联接螺栓强度计算方法

联接螺栓的强度计算方法

一．连接螺栓的选用及预紧力：

1、已知条件：

螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=

2、拧紧力矩：

为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。

其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩

擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。

公式：T=T1+T2=K*

F* d

拧紧扳手力矩T=

其中K为拧紧力矩系数，

F为预紧力N d为螺纹公称直径mm

其中K为拧紧力矩系数，

F为预紧力N d为螺纹公称直径mm

摩擦表面状态K值

有润滑无润滑

精加工表面

一般工表面

表面氧化

镀锌

粗加工表面-

取K＝，则预紧力

F＝T/*10*10-3＝17500N

3、承受预紧力螺栓的强度计算：

螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2

外螺纹小径d1=8.38mm

外螺纹中径d2=9.03mm

计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm

紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。

1s

F A σ=

=17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：

=1σ=151 MPa

根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302=

MPa

强度条件：

=≤*=584

预紧力的确定原则：

拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。

4、 倾覆力矩

倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。

已知条件：电机及支架总重W1=190Kg ，叶轮组总重W2=36Kg ，假定机壳固定，

()

2031

tan 2

16

v T

d F T W d

?ρτπ

+=

= 1.31ca σσ≈[]

02

11.34F ca d σσ

π

=≤

电机及支架、叶轮组重心到机壳左侧结合面L=194mm. 考虑冲击载荷，倾翻力矩M 为：

M=W1*(1+**(1+*=190****=0.258m0.238m L4=0.099m

螺栓最大工作载荷：1

222211223344

2222ML Fa i L i L i L i L =+++ 2222319.64x0.258

2x1x0.2582x2x0.2382x2x0.1662x2x0.099

Fa =+++ =

式中：

M ……螺栓组承受的总倾覆力矩（） i ……每行螺栓数量

L ……螺栓到接合面对称轴到距离(m)； z ……螺栓数量；

5、 承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算： 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++

＝17500＋*＝17550N

螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。

2s

F

A σ=

=17550N/58*10-6m 2= 剪切应力：

=

2σ= MPa

根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*=

()

231

tan 2

16

v T

d F T W d

?ρτπ

+=

= 1.32ca σσ≈

强度条件：

=≤*=584 MPa

预紧力的确定原则：

拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。

6.

只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:

1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:

0F ＝17500N

σb —抗拉强度700 Mpa d3＝8.16mm b=1.12mm

=76 Mpa []730*0.6τ≤＝=438 Mpa

2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =30F h/*d3*8*

=3*17500/**8**=204 Mpa []σ≤b=700 Mpa

7.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算: 1）.螺纹牙根部的剪切强度计算: 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++

＝17500＋*＝17550N

d3＝8.16mm

[]

2

11.34F ca d σσ

π

=≤017500

3.14*3** 3.14*8.16*1.12*8

F d b Z τ=

=

b=1.12mm

= Mpa []730*0.6τ≤＝ =438Mpa

2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =3F h/*d3*8*

=3*17550/**8**=204 .76Mpa []σ≤b=700 Mpa 结论：后盖板与机壳联接螺栓强度满足要求。

二、 进风箱柜与机壳连接螺栓的选用及预紧力：

1.已知条件：

螺栓的s ＝730MPa

螺栓的拧紧力矩T= 2、螺纹连接的拧紧力矩：

为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K*0F * d 拧紧扳手力矩T=

其中K 为拧紧力矩系数，0F 为预紧力N d 为螺纹公称直径mm 其中K 为拧紧力矩系数，0F 为预紧力N d 为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态

K 值

有润滑

无润滑 精加工表面 一般工表面 表面氧化

17550

3.14*3** 3.14*8.16*1.12*8

F d b Z τ=

=

取K ＝，则预紧力0F ＝T/*10*10-3＝17500N

3.只承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As （mm ）=58mm 2

外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm

计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度H=1.29mm

紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。

1s

F A σ=

=17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：

=1σ=151 MPa

根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302=

MPa

强度条件： ()

2031

tan 2

16

v T

d F T W d

?ρτπ

+=

= 1.31ca σσ≈[]

