某汽车底盘系统连接点螺栓设计与强度校核（计算报告）

螺栓连接结构设计与强度校核报告如下：

高强度螺栓计算验证 参照VDI2230标准
计算方法				计算验证/初选验证
夹持				中心/偏心
螺栓类型			螺纹连接/螺栓连接
螺栓连接方式				单螺栓/单螺栓受横向载荷
工作载荷				静态/动态
螺栓连接载荷
加载方式是否偏心					是/否
是否预设夹持力					是/否
扭矩		Mt =			39.5	N*m
受扭矩接触面数量	qM			1
横向载荷		FQ =			642	N
受载荷接触面数量	qF			1
打紧方法				设定
扭紧系数		aA =			1.4
螺栓螺纹间摩擦系数		mGmin  =			0.12
连接件接触面间摩擦系数		mTmin  =			0.15
螺栓头端面摩擦系数		mKmin  =			0.15
是否预设抗滑移安全系数					是/否
要求抗滑移安全系数		SGsoll =			1.2
实体接触面外直径		DA =			27	mm
实体接触面极限直径		DA' =			27	mm
是否预设摩擦面半径					是/否
螺栓承载区最大直径		Dhamax =			12.75	mm
是否预设剪切横截面直径					是/否
是否考虑密封压力					是/否
螺栓工作温度		Ts =			20	°C
连接件工作温度		Tp =			20	°C
螺栓
数据库选择				使用者库
强度等级					10.9
螺栓材料杨氏模量		ESRT =			211000	N/mm²
螺栓最小屈服强度		Rpmin =			940	N/mm²
螺栓抗拉强度		Rm =			1040	N/mm²
螺栓几何尺寸是否自定义
					是/否
数据库选择				使用者库
螺纹类型				细牙螺纹/粗牙螺纹
螺栓类型				六角头全螺纹螺栓/六角头螺栓/六角头细杆螺栓
螺栓规格					M12  x 1,5 x 70
参照标准					DIN  EN ISO 8765
孔径		dh =			13.5	mm
螺栓长度		ls =			68	mm
螺纹角		bGPW  =			60	°
螺母
螺母对边		s =			18	mm
螺母承载区内直径		Da =			12	mm
螺母承载区外直径		dwMu =			16.63	mm
螺母厚度		m =			10.8	mm

连接件数据

	序号	材料	数据来源	杨氏模量N/mm²	最小抗拉强度N/mm²	fG	零件厚度 mm		DA mm			dh mm		T °C
	1	SPHC	User database	205000	270	0.6	2.5		27			13.5		20
	2	SPHC	User database	205000	270	0.6	2.5		27			13.5		20
	3	20#	User database	205000	550	1.51	30		27			13.5		20
	4	SPHC	User database	205000	270	0.6	2.5		27			13.5		20
	5	SPHC	User database	205000	270	0.6	2.5		27			13.5		20
	6	10#	User database	205000	335	0.7	3		27			13.5		20
垫圈
螺栓头处											是/否
螺母处											是/否
螺栓几何
垫圈内径								dhas =			13		mm
垫圈外径								DAU =			24		mm
垫圈厚度								hs1 =			2.5		mm
数据来源										使用者库
垫圈材料											42CrMo4
杨氏模量								EPS =			205000		N/mm²
抗拉强度								RmminS =			1000		N/mm²
表面极限压力系数								fG =			0.3
是否考虑孔倒角											是/否
是否预设嵌入损失值											是/否
嵌入损失量								fz =			25		µm
是否预设载荷系数											是/否
载荷引入点类型											SV6
载荷点与承载区距离								ak =			5.27		mm
是否预设装配预紧力/力矩										是/否
螺栓材料许用率								n =			90		%

 

报告结果:                                          螺栓连接参照VDI2230

____________________________________________________________________________

 

螺栓几何尺寸可以通过使用者改变
六角头螺栓	DIN  EN ISO 8765 - M12.00 x 68.00 - 10.9

 

