切应力和挤压应力对螺栓连接件的影响.docx

切应力和挤压应力对螺栓连接件的影响 摘要:通过分析螺栓连接件在外力作用下，由于受到切应力和挤压应力影响，导致螺栓连接件变形丢失工作实力，提出实行预防螺栓连接件变形的措施。 关键词:螺栓；切应力；挤压应力 在机械工程中，机械构件的各组成部分，通常采纳不同类型的方式进行连接，如桥梁结构中，钢板之间常用铆钉连接、传动轴和齿轮之间常用键连接、螺栓、销钉的连接等。这些起连接作用的铆钉、螺栓、销钉、键等统称为连接件。螺栓连接件广泛应用在日常生活和机械工程中，而且螺栓连接在工作过程常常出现变形、甚至丢失工作实力，其主要缘由是由于切应力和挤压应力的作用。 一、切应力对螺栓连接件的影响 如图(a)螺栓与钢板连接，两块钢板分别受大小相等，方向相反的左右拉力F，由于钢板在外力F作用下，螺栓上下两部分也分别受到大小相等方向相反的作用力P，PF，作用在螺栓两侧面上的外力合力大小相等，方向相反，且作用线很近。 位于螺栓上下两部分两力间很近的作用线mm截面处发生错动，截面mm形成相对剪切面，剪切面平行于作用力的方向。取下半段为探讨对象，由平衡条件知，剪切面上存在一个与外力F大小相等，方向相反，作用线与剪切面相切的剪力Fs。 假如剪切面上的应力匀称分布，切应力=Fs/A，方向与剪力方向一样。 剪切面面积。 当螺栓的切应力大于材料的许用切应力，即：，螺栓就会发生变形，丢失工作实力。 二、挤压应力对螺栓连接件的影响 螺栓在承受剪切作用的同时，螺栓与钢板孔壁也彼此压紧，螺栓与钢板孔壁的接触表面称为挤压面。当挤压面上挤压力过大时，就可能导致螺栓或钢板产生明显的局部塑性变形而压陷，如图，变形结果，螺栓被挤压成椭圆形，钢板孔被挤压成长圆孔，导致连接松动，使螺栓损坏。 螺栓受挤压的作用时，在受力方向有最大挤压应力Bmax，如图，螺栓与钢板接触面上的总压紧力称为挤压力，用Fjy表示，由挤压力引起的应力叫挤压应力，用jy表示： jyFjyAjy Ajy挤压面积，当螺栓的挤压应力jy超过材料的许用挤压应力时，螺栓也会发生变形。 三、预防螺栓连接变形的措施 1、螺栓强度必需满意强度条件 螺栓连接件同时受到切应力和挤压应力的作用，为保证螺栓连接件的正常工作，在选用螺栓时，必需合理设计螺栓截面积，使其同时满意剪切强度条件和挤压强度条件， 即：， jyjyjy材料许用挤压应力 2、改善螺纹牙之间的受力分布 工作中螺栓受拉，使螺距增大，而螺母受压，其螺距减小。导致螺栓、螺母产生了螺距差。而两者螺纹始终是贴紧的，因而这种螺距的改变差主要是靠旋合各圈螺纹牙的变形来补偿。因此，轴向载荷在旋合的各圈间的分布是不匀称的，从螺母支承面算起，第一圈螺纹受力最大，约为螺栓所受拉力的1/3，以后各圈受力递减，到第10圈之后，几乎不再受力。所以，设计时，一般螺母圈数不超过10。为了使螺纹牙受力匀称，采纳悬置螺母，环槽螺母，或内斜螺母，前两者，工作中螺母受拉，与螺栓螺距差减小。另外，采纳钢丝螺套也可以减轻螺纹牙的受力不均，并可以减轻冲击、振动。这些措施多可以提高螺栓的疲惫强度。 3、削减应力集中 螺栓上的螺纹，螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓截面发生改变的部位，都会产生应力集中。削减应力集中的措施，可采纳大的圆角半径、卸载结构或在螺纹收尾处加工出退刀槽等。 4、改进工艺措施 采纳冷镦螺栓头部和滚压工艺方法，或采纳氮化、表面渗氮、氰化、喷丸等表面硬化处理方法，提高螺纹联接件疲惫强度。 5、改善螺栓联接件的工艺装配 在装配螺栓连接件时，为防止螺栓连接部件受挤压，造成变形和破坏，在螺栓上加配垫圈。垫圈起着增大被连接零件接触表面面积，削减间隙，降低单位面积压力，爱护被连接零件表面不被损坏的作用。因此在安装螺栓时，在螺帽与被连接部分加装垫圈可以提高贴合质量，防止螺栓变形，加外再加上弹簧垫圈可以防止螺帽松动。 参考文献 范钦珊主编.工程力学.北京：机械工业出版社，11011 于绶章主编.材料力学.北京:高等教化出版社,11013 刘孝民主编.机械设计基础.广州：华南理工大出版社，2022 第4页 共4页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页