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機械社區(qū)

標題: 螺釘軸向力計算方法-Screw axial force calculation---討論 [打印本頁]
作者: easylife    時間: 2008-11-2 13:28
標題: 螺釘軸向力計算方法-Screw axial force calculation---討論
在對一些依靠螺釘緊固的零件進行變形等靜力學仿真計算時,
; s- p+ l( a+ v: S9 ^3 \必須先根據(jù)螺釘安裝扭距,計算螺釘緊固后施加在零件表面上的軸向壓力.- U+ O2 Y" `! R
將這個軸向力做為零件仿真計算的一個關鍵邊界條件,提供給仿真同事.) Q; U, p. e4 B3 c$ w: j& g
問題是不同的計算方法和公式,計算結果有最大達300%的差別:
( J# l! c2 Z( x/ o2 Z6 F如M2*0.4 螺釘,緊固力矩2.5in-lb,一方法(機械設計手冊理論公式)400N,Eng-tips上另一公式近1200N.- G) R' a9 ^4 }" P" [5 m
方法三(機械設計手冊,力矩系數(shù)K取0.15-0.20),700N-900N.
8 ~' [/ S9 Z; l2 W" M2 c很難抉擇那種方法是最合適的.
3 W2 m: {& T3 D- `
  g* [& A6 x4 i( U) F( `7 J有朋友遇見過類似問題么?
; L& t& o4 B& n2 j! H5 y$ s有興趣的話改天我將詳細求解過程附上
) T2 q  x' R/ {- K) E3 P$ d' L" n- b+ r7 j$ e
BR.
作者: hanchaohui    時間: 2008-11-4 10:20
這種計算方法是否在太空中非常有實用價值
作者: easylife    時間: 2008-11-4 12:55
原帖由 hanchaohui 于 2008-11-4 10:20 發(fā)表 6 P$ T9 m; p7 U( c1 c
這種計算方法是否在太空中非常有實用價值
% j' D/ {% r/ e) _5 o# D* A) K
沒接觸搞航天的工程師,，不是很清楚
作者: easylife    時間: 2008-11-4 23:17
和一個20多年經(jīng)驗的老工程師溝通后,，他認為T=KFd,K=0.15-0.20的經(jīng)驗計算公式(機械設計手冊螺母緊固力矩計算公式)是可以接受的.
( J/ w- n& d5 N/ q2 a3 t3 T5 a即1樓方法三.
作者: 機械神話    時間: 2008-11-4 23:30
樓主，幾個問題探討一下：
& J) |# t1 V( c1.理論計算的軸向力可信嗎？（如果你對軸向力有特別的要求,，做臺架試驗應是最可靠的）
" b- e; J/ m: _% ?1 y* v8 x4 U2.仿真計算的變形結果可靠嗎,？如果有了仿真的結果,，樓主準備怎么用,？' e3 ~5 n2 f3 `2 a: ~
( ^0 F. D( i: i. y& z3 K# y
樓主的東西應該對變形有嚴格的控制。
作者: 機械神話    時間: 2008-11-4 23:40
[attach]97050[/attach]. w5 Q7 ]3 `# a  c& {5 s# g
- @7 P6 W  r0 K$ {
[ 本帖最后由 機械神話 于 2008-11-5 13:55 編輯 ]
作者: easylife    時間: 2008-11-6 00:11
原帖由 機械神話 于 2008-11-4 23:30 發(fā)表 # |- `- E, O1 ?0 r- Q) {
樓主,，幾個問題探討一下：
( F7 x, o: l) \  p! _1.理論計算的軸向力可信嗎,？（如果你對軸向力有特別的要求，做臺架試驗應是最可靠的）
# b6 P$ V, z6 K* r' E1 Y1 B2.仿真計算的變形結果可靠嗎,？如果有了仿真的結果,，樓主準備怎么用？
! u. }7 V) L" g/ c! Y. V" S) h: N
( d: v! l. C& k! v' k# s, x( R樓主的東西應該對變形有嚴 ...
5 H  M# z( W2 q% ?6 z
& `# A- j4 B8 M0 q, b1 ]+ I
1.理論計算時涉及的變量太多,參數(shù)值選擇范圍很大(很多也是經(jīng)驗值,如摩擦系數(shù)),導致計算結果精確度不是很理想. 因為本人涉及產(chǎn)品中使用的螺釘很小 (M2*0.4), 恐怕很難用臺架試驗方法驗證. 在建筑行業(yè),需要控制高強度螺栓的預緊力時,好象是通過檢測螺栓的伸長率來控制軸向力的. 4 w  d1 O: M8 X; d; t* m) c7 u
2.目前來看,對仿真計算的結果認可度還是比較高的,不然工作無法開展,復雜結構的變形,應力,模態(tài)等手工很難計算. 目前是設計提出分析對象,仿真結果指導設計,對結構進行優(yōu)化,測試對設計,仿真結果進行驗證. 試驗結果異常時仿真組進行失效分析,或者公差敏感度分析.
3 T' g3 H8 F/ b6 o3 Q/ R3 p( V設計,仿真,測試密不可分.
作者: easylife    時間: 2008-11-6 00:18
原帖由 機械神話 于 2008-11-4 23:40 發(fā)表 " Y; K! f8 A. @8 e7 ]. g
97050

