联接设计以及强度计算
螺纹连接强度计算
F 0FF '' FF '
b b
Qp Qp
m
'm
F
Q'p
Q'p
Qp Qp
Q'p Q'p
变形协调条件： 凸缘→压力减量
栓杆→拉力增量 变形协调条件——
F'F'' 变形缩小Δ δ２
F0 F' 变形放大Δδ１
δ12
∴由图可知，螺栓刚度：
C 1tg 1F 1' 1 F 0C 1F'
被联接件刚度：
12
3
4
1、防松目的 实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成 摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零， 从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失 效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故
2、防松原理 消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运 动的难度。
3、防松办法及措施
1）摩擦防松
双螺母、弹簧垫圈、尼 龙垫圈、自锁螺母等
螺螺
上上螺螺母母
栓栓
下下螺螺母母
弹簧垫圈
自锁螺母——螺母一端做成非圆形 收口或开峰后径面收口，螺母拧紧 后收口涨开，利用收口的弹力使旋 合螺纹间压紧
2）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用
带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等
5）导程（S）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线 上的对应两点间的轴向距离
6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4 螺距、导程、线数之间关系：S=nP
7）螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋
8）牙型角α ——螺线a纹r轴c轴t线g向L的平平/面面d内的2螺夹纹角a牙rc型tg两侧ndP 边2的夹角
螺栓连接强度校核与设计
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示：图1 受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：校核计算公式：设计计算公式：许用应力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――螺栓屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；――安全系数，取值范围：。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式：按挤压强度校核计算：按抗剪强度校核计算：按挤压强度设计计算：按抗剪强度设计计算：式中：――受横向载荷，N；――受剪直径，（＝螺纹小径），mm，查表获得；――受挤压高度，取、中的较小值，mm；m――受剪面个数。
许用应力的计算公式分两组情况，如表1：表1 许用应力计算公式强度计算被连接件材料静载荷动载荷挤压强度钢铸铁抗剪强度钢和铸铁表中：为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：（1）预紧力计算公式：（2）校核计算公式：（3）设计计算公式：（4）许用应力计算公式：式中：――横向载荷，N；――螺栓预紧力，N；――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。
钢对钢时，为0.15 左右；――螺纹小径，从表中获取；――螺栓屈服强度，MPa，由螺栓材料机械性能等级决定；――安全系数，按表1选用。
表1 预紧螺栓连接的安全系数材料种类静载荷动载荷M6~M16 M16~M30 M30~M60 M6~M16 M16~M30 M30~M60碳钢4~3 3~2 2~1.3 10~6.5 6.5 6.5~10 合金钢5~4 4~2.5 2.5 7.5~5 5 6~7.5受轴向载荷紧螺栓连接（静载荷）强度校核与设计受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式：强度校核计算公式：螺栓设计计算公式：许用应力计算公式：总载荷计算公式：预紧力计算公式：残余预紧力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓所受轴向总载荷，N；――残余预紧力，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――残余预紧力系数，可按表1选取；――相对刚度，可按表2选取。
结构连接强度计算公式
结构连接强度计算公式在工程结构设计中，连接强度是一个非常重要的参数。
连接强度的大小直接影响着整个结构的安全性和稳定性。
因此，准确计算结构连接强度是非常重要的。
在本文中，我们将介绍结构连接强度的计算公式，并对其进行详细解析。
结构连接强度的计算公式通常由材料的强度和连接方式的特点决定。
一般来说，结构连接强度的计算公式可以分为以下几种类型，焊接连接、螺栓连接和胶合连接。
下面我们分别来介绍这几种连接方式的计算公式。
焊接连接的计算公式通常包括焊接接头的计算和焊缝的计算两部分。
焊接接头的计算公式一般为，P = σw × A，其中P为焊接接头的承载能力，σw为焊缝的抗拉强度，A为焊缝的有效截面积。
焊缝的计算公式一般为，σw = 0.7 ×σw0，其中σw0为焊材的抗拉强度。
