第11章螺纹连接设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,11,章 螺纹连接设计,11.1,螺纹,11.2,螺纹连接的类型和标准连接件,11.3,螺纹连接的预紧与防松,11.4,螺纹连接的力分析,11.5,螺纹连接的强度计算,11.6,螺纹连接的材料及性能等级,11.1,螺纹,11.1.1,螺纹的形成,2,S,螺纹,S,d,2,S,1.,按螺纹线所旋绕母体分,内,螺纹,外螺纹,2.,按螺纹功用分,连接螺纹,传动螺纹,11.1.2,螺纹的分类,3.,按测量制度分,米制螺纹,英制螺纹,4.,按螺纹牙型分,锯齿形螺纹,15,30,3,30,矩形螺纹,矩形螺纹,三角形螺纹,三角形螺纹,梯形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹,5.,按螺纹的旋向分,左旋螺纹,右旋螺纹,双线螺纹,单线螺纹,P,S,S =,2,P,P,S,P,S =P,6.,按螺旋线的头数分,单线螺纹,多线螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹自锁性好，常用于连接；,多线螺纹自锁性差，用于传力。,螺纹的根数一般不超过,4,根,7.,按母体形状分,圆锥螺纹,圆柱螺纹,圆锥螺纹,管螺纹,圆柱螺纹,11.1.3,螺纹的主要几何参数,1.,大径,d,螺纹的最大直径,在标准中定为,公称直径,2.,小径,d,1,螺纹的最小直径。强度计算的,危险截面直径,3.,中径,d,2,螺纹的,平均直径,4.,头数,n,螺纹的,螺旋线,根数,有单线和多线之分，一般,n4,h,5.,接触高度,h,内外螺纹旋合,的接触面的径向高度。,6.,牙形角,螺纹两侧边之间所夹的角,d,2,d,2,S,8.,导程,S,同一螺旋线转一周所移动的轴向距离,S=,nP,7.,螺距,P,螺纹相邻两牙对应点间的轴向距离,9.,螺旋升角,中径上，螺旋线与螺纹轴线的垂线之间所夹的角,6.,牙形角,螺纹两侧边之间所夹的角,梯形螺纹,15,锯齿形螺纹,30,3,三角形螺纹,30,P,P,S,P,P,11. 2,螺纹连接的基本类型和螺纹连接件,螺纹连接的组成,螺纹连接件,螺栓（钉）、螺母、垫圈等,被连接件,箱盖、箱座,注意：,螺纹连接和,螺纹连接件,的不同意义。,箱盖,箱座,垫圈,螺栓,螺母,11.2.1,螺纹连接的基本类型螺栓,1.,螺栓连接,普通螺栓连接,铰制孔用螺栓连接,孔与螺杆之间留有间隙,注意：两种连接的异同,孔与螺杆之间没有间隙,普通螺栓连接与铰制孔用螺栓连接应用比较,相同之处：,被连接件不很厚，均可钻通孔,不同之处：,1,）,被连接件孔的加工不同；,2,）,造价不同；,3,）,钉杆与孔关系不同；,F,F,f,F,F,f,F,0,F,0,F,0,F,0,4,）,传力方式不同,F,0,F,0,F,F,普通螺栓靠摩擦传力,F,0,F,0,F,F,F,F,注意重点,：,当,连接,受横向外载荷,F,时,普通螺栓受到的是轴向拉力,F,0,（,预紧力）,而,铰制孔螺栓受到的是横向力,F,（,剪切力、挤压力）,铰制孔用螺栓靠剪切和挤压传力,3,螺钉连接,2.,双头,螺,柱连接,双头 螺柱连接与螺钉连接的异同,相同之处：,被连接件之一太厚，不宜钻通孔,不同之处：,双头 螺柱连接能常拆卸，螺钉连接不宜拆卸,2.,双头,螺,柱连接,3,螺钉连接,不同之处：,，双头 