螺纹强度校核公式
螺纹强度校核
已知：M52x3螺纹，压强70MPa ，螺纹材料Q235。
由已知条件可得：螺纹大径D=52mm ，小径d=52-3=49mm ，螺距p =3mm ，压强P=70MPa ，S σ=235MPa平均所受轴向力()232652107010132000z 44F D P N ππ-⨯⨯=•=⨯⨯=1、抗剪切强度校核螺纹受剪应力应满足 []FDbzττπ=≤式中，平均所受轴向力——2132000z 4F D P N π=•= 螺纹大径——D=52mm螺纹齿根宽——b=0.75p （普通螺纹）因此，螺纹受剪应力-3-3S132000==359MPa 52100.7510235>[]=0.6[]0.6=0.6=28.2MPa S5F Dbz τππστσ=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯故不安全2. 抗弯曲强度校核 螺纹受弯曲强度应满足23[]b b Fh σσπDb z=≤ 式中，平均所受轴向力——2132000z 4F D P N π=•=螺纹工作高度h =p =0.541p 螺纹大径——D=52mm螺纹齿根宽——b=0.75p （普通螺纹）因此，32332331320000.541310777MPa [][]235MPa 5210(0.75310)b b Fh σσσπDb z π---⨯⨯⨯⨯===>==⨯⨯⨯⨯⨯故不安全1. 抗剪切强度校核应满足[]FDbzττπ=≤式中● F ：轴向力，单位N ；●1d ：计算公扣时使用螺纹小径，单位mm ；● D ：计算母扣时使用螺纹大径，单位mm ； ● b● z z 不宜大于10）；●][τ：许用剪应力，单位MPa ，对于材质为钢，一般可以取][6.0][στ=，][σ为材料的许用拉应力，S[]Sσσ=，单位MPa ，其中S σ为屈服应力，单位MPa ，S 为安全系数，一般取3～5。
2. 抗弯曲强度校核应满足23[]b FhσπDb z≤。
其推导过程如下：一般来讲，螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙抗弯和抗剪强度校核以螺母为对象，即校核母扣；但当螺母和螺杆材料相同时，则螺杆的强度要低于螺母，所以此时应校核螺杆强度，即校核公扣。
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。
螺旋传动的校核计算方法
螺旋传动的校核计算方法一．耐磨性计算锯齿螺纹公式：螺纹中径d2>=0.65*SQRT(Q/(w[p])) mm 式中：Q——轴向载荷[N]W——引用系数W=H/d2 （H——螺母高度、d2——螺纹中径）整体螺母：W=1.2～2.5；剖分式螺母：W=2.5～3.5螺母中的扣数Z<=10。
[p]——许用挤压强度[N/mm2]v<=12 M/min（旋转线速度）：淬火钢（HRC）—青铜[p]=10～13 Mpa手动：调质钢（HB）——青铜[p]=15～25 Mpa 二．螺杆螺纹部位的强度校核当量应力σt=SQRT（SQR(4Q/(πd2))+3SQR(T/(πd3/16))）<=[σ]式中：d——螺杆小径；d2—小径平方；d3—小径3次方[σ]——螺杆材料许用应力，优质碳钢、低合金碳钢取[σ]=50～80MpaT——螺旋副摩擦阻力矩N-m，T=fQd2/2；f-摩擦系数；d2-中径n——圆周率；n＝3.1415926三．螺杆稳定性校核柔度λ=μL/SQRT(I/A)=4μL/d式中：μ——长度系数；千斤顶μ=2；压力机μ=0.7L——最大工作长度I——危险截面惯性矩；I=πd4/64；d4—小径4次方A——危险截面面积；A=πd2/4；d2—小径平方n——圆周率；n＝3.1415926柔度λ>=100，临界载荷按材料力学的欧拉公式计算Qc=π2EI/SQR(μL)……[N]π2——圆周率的平方柔度λ<100；σb>=370 Mpa碳钢Qc=（304-1.12λ）A柔度λ<100；σb>=470 Mpa优质碳钢、低合金碳钢Qc=（461-2.57λ）A柔度λ<40，不作稳定性校核。