通过这两个公式可以计算出焊接接头的承载能力。
螺栓连接的计算公式通常包括螺栓的拉伸计算和剪切计算两部分。
螺栓的拉伸计算公式一般为，P = σb × A，其中P为螺栓的承载能力，σb为螺栓的抗拉强度，A为螺栓的有效截面积。
螺栓的剪切计算公式一般为，P = τ× A，其中P为螺栓的承载能力，τ为螺栓的抗剪强度，A为螺栓的有效截面积。
通过这两个公式可以计算出螺栓的承载能力。
胶合连接的计算公式通常为，P = τ× A，其中P为胶合接头的承载能力，τ为胶合材料的剪切强度，A为胶合接头的有效截面积。
通过这个公式可以计算出胶合接头的承载能力。
除了以上介绍的几种连接方式外，还有一些特殊的连接方式，其计算公式也各有特点。
在实际工程中，我们需要根据具体的连接方式和材料的特性来选择合适的计算公式，并进行准确的计算。
在进行结构连接强度计算时，我们还需要考虑一些特殊因素，如温度、湿度、腐蚀等。
这些因素都会对连接强度产生影响，因此在计算时需要进行合理的考虑和修正。
总之，结构连接强度的计算公式是工程设计中非常重要的一部分。
对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的
对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的焊接是现代工业生产中常用的连接方式，它在建筑、车辆、船舶、中高压电力设备、化工设备、机械设备、电子设备等领域中都有广泛应用。
焊接技术是一门复杂的技术，它涉及到多种工程学科，如机械学、材料学、电子学、化学等。
焊接技术有很多不同的方法，其中最常用的方法是对接焊接。
对接焊接是将两个部件通过焊接耦合在一起，以满足特定的应用要求，它的结构紧凑、密封可靠，具有很强的强度。
因此，接头的强度是焊接质量的重要指标，只有确保接头的强度达到设计要求，才能保证焊接的质量。
焊接技术的进步，使接头的强度的计算更加精确，不仅能够准确地计算接头的强度，而且还能够根据应用要求对接头进行合理的设计和选择，从而提高接头的强度和使用寿命。
一般来说，对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的，都是基于焊接头的结构特性来计算的，无论是接头的形状或材质，都需要计算和评估结构的强度，考虑到焊件在温度和机械负荷的影响，以及对材料的处理和组合等因素，有效地确定接头的结构可靠性和安全性。
焊接强度计算一般要考虑外力和机械特性，焊接结构的强度取决于材料本身的质量和性能。
因此，在设计焊接结构时，应该仔细分析材料的强度特性，选择合适的材料，进行正确的焊接工艺对接头的结构力学进行合理的设计，在保证接头的强度的前提下，最大限度地提高焊接的效率和质量。
通常，对接焊缝的强度计算方法包括：焊接的设计及焊接技术的选择，焊接结构的计算，焊接材料的选择，焊接接头的结构分析，焊接工艺的设计，热处理技术，焊接终局检测，控制焊接缝的几何尺寸。
其中，最关键的是接头的结构分析，这是焊接强度的重要依据，因此，在计算接头的强度时，必须详细考虑焊件的形状和材质以及热处理等因素。
此外，对接焊缝的强度计算方法还包括力学计算，界面计算，热膨胀计算等。
所有的计算结果都应该符合工程设计的要求，以及国家或行业的规范，确保焊接接头的结构安全可靠。
综上所述，对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的，必须考虑各种因素，例如材料的性能、外力对接头的影响等，考虑到材料的处理和组合，才能有效地确定接头的结构强度。
紧螺栓连接强度计算时将螺栓所受的轴向拉力乘以1.3
紧螺栓连接是一种常见的机械连接方式，其具有连接紧固可靠、拆卸方便等优点，被广泛应用于机械设备、建筑结构、车辆船舶等领域。
在紧螺栓连接设计和计算中，确定紧固螺栓的强度是非常重要的一环。
而螺栓的强度计算中，需要考虑螺栓所受的轴向拉力，根据相关规范要求，通常需要将螺栓所受的轴向拉力乘以1.3来计算其连接的强度。
既定的紧螺栓连接，根据相关参数和规范进行强度计算是非常重要的。
对于紧螺栓连接的强度计算，需要综合考虑以下几个方面。
一、螺栓的轴向拉力计算在进行紧螺栓连接的强度计算时，需要首先计算螺栓所受的轴向拉力。
螺栓的轴向拉力可以通过受力分析和力学公式进行计算，考虑到螺栓在工作中受到的外力和工作环境等因素，确定螺栓所受的轴向拉力是非常重要的一步。
二、将轴向拉力乘以1.3在确定了螺栓所受的轴向拉力后，根据相关规范要求，通常需要将螺栓所受的轴向拉力乘以1.3来计算其连接的强度。
这是因为在实际工程中，螺栓的受力情况往往存在一定的不确定性，为了保证连接的安全可靠，需要对螺栓的轴向拉力进行修正和放大。
三、考虑其他受力因素除了轴向拉力外，紧螺栓连接在强度计算中还需要考虑其他受力因素，如螺栓的横向力、扭矩和预紧力等。
这些因素对于螺栓连接的强度和稳定性都有着重要影响，需要在计算中进行综合考虑和分析。
四、参考相关规范和标准在进行紧螺栓连接的强度计算时，需要参考相关的国家标准和行业规范，以确保计算结果的准确性和可靠性。
不同的工程和行业领域对于紧螺栓连接的设计和计算可能会有所不同，因此需要根据具体情况选择合适的标准和规范进行参考。
紧螺栓连接强度计算时将螺栓所受的轴向拉力乘以1.3是一种常见的做法，其目的是为了保证连接的安全可靠。
在进行紧螺栓连接的强度计算时，需要综合考虑螺栓的受力情况、相关规范和标准要求，确保计算结果符合工程实际，并能够满足安全可靠的要求。
五、螺栓连接的材料选择在进行紧螺栓连接的强度计算时，需要考虑螺栓连接所使用的材料。
螺栓连接的强度设计值折减系数
螺栓连接的强度设计值折减系数螺栓连接是机械传动中常用的连接方式之一，它的强度设计值折减系数是一个重要的参数。
