 4 螺纹加工极限线 MINMAX Ptmin 0 15 0 25 Ptmax 松动极限线 极限必要轴力 7 转动松动 剪切载荷 非常危险 扭转载荷 危险 拉伸载荷 基本不会松动非转动松动 磨损 弹力减弱 磨合适应 螺栓的塑性延伸 热膨胀 蠕变 creep 松动发生的条件 8 验证例子 R 减震器底部固定处 验证部位 9 轴方向的外力 5501N 适用于接地点左右耐久载荷 轴垂直方向的外力 10965N 适用于上下耐久载荷 轴旋转的外力 15 1Nm 衬套的扭转反力 选出必要轴力 1外力的把握 没有外力的紧固部位的讨论固定重量 5G 固定点数 10 计算必要轴力2 2必要轴力的计算 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 N 11 轴方向载荷Wa 5501N Ptmin Wa P 5501 3135 8636N 轴力 Ptmin 计算必要轴力 3轴方向外力所需的必要轴力的计算 轴力损失P 3135N 12 单支撑结构 2 螺栓螺母的接触面的摩擦系数 P 轴垂直入力载荷 必要轴力的计算2 4轴垂直方向所需必要轴力的计算 1 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 Ptmin 13 双支撑结构 P 轴垂直入力载荷 1 被紧固物体接触面的摩擦系数 轴力损失 轴力 Ptmin 计算必要轴力 4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 14 轴力损失 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 9 BRKT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 损失轴力P 计算必要轴力2 4轴垂直方向外力对应的必要轴力的计算 1 9 轴力 15 双支撑结构 轴垂直入力载荷 10965 轴力损失P 3135N 计算必要轴力 4轴垂直方向外力对应的必要轴力的计算 21410N 1 被紧固物体的支撑面摩擦系数 16 双支撑结构 T 入力力矩 单支撑结构 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 计算必要轴力 轴旋转方向对应的必要轴力的计算 轴力 螺母接触面的等价摩擦直径 di1 D 2 d 2 2 17 双支撑结构 摩擦系数 一般为0 15 计算必要轴力 轴旋转方向外力对应的必要轴力的计算 15 1 10000 15 12 9 7804N 入力力矩T 15 1Nm 18 计算必要轴力2 6最小必要轴力 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 安全率1 4 19 29974N 90Nm 最小紧固力矩 最小产生轴力 T F K d 1000 29974 0 25 12 1000 90Nm 计算最小轴力 6将最小轴力转化为紧固力矩 20 110Nm 最大紧固力矩 Tmax 1 22 Tmin 1 22 90Nm 110Nm 紧固力矩控制幅度 10 的情况 计算必要轴力最大紧固力矩 21 可靠性的确认 螺纹加工的确认 螺纹加工安全率 1 0 940N mm2 92 1mm2 屈服应力 有效断面积 最大紧固力矩为110Nm时的轴力110 10000 15 12 22 紧固力引起的拉伸应力 N mm2 螺栓拉伸载荷Wt2970螺丝处有效断面面积As92 1 32 2 紧固力引起的剪断载荷 N mm2 273 6 剪断载荷Ws25200螺丝处有效断面面积As92 1 可靠性的确认3 2螺丝强度的确认 合成应力 v 2 3 2 32 2 2 3 273 6 2 475 要是合成应力 螺栓的屈服应力的话很安全根据475N mm2 940N mm2 大载荷的拉伸载荷 大载荷的剪断载荷 判定 23 若是超过极限表面压力接触面会下陷发生松动 表面压力 安全率 紧固轴力 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 承受轴力的零件都要保证表面压力 接触面面积A washer的表面压力 Innerpipe的表面压力 BRKT表面压力 0 0004 y 2 1 2561 y 36 929 最坏偏差 可靠性的确认3 3极限表面压力的确认 24 材料耐力 y 410N mm2 极限表面压力 545 3N mm2 判断 可靠性的确认3 3极限表面压力的确认 25 1 1 1 3 切 安全率 0 0 紧固力矩 轴力 力矩系数 0 2 轴力 紧固力矩 力矩系数偏差 23 4 螺纹加工极限线 90110 29974 0 15 0 25 86574 松动极限线 21410 安全率1 4 OK 安全率1 4 OK 26 参考 力矩系数 27 屈服轴力 设计条件下限 M12迁都划分为10 9的螺栓 屈服轴力 N 940 92 1 86574 28 参考 紧固力矩