螺栓连接的受力分析及验证.ppt

紧固验证项目 紧固验证断面图的参考图例 紧固力矩和轴力的关系 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） 验证例子 Rｒ减震器底部固定处 轴力损失 ③可靠性的确认　　　３－１ 螺纹加工的确认 螺纹加工安全率≧1.0 （参考）力矩系数 屈服轴力（设计条件下限） （参考）紧固力矩和轴力的关系 虽然是理所当然的工作，但是还是要检查螺丝的旋合尺寸、螺丝要不靠底。 如果突出尺寸、旋合尺寸不足的话就达不到紧固力 如果靠底得话、那么螺栓与被紧固零件之间就会出现间隙，会导致松动。 首先在开始验证之前，希望大家先明确的是紧固力矩与轴力的关系。 紧固所需要的就是轴力。所谓的轴力就是在螺栓轴方向上拉伸力。 但是要计算轴力不能简简单单地通过在螺栓上贴应变片或者通过超声波测定装置来测量螺栓的伸长等这些办法来测出，所以非常难以控制。 一般则通过紧固力矩和轴力的比例关系来测量紧固力矩进而来控制轴力的紧固方法（力矩法）。 轴力过低会导致松动，过高的话会导致破损。 紧固力矩T除以力矩系数K和螺丝标呼直径得到的值就是F。 紧固力矩的单位为Nm。而螺丝标呼直径为mm所以需要扩大1000倍才能同一单位，此处需要注意。 请将力矩系数认为是摩擦系数。力矩系数（摩擦系数）根据螺栓、螺母紧固零件表面处理的不同而不同，所以要使用详细值时需要测定。 要是通过各个设计有实测的力矩系数的话，那么就请使用这个实测值。 大致讨论时可以使用平均值0.2来计算。 紧固项目大致可以分为3部分。 ①确认总布置是否成立。制作紧固部位的断面图。 ②选出必要轴力（确认外力产生的紧固力）确认是否松动！（卡搭声click ！） 　所谓的轴力就是想要紧固在螺栓轴方向上转动的紧固部位所需要的力。 ③确认螺丝强度、表面压力　确认螺丝及紧固部位是都损坏！(卡搭声click！） 最开始就是轴方向外力所需的必要轴力。 也就是说主要是验证是否产生了克服外力的轴力。 仅验证右侧螺母处的表面压力。 接触面面积A通过公差最差的情况下的最小面积来计算结果为221.8mm2 用最大产生轴力61111N和轴方向外力5501N的和除以接触面面积221.8mm2就能得到300.3N/mm2。 然后通过BRKT的材料耐力（最差的min值为410N/mm2）得到极限表面压力545.3N/mm2。 极限表面压力545.3N/mm2除以表面压力300.3N/mm2结果为1.82，比安全率1.05大所以能够判断为OK。 同样方法验证左边结果也是OK。计算过程省略。 要是表面压力不合格那么可以采用改变材料（变硬）、改变接触面面积（扩大面积）、减小轴力等方法进行应对。 接下来确认在最大产生轴力的条件下不超过极限表面压力。 要是超过极限表面压力那么固定接触面就会下陷破算。 比如要是这个紧固位置的话，需要分别确认washer处的表面压力、inner pipe的表面压力、BRKT的表面压力。 承受轴力的零件位置全部要保证表面压力。 表面压力σc就是最大产生轴力和轴方向外力Wa的和除以接触面面积的值。 接触面面积A要在插入的绿色部分的面积下考虑公差最差的情况。 被紧固物体材料的极限表面压力σ通过材料的屈服点或耐力的Min値计算。 要是极限表面压力σ除以表面压力σｃ的值比1.05大就可以判断为OK。 双支撑结构用轴垂直入力载荷Ｐ除以螺栓。螺母接触面的摩擦系数再加上轴力损失Ｐ‘得到的就是必要轴力Ptmin。 对双支撑结构必须要考虑的轴力损失进行说明。 双支撑结构的情况，在固定上本来条件就很苛刻，在衬套与BRKT之间需要确保最低限度的间隙、 而正因为有这个间隙，在拧紧后BRKT还能转动这个间隙的量。 因为转动就会产生力，所以轴力就会相应分量地被消耗。 但意外的是这个轴力的损失很大所以就必须要考虑。 　原来拉开间隙时轴力损失就很大，再加上零件的偏差最大间隙可达1.9mm。 然后通过CAE算出强制使BRKT位移变化1.9mm所需要的力的反力。 这个反力就应该是轴力损失。 顺便说一下这种ＢＲＫＴ的轴力损失大致为150～650kg左右。 计算旋转方向外力对应的必要轴力。 由于双支撑结构和单支撑结构的接触支撑面的摩擦系数不同，所以计算公式也不同。 必要轴力为入力力矩除以摩擦系数μ和轴衬接触面的等价摩擦直径di1所得到的结果。 轴衬接触面的等价摩擦直径通过管子的接触面来计算，计算公式如下。 单支撑结构的情况也需要螺母接触面的等价摩擦直径di2。 虽然是实际计算，但是入力力矩T在此使用根据衬套的特性值计算出来的 反力(15.1Nm) 。 将轴衬接触面的等价摩擦直径di1＝12.9代入则可算出轴旋转的必要轴力为7804N。 在有外力时确认