本文将从螺栓连接的基本原理、强度设计值折减系数的定义以及影响折减系数的因素等方面进行详细介绍。
一、螺栓连接的基本原理螺栓连接是通过将螺栓和螺母紧密地连接在一起，使之产生摩擦力和轴向拉力，从而实现连接的目的。
螺栓连接的强度主要取决于两个方面：摩擦力和轴向拉力。
摩擦力是指螺栓和螺母之间的摩擦力，它可以防止连接松动。
轴向拉力是指螺栓受到的拉力，它可以承受连接处的载荷。
二、强度设计值折减系数的定义强度设计值折减系数是指在设计计算中，根据螺栓连接的可靠性要求，对螺栓的强度设计值进行折减的系数。
它反映了螺栓连接的可靠程度和安全性。
强度设计值折减系数一般用符号η表示，其计算公式为：强度设计值折减系数η=强度设计值/实际应力。
三、影响折减系数的因素1. 材料强度：螺栓和连接件的材料强度是影响折减系数的重要因素。
材料强度越高，折减系数越小，连接的可靠性越高。
2. 连接方式：不同的连接方式对螺栓的折减系数有不同的影响。
例如，螺纹连接和键连接的折减系数相对较小，而销连接和焊接连接的折减系数相对较大。
3. 连接载荷：连接处所受的载荷越大，折减系数越大，连接的可靠性越低；反之，连接处所受的载荷越小，折减系数越小，连接的可靠性越高。
4. 连接松动：连接松动会导致连接处的摩擦力减小，从而降低连接的可靠性。
因此，对于容易松动的连接，折减系数会相对较大。
四、强度设计值折减系数的意义强度设计值折减系数是设计螺栓连接时必须考虑的重要参数。
它可以保证连接的可靠性和安全性，避免连接出现松动或失效的情况。
通过合理选择折减系数，可以保证连接的强度和可靠性，从而确保机械传动的正常运行。
螺栓连接的强度设计值折减系数是设计螺栓连接时必须考虑的重要参数。
它可以反映连接的可靠性和安全性，影响连接的强度和可靠性。
因此，在设计螺栓连接时，需要综合考虑螺栓和连接件的材料强度、连接方式、连接载荷以及连接松动等因素，选择合适的折减系数，以确保连接的可靠性和安全性。
高强度螺栓连接的构造和计算
高强度螺栓连接的构造和计算一、高强度螺栓连接的工作性能1、高强度螺栓的抗剪性能由图3.5.2中可以看出，由于高强度螺栓连接有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度螺栓连接的抗剪承载力可达到1点。
通过1点后，连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏。
如果连接的承载力只用到1点，即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用到4点，即为高强度螺栓承压型连接。
2、高强度螺栓的抗拉性能高强度螺栓在承受外拉力前，螺杆中已有很高的预拉力P，板层之间则有压力C，而P与C维持平衡（图3.6.1a）。
当对螺栓施加外拉力Nt，则栓杆在板层之间的压力未完全消失前被拉长，此时螺杆中拉力增量为ÄP，同时把压紧的板件拉松，使压力C减少ÄC（图3.6.1b）。
计算表明，当加于螺杆上的外拉力Nt为预拉力P的80%时，螺杆内的拉力增加很少，因此可认为此时螺杆的预拉力基本不变。
同时由实验得知，当外加拉力大于螺杆的预拉力时，卸荷后螺杆中的预拉力会变小，即发生松弛现象。
但当外加拉力小于螺杆预拉力的80%时，即无松弛现象发生。
也就是说，被连接板件接触面间仍能保持一定的压紧力，可以假定整个板面始终处于紧密接触状态。
但上述取值没有考虑杠杆作用而引起的撬力影响。
实际上这种杠杆作用存在于所有螺栓的抗拉连接中。
研究表明，当外拉力Nt≤0.5P时，不出现撬力，如图3.6.2所示，撬力Q大约在Nt达到0.5P 时开始出现，起初增加缓慢，以后逐渐加快，到临近破坏时因螺栓开始屈服而又有所下降。
由于撬力Q的存在，外拉力的极限值由Nu下降到N'u。
因此，如果在设计中不计算撬力Q，应使N≤0.5P；或者增大T 形连接件翼缘板的刚度。
分析表明，当翼缘板的厚度t1不小于2倍螺栓直径时，螺栓中可完全不产生撬力。
实际上很难满足这一条件，可采用图3.5.7所示的加劲肋代替。
在直接承受动力荷载的结构中，由于高强度螺栓连接受拉时的疲劳强度较低，每个高强度螺栓的外拉力不宜超过0.5P。
普通螺栓连接的强度计算 课件
WelcomeBienvenueWillkommenBenvenuto Bienvenida 환영tervetuloawelkom 欢迎常州工学院普通螺栓连接的强度计算王宇豪11成型一班什么是职业素养12CONTENTS目录受拉松螺栓连接的强度计算受拉紧螺栓连接的强度计算[]σπσ≤=421d F→装配时不预紧→螺栓不受力→工作时受轴向载荷F][41σπFd ≥——验算用——设计用1、只受预紧力的紧螺栓连接受载荷形式—拧紧后:轴向拉伸(工作拉力F 0)—拧紧过程中:轴向拉伸F 0、扭矩T 1失效形式—螺栓拉断(拉、扭综合作用)设计准则—保证螺栓拉伸强度强度条件：σ e ≤[σ]→复合应力T1F 0F 04210d F πσ=σπϕλτ5.0162)(31201≈+==d d tg F W T v T →第四强度理论拉应力(F 0)→στσσ3.1322≈+=e []σπσ≤=43.121d Fe 强度条件:考虑扭剪应力σe －当量应力扭剪应力(T 1)→ 1.3401F d ⨯≥设计式:•当连接承受较大的横向载荷F 时，由于要求F 0≥F ／f （f =0.2），即F 0≥5F ，因而需要大幅度地增加螺栓直径。
为减小螺栓直径的增加，可采用减载措施。
说明第六节螺纹连接的强度计算3FDD p 螺栓预紧力F 0后，在工作拉力F 的作用下，螺栓的总拉力F 2= ?F F F +=12[]σπσ≤=4/3.1212ca d F F C C C F F m b b 02++=这时螺栓的总拉力为：为使工作载荷作用后，连接结合面间有残余预紧力F 1存在，要求螺栓连接的预紧力F 0为：F C C C F F m b m 10++=静强度条件：式中F 1为残余预紧力，为保证连接的紧密性，应使F 1 ＞0，一般根据连接的性质确定F 1的大小。
