机械设计螺纹连接的强度计算.pptVIP

* * §5-6 螺纹联接的强度计算 1 螺纹联接的失效形式和设计准则 2 松螺栓联接的强度计算 3 紧螺栓联接的强度计算 3 紧螺栓联接的强度计算 紧螺栓联接强度计算 ⑴仅受预紧力的紧螺栓联接 ⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接 ⑶同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接 ⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接 螺栓杆与孔壁的挤压强度条件： 螺栓杆的剪切强度条件： Lmin——挤压面的最小高度, Lmin ≥1.25d0 d0 ——光杆直径 ①当用铰制孔用螺栓联接时 ②当用普通螺栓联接时 F F/2 F/2 F0 F0 T1 因横向载荷是由预紧力在被联接件间产生的摩擦力来抵抗的，所以应满足： 预紧力F0（拉伸应力）+ 螺纹摩擦力矩T1（扭转切应力） 强度计算准则（与仅受预紧力的螺栓联接相同）第四强度理论：螺栓的计算应力为 ： F F/2 F/2 F0 F0 T1 校核式 设计式 ⑶同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接 螺栓受预紧力F0后，再在工作拉力F 的作 用下，螺栓的总拉力F2 = ? 螺母未拧紧 螺母已拧紧 已承受工作载荷 受力变形图 F2 F0 被联接件总压缩量为： 螺栓总伸长量为： 螺栓中总拉力为： F2(F2 ＞ F1) （1） 式中F1为残余预紧力 F0 F2 力与变形线图 λb F0 Ob 力 变形 λm Om 力 F0 λm λb Ob Om 力 变形 θm θb F0 螺栓 被联接件 合并后 预紧后： 预紧且有工作载荷后： △F F0 Ob Om 力 变形 A B C λb λm △λ θb θm F2 F F1 力与变形线图 为保证连接的紧密性，应使残余预紧力F1 ＞0，一般根据连接的性质确定F1的大小。 推荐采用的F1为： 对于用密封要求的连接，F1=（1.5～1.8）F 对于一般连接，工作载荷稳定时，F1=（0.2～0.6）F 工作载荷不稳定时，F1=（0.6～1.0）F 各力定义: 1、预紧力F0（拧紧螺母后，作用在螺栓上的拉力和被联件上压力） 2、工作拉力F（对螺栓联接施加的外载荷） 3、 残余预紧力F1 4、螺栓的总拉力F2 △F F0 Ob Om 力 变形 A B C λb λm △λ θb θm F2 F F1 （2） （3） （1） 强度计算 这时即可套用前面预紧力作用下螺栓强度计算式，考虑受载后补充拧紧，总载荷取总拉力F2的1.3倍 设计式： 校核式 疲劳强度计算 轴向工作载荷变化范围：0 ～ F 螺栓所受的总轴向拉力：F0 ～F2 螺栓中的应力变化范围： （忽略螺纹间摩擦力矩） ～ 疲劳强度计算 应力幅： 那么，强度条件为： 对重要零件，校核 疲劳安全系数： §5-5 螺栓联接受力分析和强度分析总结 仅受预紧力作用的螺栓联接 同上 疲劳强度 静强度 铰制孔用螺栓 普通螺栓 受轴向载荷 受横向载荷 工作前受预紧力，工作后受残余预紧力及工作载荷共同作用 取二式计算结果中较大的ds 选择螺栓 螺栓受预紧力，受工作载荷的剪切和挤压作用 螺栓只受预紧力，靠摩擦力抵抗外载时，应控制预紧力 紧螺栓联接 承载前螺栓不受力，承载后螺栓受拉力 松螺栓联接 设计式 计算式 受力特点 联接状态 螺栓联接受力分析和强度分析总结 在强度计算公式中所使用的载荷必须是计入各种影响后螺栓承受的总的载荷： 松螺栓联接为工作载荷F； 对只承受预紧力的紧螺栓联接要考虑拧紧力矩的影响：为预紧力F0的1.3倍； 对同时承受轴向工作载荷的紧螺栓联接，考虑受载后补充拧紧，总载荷取总拉力F2的1.3倍。 强度校核计算 由机器要求确定工作载荷F 由工作性能要求确定工作状态下连接的紧密性要求确定残余预紧力F1 计算螺栓中的最大拉力F2及危险截面最大应力σca 试选螺栓尺寸，确定d1 细节结构设计 NO YES 由工作性能要求确定工作状态下连接的紧密性要求确定需要的残余预紧力[F1] 试选螺栓尺寸，确定d1 由机器要求确定工作载荷F 由螺栓材料性能计算螺栓可承受最大拉力F2 计算螺栓联接中的残余预紧力F1 细节结构设计 NO YES 确定螺栓预紧情况F0 §5-8 提高螺纹联接强度的措施 1 降低应力幅，提高螺栓疲劳强度 2 改善螺纹牙上载荷分布不均匀现象 3 减小应力集中 4 采用合理的制造工艺方法 1 降低应力幅，提高螺栓疲劳强度 由式 可知： 减小螺栓刚度Cb或增大被联接件的刚度Cm都可以减小应力幅