23
安全率：
σ fs = σc ＞ 1.05
※承受轴力的零件都要保证表面压力
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③可靠性的确认
3-3 极限表面压力的确认 A = （22^2－14.2^2）π =221.8 mm2 4 61111+5501 σc = = 300.3N/mm2 221.8
材料耐力σy = 410 N/mm2より 极限表面压力σ= 545.3 N/mm2
545.3 fs = = 1.82 ＞1.05 300.3
判断：ＯＫ
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轴力～紧固力矩
安全率 1.4 ⇒OK
86574 ねじ切り安全率： 1.1 ～ 1.3
Kf : 轴力力矩系数 Ks : 螺丝面摩擦力矩系数 Kw : 接触面摩擦力矩系数 d2 :螺丝的有效径(mm) (≒d－0.649519×螺距) μs : 螺丝面摩擦系数（0.1～0.2) μw : 接触面摩擦系数(0.1～0.2) dw : 等价摩擦直径(mm)
1.155×d2×μs 2×d
1×dw×μw 2×d
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②计算必要轴力
2-6 最小必要轴力 不松动的必要轴力
最小必要轴力
21410N
安全率1.4
1.轴方向外力对应的必要轴力 8636N
2.轴垂直方向外力对应的必要轴力 21410N 3.轴旋转方向外力对应的必要轴力 7804N
29974N
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μ2：摩擦系数
μ1：摩擦系数
轴力
T：入力力矩 d D 轴衬接触面的等价摩擦直径 T：入力力矩 螺母接触面的等价摩擦直径
di1 = √((D^2-d^2)/2)
di2 =
2(D^3-d^3) 3(D^2-d^2)
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Kw =
K = Kf+Ks+Kw
d dw = D
2(D^3-d^3) 3(D^2-d^2)
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紧固验证断面图的参考图例
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紧固力矩和轴力的关系
紧固力矩 T 轴力 F
螺栓轴力(N)
紧固力矩(Nm)
力矩系数
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②选出必要轴力
●轴方向的外力＝5501N
（适用于接地点左右耐久载荷）
２-1 外力的把握
●轴垂直方向的外力＝10965N
（适用于上下耐久载荷）
●轴旋转的外力＝15.1Nm
（衬套的扭转反力）
没有外力的紧固部位的讨论 固定重量×5G／固定点数
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0.15
力矩系数Ｋ：0.2
螺纹加工极限线 力矩系数偏差 ±23.4% 0.25
轴力（Ｎ）
安全率 1.4 ⇒OK
29974
F=
1000T Kd
21410
松动极限线
0 0 90 紧固力矩（Ｎ／ｍ） 25 110
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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
940N/mm2×92.1mm2
(屈服应力) (有效断面积)
螺栓屈服轴力 86574N = ≒ 1.4 ≧1.0 最大产生轴力 61111N
最大紧固力矩为 110Nm时的轴力 110×1000 0.15×12
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Ptmax
轴力（Ｎ）
3000
Ptmin 2000
必要轴力安全率 1.4
F=
1000T Kd
松动极限线
极限必要轴力
1000
松动
0 0 5 MIN MAX 10 15 紧固力矩（Ｎ／ｍ） 6
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松动发生的条件
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
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②计算最小轴力
２-6 将最小轴力转化为紧固力矩 最小产生轴力 最小紧固力矩
29974 N
F= T×1000 より K×d
90 Nm
T = ( F×K×d ) / 1000 = (29974×0.25×12) / 1000 = 90 Nm
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①计算必要轴力
２-4 轴垂直方向外力对应的必要轴力的计算
【双支撑结构】
μ1：被紧固物体的支撑面摩擦系数
Ptmin =
P 2μ1
+P’
=
轴力损失 P’ ： 3135N
10965 0.6
+ 3135
= 21410N
②计算必要轴力
２－５ 轴旋转方向外力对应的必要轴力的计算
【双支撑结构】
μ：摩擦系数
（一般为0.15）
Ptmin = =
T より μ×di1
15.1×1000 0.15×12.9
= 7804 N
√(22^2-12.2^2) √2 = 12.9
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入力力矩 T ： 15.1Nm
di1 =
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②计算必要轴力
２-3 轴方向外力所需的必要轴力的计算 轴力 : Ptmin Ptmin = Wa+P’ = 5501+3135 = 8636N
轴力损失 P’ ： 3135N
轴方向载荷 Wa： 5501N
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轴垂直入力载荷
Ｐ ：10965Ｎ
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②计算必要轴力
２－５ 轴旋转方向对应的必要轴力的计算
【双支撑结构】 【单支撑结构】
T Ptmin = μ×di1
μ：摩擦系数
（一般为0.15）
Ptmin =
T 2 (μ1・di1+μ2・di2)
屈服轴力（设计条件下限）
M12 迁都划分为10.9的螺栓
屈服轴力(N) = 940×92.1 = 86574
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（参考）紧固力矩和轴力的关系
通过计算算出力矩系数 K 的方法
Kf = Ks = 0.044×d2 2×d
3-3 极限表面压力的确认
washer的表面压力 BRKT表面压力 最坏偏差
Inner pipe的表面压力 ※ 若是超过极限表面压力接触面会下陷发生松动。
接触面面积A
表面压力：
σc =
Pt +Wa A
Ｐｔ ：紧固轴力（最大产生轴力 Ptmax）
Wa ：轴方向压缩外力（N) Ａ ：接触面面积(mm2) σ：被紧固物体材料的极限表面压力 (N/mm2) =0.0004×σy^2+1.2561×σy-36.929 σy：材料的屈服点或耐力(N)
合成应力 σv＝√((σ)^2+3×τ^2) = √ (32.2^2+3×273.6^2) = 475 要是合成应力＜螺栓的屈服应力的话很安全 根据475N/mm2＜940N/mm2
判定：ＯＫ
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③可靠性的确认
T×1000 F= K×d
螺丝标呼直径 (mm)
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破 损
5000
轴力～紧固力矩
0.15 力矩系数Ｋ：0.2 螺纹加工极限线 力矩系数偏差 ±23.4% 0.25
4000
安全率 1.0
ねじ切り安全率： 1.1 ～ 1.3
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③可靠性的确认
3-2 螺丝强度的确认
紧固力引起的拉伸应力 σ（N/mm2) σ＝
大载荷的拉伸载荷
螺栓拉伸载荷Wt 2970 = = 32.2 螺丝处有效断面面积As 92.1
大载荷的剪断载荷
紧固力引起的剪断载荷 τ（N/mm2) τ＝
剪断载荷Ws 25200 = = 273.6 螺丝处有效断面面积As 92.1