大家来做一下受力分析与强度计算的练习

wo103838 · 发表于 2014-11-22 08:22:07

按这种双头螺栓的安装方式

dongst · 发表于 2014-11-28 16:48:08

wo103838 发表于 2014-11-22 08:22
( Y+ R0 Q, @; _按这种双头螺栓的安装方式

如果你不是用铰孔螺钉的话，你图上的螺柱正常受载荷状态是不受剪切力的，只受拉伸力。通过拉伸方向的压力，产生摩擦力，来防止零件的相互滑动。
按你提供的数据，只按单边计算，4个螺钉在1m距离受到300Kg载荷，可以等效成4螺钉受3000N向下的载荷+4螺钉中心受到逆时针方向的3000NM力矩。
理想状态下，向下的载荷4个螺钉均分，为750N。3000NM的力矩被4个螺纹连接产生的顺时针力矩抵消，每个螺纹连接克服力矩，额外承受了9375N的载荷。
方向上，旋转中心左边的载荷朝上，右边的载荷朝下。
因此总的合力为：左边2个螺纹连接，承受朝上载荷8625N，右边2个螺纹连接，承受朝下载荷10125N。
结论：螺纹拉力产生的摩擦力，至少要大于10125N。
又钢与钢，无润滑的时候，摩擦系数为0.15，摩擦面数为1，可以得出连接工作时，螺柱至少要保证67.5KN的拉力。
一般情况下，此种工况可选用10.9级的螺柱，安全系数按2来算的话，应该选用M16的螺柱。
（数据：M16 proof load 为130.3KN，M14 proof load 为95.5KN，M12 proof load 为70KN）

因此较可靠的方案是选用4个M16-10.9的螺柱，拧紧扭矩至少200NM左右，不超过280NM，可以保证在此种工况下螺纹连接的可靠性。

wo103838 · 发表于 2014-11-30 22:09:40

dongst 发表于 2014-11-28 16:48
0 F8 M1 k" R) v* w; L如果你不是用铰孔螺钉的话，你图上的螺柱正常受载荷状态是不受剪切力的，只受拉伸力。通过拉伸方向的压力 ...

dongst大侠，首先感谢你做了这个分析，我很奇怪我发了好几个类似的帖子，认真做个分析的，几乎没有，我不知道是因为高手自己闷着声早会了，不屑于做这分析，菜鸟素来求解析，还是因为大家都是工作无聊了，逛论坛消遣的，或者是我的表达能力实在太烂了。
讲正题，我写这题意在杠杆，大侠点出来了，但又忽略掉了。假如杠杆的左边有3000Nm的扭矩产生，右边必有3000Nm的扭矩保持平衡，而不是四个螺栓均受。所以这个分析的关键就在于找支点，找到受力最大的支点，其次再是分析各个螺栓所需的紧固力和屈服极限

dongst · 发表于 2014-12-1 08:48:48

wo103838 发表于 2014-11-30 22:09 + S! [1 Z3 V* `2 F9 z
dongst大侠，首先感谢你做了这个分析，我很奇怪我发了好几个类似的帖子，认真做个分析的，几乎没有，我不 ...

不好意思，我一般上班才上论坛。
有关螺栓组的受载均布性分析，国外有过具体的实验，与螺纹加工的公差，温度等都有关系，但是理想情况下（或目前的计算模型），在你描述的这种，都是以螺栓组的中心为支点的，而且是均分载荷的，注意不是均分力矩。
Σ(F*l)=3000NM。其中F为载荷，l是每个螺栓中心到支点的距离，按你的设计，从左到右，即120mm,40mm,40mm,120mm。

dongst · 发表于 2014-12-1 16:40:19

至于你说为什么没人来计算，下面这段也许可以解释一二：
“阿拉一直以为，玩工业，玩的是一口‘气’，就像功夫，你始终提着这口气，天天在练，就一直能打，也像练拳，每天打沙袋，从来不间断，鬼子就这德行，你甭管人家水平高低，人家每天睡醒就打沙袋。
国人不是，他怕出这个力气，他用棉花做一个超级大的貌似沙袋的东西，挂在街上招揽顾客，偶尔也打两下，外行人看着也像，但常年打这个，就没有什么战斗力，碰到死心眼的鬼子，非要试试看你这个沙袋到底怎么样？到了这个当口，沙袋的主人就妥协了，与鬼子讲说不必打了，把沙袋卖给你不行吗？鬼子就用很便宜的价格买下这个沙袋，扔了，换上从本国自带的沙袋，依然挂在街口，国人就再也打不动了，也没有谁再企图较量一下了，于是，鬼子就占了整条大街。
阿拉看到这个沙袋，有时感到有趣，也对这个拳打脚踢几下，虽然从能力上说肯定是不及鬼子，但毕竟可以把沙袋打动了，于是，鬼子就与阿拉游戏一下，大家比试一下可以打到什么什么程度，打到哪里有多少银子？而大家上的其它的家伙都是看客，阿拉与鬼子有胜有负，胜了得些银两，买烧饼吃了，吃完赶路了，再回头望去，那西洋沙袋依然挂在街口，谁都奈何不得。”

dongst · 发表于 2014-12-2 14:53:56

看走眼了，是两块零件！
再来算一次即可，这次专门查了NASA的紧固件参考资料。

F为转矩产生的切向力，F1=34.5KN,F2=34.5KN，方向不同而已。
转矩产生的切向力，再合上均分负载产生的作用力1.5KN，合力依次为：
F1(合)=36KN，F2(合)=33KN
前者合力方向为朝下，后者合力方向是朝上
从而可知最左测螺栓受载是最大的，也是最有可能锁不住产生滑移的。
同理，另一半的2颗螺栓也可算出合力
F3(合)=42KN，F4(合)=39KN
由此第三颗螺栓受力应该是最大的，所以预紧力应该按第三颗螺栓计算，280KN。如果再加入可靠性系数1.2，则需要336KN。
所以按帖子的工况，至少要M27-10.9级的。。。

老周veius · 发表于 2014-12-5 15:31:05

不需要算剪力的，这又不是铰孔螺栓

chengyj_82 · 发表于 2014-12-5 15:37:37

学习学习

kint666 · 发表于 2014-12-5 20:50:28

暂时还看不懂

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