受复杂力系的螺栓组联接
方法:将力系向结合面形心分解成轴向、横向、旋转、反转等简单力系。
例题:已知P=4800N,结合面尺寸如图,设计螺栓组联接。(尺寸、F')
解:
结构设计略螺栓受力分析将力向形心简化轴向力 P1=Psin?=4800×sin500=3677(N)
横向力 P2=Pcos?=4800×cos500=3085(N)
翻转力矩 M=P1×160+P2×150=3677×160+3085×150=1051070(N)
在P1作用下各螺栓所受工作拉力
F1=P1/z=3677/4=919(N)
在M作用下上边螺栓受力
Fmax=Mrmax/(ri2=1051070×140/(4×1402)=1877(N)
在P2作用下结合面不滑移条件(求拧紧力
s[zF'-c2/(c1+c2)p1]=kfP2
s=0.16,kf=1.2
取:c1/(c1+c2)=0.2 则:c2/(c1+c2)=1-c1/(c1+c2)=0.8
F'=[kfP2/?s +c2/(c1+c2)p1]/z
=[1.2×3085/+0.8×3677]/4=6520(N)
螺栓受总拉力工作拉力:F=F1+Fmax=919+1877=2796(N)
总拉力:F0=F'+(c1/(c1+c2))F=6520+0.2×2796=7079(N)
确定螺栓直径许用应力选材:A3;螺栓强度级别:4.6;
许用应力:s=240MPa,[s]=1.5,
[?]=s/[s]=/1.5=160(MPa)
螺栓直径
d1≥(4×1.3F0/[?]?)1/2
=(4×1.3×7079/160×3.14)1/2=8.6(mm)
查手册,d=10mm时,d1=8.376mm<d1min 强度不足
d=12mm时,d1=10.107mm>d1min 满足强度校核被联接件结合面的工作能力校核下端挤压
pmax=(zF'-c2/(c1+c2)P1)/A+M/W
=(4×6520-0.8×6377)/(150×(340-220))+1051070/2107059
=1.78(Mpa)
由许用挤压安全系数:[sp]=2.5
由手册:sB=250Mpa
[?p]=?B/[sp]=/2.5=100Mpa
pmax<<[?p] 安全校核上端缝隙
pmax=(zF'-c2/(c1+c2)P1)/A-M/W
=(4×6520-0.8×6377)/(150×(340-220))-1051070/2107059
=0.72(Mpa)>0
不会出现缝隙