02

11.34F ca d σσ

π

=≤

=≤*=584

MPa

预紧力的确定原则：

拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 4. 倾翻力矩

已知条件：进风箱柜总重52Kg,重心距结合面120mm 则倾翻力矩M 为：

M=（W*L ＝52*（1＋）*=*7.7Kg.m= L1=0.258m L2=0.238m L3=

L4=0.099m

螺栓最大工作载荷：1

222211223344

2222ML Fa i L i L i L i L =

+++ 2222

480x0.258

2x1x0.2582x2x0.2382x2x0.1662x2x0.099Fa =

+++

=243N

式中：

M ……螺栓组承受的总倾覆力矩（） i ……每行螺栓数量

L ……螺栓到接合面对称轴到距离(m)；

z ……螺栓数量；

5.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：

螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++

＝17500＋*243＝

螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。

2s

F

A σ=

=58*10-6m 2=

剪切应力：

=

2σ= MPa

根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*= 强度条件：

=≤*=584

预紧力的确定原则：

拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 6.

只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算: 1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:

0F ＝17500N

d3＝8.16mm b=1.12mm

=76 Mpa []730*0.6τ≤＝ =438Mpa

2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =30F h/*d3*8*

=3*17500/**8**=204 Mpa []σ≤b=700 Mpa

7.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:

()

23

1tan 2

16

v T

d F T W d ?ρτπ

+=

= 1.32ca σσ≈[]2

11.34F ca d σσ

π

=≤017500

3.14*3** 3.14*8.16*1.12*8

F d b Z τ=

=

1）.螺纹牙根部的剪切强度计算: 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++

＝17500＋*243＝

d3＝8.16mm b=1.12mm

= Mpa []730*0.6τ≤＝ =438Mpa

2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =3F h/*d3*8*

=3***8**=205Mpa []σ≤b=700 Mpa

结论：进风箱柜与机壳连接螺栓强度满足要求。 三．叶轮轴盘与叶轮连接螺栓的选用及预紧力：

1.已知条件：

螺栓的s ＝730MPa

螺栓的拧紧力矩T= 2、螺纹连接的拧紧力矩：

为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K*0F * d 拧紧扳手力矩T=

其中K 为拧紧力矩系数，0F 为预紧力N d 为螺纹公称直径mm 其中K 为拧紧力矩系数，0F 为预紧力N d 为螺纹公称直径mm

17572.9

3.14*3** 3.14*8.16*1.12*8

F d b Z τ=

=

取K ＝，则预紧力0F ＝T/*10*10-3＝17500N

3.只承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As （mm ）=58mm 2

外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm

计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度H=1.29mm

紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。

1s

F A σ=

=17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：

()

203

1tan 2

16

v T

d F T W d ?ρτπ

+=

=

=1σ=151 MPa

根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302=

MPa

强度条件：

=≤*=584

预紧力的确定原则：

拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。

4.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算： 1）、叶轮转矩。

9550

n p

M n

= 式中：P ……通风机功率(kw)； n ……通风机转速(r/min)。 已知：P ……通风机功率11(kw)； n ……通风机转速2930(r/min)。 叶轮转矩。

11

9550

2930

n M = 35.9(.)n M N m = 2）、叶轮轮盘与轴盘连接螺栓的选用：

联接应预紧，受转矩后，被联接件不得有相对滑动。

螺栓联接：螺栓所在的圆周半径 (m)；螺栓直径M10；螺栓数量6；

普通螺栓联接，各螺栓受力：1n K T

F rz μ=

式中：

K n ……可靠性系数，通常取

1.31ca σσ≈[]02

11.34F ca d σσ

π

=≤

T ……作用在联接结合面内的转矩，n M T =； μ……预紧联接结合面的磨擦因数，取μ＝； r ……螺栓所在的圆周半径(m)； z ……螺栓数量。

由以上公式计算出传递转矩螺栓所需的每个螺栓的工作载荷Fa （N ）；假设螺栓受力相同；

1 1.2*35.9

0.15*0.045*6

F =

=通过以上计算结果取每个螺栓的工作载荷

螺栓的最大拉力F=0F (1/12)1c c c F ++

＝17500＋*＝

螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。

2s

F

A σ=

=58*10-6m 2= 剪切应力：

=

2σ=

根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*= 强度条件：

=≤*=584 预紧力的确定原则：

()

231

tan 2

16

v T

d F T W d

?ρτπ

+=

= 1.32ca σσ≈[]

2

11.34F ca d σσ

π

=≤

拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。

5.