稳定性条件：Q<= Qc/n；n——安全系数，n=2.5～4。
四．螺母螺纹强度校核剪切强度校核：τ=Q/(πDbZ)<=[τ]弯曲强度校核：σ=3Qh/(πDb2Z)<=[σ]式中：b—螺纹牙根宽度；锯齿螺纹b=0.74t（t——螺距）；b2——b的平方h—牙高Z—牙扣数D—螺母螺纹根径；πD—根径周长n——圆周率；n＝3.1415926青铜螺母：[τ]=30～40Mpa；[σ]=40～60MPa2.螺母的长度如何确定？螺母的长度Ｌ＝ＺtＺ－扣数；Ｚ＜１０t－螺距3.千斤顶的螺纹如何计算承载力的？见＜螺杆稳定性校核＞注：SQRT：开平方函数；SQR：平方函数。
螺纹的承载力量怎么计算)
螺纹的承载力量怎么计算1.耐磨性校核公式：P=Fmax/(π*d2*h*z)≤[P]式中:最大轴向载荷Fmax=350000N螺杆中径d2=128mm螺纹工作高度h=12mm旋合圈数z=10.00计算工作压强P=7Mpa许用工作压强[P]=25Mpa因为P≤[P]，所以满足耐磨性要求。
2.自锁校核公式：λ=arctg(n*p/(π*d2))≤ψ式中:螺纹头数n=1螺纹螺距p=16mm螺旋升角λ=2.28°当量摩擦角ψ=5.14°因为λ≤[ψ]，所以满足自锁要求。
3.螺杆强度校核公式：σ=4*Fmax*sqrt(1+12*[d2*tg(λ+ψ)/d1]^2)/(π*d1^2)≤[σ]式中:螺杆小径d1=112.231mm计算应力σ=40Mpa许用应力[σ]=40Mpa因为σ≤[σ]，所以满足螺杆强度要求。
4.螺纹牙强度校核公式：τ=Fmax/(π*dt*b*z)≤[τ]σ=3*Fmax*h/(π*dt*b^2*z)≤[σ]式中:螺纹牙底宽度b=11.84mm螺母和螺杆材料不同，取dt=d+2*Y=143.769mm 螺杆大径d=140mm螺纹顶隙Y=1.88432mm计算剪切强度τ=7Mpa许用剪切强度[τ]=35Mpa计算弯曲强度σ=20Mpa许用弯曲强度[σ]=45Mpa因为τ≤[τ]且σ≤[σ]，所以满足螺纹牙强度要求。
5.螺杆稳定性校核公式：Scr=20600*π^3*d1^4/(64*Fmax*(μ*l)^2)〉Sc 式中:螺杆长度系数μ=0.7螺杆工作长度l=300mm稳定性计算安全系数Scr=102.59稳定性安全系数Sc=3.8因为Scr〉Sc，所以满足稳定性要求。
螺纹牙强度校核计算
普通螺纹螺栓拉断截面dc（mm）
H 3p 2
dc
d1
H 6
2 3 2.598076211
1.566987298
安全系数S
S=3~5
3
材料的屈服强度 s （MPa）
许用拉应力 （MPa）
计算拉应力 计算结果
s / S
4
F
d1
H 6
2
若＜ ，则合格，
反之不合格
4 1.333333333 0.518799311
计算值 28.58 28.52 24.22 26.82
弯曲力臂L（mm）
单圈外螺纹截面抗弯模量W(mm） 螺纹牙底宽度b（mm） 轴向力F(N) 螺距p（mm） 螺纹工作高度h（mm） 连接螺纹牙数z 安全系数S
材料的屈服强度 s（MPa）
许用拉应力 （MPa）
对螺杆，计算弯曲应力 b（Mpa）
235260
38
4.23
50
z=l/p
11.82033097
h=0.541p