螺柱连接能常拆卸，螺钉连接不宜拆卸,不同之处：,，双头 螺柱连接能常拆卸，螺钉连接不宜拆卸,2 .,双头,螺,柱连接,3,螺钉连接,2,双头,螺,柱连接,3,螺钉连接,不同之处：,，双头 螺柱连接能常拆卸，螺钉连接不宜拆卸,3,螺钉连接,2.,双头,螺,柱连接,不同之处：,，双头 螺柱连接能常拆卸，螺钉连接不宜拆卸,不同之处：,，双头 螺柱连接能常拆卸，螺钉连接不宜拆卸,2,双头,螺,柱连接,3,螺钉连接,2 .,双头,螺,柱连接,3.,螺钉连接,不同之处：,，双头 螺柱连接能常拆卸，螺钉连接不宜拆卸,4.,紧定螺钉连接,功用：,固定两个零件,的相互位置,承载特征,：,不易传递很大 的力或力矩,常用紧定螺钉的形状,吊环螺栓连接,T,形槽螺栓连接,地脚螺栓连接,5.,其它形式的螺纹连接,常用的标准螺纹连接件,L,L,0,L,L,0,d,d,六角头螺栓,小六角头螺栓,平垫圈,薄平垫圈,斜垫圈,弹簧垫圈,圆螺母用止动垫圈,螺母,六角扁螺母,六角厚螺母,六角扁螺母,圆螺母,垫圈,11.3,螺纹连接的预紧与防松,11.3.1,螺纹连接的预紧,预紧,螺纹连接在装配时的拧紧,1.,控制预紧力的原因,以增强连接的刚性、紧密性和防松能力。,防止被连接件间,出现缝隙和相对滑动。提高连接的强度。,预紧力的推荐值,：,碳素钢螺栓,合金钢螺栓,s,螺栓材料的屈服极限,A,1,螺栓危险截面的面积,2.,常用的控制预紧力的方法,常用的控制预紧力的方法,1,） 不重要的连接,经验法（凭手感拧紧）,2,） 常用连接预紧方法,（,1,）,测力矩扳手预紧,（,2,）,定力矩扳手预紧,测力矩扳手,定力矩扳手,拧紧力矩,T,的确定,3,） 重要连接的预紧方法,测量螺栓伸长量的方法,T,1,螺纹副间的摩擦力矩,T,2,螺母与支承面间的摩擦力矩,指示刻度表,2,弹性元件,1,扳手卡盘,1,圆柱销,2,弹簧,3,调整螺钉,4,将,M10M60,粗牙普通钢制螺纹的参数取平均值代入力矩公式，,得：,F,一般标准扳手的长度,L=15d,L,由：,当,拧紧力,F=200N,时,，,预紧力,F,=15000N,因此，对于重要的连接，,尽量不要采用,小于,M12,的螺栓，以免螺栓被拧断。,测力矩扳手和定力矩扳手操作简单但精确性差，且不适于大型连接，所以对于,重要使用的大型连接,，常采用测量螺栓伸长量的方法来控制预紧力。,L,S,L,M,图,5-11,测量螺栓伸长量,根据所需的预紧力,F,，,拧紧后的螺栓总长为：,C,1,螺栓的刚度系数，,N/mm,L,S,螺栓的原始长度。,L,M,螺栓受拉后的总长度。,11.3.2,螺纹连接的防松,1.,连接松脱的原因,1,）,冲击、振动、变载作用下，摩擦力瞬时消失；,2,）,高温或温度变化较大，被连接件材料蠕变和应力松弛；,连接松脱的危害,轻者造成机器运转恶化，重者造成严重事故,防松脱的关键,防止螺纹副在力的作用下发生相对转动,2.,防松脱的方法,摩擦防松,机械防松,破坏螺旋副运动关系防松,对顶螺母,1,）,摩擦防松（见表,11.2,）,（,1,）对顶螺母,（增加摩擦面）,（,2,）弹簧垫圈,弹簧垫圈,（,3,）自锁螺母,（,1,）开口销与六角开槽螺母,2,）机械防松（见表,11.2,）,（,2,）止动垫片,（,3,）串联钢丝,串联钢丝,3,）永久止动（破坏螺旋副运动关系防松）,焊接,铆冲,涂粘合剂,冲点,（,1,）,焊点和冲点,（,2,）,粘合,11.4,螺栓组连接的力分析,强度计算,连接受力分析,11.4.1,力分析的合理假设,同一螺栓组中，每个螺栓的材料、直径、长度、预紧力均相等；,螺栓的应变没有超出弹性范围；,被连接件为刚体体，受载后结合面仍保持为平面。