, n* t. y% h( K8 A. `8 r
7 K$ }0 f- _" P2 V0 k0 N. Lhttp://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=146075&page=4. {( \) a3 _0 P4 Y2 A2 M1 p

3 m! s! g& p7 x樓主的"機械設計手冊T=KFd的使用范圍為“M10‐M64 普通粗牙螺紋”,，樓主要使用這個公式,，K4 \# ^6 B! a- J6 B
值需另行計算,，從上面的計算可知,，對于M2×0.4 的螺紋，名義上K 值約為0.46,。"是在哪兒找到的?
& ?+ Y5 _3 o8 a$ Z8 } 我沒有在設計手冊找到這段話,十分感謝!
作者: 機械神話    時間: 2008-11-6 10:26
標題: 回復 8# easylife 的帖子
這句話我在兩個地方看到：1.徐灝的機械設計手冊2.西工大機械設計手冊第七版,。- J, g. {5 C, ~" m# E9 }
“名義上K 值約為0.46”，這個數(shù)值是根據(jù)理論計算反算的,。
作者: 機械神話    時間: 2008-11-6 10:27
原帖由 easylife 于 2008-11-6 00:11 發(fā)表
3 F3 t% E) _9 k7 x; V! L' S
4 D7 {! M2 C4 Y5 O& B4 k) l7 A& ^( q# `  M. ?; P! r" o
在建筑行業(yè),需要控制高強度螺栓的預緊力時,好象是通過檢測螺栓的伸長率來控制軸向力的.

6 L8 p* ~" M: U4 _; K! b% X- r, d$ k
# Q2 X3 E9 w; H6 f- A機械上也有這種方法,。
作者: easylife    時間: 2008-11-6 19:36
原帖由 機械神話 于 2008-11-6 10:26 發(fā)表 5 J; a8 m: I  _/ a2 E" i
這句話我在兩個地方看到：1.徐灝的機械設計手冊2.西工大機械設計手冊第七版。7 d2 ?: O& b1 ^) l
“名義上K 值約為0.46”,，這個數(shù)值是根據(jù)理論計算反算的,。
1 ]. _6 e- a& ?' u
7 P: x1 k7 \- w& V/ x- R: x
在西工大機械設計手冊第七版67頁找到了這段話，如下圖,。
! {* F/ _5 [. R
5 v/ g# m; L, g斑竹認為理論計算方法的意義大么,？
7 Y% {- t, V$ K2 y6 c" ^% z( v我的意思是計算時涉及變量很多，其中摩擦系數(shù)的合理選取很難,，基本上也是選擇的經(jīng)驗系數(shù),，難以保證結果準確性。
( g5 A# F: v" K- A- r' ~5 p' d% I0 }9 R0 }2 h  r! c
[ 本帖最后由 easylife 于 2008-11-6 19:38 編輯 ]
作者: 機械神話    時間: 2008-11-6 19:49
標題: 回復 11# easylife 的帖子
我不說過這句話了嗎,？
+ ]4 U$ Z) k2 B# V“1.理論計算的軸向力可信嗎,？”
作者: easylife    時間: 2008-11-6 19:57
原帖由 機械神話 于 2008-11-6 19:49 發(fā)表 # m7 o' Z5 M" m# Y
我不說過這句話了嗎,？
0 P5 E' \7 |' u; s“1.理論計算的軸向力可信嗎？”