2.28843
A=π*d2*h*z
3227.606
p F/A p s / n
72.88993762 345
如果p p ，则合格，
合格
反之则不合格
项目 轴向力F(N) 公扣时使用螺纹小径d1（mm） 母扣时使用螺纹大径D（mm） 连接螺纹牙数z
s / S
F d1bz
F Dbz
0.6
1.5 4.23 3.1725 517.5 345 56.28061362
207
计算结果
如果螺杆和螺母 ，则合格，
反之则不合格
项目 螺母大径D（mm） 螺杆大径d（mm） 公扣时使用螺纹小径d1（mm） 外螺纹中径d2（mm）
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: = + .所以螺栓的强度校核与设计计算式分别为：注意：当轴向工作载荷在0～F之间变化时，螺栓所受的总拉力将在~之间变化。
螺栓强度计算
――受力不均匀因数，受压螺母 =1，受拉螺母 =1.5~1.6；
――缺口应力集中因数，按表3查得；
――抗压疲劳极限，按表4查得；
――安全因数，控制预紧力 =1.5~2.5，不控制预紧力 =2.5~5。
表1螺栓连接
一、螺栓受力分析：
螺栓为受轴向载荷紧螺栓连接（动载荷），受轴向载荷紧螺栓连接（动载荷）的基本形式如下图所示：
二、受轴向载荷紧螺栓连接（动载荷）的基本公式：
（1）许用应力计算公式：
（2）强度校核计算公式：
式中：
――轴向载荷，N；
――螺栓小径，mm，查表获得；
――相对刚度，按表1选取；
――尺寸因数，按表2查得；
表3缺口应力集中因数
表4抗压疲劳极限
三、计算内容：
相关参数如下表：
（1）许用应力计算：
（2）强度校核计算：
四、结论：
由上述计算可知，螺栓强度满足要求。
螺纹紧固性校核
螺纹紧固性校核1. 简介螺纹紧固是工程设计中常用的连接方式，其可靠性对于整个结构的安全性和稳定性至关重要。
螺纹紧固性校核是指对螺纹连接进行计算和验证，确保其能够承受设计载荷而不发生松动或破坏。
2. 校核方法螺纹紧固性校核一般包括以下几个步骤：2.1 确定载荷首先，需明确螺纹连接所受的载荷情况，包括正向载荷、剪切载荷以及扭矩载荷等。
根据具体的设计需求和使用环境，确定合适的载荷值。
2.2 材料特性螺栓和螺母材料的强度是决定螺纹连接性能的关键因素之一。
根据工程要求，选择合适的螺栓和螺母材料，并获取其相应的力学特性参数。
2.3 校核公式根据螺纹连接的类型和载荷情况，选择合适的校核公式进行计算。
常见的校核公式包括螺栓剪切强度的计算、螺栓正向拉伸强度的计算以及螺栓扭矩强度的计算等。
2.4 安全系数在进行螺纹紧固性校核时，需要考虑安全系数。
安全系数是指在实际使用过程中，设计强度与实际承载强度之间的比值。
根据实际情况，选择适当的安全系数，确保螺纹连接在工作条件下能够安全可靠地工作。
3. 相关注意事项在进行螺纹紧固性校核时，需要注意以下几点：- 校核过程中应遵循国家相关标准和规范。
- 确保所选用的校核公式与实际情况相符，且计算过程正确无误。
- 注意考虑螺纹连接的松动和破坏等不利因素，确保连接的可靠性。
- 校核结果应进行合理的验证，以保证螺纹连接的安全性和稳定性。
4. 结论螺纹紧固性校核是保证螺纹连接安全可靠的重要步骤。
通过明确载荷、选取合适的材料、使用正确的校核公式以及考虑安全系数等措施，可以有效地进行螺纹紧固性校核，保证结构的稳定性和安全性。
螺杆强度校核计算
材料的屈服强度 （MPa） s 轴向力F(N) 外螺纹中径d2（mm） 螺距p（mm） 螺纹工作长度l（mm） 连接螺纹牙数z 螺纹工作高度h（mm） 挤压面积A(mm2)
计算挤压应力 p （MPa）
许用挤压应力 p （MPa）
