螺纹连接受力分析

螺纹连接受力分析

螺纹强度校核

把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。 相关参数：

轴向力 F ，旋合螺纹圈数 z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而 z 不宜大于 10）；

螺纹牙底宽度 b ，螺纹工作高度 h ，每圈螺纹牙的平均受力为

螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为 D 、 D 2、D 1。

螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为

d 、d 2、 d 1。

1. 挤压强度

螺母 螺母挤压强度 螺杆挤压强度 p 为挤压应力， 2. 剪切强度 螺母剪切面面积为

螺母，剪切强度

D

2h ，螺杆一圈挤压面积为 F Fz [ p ] A D 2h F Fz [ p ] A d 2h p ] 为许用挤压应力。 Db ，螺杆剪切面面积 d 1b 。

F

Fz []

A

Db p p

[ d 2 h 。

F z ，作用在中径上。

螺母的一圈沿大径展开

螺杆的一圈沿小径展开

螺杆，剪切强度Fz

d1b

[]

3.

4.

5. [ ] 0.6[ ] ，[

安全系数，一般取

弯曲强度

为材料许用拉应力，

n

s 为材料屈服应力。

3～5。

危险截面螺纹牙根部，

螺母，

螺杆，

其中，

弯曲强度

弯曲强度

A -

A 。

L ：弯曲力臂，螺母

M ：弯矩，螺母M

W ：抗弯模量，螺母

3Fh

Db2z

3Fh

d1b2z

L

D D2，螺杆

2

FDD

L

z2

D

6

b

2，螺杆

6

[ b] ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，

自锁性能

自锁条件

其中，螺旋升角

当量摩擦角

d d2

2

2，螺杆M F

b]

S np

arctan arctan ，螺距、

d2 d2

arctan f v arctan

cos

F d d2

z2

d1b2

1 ~ 1.2[

导程、线数之间关系：S= np ；

，当量摩擦系数f v

cos

f 为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取

为牙侧角，为牙型角的一半，

螺杆强度

1、实心

0.13～0.17；

[ ] s ， s 为屈服应力，为安全系数，一般取 n 二、 螺栓连接强度

6. 预紧力计算：

一般，螺栓预紧应力可达到材料屈服应力的

50%~70% 。

T

：

预紧力矩， T K F 0 d ， K 为拧紧力系数， d 为螺纹公称直径，

F 0

：

预紧力，

F 0

A s

0 ：预紧应

力，

0.5 ~ 0.7 s ， s 为材料屈服应力

A s ：螺纹部分危险剖面的面积， A s

d s 2 4

d s ：螺纹部分危险剖面的计算直径， d s d 2 d 3 2， d 3 d 1 H 6，

7. 松螺栓连接

松螺栓连接，工作载荷 F ， 螺栓危险截面强度 = F

F

2 [ ]

A

d 12 4

8. 紧螺栓连接

紧螺栓连接，无工作载荷时。

螺杆 = F

A F

d 12 4

[]

2、 空心 按实际情况计算

3、 普通螺纹 4 d c

4 d 1 -

d c ：普通螺纹螺栓拉断截面， 是一个经验值， 其经验计算公式为

d c d 1 H

6

c 1

6

其中， [ ] 为材料的许用拉应力，

3～ 5。

螺栓危险截面拉伸应力

F

， d 12 4

危险截面扭转切应力

仅受预紧力时，螺栓伸长量为 b ，被连接件压缩量为

工作载荷 F 继续增大，被连接件的压缩变形完全消失时 压力 F 1 0 ，螺栓总拉力达到 F max ，为保证连接的紧密性，防止被连接件

F 0 tan

V d 2 2 tan tan V 2d 2

0 0.5

d 13 16 1 tan tan V d 1

d 12 4

0.5

F 0

根据第四强度理论，螺栓预紧状态下，螺栓危险截面计算应力

ca

2

3 0.5 2 1.3

1d

.312F 0

4 [ ]

紧螺栓连接，有轴向工作载荷。

螺栓受力 4 个量，预紧力 F 0，工作载荷 F ，残余预紧力 F 1 ，受载时螺栓总拉力 F 2 。

其中，螺栓刚度 C b

F

tan b ，被连接件刚度 C m b

F 0

tan m 。

2) 受载后，被连接件压力为 F 1 ，螺栓总拉力 F 2 F F 1

F 0

F 。

螺栓继续伸长

，总伸长量为 b

被连接件因螺栓伸长而放松，压缩量减小

，总压缩量为

，被连接件

F 0 。

1) 受载前，螺栓仅受预紧力 F 0 即为螺栓拉力，被连接件压力为