" I5 P3 L4 p( j- w2 K( V& ~0 H; Uhehe,
! d9 W; t& x- F: R. i在一些關鍵計算過程中,，我對摩擦系數(shù)的選取一直心存懷疑,。于是老板叫我設計一套測量摩擦力的裝置，發(fā)現(xiàn)要在實測中盡量模擬工作環(huán)境也不是那么容易的事情,，焦頭爛額中.../ M* R# Z  ^6 E+ W8 k
斑竹作過類似測量摩擦力的工作或實驗么,？
7 N3 z: g. L. X" r6 |+ v+ g( A. m  O5 d6 S% L( o! D( w
順帶把3種計算軸向力得方法貼上.
作者: 機械神話    時間: 2008-11-6 20:00
理論計算和仿真在初次設計時，幾乎是無用的,，只能憑借類似的經(jīng)驗加大安全系數(shù),，往往有了實驗數(shù)據(jù)，再去驗證有限元分析與實際的逼近程度,，以后有什么改動,，類似的有限元分析才有可靠的邊界條件。
' J" V3 N! q! i: u" V! d1 B9 e' j
樓主,，您的觀點呢,？
+ W, x, W1 e& S: p2 k2 }
: q" b5 w1 h6 g0 Z5 n回到樓主的話題，你的“詳細求解過程”是如何的,？談談你實際是怎么做的吧,？
作者: easylife    時間: 2008-11-6 20:12
原帖由 機械神話 于 2008-11-6 20:00 發(fā)表
% W# d3 I$ p; \4 V' Z理論計算和仿真在初次設計時，幾乎是無用的,，只能憑借類似的經(jīng)驗加大安全系數(shù),，往往有了實驗數(shù)據(jù)，再去驗證有限元分析與實際的逼近程度,，以后有什么改動,，類似的有限元分析才有可靠的邊界條件。
, k$ }. Z7 u$ \5 ~, V% ?) Z. ?. m% ]/ K
樓主,，您的觀點呢 ...

9 {+ J* i& T: G6 w4 y9 a
6 O* S9 {8 v1 p  z8 |9 s7 ^+ H' n我實踐經(jīng)驗不多,，談點自己的認識吧。
. y, w% S& k$ t9 ~設計若有以往產(chǎn)品作參考,，參考以往設計和經(jīng)驗最重要,，也最容易成功， 而仿真不過是錦上添花,，或者是為了應付而仿真,。以前所在的國企就是這樣的。
4 `+ V) e4 i5 ~: A+ }! w而對于一些新結構,，或者手工計算和經(jīng)驗無法解決的工程問題,，仿真將成為至關重要的設計工具，最后通過測試試驗對仿真結果進行驗證。聽說過得實例有硬盤里面的音圈馬達設計,，電磁(EM)分析全部依靠仿真計算,。
$ l0 q( }6 [% z" f# R所以仿真的應用程度也和產(chǎn)品性質相關。
/ z. i) K. a# g' ~2 ^% t! u
' }+ k" W# G  [4 E, l$ r3 [關于軸向力計算,，我自己無機會驗證計算方法的正確性,，只有向大家請教。目前得到老板認可的是第二種計算方法,。
作者: 機械神話    時間: 2008-11-6 20:13
類似的摩擦力測量沒有做過,。
& ?+ e' j1 H( U1 r  L* o4 c" p: U( V+ F3 O! {$ r
但只要是重要的地方，所有摩擦力我都取自于實驗數(shù)據(jù),，哪怕實驗做錯了,，呵呵。比如軸承,、導軌,、平面的摩擦力。我有時連軸承的摩擦力都不敢相信,，理論的可是0.002呀,。
0 @: e4 q( K8 ~. x$ |7 S! C
2 J+ c/ s* e0 p' I5 g+ r樓主回復真快，自習看看你的calculation,。
作者: easylife    時間: 2008-11-6 20:20
原帖由 機械神話 于 2008-11-6 20:13 發(fā)表
9 i1 z! I; l9 N1 }1 C0 E4 h5 U類似的摩擦力測量沒有做過,。
* U; w( \9 b2 h3 |- N9 \3 e; ^" o2 I( a) {, m0 }. A% L
但只要是重要的地方，所有摩擦力我都取自于實驗數(shù)據(jù),，哪怕實驗做錯了,，呵呵。比如軸承,、導軌,、平面的摩擦力。我有時連軸承的摩擦力都不敢相信,，理論的可是0.002呀。
2 `2 j8 B) }2 f, f% Q4 l% ~! S, ~* ]5 K6 S+ P2 Z9 N8 k5 i! G# x
樓主回復真快,， ...
) L  ?9 d  F$ R, }; z
, J6 G* x/ R3 Z) z/ p
看來斑竹時間和資金都挺充裕啊,，每個摩擦系數(shù)都自己實驗測量？- U7 ]- K/ k1 B. t" x