式中：m b b C C C +为螺栓的相对刚度，其取值范围为0~1。
详细分析疲劳强度校核2．受轴向载荷的紧螺栓连接螺栓连接类别松螺栓连接只受预紧力的紧螺栓连接受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接强度准则轴向静载荷：轴向动载荷：普通螺栓——松螺栓连接-只受轴向工作载荷（无预紧）紧螺栓连接-1、只受预紧力2、受预紧力和轴向载荷螺栓连接强度计算小结[]σπσ≤=4/21d F []σπσ≤=210ca 43.1d F []σπσ≤=4/3.1212ca d F []a a d F σπσ≤+=21m b b 2C C C。
机械设计螺纹连接的强度计算
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
⑴仅受预紧力的紧螺栓联接
紧螺栓联接 强度计算
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
①当用铰制孔用螺栓联接时
Ob 螺栓
λb
力
变形
合并后 Ob
θb θm
λb
λm
λm Om 被联接件
tg b C b tg m C m
变形 Om
力与变形线图
△F
预紧且有工作载荷后：
力 B
A
F0
C
θb
θm
Ob △λ
Om
λb
λm
力与变形线图
F1
F
F2
变形
F2 F1F
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
试选螺栓尺寸，确定d1
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
NO
ca
YES
细节结构设计
试选螺栓尺寸，确定d1
由螺栓材料性能计算螺栓 可承受最大拉力F2
确定螺栓预紧情况F0
由机器要求确定工作载荷F
计算螺栓联接中的残余预紧力F1
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：
机械设计基础螺纹连接的强度计算
即
1.3F0
d12
[ ]
4
设计公式为
d1
4 1.3F0
[ ]
（2）受横向外载荷的紧螺栓联接
载荷与螺栓轴向垂直，靠被
联接件间的摩擦力传递。螺栓
内部危险截面上既有轴向预紧
力F0形成的拉应力σ，又有因螺 栓与螺纹牙面间的摩擦力矩T1
而形成的扭转剪应力τ。
螺栓预紧力
F0
Kf f
FR m
防偏载措施：
复习思考题
1．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 ( )。
A .三角形螺纹 B. 梯形螺纹 C .锯齿形螺纹 D . 矩形螺纹
2．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且 联接不需要经常拆卸时，往往采用( )。
A 螺栓联接 B 螺钉联接 C 双头螺柱联接 D 紧 定螺钉联接
3.两被联接件之一较厚，盲孔且经常拆卸时，常用（）。 A.螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接
A.螺纹上的应力集中 B.螺栓杆横截面上的扭转应力 C.载荷沿螺纹圈分布的不均匀性 D.螺纹毛刺的部分挤压
13.螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有 何特点？ 14.为什么螺纹连接通常要采用防松设施？常用的防松方法 和装置有哪些？ 15.常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在 何处？
（二）受剪切螺栓联接
螺栓受载前后不需预紧， 横向载荷靠源自栓杆与螺栓 孔壁之间的相互挤压传递。
➢挤压强度条件
p
FR
ds
[ p ]
➢剪切强度条件
FR
m ds2
/4
[]
四、螺栓组联接的结构设计和受力分析
工程中螺栓成组使用，单个使用极少。因此，必须研 究栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提 条件。
单个螺栓连接设计、强度计算
三、紧螺栓连接 2、受轴向工作载荷时：
静强度条件： ca 1.3
1.3F2 [ ] 2 d1 / 4 MPa
注意：对于普通螺栓连接，无论连接是受横向工作载荷 还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用。 紧螺栓联接在轴向力作用下应能保证被联接件的结合面不 出现缝隙，即参与预紧力应大于零F1 >0 。当工作载荷F稳定 时，取 1）无特殊要求时 F1 =（0.2~0.6) F 2）变载作用时 F1 =（0.6~1.0) F
定数目
力分析
设计尺寸
5-5 螺栓组连接设计与受力分析
ห้องสมุดไป่ตู้
一、结构设计原则
1、连接接合面的几何形 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 栓组的对称中心和连接 接合面的形心重合，从 而保证连接接合面受力 比较均匀。
所以
例3：在图示的汽缸盖连接中，已知：汽缸中的压力在0~1.5MPa 间变化，汽缸内径D=250mm，螺栓分布圆直径D0=346mm，凸缘与 垫片厚度之和为50mm。为保证气密性要求，螺栓间距不得大于 120mm。试选择材料，并确定螺栓数目和尺寸
解：1）确定螺栓数目Z
取螺栓间距为t=100mm，则
4 1.3F 0 [ ] mm
d1
三、紧螺栓连接 2、受轴向工作载荷时：
螺栓所受的总拉力：
D F
p
F2 = F0 + F
× ?