,螺栓组的对称中心与连接结合面的型心重合；,单个螺栓受 力,F,，,F,0,受力分析的目的,为强度计算提供载荷依据,受力分析的典型类型,1.,受横向载荷的螺栓组连接,2 .,受转矩作用的螺栓组连接,3.,受轴向载荷作用的螺栓组连接,4.,受倾覆力矩作用的螺栓组连接,11.4.2,常见螺栓组受力类型,1.,受横向载荷的,螺栓（组）,连接,（,1,）,连接,所受外载荷,1,）采用铰制孔螺栓连接,（,2,）,单元连接,受力,（,3,）,单个螺栓,受力为：,Z,螺栓个数,F,S,F,S,R,R,R,R,对于铰制孔螺栓连接,单元连接,所受的力,也为,单个螺栓,所受的力,问题：,铰制孔螺栓连接,是否考虑预紧力的作用,?,R,R,R,R,2,）采用普通螺栓连接,（,1,）,连接,所受外载荷,（,2,）,取板,1,为研究对象,分析受力,（解法,1,）,1,2,F,f,（,3,）,螺栓的预紧力,F,F,F,F,F,F,板,1,的平衡条件为：,m,接合面数,m= 2,1,R,F,F,F,该方法是以整个连接,为研究对象的受力分析,防滑系数,Z ,螺栓个数,f,c,摩擦系数,2,受转矩的螺栓组连接,铰制孔螺栓连接,普通螺栓连接,分析要点：,（,1,）,转矩没有直接作用螺栓杆上；,（,2,）,每个螺栓受的预紧力相等 ；,（,3,）,每个螺栓处的摩擦力,F,f,相等,且垂直于螺栓至型心,o,的连线,（,4,）,在转矩,T,作用下，被连接件,不相对转动（连接可靠）条件为：,1,）采用普通螺栓连接,且：,o,T,F,F,F,F,F,F,F,F,F,F,T,T,f,F,f,F,f,T,f,o,T,f,T,单个螺栓所受的预紧力,F,F,f,F,f,摩擦阻力矩,T,f,为,:,连接可靠条件为：,o,2,）,铰制孔用螺栓连接,分析要点：,（,1,）,螺栓杆直接受到扭矩,T,作用；,（,2,）,每个螺栓处的,阻抗剪力,F,si,垂直于螺栓至型心,o,的连线,.,o,max,T,F,max,F,i,F,si,与螺栓至型心,o,连线的距离,r,i,成,正比。,满足下列关系：,T,T,r,max,r,i,r,o,T,连接可靠条件为：,3 .,受轴向载荷的螺栓组连接,分析要点：,（,1,）,气缸未工作前（没充气），,螺栓已受预紧力,F,作用；,（,2,）,汽缸工作后（充气后）,每个螺栓又受到工作拉力,F,作用,（均分,F,）,（,3,）,单个螺栓所受到的总拉力,F,0,不简单地等于预紧力,F,与,工,作拉力,F,之和。即：,P,F,F,F,F,F,2,2,1,1,力,变形,（,4,）单个螺栓的受力变形关系,螺栓刚度,C,1,被连接件刚度,C,2,被连接件 受力性质,压力,（a）,（b）,2,1,F,F,F,F,力,变形,力,变形,1,2,F,F,1,2,F,螺栓受力性质,拉力,b,m,变形,力,1,F,F,F,F,F,0,（,c,F,F,F,（,b,P,F,F,F,F,（,a,2,1,F,F,F,F,F,F,2,1,2,1,变形,1,1,2,1,2,力,1,2,F,F,F,F,F,0,F,b,m,m,变形,b,F,F,F,F,F,0,令：,螺栓的相对刚度系数,其值的变动范围从,01,当螺栓刚度,C,1,与被连接件刚度,C,2,相比很小时,:,总拉力,F,0,与螺栓相对刚度,C,1,之间的关系,则有：,0,0,结论：,当螺栓相对刚度 很小时，工作拉力,F,作用,螺栓后，螺栓的总拉力,F,0,增加很小。