计算结果
螺纹副抗挤压强度计算
计算公式
计算值
1.5
355
计算值 28.58 28.52 24.22 26.82
弯曲力臂L（mm）
单圈外螺纹截面抗弯模量W(mm）
螺纹牙底宽度b（mm）
轴向力F(N)
螺距p（mm）
螺纹工作高度h（mm）
连接螺纹牙数z
安全系数S
材料的屈服强度
（MPa）
s
许用拉应力 （MPa）
对螺杆，计算弯曲应力 （Mpa） b
对螺母，计算弯曲应力 b（Mpa）
30000
30
4
50
z=l/p
12.5
h=0.541p
2.164
A=π*d2*h*z
2548.11
p F/A p s / n
11.77343207 236.6666667
如果p p ，则合格，
合格
反之则不合格
项目 轴向力F(N) 公扣时使用螺纹小径d1（mm） 母扣时使用螺纹大径D（mm） 连接螺纹牙数z
许用弯曲应力 b （Mpa）
L d d2 2
W d1b2 6
b=0.75p
h=0.541p
S=3~5
s / S
b
3Fh d1b2z
b
3Fh Db2
z
b (1~1.2)
计算结果
0.85
71.8724621 2.38125 138112 3.175 1.717675 9.26 1.5 517.5 345
螺纹强度校核公式
计算公式计算值注释1.5设计给出517.5设计给出235260设计给出38设计给出4.23设计给出50设计给出11.8203309693h = 0.541p 2.28843 3227.60672.8899376194 345计算结果合格剪切强度计算公式计算值备注235260设计给出35.5设计给出41.78设计给出11.8203309693设计给出1.5设计给出4.23设计给出B = 0.75p 3.1725 517.5设计给出34556.280613618 207安全系数n材料屈服强度（MPA）轴向力F（n）螺距D2（mm）螺纹工作长度L（mm）连接螺纹齿Z螺纹工作高度h（mm）挤压面积a（mm2）挤压应力（MPA）的计算允许将挤压小直径D1（mm）用于外螺纹时使用的挤压直径（MPA）轴向力F（n），使用大直径D（mm）连接的螺纹数Z安全系数s间距P（mm）螺纹底部宽度b（mm）屈服强度（MPA）螺钉的允许拉伸应力（MPA），计算剪切应力（MPA）表示螺母，如果合格，则计算螺母（MPA）允许剪应力（MPA）的剪应力（MPA）；否则，不合格。
弯曲强度计算项目计算公式计算值的计算结果备注28.58 28.52 24.22 26.82 0.85 71.8724621016 B = 0.75p 2.38125 138112 3.175 H = 0.541p 1.717675 9.26 1.5517.5345 178.2251152336 151.0361193477计算结果自锁性能检查计算螺母大直径D（mm ）当使用大直径D（mm）螺丝外螺纹时，小直径D1（mm）外螺纹螺距直径D2（mm）弯曲臂L（mm）单圈外螺纹截面弯曲模数w（mm）螺纹底宽b （mm）轴向力F（n）螺距P（mm）螺纹工作高度h（mm）连接螺纹数Z安全系数s屈服强度（MPA）允许的拉应力（MPA）对于螺钉，计算弯曲应力（MPA）螺母，计算弯曲应力（MPA），允许弯曲应力（MPA），如果螺钉和螺母合格，则为不合格。
螺纹剪切强度校核
螺纹剪切强度校核引言本文档旨在校核螺纹剪切强度。
螺纹剪切强度是指螺纹连接在受剪力作用下承受的最大强度。
校核螺纹剪切强度的目的是确保连接的安全性和可靠性。
本文档将介绍校核的步骤和方法。
校核步骤螺纹剪切强度的校核包括以下步骤：1. 确定螺纹连接的参数：包括螺纹直径、螺距、连接长度等。