只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算: 1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:

0F ＝17500N

d3＝8.16mm b=1.12mm

=76 Mpa []730*0.6τ≤＝ =438Mpa

2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =30F h/*d3*8*

=3*17500/**8**=204 Mpa []σ≤b=700 Mpa

6.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算: 1）.螺纹牙根部的剪切强度计算: 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)1c c c F ++

＝17500＋*＝

d3＝8.16mm b=1.12mm

= Mpa []730*0.6τ≤＝=438 Mpa

2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =3F h/*d3*8*

=3***8**= []σ≤b=700 Mpa

017500

3.14*3** 3.14*8.16*1.12*8

F d b Z τ=

=

22845.73

3.14*3** 3.14*8.16*1.12*8

F d b Z τ=

=

结论：叶轮轴盘与叶轮联接螺栓强度满足要求。

四． 锥套与叶轮轴盘连接的选用：

当联接传递转矩T 时，应保证联接在此转矩下不产生周向滑移。即应保证：轴向摩擦阻力矩Mf ≥转矩T 。这时有以下关系：

1、传递载荷所需的最小结合压强：

min

22f m f TK P d l πμ

=x 式中：

T ……传递的扭矩，由中计算结果，T= 35.9(.)N m K ……安全系数，通常取～3；取K =2

d m ……圆锥面结合的平均直径，22f

m f Cl d d =-＝1

*4516562

-＝

f l ……结合长度，为45

μ……被联接件摩擦副的摩擦系数，取μ＝

计算min f p ＝

2

2x35.9x2

x54.59x45x0.11

π＝ 2、需要的轴向压入力：x f max m d ()2

f c P P l πμ+＝

计算x 1

163.1**54.59*45*(0.11)2

P π+＝＝3378(N)

A.传递载荷所需的最小过盈量：

直径比：包容件a q ＝m d /a d =56＝，被包容件i q ＝i d /m d =56＝

传递载荷所需最小直径变化：包容件amin e ＝min f p *m d *a c /a E ＝**22500＝，被包容件amin e ＝min f p *m d *i c /i E ＝**22500＝

传递载荷所需最小有效过盈量：δemin ＝*2＝

考虑平压量后的最小过盈量：δmin ＝δemin ＋2*（a S ＋I S ）=+2*=

B.不产生塑性变形所允许的最大过盈量：

不产生塑性变形所允许的最大结合压强：包容件max f P ＝450*＝225，被包容件

min f P ＝450*＝225

不产生塑性变形所传递力：t F =max f P **m d *L*μ=225**45*=6083N

不产生塑性变形所需最大直径变化：包容件amin e ＝max f p *m d *a c /a E ＝225**22500＝，被包容件imax e ＝max f p *m d *i c /i E ＝225**22500＝

传递载荷所需最大有效过盈量：δemax ＝amin e + imax e =*2=

C.轴向位移值：最小值＝16＝，最大值＝16＝

五． 锥套与叶轮轴盘连接螺栓的选用及预紧力：

1、螺栓联接选用：螺栓直径10(mm)；螺栓数量3 锥套所需的轴向紧固力Q=3378(N)

单个螺栓承受的总拉力: 00()z C K K Q

F +=

式中：

K 0……预紧系数，查表，取K 0 =2 K c ……相对刚度系数，查表，取K c = 计算 0(20.2)*3378

3

F +=

=

通过以上计算结果取每个螺栓的预紧力为F 0＝ 2、校核选用螺栓的强度：

螺栓部分危险截面的计算面积As （mm ）：2)2

(D A s π= 式中：D ……螺纹小径(m)。 故：2

8.6(

)2

s A π=，258()s A mm =

螺栓的最大拉伸应力σL(MPa)。 按第四强度理论，螺栓的强度条件为： σL ＝*2F /s A =*2*58=17

强度校核：

螺栓材料：A2-70；材料的规定非比例伸长应力σ ＝450(Mpa)。以之代替σs 对于塑性材料屈服安全系数n s 取5-6；通常n s 取：5； 材料许用应力［σ］：［σ］s

s

n σ=

； 则：［σ］＝

450

5

→［σ］＝90(Mpa) 根据第一强度理论：σL ≤［σ］： 安全系数：s L n σσ=

计算n=45017

=。 螺栓联接件预紧应力不得大于其材料的屈服点σs 的80％（即n>）。

结论：锥套与叶轮轴盘联接螺栓强度满足要求。 参考文献：

1.机械设计手册 成大先

2.机械零件 许镇宇 。

3.螺栓疲劳强度计算的再分析 焦作矿业学院学报 。

4.机械零件强度计算手册 （苏） 比尔格尔

编制: 校对: 审核: 批准: PDM:

螺栓组受力分析与计算..