即：,F,0,F,结论,:,当螺栓的相对刚度 ，在同样的工作,拉力,F,作用下，总拉力,F,0,明显增大，即：,当螺栓刚度,C,b,与被连接件刚度,C,m,相比不很小时,:,注意：,考虑螺栓相对刚度影响：,不考虑螺栓相对刚度影响：,螺栓的,相对刚度系数，,其值在,01,间变化,0.20.3,金属垫片或无垫片,0.7,皮革垫片,0.8,铜皮石棉垫片,0.9,橡胶垫片,被连接件相对刚度,与,螺栓相对刚度,之间的关系,:,熟记公式：,（,1,）当工作载荷没有变化时，可取,（,2,）当工作载荷有变化时，可取,（,3,）对于有紧密性要求的连接（如压力容器的螺栓连接），可取,残余预紧力,F,可根据如下,3,种条件选取：,4,倾覆力矩螺栓组连接,Lmax,L,i,分析要点：,（,1,）,弯矩,M,作用前,，,螺栓已受预,紧力,F,作用；,（,2,）,弯矩,M,作用后，左侧螺栓受,到,M,引起的工作拉力作用，,其拉力的大小与螺栓至对称轴,线,o-o,距离,L,i,成正比；,（,3,）,右侧螺栓未受到,M,引起的,工作拉力作用，但为处理方便,起见，认为右侧螺栓受到与,左侧螺栓拉力程度相同的压力,作用（压力实际作用在结合面）。,注意：该类连接一般均采用,普通螺栓,连接,F,F,F,F,Fmax,拉力,Fmax,压力,M,螺栓受力的大小与螺栓至对称,轴线,o-o,距离,L,i,成正比，,M,M,Fmax,Fmax,拉力,压力,左侧螺栓受到,的最大拉力为：,Lmax,L,i,M,根据变形协调条件：,M,在该连接中，受力最大的螺栓为连接最左侧的螺栓,最左侧螺栓所受到的最大工作拉力,（,M,引起,）为：,最左侧螺栓所受到的最大总拉力,F,0,：,F,F,F,F,Fmax,11.5,螺纹连接的强度计算,单个,螺栓的,强度计算,螺栓,组,的受力分析,螺栓,组,的结构设计,螺栓连接设计的步骤,螺栓连接强度的内容,被连接件的强度,连接件的强度,螺栓连接强度的关键因素为,螺栓的强度,螺栓连接设计的两大内容,结构设计 强度计算（工作能力）,单个螺栓的受力,螺栓的破坏形式：,.,螺栓杆塑性变形或拉断（普通螺栓，也称受拉螺栓,）,.,螺栓杆或孔壁贴合面的压溃和剪断（受剪螺栓）,.,经常装拆因磨损而发生滑扣,破坏性质：,90%,的螺栓属于,疲劳破坏,受拉螺栓不同部位发生破坏的比重,15%,20%,65%,11.5.1,松螺栓连接的强度计算,设计公式,F,螺栓危险截面的拉伸强度,计算条件为：,根据上式求得,d,1,后，按,GB196-1981,选取标准螺纹直径。,11.5.2,仅承受预紧力的紧螺栓连接强度计算,螺栓危险截面受的载荷,轴向拉力,F,（预紧力）,摩擦阻力矩,T,该种连接的传力方式,靠摩擦传力,F,F,F,0,F,0,T,设计准则,保证螺栓拉伸强度,将,M10M60,粗牙普通钢制螺纹的参数取平均值代入：,根据第四强度理论求得螺栓,危险截面,的计算应力为：,F,0,F,0,普通螺栓的失效形式,螺栓拉断,(,拉、扭综合作用,),强度条件,T,普通螺栓的拉伸强度计算,强度校核,强度设计,F,0,F,0,T,mm,注意：,当初步计算出螺栓的直径,d,1,后，应查机械零件设计手册,相关章节，按照国家标准选取螺栓的型号。