2. 根据参数计算剪切面积：剪切面积是指螺纹连接被剪切的截面积。
3. 确定螺纹材料的抗剪强度：螺纹材料的抗剪强度是指在剪切力作用下能够承受的最大强度。
4. 计算螺纹剪切强度：螺纹剪切强度为剪切面积乘以螺纹材料的抗剪强度。
5. 比较螺纹剪切强度和实际工作条件下的剪切力：如果螺纹剪切强度大于剪切力，说明螺纹连接是安全的；如果螺纹剪切强度小于剪切力，需要采取措施进行加固或重新设计。
校核方法校核螺纹剪切强度的方法主要有以下几种：1. 经验公式法：根据经验公式计算螺纹剪切强度。
这种方法简单快捷，适用于常见的螺纹连接。
2. 理论计算法：根据螺纹力学性质及弹性力学原理进行理论计算。
这种方法精确度较高，适用于复杂的螺纹连接。
3. 有限元分析法：使用有限元分析软件对螺纹连接进行模拟分析，得出剪切强度。
这种方法精确度最高，适用于特殊要求的螺纹连接。
根据实际情况选择合适的校核方法，确保螺纹连接的安全可靠。
结论螺纹剪切强度校核是确保螺纹连接安全性和可靠性的重要步骤。
通过正确选择校核步骤和方法，可以保证螺纹连接在受剪力作用下不会发生破裂或滑脱。
校核结果应与实际工作条件进行比较并及时采取加固措施，以确保螺纹连接的长期稳定工作。
以上是关于螺纹剪切强度校核的文档内容，希望对您有所帮助。
螺纹校核计算
螺纹校核计算一、引用教材1.《机械设计》第四版，高等教育出版社，邱宣怀主编，1997年7月第4版，1997年7月第1次印刷。
摘自P120。
2.《机械设计手册》第四版，第3卷，成大先主编，化学工业出版社，2005年1月北京第25次印刷。
摘自12-3～12-9。
二、适用范围螺纹联接可以使用普通螺纹、梯形、矩形、锯齿形等四种，且多用普通螺纹。
下图1给出了螺旋副的可能螺纹种类、特点和应用。
图1 螺旋副的螺纹种类、特点和应用三、校核该文件仅讨论五个方面的校核：抗挤压、抗剪切、抗弯曲、自锁性、螺杆强度。
根据实践，由于螺母的材质软，螺纹副的破坏多发生在螺母；但当螺母和螺杆材料相同时，螺杆首先破坏，此时应校核螺杆。
该文件中的各物理量及其含义和公式均可查阅文件（双击打开）螺纹联接的参数解释；该五项校核已编成excel 计算表格以提高效率，使用时仅仅需要填写绿色表格，其余表格计算机自行计算得出结果，见文件（双击打开）螺纹联接计算表格。
1、螺纹副抗挤压计算把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁，见下图2、图3，抗挤压是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过许用挤压应力，否则便会产生挤压破坏。
设轴向力为F ，旋合螺纹圈数为z ，则验算计算式为：[]P p A F σσ≤=hz d A 2π= ，取p [][]σσ= 式中●p σ：挤压应力，单位MPa ； ●p []σ：许用挤压应力，单位MPa ；● ][σ：材料许用拉应力，S []S σσ=，单位MPa ，其中S σ为屈服应力，单位MPa ，S 为安全系数，一般取3～5。
●F ：轴向力，单位N ； ●2d ：外螺纹中径，单位mm ； ● h h 与p 的关系为：● z 不均，因而z 不宜大于10）；2、抗剪切强度计算 对螺杆，应满足[]τπτ≤=bz d F 1； 对螺母，应满足[]τπτ≤=DbzF 。
式中● F ：轴向力，单位N ；● d 1:计算公扣时使用螺纹小径，单位mm ；● D:计算母扣时使用螺纹大径，单位mm ；● b● z 不均，因而z 不宜大于10）；● ][τ：许用剪应力，单位MPa, 对于材质为钢，一般可以取][6.0][στ=，][σ为材料的许用拉应力，S[]S σσ=，单位MPa ，其中S σ为屈服应力，单位MPa ，S 为安全系数，一般取3～5。