D
此时，连接中各零件的受力关系 属静不定问题
F2 F0 F0 F1 F1 F0 F0 F2 F T F
未知力有两个：
F2 — 总拉力 F1 — 残余预紧力
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
❖ 例2：凸缘联轴器的螺栓组连接。已知在D0＝150mm 的圆周上均匀分布8个M12的普通螺栓，螺栓的性能 级别为4.6级，材料为Q235钢。凸缘联轴器传递的扭 矩T＝1000Nm,材料为钢。装配时要求控制预紧力。 (f=0.3,Ks=1.2)
D0
❖ 校核该螺栓组连接的强度。
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
仅受预紧力？
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
1、仅受预紧力的紧螺栓连接
预紧力引起的拉应力
F0
1 4
d12
扭紧力矩引起的切应力
T1
F0tg
d2 2
0.5
Wt
1 16
d13
对于M10～ M64普通螺 纹的钢制螺
栓适用
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
1、仅受预紧力的紧螺栓连接
根据第四强度理论
ca 2 3 2 2 3(0.5 )2 1.3
第六节 螺纹连接的强度计算
❖ 螺纹连接的失效形式及设计准则 ❖ 螺纹连接强度计算的内容 ❖ 松连接的强度计算 ❖ 紧连接的强度计算
▪ 普通螺栓连接 ▪ 铰制孔用螺栓连接
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
一 、螺栓连接的失效形式和设计准则
1、受拉普通螺栓连接 螺栓承受轴向载荷，失效形式：拉断、塑性变形 计算准则：保证螺栓杆螺纹部分的静强 度或疲劳拉伸强度。
1、仅受预紧力的紧螺栓连接
❖普通螺栓连接承受横向载荷时，靠被连接件接合面间 的摩擦力承受外载荷，此摩擦力由螺栓装配时的预紧 力产生。
F
F0
F
F0
F/2
F0
F
F0
F/2
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
机械设计螺纹连接的强度计算
机械设计螺纹连接的强度计算1. 引言螺纹连接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各种工程领域中。
在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是至关重要的，以确保连接的稳定性和可靠性。
本文将介绍螺纹连接的强度计算方法。
2. 螺纹连接的基本原理螺纹连接是通过螺纹的相互摩擦力和压力来传递力量的。
在螺纹连接中，螺纹的轴向力将产生一个剪切力，并且螺纹的几何特征将决定其承载能力。
主要的螺纹连接参数包括螺纹规格、螺母和螺纹之间的接触面积、螺纹材料和预紧力等。
3. 螺纹连接的强度计算方法螺纹连接的强度可以通过以下几种方法进行计算：3.1 标准表格法标准表格法是最简单和常用的计算螺纹连接强度的方法之一。
该方法基于统计数据和经验公式，通过查表找到相应的螺纹规格和材料对应的承载力，并结合预紧力进行计算。
3.2 理论计算法理论计算法是通过数学模型和理论分析进行螺纹连接强度计算的方法。
该方法首先确定螺纹连接的载荷和边界条件，然后利用螺纹材料的力学性质和几何形状进行力学计算，最后得出连接的强度和可靠性。
3.3 有限元分析法有限元分析法是一种基于数值计算和计算机模拟的计算方法。
该方法将螺纹连接模型分割成许多小的单元，通过求解有限元方程组来计算连接的应力分布和变形情况。
然后，根据应力和变形的结果，进行强度评估和优化设计。
3.4 实验测试法实验测试法是通过构建实际螺纹连接样品，进行加载实验来获得连接的强度数据。
该方法可以直接从实验数据中得出连接的承载能力和可靠性，但是需要耗费较多的时间和资源。
4. 选择合适的计算方法在实际应用中，选择合适的计算方法需要考虑多个因素，包括设计要求、时间和资源限制、计算准确度等。
对于一般的机械设计而言，标准表格法和理论计算法往往是较为常用和合适的方法。
而对于复杂的结构和严格的设计要求，有限元分析法和实验测试法可以提供更准确和可靠的结果。
5. 结论在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是确保连接稳定性和可靠性的重要一步。
实用设计法精确计算设计法常用简化设计法和等强度连接设计方法
实用设计法精确计算设计法常用简化设计法和等强度连接设计方法。
一、实用设计法是按被连接的翼缘的净截面面积等强度条件进行拼接连接，而腹板的连接除对作用在拼接位置的剪力进行计算外，尚应按腹板净截面面积的抗剪承载力的1/2或构件两端弯矩之和除以构件的净跨长度所得到的剪力来确定。