,F,F,F,F,普通螺栓连接需要较大,预紧力,F,以保持足够的的,摩擦力,避免上述缺陷的措施是：,采用各种,减载零件,来承担,横向载荷,F,b,）,减载套筒,c,）,减载销,其缺陷是：,1,）连接的可靠性差（容易松脱）；,2,）加大,预紧力,F,，,会使整个结构尺寸增加。,F,F,a,）,减载键,分析要点,：,（,1,）,连接,未受工作载荷之前，,每个螺栓,已受预紧力,F,作用。,（,2,）,汽缸充气后，单个螺栓的,工作拉力为,：,（,3,）,工作后,（汽缸充气后）,单个螺栓,既受预紧力,F,作用，又受工作拉力,F,作用，所受的总拉力,F,0,为：,F,F,P,11.5.3,螺栓危险截面的强度条件,静强度条件,疲劳强度条件,1.,静强度计算,校核公式,设计公式,注意：,校核公式中的,1.3F,0,，系数,1.3,的含义为：考虑到螺栓在总拉力作用下，可能需要补充拧紧，故将总拉力增加,30%,以考虑,扭转剪应力,的影响,2.,疲劳强度条件,汽缸未充气时，螺栓拉力为,F,汽缸充气后，螺栓总拉力为,F,0,P,工作拉力,总拉力,最小拉应力,最大拉应力,F,F,F,F,0,F,0,对于受,轴向变载荷,的重要螺栓连接（如内燃机气缸盖螺纹连接），除应按,静强度,计算外,，,还应进行,疲劳强度,精确校核计算。,F,P,F,F,F,0,F,0,螺栓的工作拉力,F,和总拉力,F,0,在整个工作过程中的变化图,b,m,力,变形,F,F,F,0,F,F,充气前和排气后，螺栓仅受预紧力,F,作用,充气后螺栓的总拉力为,F,0,螺栓危险截面的应力幅值为,1,）一般疲劳强度计算,其中,:,（不控制预紧力）,为有效应力集中系数，见表,11.9,。,拉压疲劳强度综合影响系数。,应力幅计算安全系数，见表,11.6,。,尺寸系数，见表,11.8,。,（控制预紧力）,2,）精确疲劳强度计算,安全系数法,，,材料的对称循环拉压疲劳极限，见,表,11.10,，单位：,MPa,；,试件的材料常数，即循环应力中平均应力的的折算系数。,（合金钢）,S,安全系数，见,表,11.5,、,表,11.6,。,（碳素钢）,11.5.4,受倾覆力矩作用的螺栓组连接强度计算,分析要点：,（,1,）弯矩,M,作用前,，,结合面所受,的总压力为,ZF,其压应力为：,A,结合面面积,（,2,）弯矩,M,作用在结合面左侧,为拉应力，右侧为压应力：,W,接合面抗弯模量,w,w,o,F1,o,1.,按照螺栓拉伸强度条件进行计算（,螺栓不拉断条件,）,拉伸强度校核公式为,:,拉伸强度设计公式为,:,w,o,F1,o,w,2.,按照接合面左侧边缘不应出现缝隙条件计算,w,o,F1,o,w,3.,按照接合面右侧边缘不压溃条件计算,A,底板与支承面的接触面积，,mm,2,；,W,底板接合面的抗弯截面模量，,mm,3,；,支承面材料的许用挤压应力，,MP,a,，表,11.4,。,11.5.5,承受横向载荷和转矩的铰制孔用螺栓连接强度计算,L,min,F,s,F,s,该种连接，螺栓所受的预紧力,F,与其所受剪切力,F,s,相比，可忽略不计。