螺栓组受力分析与计算 一．螺栓组联接的设计 设计步骤： 1．螺栓组结构设计 2．螺栓受力分析 3．确定螺栓直径 4．校核螺栓组联接接合面的工作能力 5．校核螺栓所需的预紧力是否合适 确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 1. 螺栓组联接的结构设计 螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题： 1）联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。 2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。 接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置

3）螺栓排列应有合理的间距，边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸（下图）可查阅有关标准。对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。 扳手空间尺寸 螺栓间距t0 注：表中d为螺纹公称直径。 4）分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。 5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。对于在铸，锻件等的粗糙表面上应安装螺栓时，应制成凸台或沉头座（下图1）。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈（下图2）等。

联接螺栓强度计算方法

联接螺栓的强度计算方法 连接螺栓的选用及预紧力： 已知条件： 螺栓的s ＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K**d 拧紧扳手力矩T=49N.m 其中K 为拧紧力矩系数，为预紧力Nd 为螺纹公称直径mm 其中K 为拧紧力矩系数，为预紧力Nd 为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态 K 值 有润滑 无润滑 精加工表面 0.1 0.12 一般工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.2 0.24 镀锌 0.18 0.22 粗加工表面 - 0.26-0.3 取K ＝0.28，则预紧力＝T/0.28*10*10-3 ＝17500N 0F 0F 0F 0F

承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As （mm ）=58mm 2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm 计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 =17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =0.5=151MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6MPa 强度条件： =392.6730*0.8=584 01s F A σ= 1 σ≤() 2031 tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31 ca σσ≈[] 21 1.34 F ca d σσπ = ≤

高强度螺栓连接的设计计算.

第39卷第1期建筑结构2009年1月 高强度螺栓连接的设计计算 蔡益燕 (中国建筑标准设计研究院,北京100044) 1高强度螺栓连接的应用 高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 (G设计规范》B50017—2003)(简称钢规)指出“目前制 造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”“,因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大,所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏,其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出,摩擦面滑移量不大,因螺栓孔隙仅为115～2mm,而且不可能都偏向一侧,可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的,对结构构件定位影响不大,可以节省很多螺栓,这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。 在抗震设计中,一律采用摩擦型;第二阶,摩擦型连接成为承压型连接,要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力,其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计,虽然螺栓用量省了,但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏,房屋将不再成为整体,势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低,但地震的发生目前仍无法准确预报,低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多,但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的,现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高,结构按弹性设计允许摩擦面滑移,简直不可思议,只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来,笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展 钢规的715节“连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式(图1),类似破坏形式也常见于节点板连接,是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震,是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏,受到国际钢结构界的广泛关注。

螺栓联接的强度计算

螺栓联接的强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态等条件，确定螺栓的受力；然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。 1.松螺栓联接 松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷之前螺栓并不受力，所以螺栓所受到的工作拉力就是工作载荷F，故 螺栓危险截面拉伸强度条件为： 设计公式： ——螺纹小径，mm；F——螺栓承受的轴向工作载荷，N；[σ]——松螺栓联接的许用应力，N/， 许用应力及安全系数见表3-4-1。 2.紧螺栓联接 紧螺栓联接有预紧力F′，按所受工作载荷的方向分为两种情况： （1）受横向工作载荷的紧螺栓联接

(a)普通螺栓联接:左图为通螺栓联接，被联接件承受垂直于轴线的横向载荷。因螺栓杆与螺栓孔间有间隙，故螺纹不直接承受横向载荷，而是预先拧紧螺栓，使被联接零件表面间产生压力，从而使被联接件接合面间产生的摩擦力来承受横向载荷。如摩擦力之总和大于或等于横向载荷，被联接件间不会相互滑移，故可达到联接的目的。 （b)铰制孔用螺栓:承受横向载荷时，不仅可采用普通螺栓联接，也可采用铰制孔用螺栓联接。此时，螺栓孔为铰制孔，与螺栓杆（直径处）之间为过渡配合，螺栓杆直接承受剪切，如上图所示。在受横向载荷的铰制孔螺栓联接中，载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压来传递的。这种联接的失效形式有两种：①螺杆受剪面的塑性变形或剪断；②螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件: 剪切强度条件: 挤压强度条件: (2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接 现实生活中，螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多，如左图所示的汽缸盖螺栓联接，即为承受轴向外载荷的联接。右图其受力分析图，在工作载荷作用前，螺栓只受预紧力 ，接合面受压力；工作时，在轴向工作载荷作用下，接合面有分离趋势，该处压 力由减为，称为残余预紧力，同时也作用于螺栓，因此，螺栓所受总拉力应 为轴向工作载荷与残余预紧力之和，即: = + .