螺纹强度校核公式
螺纹强度校核公式国际上航空航天、消防救助和民用等诸多工业领域使用的储气瓶,正朝着工作压力高,储气量大并且更加安全可靠的方向发展。
缠绕气瓶作为国内外储气瓶的先进科学技术,较好地满足气瓶发展的需要。
铝合金内胆作为缠绕气瓶的内衬,同普通的钢质内胆相比减轻了气瓶的重量,此外,铝合金固有的氧化膜使该内胆具有较强的耐蚀性,延长了气瓶的使用寿命。
目前对该产品还没有相应的国家标准和行业标准,只有各企业制定的企业标准,企标中未能对内胆端部螺纹的强度提出明确计算方法。
为了保证安全,端部螺纹的强度需要进行校核计算。
本文针对铝合金内胆端部螺纹的强度校核给出了3种计算方法。
1 计算方法简介1.1 方法1铝合金内胆端部内螺纹和螺塞外螺纹的旋合情况见图1,计算取值见图2。
根据螺纹联接章节中螺纹牙强度校核的计算公式,内、外螺纹计算公式分别如下:(1)其中,[τps] =0.5Rps (3)[τp] =0.5Rp (4)式中:τ内、τ外为螺纹承受的内、外切应力,MPa;[τps]为瓶阀螺塞螺纹许用切应力,MPa;[τp]为内胆端部螺纹许用切应力,MPa;Rps为瓶阀螺塞材料的抗拉强度,MPa;Rp为内胆材料的抗拉强度,MPa;F为最大轴向载荷,N;kz为载荷不均系数;z为旋合螺纹牙数;d1为外螺纹小直径,mm;D为内螺纹大直径,mm;d为螺纹公称直径,mm;b为螺纹牙根部宽度,mm;h为螺纹牙工作高度,mm;普通螺纹的螺纹牙根部宽度b=0.87P(P为螺距)mm。
将式(1)～式(2)变化后得出内、外螺纹计算公式:πDbz[τp]≥F(5)πd1bz[τps]≥F(6)当内胆端部开口处的内螺纹为直螺纹时, 直螺纹不少于6个螺距,并且在缠绕气瓶试验压力下,剪切安全系数不低于10,螺纹必须贯通啮合紧密。
可以理解为:计算的切应力至少为缠绕气瓶水压试验压力的10倍,即F=10PhA。
由此得出内、外螺纹强度校核公式如下: kzπDbz[τp]≥10PhA (7)kzπd1bz[τps]≥10PhA (8)式中:Ph为缠绕气瓶水压试验压力,MPa;A为内胆端面内螺纹开孔受压面积(取内螺纹的大径),mm2。
螺纹强度校核公式
螺栓是应用广泛的可拆卸紧固件，实际工程中经常需要进行螺栓强度校核和选型。
机械设计手册中给出了螺栓选型的经验公式，这些公式是合理有效的，但需要明确输入螺栓的轴向和横向载荷，这些载荷通常很难用理论计算或经验估计方法确定。
有限元分析能够处理螺栓连接的结构，但有限元分析中的螺栓连接通常是做了大量简化，导致螺栓应力结果不准确，无法作为螺栓校核选型的依据。
因此，本文考虑将经验公式与有限元分析相结合来进行螺栓校核选型。
通过有限元分析来确定螺栓所受的轴向和横向载荷，以此作为经验公式的输入，完成螺栓校核选型计算。
关于螺栓选型，需要明确最小拉力载荷和保证载荷这两个概念。
当试验拉力达到最小拉力载荷时，要求螺栓不得发生断裂。
在试件上施加保证载荷后，其永久伸长量(包括测量误差)，不应大于12.5微米。
最小拉力载荷和保证载荷的具体数值参见GB/T 3098.1-2000~ GB/T 3098.17-2000。
跟螺栓选型相关的几个标准规范如下：•GB/T 3098-2000 紧固件机械性能•GB/T 16823.1-1997 螺纹紧固件应力截面积和承载面积•QC/T 518-2007 汽车用螺纹紧固件紧固扭矩•GB/T 5277-1985 紧固件螺栓和螺钉通孔2. 螺栓强度校核经验公式2.1 受横向载荷普通紧螺栓在预紧力作用下，压紧被连接件，被连接件间产生摩擦力，抵抗横向载荷。
螺栓杆受拉伸扭转综合作用。
如果连接件之间的摩擦力不足以抵消横向载荷，则被连接件发生横向错动，螺杆可能被剪断。
