螺栓设计

项目设计

PRO JECT

题目：气缸盖螺栓组联接的设计系别：机械工程系

专业：机械设计制造及自动化

学制：四年

姓名：许磊

学号：1306011031

导师：王学军

2015 年10月23日

1

目录

第 1 章气缸盖螺栓组联接的设计_________________________ 错误！未定义书签。

1.1.设计题目_______________________________________ 错误！未定义书签。

1.2.设计数据_______________________________________ 错误！未定义书签。

1.3.设计要求_______________________________________ 错误！未定义书签。

1.4.作业目的_______________________________________ 错误！未定义书签。第 2 章气缸盖螺栓组联接的设计与计算___________________ 错误！未定义书签。

2.1.螺栓组连接类型的选择 ___________________________ 错误！未定义书签。

2.2.单个螺栓设计 ___________________________________ 错误！未定义书签。第 3 章设计小结 _______________________________________ 错误！未定义书签。参考文献_______________________________________________ 错误！未定义书签。附件表格及图纸 _________________________________________ 错误！未定义书签。

2

第 1 章气缸盖螺栓组联接的设计

1.1.设计题目

如图1-1所示为一气缸盖螺栓组结构简图，气缸盖与气缸用Z个直径为d（mm）的螺栓联接，缸盖与缸体均为钢制，气缸内工作压力为p（MPa），气缸内径为D（mm），壁厚δ=20mm，气缸盖厚度C=25mm，气缸体凸缘厚度e=25mm，方案参数见下表。为避免气缸漏气，螺栓间距t0不能太大，可参考教材确定。

图 1-1气缸盖螺栓组结构简图

1.2.设计数据

1.3.设计要求

1.设计说明书一份，主要包括：螺栓布置和螺栓直径计算等。

2.绘出螺栓联接结构图。

1.4.作业目的

1.利用课堂所学的基本知识设计螺栓连接。

2.掌握螺栓连接的设计步骤

3.运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及

初步学会综合运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算，制造

工艺与装配工艺等方面的问题。

4.熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。

3

机械设计II 项目设计

4

第 2 章 气缸盖螺栓组联接的设计与计算

2.1. 螺栓组连接类型的选择

考虑到联接结合面的几何形状和螺栓的布置形式要满足各螺栓和结合面间受力均匀，便与加工装配，由于气缸与汽缸盖均是圆形结构和对气密性的要求，故采用图示结合面的几何形状和螺栓的布置形式。

2.2. 单个螺栓设计

由气缸内径D=100mm ，工作压力P=3.0MP ，可知，气缸盖所受的作用力Q=4**2

D P π即轴向工作载荷F （N ）=Z Q 。 设计螺栓个数z=8，由于受到轴向工作载荷，所以分配到每个螺栓的工作载荷F=Z Q 。F=2945.243113N 。联接结合面时已有预紧力F ′，当受工作载荷作用是，螺栓所受拉力增至F0 ，其拉伸变形增加，被联接件所受压力由原来的F ′减小到F 〞，由螺栓的静力平衡条件，可得F 0=F+F 〞。由于气缸的气密性要求较高，所以取参考值F 〞=1.5F ，即Ｆ〞＝4417.864669N 。所以F0=F ′+F 〞

=7363.107782N 。 查表5-1选用8.8级螺栓其σs=640MP 。根据表5-3，初估计直径为d1<=16mm,取S=3.5，得螺栓的许用应力为[σ]=S

=640/3.5=182.8571429MP 。由式（5.18）d l =（（4*1.4*F 0）/(π*128）^1/2=14.35546875mm 。查表GB/T5782－2000可选M16的螺栓，再由机械设计课程设计手册表3-30扳手空间

E=K=16mm 。可设计出气缸盖的基本尺寸：a=100+16*4+20*2=212mm

b=a －16*2=180mm

机械设计课程设计

5

第 3 章 设计小结

通过气缸盖的设计，更进一步熟悉了螺纹连接的基本类型和标准螺纹连接件、螺纹连接的预紧、单个螺栓连接的强度计算、螺栓组连接设计及有关螺纹查表作图知识的原理及应用。在完成这次大作业的过程中暴露了自己许多的问题。新的知识没能很好的理解，过去学到的知识也遗忘的很多，特别是UG 出dwg 文件这块，为了完成作图任务又把原来的UG 教材拿来看了半天，最终才勉强完成。

在这次大作业中，我学习了前几届学长的设计，没有继续使用AutoCAD 作图，毕竟气缸盖这是一个较为复杂的实物，考虑到如果用AutoCAD2014作图的话，耗时是一方面，另一方面觉得自己在回顾半年的CAD ，是时候回顾一下UG 作图。

这次的数据处理，我实现了一笔没动，没有在草稿纸上画一笔，全部用Excel 表格和它的公式计算的，设计数据方面花的时间大大缩减，加在一起花的时间不到3个小时，期间包括查书，查资料的时间。在原来的计划中设计数据会花超过53

的时间。下次的课程设计会继续使用Excel 表格

同时从本次的大作业中，我在画UG 的时候也深深的体会到了，很多东西是很容易忘记的。同时也有许多东西是学不完的，这次的作业中也让我学会了怎么样从UG 标准库中调取螺栓和螺母，同时也巩固了以前的知识，让以前的知识更加的稳固了。

大作业和以前的作业不同了，综合性更高并且综合的多门学科的知识，做这样的作业我们得到了很好的锻炼，也使我们意识的机械设计这门学科的重要性。