联接螺栓强度计算方法

联接螺栓的强度计算方法

一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K* F* d 拧紧扳手力矩T=49N.m 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面0.1 0.12 一般工表面0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化0.2 0.24 镀锌0.18 0.22 粗加工表面- 0.26-0.3 取K＝0.28，则预紧力 F＝T/0.28*10*10-3＝17500N 3、承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2

外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm 计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 1s F A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =0.51σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa 强度条件： =392.6≤730*0.8=584 预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 () 203 1tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσπ =≤

螺栓强度计算

螺栓强度计算 螺栓联接的强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状 态等条件，确定螺栓的受力；然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。 3.4.1 普通螺栓联接的强度计算 1.松螺栓联接松螺栓联接 松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷之前螺栓并不受力，所以 螺栓所受到的工作拉力就是工作载荷 F，故 螺栓危险截面拉伸强度条件为： 设计公式： ——螺纹小径，mm；F——螺栓承受的轴向工作载荷，N；[σ]——松螺栓联接的许 用应力，N/ ， 许用应力及安全系数见表 3-4-1。 2.紧螺栓联接紧螺栓联接紧螺栓联接有预紧力F′，按所受工作载荷的方向分为两种情况：（1）受横向工作载荷的紧螺栓联接受横向 工作载荷的紧螺栓联接 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓 (a)普通螺栓联接普通螺栓联接:左图为通螺栓联接，被联接件承受垂直于轴线的横 向载荷。因螺栓普通螺栓联接杆与螺栓孔间有间隙，故螺纹不直接承受横向载荷， 而是预先拧紧螺栓，使被联接零件表面间产生压力，从而使被联接件接合面间产生的摩 擦力来承受横向载荷。如摩擦力之总和大于或等于横向载荷，被联接件间不会相互滑移，故可达到联接的目的。（b)铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓:承受横向载荷时，不仅可采用 普通螺栓联接，也可采用铰制孔用螺铰制孔用螺栓栓联接。此时，螺栓孔为铰制孔，与 螺栓杆（直径处）之间为过渡配合，螺栓杆直接承受剪切，如上图所示。在受横向载荷 的铰制孔螺栓联接中，载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压来传递的。这 种联接的失效形式有两种：螺杆受剪面的塑性变形或剪断；① ② 螺杆与被联接件中较 弱者的挤压面被压溃。故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件: 剪切强度条件: 挤压强度条件: (2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接受轴向工作载荷的紧螺栓联接现实生活中，螺栓 所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多，如左图所示的汽缸盖螺栓联接，即为承受轴向 外载荷的联接。右图其受力分析图，在工作载荷作用前，螺栓只受预紧力，接合面受压 力由减为；工作时，在轴向工作载荷作用下，接合面有分离趋势，该处压力应为

螺纹连接强度计算

新产品最新动态技术文章企业目录资料下载视频/样本反馈/论坛 技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评投稿发表科技文章 螺纹联接设计：单个螺栓联接的强度计算 newmaker 螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效 多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓 的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或联接时常装拆，很可能发生滑扣现象。 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径（大径）d，以及螺母和垫圈等联接零件的尺寸。 1. 受拉松螺栓联接强度计算

图15.3 松螺栓联接装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷前，除有关零件的自重（自重一般很小，强度计算时可略去。）外，联接并不受力。图1所示吊钩尾部的联接是其应用实例。当螺栓承受轴向工作载荷(N)时，其强度条件为 或 式中：d1--螺纹小径，mm； σ1--松联接螺栓的许用拉应力，Mpa。 2. 受拉紧螺栓联接的强度计算 根据所受拉力不同，紧螺栓联接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三类。 ①只受预紧力的紧螺栓联接 图为靠摩擦传递横向力F的受拉螺栓联接，拧紧螺母后，这时螺栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4F`/πd12外，还受到螺纹力矩T1引起的扭转剪应力： 对于M10～M68的普通螺纹，取d1、d2和λ的平均值，并取ρ`=arctan0.15，得τ≈0.5σ。由于螺栓材料是塑性材料，按照第四强度理论，当量应力σe为