其强度校核计算公式如下：螺栓所受横向外载荷为F A。
为产生足够的摩擦力抵抗F A，所需最小预紧力F p为：上式中，K f为可靠性系数，一般取1.1-1.3；m为结合面数目；f为结合面摩擦系数。
按照最小预紧力F p计算螺栓应力σ，进而确定所需的螺栓屈服强度σs，最终可选定螺栓公称直径和强度等级。
其中，d1为螺纹小径；S s为安全系数，取值参见表1。
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 。
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：
螺纹连接强度的计算
螺纹的连接强度设计规范已知条件：旋合长度： L=23旋合圈数： Z=15.33原始三角形高度：H=1.732/2P=1.3实际牙高：H1=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D=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：[]τ故抗剪强度足够。
2：抗弯强度校核：(σw)(σw)：许用弯曲应力为: 0.4*360(屈服极限)=144MPa故其抗弯强度不足：3: 螺纹面抗挤压校验(σp)[]MPa p 1803605.05.0=⨯⨯屈服强度为为σMPa H d Kz Fp 73.113)33.1581.0026.1914.356.0/(47270Z 12=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=πσ故其抗挤压强度足够。
[]()[]Mpa960.18.0=-=στMPa Zb d Kz F s 4.84)33.1513.1376.1814.356.0/(472701=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=πτMPa Zb b d Kz FH 224)33.1513.113.1376.1814.356.0/(472703113w =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=πσ4: 螺纹抗拉强度效验 (σ)[][]20Mpa 1=σb/5=σσ钢来说为许用抗拉强度，对于dc 螺纹计算直径: dc=( d+d1-H/6)/2=(20+18.376-1.3/6)/2=19.08mmMPa dc F 325.165)08.1908.1914.3/(472704π42=⨯⨯⨯==σ 故其抗拉强度不足。
例1-1 钢制液压油缸如图10-21所示，油缸壁厚为10mm ，油压p =1.6MPa ，D=160mm ，试计算上盖的螺栓联接和螺栓分布圆直径。
解 (1) 决定螺栓工作载荷暂取螺栓数z =8，则每个螺栓承受的平均轴向工作载荷为(2) 决定螺栓总拉伸载荷对于压力容器取残余预紧力=1.8，由式(10-14)可得(3) 求螺栓直径选取螺栓材料为45钢=355MPa(表9-1)，装配时不要求严格控制预紧力，按表10-7暂取安全系数S=3，螺栓许用应力为MPa 。
螺纹的承载力量怎么计算)
螺纹的承载力量怎么计算1.耐磨性校核公式：P=Fmax/(π*d2*h*z)≤[P]式中:最大轴向载荷Fmax=350000N螺杆中径d2=128mm螺纹工作高度h=12mm旋合圈数z=10.00计算工作压强P=7Mpa许用工作压强[P]=25Mpa因为P≤[P]，所以满足耐磨性要求。
