螺栓设计关键载荷分析(连杆螺栓)-pdf

连杆螺栓载荷分析CombiningVDI2230andFEACombiningVDI2230andFEA螺栓设计的一般步骤螺栓设计的般步骤•R0Nenndurchmesser,Grenzabmessung•R1Anziehfaktor•R2MindestklemmkraftR3AftildBtibkft/Kfthlti•R3AufteilungderBetriebskraft/Kraftverhaeltnis•R4Vorspannkraftaenderungen•R5MindestmontagevorspannkraftR5Mindestmontagevorspannkraft•R6Maximalmontagevorspannkraft•R7Montagebeanspruchung•R8Betriebsbeanspruchung•R9SchwingbeanspruchungR10Flaechenpressung•R10Flaechenpressung•R11Mindesteinschraubtiefe•R12Gleiten,AbscherenR12Gleiten,Abscheren•R13Anziehdrehmoment连杆螺栓的特点连杆螺栓的特点•BeiderPleulverschraubungliegtdertypischeFalleinerdynamisch•BeiderPleulverschraubungliegtdertypischeFalleinerdynamischhochbeasprunchtenSchraubenverbindungvor.•DerAbmessungsbereichbeiPkw-MotorengehtvonM7bisM9•BeiderDimensionierungderrichtigenPleuelschraubewirdaufdenBeiderDimensionierungderrichtigenPleuelschraubewirdaufdenVorgaengermoteroderaufMotorenaehnlicherBauartundGroessezurueckgegriffen.•DasPleuelschrauben-DesignrichtetsichinersterLinienachdenBelastungenundnachderZusammenbauweisedesPleuelsBelastungenundnachderZusammenbauweisedesPleuels.•JedesPleuelwirdnachdemAufschneidenzweimalmontiert.•BeidenSchraubenmitSchaftsolltenmindestenssechsfreitragendeGewindegaengevorhandenseingg•DasbeseteAnzugsverhaftenimueberelastischenBereichzeigenDehnschaftschraubenbzw.SchraubenmitGewindebisunterdenKopf.•DieDauerhalgbarkeitvonSchraubenverbindungenwirdausschliesslichvondHhdtlihSkttibtitderHoehederoertlichenSpannungskonzentrationbestimmt.连杆算例连杆算例M81109•M8x1-10.9•Beyondyield-pointtinghtened•Max6000rpmMax.6000rpm以下只对核心设计过程行总结连杆螺栓的工作载荷计算连杆螺栓的工作载荷计算连杆螺栓的工作载荷计算连杆螺栓的工作载荷计算连杆螺栓的工作载荷连杆螺栓的工作载荷150000500010000versalloa-10000-50000Axial/transv-20000-1500009.6423.453.4111145159167173180187193201215249307337350360370383413471505519527533540547553561575609667697710720CkAl(d)CrankAngle(degree)TransversalAxial横向载荷＝5.35/2kN=2.7kN轴向载荷＝10.5/2kN=5.25kN最小轴力要求最小轴力要求连杆体连杆盖允许产生•连杆体与连杆盖之间不允许产生相对滑动•连杆体与连杆盖之间不允许产生相互分离连杆体与连杆盖之间不允许产生相互分离此例2700/0.12=225002700/015=180002700/0.15=18000连杆螺栓连结的有限元分析连杆螺栓连结的有限元分析连杆结构及离散化模型连杆结构及离散化模型连杆结构及离散化模型连杆结构及离散化模型螺栓模型螺栓模型Ｐｒｅｌｏａｄ２５ｋＮＷｏｒｋｌｏａｄ０ｋＮ连杆应力分布杆力分布Ｐｒｅｌｏａｄ２５ｋＮＷｏｒｋｌｏａｄ８ｋＮ螺栓轴力载荷螺栓轴力载荷Screwaxialloadunderpreload32kNScrewaxialloadunderpreload32kN0-10000-5000-20000-15000Axialload-30000-25000-3500001234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435NodalnumberWrokload0kNWorkload8kN螺栓轴力载荷螺栓轴力载荷SilldScrewaxialload36000380002600028000300003200034000ad160001800020000220002400026000Axialloa80001000012000140001600002000400060008000100000200040006000800010000Workingload(N)Preload10kNPreload32kNPreload20kNPreload15kNPreload25kNPreload35kNPreload28kN螺栓轴力载荷螺栓轴力载荷ScrewaxialloadvariationScrewaxialloadvariation65007000750045005000550060006500ation20002500300035004000Loadvaria5000500100015002000-5000100020003000400050006000700080009000Workingload(N)Pld10kNPld32kNPld20kNPld15kNPreload10kNPreload32kNPreload20kNPreload15kNPreload25kNPreload35kNPreload28kN螺栓轴力载荷螺栓轴力载荷LoadcoefficientLoadcoefficient90.0%100.0%500%60.0%70.0%80.0%n20.0%30.0%40.0%50.0%Percen-200%-10.0%0.0%10.0%20.0%0100020003000400050006000700080009000Workingload(N)Preload10kNPreload32kNPreload20kNPreload15kNPreload10kNPreload32kNPreload20kNPreload15kNPreload25kNPreload35kNPreload28kN轴力计算值Vs测量值轴力计算值Vs.测量值轴力计算值Vs测量值轴力计算值Vs.测量值Screwloadunderpreload10kNScrewloadunderpreload15kN130001400015000160001700018000laxialload180001900020000210002200023000laxialload9000100001100012000130000100020003000400050006000700080009000Total14000150001600017000180000100020003000400050006000700080009000TotalWorkingload(N)FEATestedWorkingload(N)FEATestedScrewloadunderpreload20kN25000260002700028000oadScrewloadunderpreload25kN30000310003200033000oad200002100022000230002400025000Totalaxiallo250002600027000280002900030000Totalaxiallo190000100020003000400050006000700080009000Workingload(N)FEATested240000100020003000400050006000700080009000Workingload(N)FEATested轴力计算值Vs测量值轴力计算值Vs.测量值Screwloadunderpreload28kNp3500036000330003400035000lload300003100032000Totalaxial270002800029000270000100020003000400050006000700080009000Workingload(N)FEATested螺栓弯曲变形螺栓弯曲变形Screwdeformationunderpreload10kN202551015ight(mFreeWorkload0kNWorkload1kNWorkload2kN-505AxialheigWorkload3kNWorkload4kNWorkload5kNWorkload6kNWorkload7kN-20-15-10Workload7kNWorkload8kN-0.0100.010.020.030.040.050.060.07Transversaldeflection(mm)螺栓弯曲变形螺栓弯曲变形Screwdeformationunderpreload25kN2025101520ht(mFreeWorkload0kNWorkload1kNWorkload2kN-505AxialheighWorkload2kNWorkload3kNWorkload4kNWorkload5kNWorkload6kN-15-10Workload7kNWorkload8kN-20-0.010.010.030.050.07Transversaldeflection(mm)螺栓弯矩载荷螺栓弯矩载荷Bendingmomentunderpreload10kN-100001000-4000-3000-2000Moment(NmWorkload0kNWorkload1kNWorkload2kNWorkload3kNWorkload4kNWorkload5kNWorkload525kN-6000-5000MWorkload5.25kNWorkload6kNWorkload7kNWorkload8kN-8000-700001234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435NodalnumberMax.moment571.01-191.75-948.03-1691.7-2000-100001000-2502.6-3842.8-4226.1-5379.6-635372604-7000-6000-5000-4000-3000Moment(Nm-7260.4-80000123456789Workload(kN)螺栓弯矩载荷螺栓弯矩载