计算
螺栓规格
螺栓公称直径	d	=	12	mm
螺距	P	=	1.5	mm
孔直径	dh	=	13.5	mm
螺栓头承载面外径	dw	=	16.47	mm
螺栓头承截面内径	da	=	13.7	mm
螺纹螺栓中径	d2	=	11.03	mm
螺栓螺纹小径	d3	=	10.16	mm
螺杆长度	l1	=	40	mm
螺栓长度	ls	=	68	mm
螺母内径	D1	=	10.38	mm

 

夹持长度

lk

=

45.5

mm

 

变形锥角度	j	=	24.13	°
变形锥极限直径	DAGr	=	36.85	mm
变形套筒长度	lH	=	21.99	mm
变形锥体长度	lV	=	11.75	mm

 

连接弹性
螺栓柔度
- 常温下	dSRT	=	2.801	E-6  mm/N
连接件柔度:
- 常温下
中心夹紧	dPRT	=	0.8727	E-6  mm/N

 

扭紧系数	a A	=	1.4
载荷传导系数	n	=	0.14
载荷因子	F n	=	0.033
嵌入损失量	fz	=	25	µm
最小密封力	FKP	=	0	N
要求最小夹持力	FKerf	=	30778.95	N
嵌入损失力	Fz	=	6804.99	N
工作温度下损失预紧力	DF'Vth	=	0	N
温度变化损失预紧力	DFVth	=	0	N
限制开口轴向力	FAab	=	42392.19	N

 

螺栓所受外载荷	FSAmax	=	119.33	N
连接件所受外载荷	FPAmax	=	3468.67	N
常温下允许装配预紧力	FMzul	=	66902.21	N
最小装配预紧力	FMmin	=	41052.61	N
最大装配预紧力	FMmax	=	57473.66	N
最小预紧力	FVmin	=	40982.3	N
最小残余预紧力	FKRmin	=	37513.63	N

 

工作应力
螺栓最大轴向载荷	FSmax	=	67021.54	N
螺纹扭矩	MG	=	67091.82	N*mm
螺栓最大拉应力	szmax	=	760.48	N/mm²
螺栓最大扭应力	tmax	=	287.46	N/mm²
螺栓最大比较应力	sredB	=	800.19	N/mm²
螺栓屈服点安全系数	SF	=	1.17

 

表面压力
承载区域:
- 螺栓头	ApKmin	=	65.64	mm²
- 垫圈	ApUmin	=	185.96	mm²
- 螺母	ApMumin	=	74.07	mm²

 

装配状态
表面压力:
- 螺栓头承载区	pMKmax	=	1019.28	N/mm²
- 第一连接件上垫圈	pMUmax	=	359.77	N/mm²
- 螺母承载区	pMMumax	=	903.25	N/mm²
极限表面压力:
- 垫圈	pGU	=	300	N/mm²
- 第一连接件	PG1	=	162	N/mm²
-最后连接件	pG	=	234.5	N/mm²
压溃安全系数:
- 螺栓头承载区	SpMK	=	0.29
- 第一连接件垫圈	SpMU	=	0.45
- 螺母承载区	SpMMu	=	0.26
注意:
在装配时极限表面压力已经超出

 

工作状态
表面压力:
- 螺栓头承载区		pBKmax	=	1021.1	N/mm²
- 螺母承载区		pBMumax	=	904.86	N/mm²
极限表面压力:
- 垫圈		pGU	=	300	N/mm²
- 第一连接件		PG1	=	162	N/mm²
- 最后连接件		pG	=	234.5	N/mm²
压溃安全系数:
- 螺栓头承载区		SpBK	=	0.29
- 第一连接件垫圈		SpBU	=	0.45
- 螺母连接区		SpBMu	=	0.26
注意:
在工作时极限表面压力已经超出

螺栓旋合长度不需计算，满足强度要求即可

 

螺栓抗滑移及抗剪切安全
横向载荷	FQmax	=	642	N
摩擦夹紧要求最小的夹紧力	FKQ	=	30778.95	N
抗滑移安全系数	SG	=	1.22

 

剪切面积	At	=	88.13	mm²
螺栓剪切强度	tBS	=	644.8	N/mm²
抗剪切安全系数	SA	=	88.52
要求: SA  ³  1.1!

 

扭紧力矩
常温下扭紧力矩	MA	=	143.09	N*m