) G( w: g( O) n“樓主回復真快,， ... ”
8 C. M" [% O4 W莫非斑竹在學校實驗室"自習",？
作者: 機械神話    時間: 2008-11-6 20:24
標題: 回復 17# easylife 的帖子
依樓主的意見，測量一個摩擦力或者摩擦系數(shù),，需要多少時間和資金,？; l9 Y1 ~( _$ Y2 O! P3 L
4 {2 h0 e0 V4 b3 [: X! ~: `) ~
我時間不多，資金也不多。只是摩擦力如果和實際差別很大,，設備的性能性能差別很大,。
8 R, N1 U8 x- J, ^
4 _" X( ?! ^2 M很久沒有自習了。
作者: easylife    時間: 2008-11-6 20:38
原帖由 機械神話 于 2008-11-6 20:24 發(fā)表
+ r0 s. y" O1 n" n依樓主的意見,，測量一個摩擦力或者摩擦系數(shù),，需要多少時間和資金？
/ Y4 C2 W, z; R+ b8 _
. u$ m* i9 R+ Z4 \# N我時間不多,，資金也不多,。只是摩擦力如果和實際差別很大，設備的性能性能差別很大,。
' Z9 y( A( |) l, p' [! _- u8 G  Y0 t$ R& T# p2 L' C7 w
很久沒有自習了,。
/ c, W3 A) [* B3 X
- H% p& e& g+ B/ d
至少需要一兩個精度還可以的傳感器吧？然后怎么也得設計加工一些夾具之類的,。9 F( J. L% ]+ `1 |3 S! c
查了下Omega的力傳感器LCM302系列每個兩百多美元 ,，而且還要另外花兩百多美元買轉換器，將傳感器輸出的模擬信號轉化為數(shù)字信號,。" d9 W$ Z/ J, R9 C* y+ e
不便宜了,。
/ t+ G4 Q% O+ q% `- ]4 {* x測試結果也不是次次如人意吧？分析,，調整也挺費時間的,。+ [  E3 v$ d' p# K: G" o' P$ Q

$ U6 S3 ?$ U0 V3 M不過工作需要的話這些工作也是必須要做的。
作者: easylife    時間: 2008-12-13 11:14
最近同事做了相關測試,M2.5螺釘,.扭距0.3N*m左右(2.5in-lb=0.28N*m),實測軸向力只有400N左右.
+ k2 h4 i$ ~. ~0 w: r1 Q8 I+ B也就是說大概和計算方法一相吻合(計算時摩擦系數(shù)取0.17左右),Fa=400N.6 ]; [& {* l% o2 O0 P- X5 t
而工作中被建議選擇方法二. 孰是孰非?- W7 W! z1 V6 }+ ]