二、精确计算设计法是被连接的构件翼缘和腹板按其惯性矩比例分担截面处的弯矩，而剪力全部由腹板承担。
三、常用简化设计法是按构件翼缘承担所有的弯矩，而腹板承担所有的剪力来进行拼接设计的。
四、等强度设计法是按被连接的翼缘或腹板的净截面面积等强度的条件来进行拼接的。
抗震节点设计遵循的原则除了受力明确减少应力集中和便于加工安装以外，最重要的一点就是满足强连接弱构件的原则，避免因连接较弱而使结构整体破坏。
等强度连接设计方法的目的就是使构件连接的承载力与构件承载力相等或者比构件承载力更高。
所以等强度连接设计方法经常用于结构按抗震设计或弹塑性设计中的构件拼接设计，以保证构件的连续性和具有良好的延性。
钢结构连接计算公式总汇
钢结构连接计算公式总汇1：钢结构连接计算公式总汇本旨在提供钢结构连接计算公式的总汇，以便工程师在进行钢结构计算设计时能够准确、高效地进行连接设计。
以下是各类常用的钢结构连接计算公式详细细化。
1. 强度计算公式1.1 焊缝强度计算公式在焊缝连接设计中，可以使用以下强度计算公式：σ = k1 × k2 × k3 × α × A其中，σ为焊缝的强度；k1为材料强度的修正系数；k2为焊缝形状的修正系数；k3为焊缝质量的修正系数；α为焊缝强度的系数；A为焊缝的有效截面积。
1.2 螺栓强度计算公式在螺栓连接设计中，可以使用以下强度计算公式：σ = k1 × k2 × α × A其中，σ为螺栓的强度；k1为材料强度的修正系数；k2为螺栓形状的修正系数；α为螺栓强度的系数；A为螺栓的有效截面积。
2. 刚度计算公式2.1 焊缝刚度计算公式焊缝连接的刚度计算可以使用以下公式：k = k1 × k2 × k3 × α × E × I / L 其中，k为焊缝的刚度；k1为材料刚度的修正系数；k2为焊缝形状的修正系数；k3为焊缝质量的修正系数；α为焊缝刚度的系数；E为材料的弹性模量；I为焊缝截面惯性矩；L为焊缝的长度。
2.2 螺栓刚度计算公式螺栓连接的刚度计算可以使用以下公式：k = k1 × k2 × α × E × A / L其中，k为螺栓的刚度；k1为材料刚度的修正系数；k2为螺栓形状的修正系数；α为螺栓刚度的系数；E为材料的弹性模量；A为螺栓的截面积；L为螺栓的长度。
附件：1. 强度计算公式表格2. 刚度计算公式表格法律名词及注释：1. 材料强度的修正系数：根据不同材料的特性，经过实验和理论分析得出的修正系数，用于修正材料在实际工程中的强度。
2. 焊缝形状的修正系数：根据焊缝的形状特征，经过实验和理论分析得出的修正系数，用于修正焊缝在实际工程中的强度。
螺栓连接强度校核与设计(清晰整齐)
（2）校核计算公式：
（3）设计计算公式：
（4）许用应力计算公式：
式中： ――横向载荷，N； ――螺栓预紧力，N； ――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。钢对钢时，为0.15 左右； ――螺纹小径，从表中获取； ――螺栓屈服强度，MPa，由螺栓材料机械性能等级决定； ――安全系数，按表1选用。
表1 受轴向力紧螺栓所须残余预紧力系数K
工作情况
一般连接
变载荷
冲击
压力容器或重要连接
K
0.2~0.6
0.6~1.0
1.0~1.5
1.5~1.8
表2 螺栓连接的相对刚度λ
垫片材料
金属（或无垫片）
皮革
铜皮石棉
橡胶
λ
0.2~0.3
0.7
0.8
0.9
表3 预紧螺栓连接的安全系数
材料种类
静载荷
动载荷
M6~M16
许用应力的计算公式分两组情况，如表1：
表1 许用应力计算公式
强度计算
被连接件材料
静载荷
动载荷
挤压强度
钢
铸铁
抗剪强度
钢和铸铁
表中： 为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计
受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：
图1 受横向载荷紧螺栓连接
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计
受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示：
图1 受轴向载荷松螺栓连接
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：
螺纹连接强度计算
螺纹连接强度计算螺纹连接是一种常用的机械连接方式，用于连接螺栓和螺母。
在实际应用中，螺纹连接的强度是一个重要的设计指标，需要进行计算和验证。
螺纹连接的强度计算主要涉及以下方面：拉伸强度、剪切强度、挤压强度、疲劳强度。
1.拉伸强度计算：螺纹连接在受拉载荷时，主要承受拉应力作用。
计算拉伸强度时，需要考虑螺纹区域和螺栓截面的受拉承载能力。
从抗拉强度和拉伸面积两方面进行。