螺栓强度计算

螺栓强度计算

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第三章 螺纹联接(含螺旋传动） ３-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，见图3-1，主要有： 1)大径d ——螺纹的最大直径,即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。 2）小径1d ——螺纹的最小直径,即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 ３)中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径,近似等于螺纹的平均直径,2d ≈ 11 ()2 d d +。 中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 ４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹;传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５)螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６)导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处,螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算,即 22 arctan arctan S nP d d λππ== (3-1) 8)牙型角α——螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角,对称牙型的牙侧角β＝α/2。 ９）螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有： 图

螺栓强度计算

第三章 螺纹联接（含螺旋传动） 3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几 何参数，见图3-1，主要有： 1）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重 合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。 2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相 重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危 险截面的计算直径。 3）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽 和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹 的平均直径，2d ≈ 11()2 d d +。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 ４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （3-1） 8）牙型角α——螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2。 9）螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有： 图3-1

1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3-3 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓（或螺钉）直接拧入被联接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上

螺栓强度计算

螺栓连接的强度计算 【一】能力目标 1.掌握单个螺栓连接的强度计算 2.螺栓组连接的设计 【二】知识目标 2.掌握单个螺栓连接的受力分析 3.螺栓组连接的受力分析和结构设计 【三】教学的重点与难点 重点：掌握单个螺栓连接的强度计算。 难点：螺栓组连接的受力分析和结构设计。 【四】教学方法与手段 多媒体教学，联系工程实例。 【五】教学任务及内容 一、单个螺栓连接的强度计算 （一）受拉螺栓连接 1、松螺栓连接 特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载沿螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。 螺栓工作载荷为：F=P P——轴向外载 σ＝ F/A=4F/Πd14≤〔σ〕 2、紧螺栓连接 （1）只受预紧力的紧螺栓连接 螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转复合应力状态 危险截面上的拉伸应力σ＝F0/A 危险截面上的扭转剪应力τ＝16T1/Πd13 根据第四强度理论，当量应力σ＝1.3σ≤〔σ〕 （2）受横向载荷的紧螺栓联接 （3）承受轴向静载荷的紧螺栓连接 （二）受剪螺栓连接

σp ≤〔σp 〕 τ≤〔τ〕 二、螺栓组联接的设计与受力分析 总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）→螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）→求单个螺栓的最大工作载荷（判断那个最大）→按最大载荷的单个螺栓设计（求d 1—标准）→全组采用同样尺寸螺栓（互换目的） （一）螺栓组的结构设计 1．从加工看，联接接合面的几何形状尽量简单，从而保证联接接合面受力比较均匀。 2．受力矩作用的螺栓组，布置螺栓应尽量远离对称轴，同一圆周上螺栓的数目，应采用4、6、8等偶数，以便于在圆周上钻孔时的分度和画线。 3．应使螺栓受力合理，对于普通螺栓在同时承受轴向载荷和较大横向载荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓预紧力及其结构尺寸。 4．螺栓的排列应有合理的间距、边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸可查阅有关标准。 （二）螺栓组联接的受力分析 前提（假设）：①被联接件不变形、为刚性，只有地基变形。 ②各螺栓材料、尺寸，拧紧力均相同 ③受力后材料变形（应变）在弹性范围内 ④两心重合，受力后其接缝面仍保持平面两心——接合面形心；螺栓组 形心 1、受轴向载荷螺栓组联接，如汽缸螺栓 特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载/螺栓轴线，螺栓杆受P 拉伸作用。 单个螺栓工作载荷为：F=P/Z P ——轴向外载；Z ——螺栓系数 2、受横向载荷的螺栓组联接 特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载⊥螺栓轴线、防滑 普通螺栓——受P Q 拉伸作用 铰制孔螺栓——受横向载荷剪切、挤压作用。 3、受横向扭矩螺栓组联接 普通螺栓联接 取联接板为受力对象，由静平衡条件0=∑T 则各个螺栓所需的预紧力为： ∑==+++?=Z i i S Z S P r f T K r r r f K T Q 121)( （N ）

螺栓强度计算

第三章 螺纹联接(含螺旋传动） ３-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数,见图3-１，主要有： １）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径,在标准中定为公称直径。 2)小径1d ——螺纹的最小直径,即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径,在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 ３）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径,2d ≈ 11 ()2 d d +。 中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 4）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹;传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ,多线螺纹S =nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （３-１） 8)牙型角α——螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β=α/2。 ９）螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有: 图3-1

1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3－2ａ所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷,但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3－３ 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓(或螺钉)直接拧入被联接件的螺纹孔中,不用螺母，在结构上比