, j) M6 k6 T" b# Y) j方法二中公式異常簡化,導致同規(guī)格螺紋而頭部直徑不一樣的螺釘軸向力計算結果一樣,顯然不是很合理--盡管頭部摩擦力矩所占比較較小.4 Y0 q. A" J2 e- u
而方法一中待定參數(shù)過多,導致計算結果波動范圍也較大.- r( f* L8 G& E. q! F
這樣兩種方法都不是很理想,只能選擇其中一種作為近似的處理方法.& I; x0 |5 j9 R! G  _# S
而從測試結果來看和第一種計算方法結果相同,但不排除偶然吻合的可能性.- z" l) X5 c2 `5 `; L- v
! S1 e" v& ^9 ~8 w1 p
[ 本帖最后由 easylife 于 2008-12-13 11:25 編輯 ]
作者: 機械神話    時間: 2008-12-13 11:26
標題: 回復 20# easylife 的帖子
你有試驗數(shù)據(jù)和理論計算值,，一對照就知道了,，最多以后算的時候三個方法一同算一遍，而且這也是常見的事,，有時為了數(shù)據(jù)的可靠,，要用幾種原理方法一起計算。
作者: easylife    時間: 2008-12-13 11:49
原帖由 機械神話 于 2008-12-13 11:26 發(fā)表 , S  Y6 c2 m9 J6 W2 C
你有試驗數(shù)據(jù)和理論計算值,，一對照就知道了,，最多以后算的時候三個方法一同算一遍，而且這也是常見的事,，有時為了數(shù)據(jù)的可靠,，要用幾種原理方法一起計算。

+ R' |+ L: Z! P: R( U" L6 W# q. i* M& B+ z7 P, w0 I: w: F
因為實驗不是我自己做的,，對其詳細的情況不了解. 只是詫異于以往大家認可使用的經(jīng)驗公式和實測結果相差一倍.
9 f8 T9 t3 a  q% N有人分析可能由于實驗用螺釘和我們計算對象電鍍工藝不同, 摩擦系數(shù)可能存在較大差異.2 v/ m& }1 f* p! i8 t$ [1 M7 h

: w+ Q$ w. h' t9 J斑竹所說的"三個方法一同算一遍"未嘗不是種辦法,但如我開頭所說,三種方法相差太大,導致最終取nominal值時犯難.
' P% V1 P  U0 C其實計算只是一個參考,其他因素如安裝工藝也會影響軸向力. & f2 d9 @: n$ v+ p( O, j
如在物體上使用一螺釘固定零件,中間有個較硬但會變形的橡膠圈,緊固工具是定力矩扳手,% }$ R- V7 X4 C9 Z6 D' E" M, j
拋開力矩扳手的扭力值標定偏差不談, 安裝時先用力按住零件再擰緊到設定的扭距, 和不按住零件擰緊到設定的扭距.
5 [7 _, b7 ?  n, a結果螺釘受到的軸向力會一樣么?0 ^6 [7 r" v* T; ]5 M7 `' }5 r

+ k$ E5 \" z3 `5 j* Y/ x需要施力在零件上么?多大合適?--這是某些安裝工藝需要考慮的.
& l" p( O) f  d* u6 S( d0 v/ |4 C
0 h% E9 d9 `, y, J2 h) a( V[ 本帖最后由 easylife 于 2008-12-14 01:22 編輯 ]
作者: 249804313    時間: 2011-2-11 22:17
不錯  學習一下  我也是做這方面
作者: liuyuanqing2009    時間: 2011-2-17 20:43
好東西,，我正好用得著
作者: yxb1112    時間: 2011-4-24 21:12
謝謝樓主~~正需要這個信息呢
作者: zzz2008    時間: 2011-5-16 08:52
有人用過這個方法嗎，效果怎樣,？
作者: cz2008dd4    時間: 2012-7-5 09:17
我想請教一下一般產(chǎn)品受螺栓的軸向力是不是就是預緊力,？
作者: 蘭蘭蘭    時間: 2021-5-8 11:44
沒有威望值，文件都下載不了
作者: zengdongzi1    時間: 2021-6-9 09:46
easylife 發(fā)表于 2008-11-4 23:17$ P; j3 r8 o6 z3 F; k5 p
和一個20多年經(jīng)驗的老工程師溝通后，他認為T=KFd,K=0.15-0.20的經(jīng)驗計算公式(機械設計手冊螺母緊固力矩計算 ...
$ a  x/ p- r4 w' h
這個公式普遍適用; `/ K( z5 L" I+ M( o0 M. H




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