,挤压强度校核,剪切强度校核,d,0,设计时应使：,L,min,1.25d,0,按挤压强度设计,按剪切强度设计,螺栓所受的工作剪力，,N,；,螺栓剪切面的直径（可取为螺栓孔的直径），,mm,；,螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，,mm,；,螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，,MPa,，见表,11.4,；,螺栓材料的许用剪应力，,MPa,。,设计时应使,式中：,11.6,螺纹连接的材料及性能等级,螺纹连接件常用材料,碳素钢,合金钢,15C,r,，,40C,r,，,30,C,r,MnSi,等,（用于冲击、振动、变载荷）,低碳钢：,Q215,，,10,钢,等,中碳钢：,Q235,，,35,钢、,45,钢等,无特殊要求的一般连接,精密机械、中等载荷,特殊用途螺纹连接件材料,有防锈、防腐蚀、防磁、导电耐高温等要求,特种钢,铝合金,铜合金,可采用表面处理（如氧化、镀锌、镀镉等）,普通垫圈的材料：,Q235,、,15,钢、,35,钢；,弹簧垫圈,:,65Mn,，,需经热处理和表面处理。,螺纹连接件的力学性能等级,螺栓,、,螺钉,和,螺柱,的性能等级共分,十级,（见表,11.11,）,3.6 , 4.6, 4.8 , 5.6 , 5.8, 6.8 , 8.8, 9.8, 10.9, 12.9,数字含义：,3.6,强度极限,B,=3100,=,300MPa,屈服极限,S,=36 10=180MPa,5.8 ,强度极限,B,=5100=500MPa,屈服极限,S,=58 10=400MPa,螺母,的性能等级共分,七级：,4,，,5,，,6,，,8,，,9,，,10,，,12,螺栓与螺母性能等级的匹配原则：,螺母的性能等级不能低于与之相配的螺栓的性能等级,（见表,11.12,）,图,11. 17,受轴向载荷的,螺栓组连接。,例,11.1,一钢制液压油缸，已知缸内油压,(,静载,),P=2MPa,，液压缸,内径,D,2,=125mm,。,缸盖用六个,M16,的螺栓连接在缸体上，螺栓材料,的许用应力,=120MPa,。根据连接的紧密性要求，取残余,预紧力,F=1.5F,，试校核螺栓连接的强度。,解：,螺栓既受预紧力又受工作拉力,作用，单个螺栓所受的总拉力为：,1.,计算单个螺栓所受的工作拉力,液压缸盖螺栓组所受的载荷,单个螺栓的工作拉力,P,查机械设计手册,（,GB/T196-1981,），,知,螺栓内径,d,1,=13.8355mm,故,：,2.,求螺栓的总拉力,残余预紧力,螺栓的总拉力,校核螺栓连接的强度,由上述分析计算可知此连接可靠。,例,11.2,厚度,的钢板拟用三个,M16,螺栓紧固于,18,槽钢上，已知,作用力,F,Q,=9KN,，钢板材料,45,钢,，许用拉伸应力,=450MPa,，许用剪切应力,=98MPa,，许用挤压应力,P,=240MPa,试分别按普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接进行设计，并比较,两种设计。