拉伸强度=抗拉强度x拉伸面积拉伸面积=(π/4)x(d2-d3)xl其中，d2为螺纹有效直径，d3为螺纹小径，l为螺栓长度。
2.剪切强度计算：螺纹连接在受剪载荷时，主要承受剪应力作用。
计算剪切强度时，需要考虑螺纹区域和螺栓截面的受剪承载能力。
剪切强度=抗剪强度x剪切面积剪切面积=(π/4)x(d2-d3)xl3.挤压强度计算：螺纹连接在受压载荷时，主要承受挤压应力作用。
计算挤压强度时，需要考虑螺栓所受的挤压承载能力。
挤压强度=挤压应力x挤压面积挤压面积=πxd1xl其中，d1为螺纹内径。
4.疲劳强度计算：螺纹连接在受循环载荷时，会产生疲劳破坏。
计算疲劳强度时，需要通过疲劳试验或经验公式来获得。
以上计算公式只是螺纹连接强度计算的基本方法，具体的计算过程需要根据实际情况来确定。
在进行计算时，还需要考虑材料的强度和工作环境的影响等因素。
此外，还需要注意螺纹连接的预紧力，以保证连接的密封性和抗松动能力。
预紧力的大小应根据应用要求进行确定，在设计和使用过程中需要注意预紧力的控制和维护。
综上所述，螺纹连接强度计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
在实际应用中，应根据具体要求和材料性能，结合上述计算方法进行强度计算和验证，以确保螺纹连接的安全可靠性。
高强螺栓连接等强连接计算
⾼强螺栓连接等强连接计算等强度设计法计算梁的拼接接点设计型号H900x550x20x30⼯字钢梁⾼h=900mm⼯字钢腹板厚t w=20mm f=295f V=⼯字钢上翼缘宽b1=550mm⼯字钢上翼缘厚t f1=30mm f=265f V=⼯字钢下翼缘宽b2=550mm⼯字钢下翼缘厚t f2=30mm f=265f V=⼯字钢腹板⾼度h w=840mm 截⾯⾯积A0b=49800mm2中和轴位置h1=450mm h2=450惯性矩I0x b=7234740000mm4截⾯抵抗矩W0x1b=16077200mm3W0x2b=16077200腹板连接板的⾼度h wm=680mm初定螺栓型号:M24P=190KN孔径26接触⾯处理⽅法:µ=0.45传⼒摩擦⾯个数:n=22.拼接连接计算1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截⾯⾯积估算和相应的连接螺栓数⽬估算:净截⾯⾯积估算:A nf1a=14025mm2A nf2a=14025mm2A nw a=14280mm2连接螺栓估算:采⽤n fb1a=21.7346491224n fb2a=21.7346491224n wb a=14.19649123162)翼缘外侧拼接连接板的厚度t11=18mm22(-22x550x1000)t12=18mm22(-22x550x1000)翼缘内侧拼接连接的宽度b为:b1=265mm260b2=265mm260翼缘内侧拼接连接板厚度:t21=19.86538462mm25(-25x260x1000)t22=19.86538462mm25(-25x260x1000)腹板两侧拼接连接板的厚度, t3=13.35294118mm16(-18x190x670)3)梁的截⾯特性(1)梁上的螺栓孔截⾯惯性矩:I rR b=1321242347mm4(2)扣除螺栓孔后的净截⾯惯性矩:I nx b=5913497653mm4(3)梁的净截⾯抵抗矩:W nx b=13141105.9mm3(4)梁单侧翼缘的净截⾯⾯积A nF b=13380mm2(5)梁腹板的净截⾯⾯积A nw b=12120mm24)梁的拼接连接按等强设计法的设计内⼒值弯矩M n b=3482393063N*mm剪⼒V n b=2060400N5)校核在初开始估计的螺栓数⽬n fb1a=23.40789852<24ok!n fb2a=23.40789852<24ok!n wb=12.04912281<16ok!6)拼接连接板的校核(1)净截⾯⾯积的校核单侧翼缘拼接连接板的净截⾯⾯积A oF PL=20212>13380ok!腹板拼接连接板的净截⾯⾯积A oW PL=15104>12120ok!(2)拼接连接板刚性的校核拼接连接板的⽑截⾯惯性矩I ox PL=8141877933cm4拼接连接板上的螺栓孔截⾯惯性矩I xR PL=1937869232cm4拼接连接板扣除螺栓孔后的净截⾯惯性矩I nx PL=6204008701cm4拼接连接板的净截⾯抵抗矩W nx PL=13144086.23>13141106ok!7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最⼤承载⼒的校核(1)梁的全塑性弯矩M px b=4122207500N*mm(2)拼接连接节点的最⼤承载⼒的校核对弯矩梁翼缘拼接连接般的净截⾯抗拉最⼤承载⼒的相应最⼤弯矩M u1=8235652080梁翼缘连接⾼强度螺栓的抗剪最⼤承载⼒的相应最⼤弯矩M u2=9869558400梁翼缘板的边端截⾯抗拉最⼤承载⼒的相应最⼤弯矩M u3=14720400000>8.24E+09翼缘拼接连接板边端截⾯抗拉最⼤承载⼒的相应最⼤弯矩M u4=22931676000>8.24E+09M u=8235652080> 4.53E+09ok!