螺纹连接的强度计算

普通螺栓承受横向载荷F的作用
F0
F F
失效形式：被联接件的接合面 发生滑移。外载荷由接合面间 产生的摩擦力来承担
不滑移条件：
nF0 f K s F
KS F F0 nf
F0
拉伸强度：
ca
1.3F0 2 [ ] d1 / 4
如：n=1，Ks=1，f=0.2，F0≥5F 预紧力增大，将使螺栓的结构尺寸增加，此外，可能产生疲劳 破坏。为避免该缺陷，可以采用抗剪零件。
§5-5 螺纹联接的强度计算
失效分析 普通螺栓：螺纹部分被拉断或塑性变形。 设计准则：保证静强度或疲劳拉伸强度。 •铰制孔用螺栓：螺栓杆和孔壁的贴合面出现压溃或螺 栓杆剪断。 设计准则：保证螺栓的挤压强度和剪切强度。 计算步骤：受力分析，计算（或校核），查手册确定 其他尺寸
一、松螺栓联接强度计算
1.受载荷形式——轴向拉伸（工作拉力F） 2.失效形式——螺栓拉断（静、疲劳） 3.设计准则——保证螺栓拉伸强度 4.强度条件： σ≤[σ] 4 F 2 5.危险截面应力计算： d1 6.螺栓材料及许用应力——（§5-7） 7.安全系数——（§5-7） 4F 8.设计计算方法：d1 [ ] 查手册，求d
• 3、承受工作剪力的紧螺栓联接
d 0 Lmin 挤压强度条件： p [ P ] F
Lmin 1.25d 0
4 剪切强度条件： d0 2 F

[ ]
§5-6 螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计 1、为便于加工制造、对称布置螺栓，同时接合面受力均匀， 被联接件（接合面）形状应简单对称。（轴对称等）
2、承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接强度计算
•
F0
F0
F0
F2
F0 F0 F0 F0
F0 F0 F0 F0
F1
F1
F1
F1
F1 F1
F1
F1
F2 F F1
F2
有密封要求： F1 (1.5 ~ 1.8)F 一般要求：工作载荷稳定 F1 (0.2 ~ 0.6) F 不稳定动载荷 F1 (0.6 ~ 1.0) F 地脚螺栓： F1 F
F2 F1 F
Cb 螺栓的相对刚度： Cb Cm
螺栓拉伸强度条件： ca
1.3F2

[ ]
4
d 12
4 1.3F2 设计公式： d1 [ ]
疲劳强度精确校核
联接所受的工作载荷： 螺栓所受的力： F0 ~ F2 • max
0~F
பைடு நூலகம்
F2 d12 / 4
min
二、紧螺栓联接强度计算
• 1、仅受预紧力作用的紧螺栓联接 螺栓处于拉伸和扭转的复合应力作用下

F0 d12 / 4
F0 d2 tg ( v ) 2 d13 / 16
拉伸应力：
F0
扭转剪应力 ： 近似处理

T1 WT
0.5
2 3(0.5 ) 2 1.3
1.3F0

[ ]
4
d12
二、受扭矩作用的螺栓组联接
• 1、受扭矩作用的普通螺栓组联接
fF0 fF0
力矩平衡条件： fF0 r1 fF0 r2 fF0 ri K s T
i 1 z
f ri
i 1 z s
所需预紧力： F0
ca
1.3F0
KT

[ ]
应力合成： ca 2 3 2
强度条件 设计公式
ca
1.3F0 1.3 4F0 2 [ ] 2 d1 / 4 d1
1.3 4 F0 d1 [ ]
F0
• 结论：在拧紧时受拉伸、扭转的联合作用，在 计算时，只按拉伸强度计算，并将计算结果重 大30%来考虑扭转的影响。
强度条件： ca 1.3F2

[ ]
4
d12
4
d12
（2）受扭矩的铰制孔用螺栓组联接
F F i max ri rmax
Fmax z 2 ri ri 力矩平衡条件： T Fi ri Fmax rmax rmax i 1 i 1 i 1 ri
z
z
受力最大的螺栓所受的工作剪力：
Fmax
4


F
d 02
max
2、.根据载荷的类型合理布置螺栓位置（各螺栓受力合理）
3、布置螺栓应留有合理的间距、边距。 4、分布在同一圆周上的螺栓数量应为偶数，同组螺的 直径、长度、材料应相同。 5、避免螺栓偏心承载（附加的弯曲载荷）。
6、防松措施。
二、螺栓组的受力分析
• 假设：所有螺栓的材料、直径、长度、预紧力均相等； 螺栓组的对称中心与联接接合面的几何形心重合；受 载后联接接合面仍保持为平面。
（一）、受横向载荷的螺栓组联接
1、受横向载荷的配合螺栓
F 每个螺栓所受的横向工作剪力F F z 4 d 0 Lmin d0 2 p [ P ] F [ ] F
2、受横向载荷的普通螺栓组联接
平衡条件：
fF0 zi K s F
K s F F0 fzi
ca
F Cb Cm
F Fb Fm Cb Cm (Cb Cm )
F Cb Fb Cb Cm
F Cm Fm Cb Cm
•
Cm F0 F1 Fm F1 F Cb C m
F Cb F2 F0 Cb C m
[ ]
d 0 Lmin p max [ P ] F
Fi Fmax
Trmax
2 r i i 1 z
ri rmax
三、受轴向载荷的螺栓组联接
•
F 每个螺栓所受的轴向工 作载荷：F z
螺栓所受的总载荷：
F2 F1 F
F Cb F2 F0 Cb C m

F0 d12 / 4
Cb 2F 2 C C 4 d1 b m
应力幅 a
max min
2
F2 F0
d1
2
最大应力计算安全系数
2 1tc ( K ) min S ca S ( K )(2 a min )
力（螺栓）
力（垫片）
•
F0
θb
b
F0
θm
变形
m
变形
力（螺栓）
（垫片） 力
F0
θb
b
F0
θm
m
变形 变形 （垫片） 力
力（螺栓）
θb
b
F0
θm
m
力（螺栓）
（垫片） 力
F
F0
F0
θb
b
F1
θm
m
F2
b
F0
tan b Cb
m
Fm Cm
tan m Cm
Fb Cb