,解：,1.,计算每个螺栓至型心的距离,r,1,、,r,2,、,r,3,2.,受力分析,1,）,将,F,Q,向连接型心简化,由于连接所受的力,F,Q,未作用在连接,型心，应先将向连接型心简化，得：,r,1,r,3,r,2,F,Q,F,Q,T,o,+,r,1,r,2,r,3,2,）,将,F,Q,、,T,分别向每个螺栓处分解,3,）,确定分解到螺栓处的最大力,F,Smax,3.,分别按普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接进行设计,1,）,按普通螺栓连接设计,F,2,T,F,Q,F,1,F,1,F,1,F,2,F,2,F,S2,F,S3,（,1,）,求螺栓的预紧力,取单元连接分析受力,（,1,）,求螺栓的预紧力,F,Smax,F,Smax,F,F,F,Smax,F,f,F,F,按照单元连接在横向载荷,F,Smax,作用下的平衡条件，得：,按照,表,11-3,查得摩擦系数,f,c,=0.15,，可靠性系数,K,S,=1.2,。,（,2,）,确定螺栓尺寸,选螺栓材料为,45,钢。屈服极限,许用拉伸应力,螺栓内径：,查机械零件设计手册，根据,GB/T193-181,，,选取,M36,，,。,2,）,按铰制孔用螺栓连接设计,取,F,Smax,作用的单元连接进行分析（取,螺栓,2,、,螺栓,3,作用处均可）。,对于铰制孔用螺栓连接，其单元连接所受的横向力，即为单个,螺栓所受之力。即,F,Smax,F,Smax,其中,查机械零件设计手册，根据,GB/T27,，选取,M10,，,4.,比较两种设计方案,由以上设计结果可知，选用铰制孔用螺栓连接结构会更为紧凑。,例,11.3,轴承托架紧固在钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓材料,级别为,6.6,级,，载荷,P=4800N,，其作用线与垂直线的夹角,=50,，,底版高度,h=340mm,，,宽,b=150mm,，,螺栓数目,Z=4,，立柱的屈服极限,s,=235MPa,，强度极限,B,=195MPa,，试设计此螺栓连接。,解：,1.,螺栓组连接受力分析,将,P,向水平、垂直两个方向分解,:,P,V,P,H,P,P,H,P,V,将,P,H,、,P,V,向螺栓组型心简化，得：,M,H,M,V,M,2.,求单个螺栓受到的工作拉力,P,H,由,P,H,引起的单个螺栓受力：,由,M,引起的单个螺栓受力：,上部螺栓所受的工作拉力为：,M,3.,按支架不下滑条件确定螺栓的预紧力,分析要点：此时结合面的总压力为,:,ZF,ZF,只受水平载荷,P,H,的 影响，不受,倾覆力矩,M,的影响。,理解难点：结合面压力由,ZF,降为,:,ZF,P,H,F ,F ,F ,F ,连接未受工作载荷前，结合面受力为：,ZF,连接受到,P,H,作用后，结合面受力为：,ZF,M,根据连接平衡条件，有：,每个螺栓所需预紧力为：,查机械设计手册（,GB193-81,）初选,M18,螺栓（,d,1,=15.294mm,）,已知螺栓强度级别,6.6,级，,S,=360MPa,5.,校核螺栓强度,螺栓材许用应力（表,11.10,）,校核螺栓强度,结论：,满足拉伸强度。,4.,确定螺栓直径,螺栓总拉力,（,1,）,支架上端不分离条件 即：,其中：,代入上式得：,满足上端不分离条件。,6.,验算连接的工作能力,1,）,按考虑螺栓相对刚度影响验算,P,H,M,F ,F ,（,2,）,支架下端不压溃条件 即：,其中：根据,表,11.5,查得,满足下端不压溃条件。,P,H,M,F ,F ,2,）,按不考虑螺栓相对刚度影响验算,（,1,）,支架上端不分离条件 即：,不考虑螺栓相对刚度影响，即认为：,满足上端不分离条件。,P,H,M,F ,F ,（,2,）,支架下端不压溃条件 即：,满足下端不压溃条件。,其中：,P,H,M,F ,F ,