对剪⼒梁腹板净截⾯⾯积的抗剪最⼤承载⼒:V u1=3288818.073梁腹板拼接连接板净截⾯⾯积的抗剪最⼤承载⼒:V u2=4098540.279>3288818腹板连接⾼强度螺栓的抗剪最⼤承载⼒V u3=7562880>3288818V u=3288818.073>446572.5ok!(3)螺栓孔对梁截⾯的削弱校核梁的⽑截⾯⾯积A0=49800mm2螺栓孔的削弱⾯积:A R=10400mm2螺栓孔对梁截⾯的削弱率µr=21%<25%ok!170 155 155。
螺纹连接强度的计算
螺纹的连接强度设计规范旋台圈数：z= 15.33原始三角形高度：H=1.732/2P=1.3实际牙高：Hl=0.54P=0.81牙根宽:b=0.75P=1.13间隙：B=0.08p=0.12螺纹材料：45屈服强度360MPa抗拉强度600Mpa n=5(交变载荷)系统压力P=17.5Mpa 活塞杆d=28 缸套P=65推力F=PA=47270N请校核螺纹的连接强度：1:螺纹的抗剪强度校验：[计[r] = (O・8-l・O)[b] = 96A^dT = ------- - ------- = 47270/(0.56 x3.14xl &376 x 1」3x15.33) = 84・4MPd K Z.XTI xdixbxZ故抗剪强度足够。
2：抗弯强度校核：(ow)(OW)：许用弯曲应力为:0.4*360(屈服极Pg)=144MPaow = ----------- - --------------- = 3 X 47270/(0.56 x3.14xl8.376x 1.13x1」3 x 15.33) = 224MPa K Z.XTI xdixbxbxZ故其抗弯强度不足：3:螺纹面抗挤压校验(op)［切］为0.5 x屈服强度为0.5 x360 = 180 MPaF如疋E后"初。
/(0.56 x 3.Z9.026心W)亠3 •枷九故其抗挤压强度足够。
4：螺纹抗拉强度效验W0]为许用抗拉强度，对于钢来说[b] = ob/5 = 120Mpade 螺纹计算直径:dc=( d+d 1 -H/6)/2=(20+18.376-13/6)/2= 19.08mm a = = 4x 47270/(3.14x19.08 x 19.08) = 165・325MPa TldL 故其抗拉强度不足。
例钢制液压油缸如m 10-21所示，油缸壁厚为10mm,油压y9=1.6MPa, 0=160mm,试计 算上盖的摞栓联接和煤栓分布圆言径D 。
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联接设计以及强度计算
在工程设计过程中，联接设计是非常重要的一环。
联接是指将两个或
多个构件连接在一起，使其能够承受外部力和转动力矩。
联接设计的目的
是确保连接的安全可靠，并满足预定的设计要求。
联接的设计考虑了多个方面，包括强度、刚度、耐久性、可维修性等。
其中，强度是联接设计中最重要的因素之一
联接的强度计算涉及到强度和应力的概念。
强度是指材料可以承受的
最大应力，通常以抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等形式表示。
应力是指
联接内部材料受到的力除以其所受面积的比值。
联接强度的计算需要考虑两个方面：联接部件的强度和联接方式的强度。
联接部件的强度计算涉及到材料的力学性能和几何参数。
首先，需要
确定联接部件所使用的材料的力学性能，例如抗拉强度、屈服强度、弹性
模量等。
其次，需要确定联接部件的几何参数，例如长度、直径、角度等。
然后，根据这些参数，可以利用相关的公式计算联接部件的强度。
例如，
对于螺栓的抗拉强度计算，可以使用螺栓的截面面积乘以材料的屈服强度。
联接方式的强度计算涉及到连接方式的类型和载荷情况。
不同的连接
方式有不同的强度计算方法。
例如，对于焊接连接，可以根据焊缝的长度、厚度和焊材的强度来计算其强度。
而对于螺栓连接，可以根据螺栓的直径、材料的强度和螺栓预紧力等参数来计算强度。
在进行联接设计时，还需要考虑到载荷情况。
载荷分为静载荷和动载荷，静载荷是指在联接上施加的静态力，动载荷是指在联接上施加的动态
力。
静载荷可以通过等效静载荷的方法进行计算，动载荷可以通过动力学或者有限元分析等方法进行计算。
总之，联接设计以及强度计算是工程设计中非常重要的一部分。
通过合理的设计和准确的强度计算，可以确保联接的安全可靠，并满足设计要求。
因此，在工程设计中应重视联接设计的过程，保证设计结果的合理性和可靠性。