2.自锁校核公式：λ=arctg(n*p/(π*d2))≤ψ式中:螺纹头数n=1螺纹螺距p=16mm螺旋升角λ=2.28°当量摩擦角ψ=5.14°因为λ≤[ψ]，所以满足自锁要求。
3.螺杆强度校核公式：σ=4*Fmax*sqrt(1+12*[d2*tg(λ+ψ)/d1]^2)/(π*d1^2)≤[σ]式中:螺杆小径d1=112.231mm计算应力σ=40Mpa许用应力[σ]=40Mpa因为σ≤[σ]，所以满足螺杆强度要求。
4.螺纹牙强度校核公式：τ=Fmax/(π*dt*b*z)≤[τ]σ=3*Fmax*h/(π*dt*b^2*z)≤[σ]式中:螺纹牙底宽度b=11.84mm螺母和螺杆材料不同，取dt=d+2*Y=143.769mm 螺杆大径d=140mm螺纹顶隙Y=1.88432mm计算剪切强度τ=7Mpa许用剪切强度[τ]=35Mpa计算弯曲强度σ=20Mpa许用弯曲强度[σ]=45Mpa因为τ≤[τ]且σ≤[σ]，所以满足螺纹牙强度要求。
5.螺杆稳定性校核公式：Scr=20600*π^3*d1^4/(64*Fmax*(μ*l)^2)〉Sc 式中:螺杆长度系数μ=0.7螺杆工作长度l=300mm稳定性计算安全系数Scr=102.59稳定性安全系数Sc=3.8因为Scr〉Sc，所以满足稳定性要求。
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计算公式计算值注释1.5设计给出517.5设计给出235260设计给出38设计给出4.23设计给出50设计给出11.8203309693h = 0.541p 2.28843 3227.60672.8899376194 345计算结果合格剪切强度计算公式计算值备注235260设计给出35.5设计给出41.78设计给出11.8203309693设计给出1.5设计给出4.23设计给出B = 0.75p 3.1725 517.5设计给出34556.280613618 207安全系数n材料屈服强度（MPA）轴向力F（n）螺距D2（mm）螺纹工作长度L（mm）连接螺纹齿Z螺纹工作高度h（mm）挤压面积a（mm2）挤压应力（MPA）的计算允许将挤压小直径D1（mm）用于外螺纹时使用的挤压直径（MPA）轴向力F（n），使用大直径D（mm）连接的螺纹数Z安全系数s间距P（mm）螺纹底宽b（mm）屈服强度（MPA）螺钉的允许拉伸应力（MPA），计算剪切应力（MPA）表示螺母，如果合格，则计算螺母（MPA）允许剪应力（MPA）的剪应力（MPA）；否则，不合格。
弯曲强度计算项目计算公式计算值的计算结果备注28.58 28.52 24.22 26.82 0.85 71.8724621016 B = 0.75p 2.38125 138112 3.175 H = 0.541p 1.717675 9.26 1.5517.5345 178.2251152336 151.0361193477计算结果自锁性能检查计算螺母大直径D（mm ）当使
用大直径D（mm）螺丝外螺纹时，小直径D1（mm）外螺纹螺距直径D2（mm）弯曲臂L（mm）单圈外螺纹截面弯曲模数w（mm）螺纹底宽b （mm）轴向力F（n）螺距P（mm）螺纹工作高度h（mm）连接螺纹数Z安全系数s屈服强度（MPA）允许的拉应力（MPA）对于螺钉，请计算以下值的弯曲应力（MPA）螺母，计算弯曲应力（MPA），允许弯曲应力（MPA），如果螺钉和螺母合格，则为不合格。
备注：设计给出s = NP 30齿廓角150.15，螺丝对的当量摩擦系数为-0.19744950019，螺旋上升角为1.5617735831，当量摩擦角为-0.1949419593计算结果不合格的自锁性能检查计算项目计算公式计算值备注2.59807621141.5669872981 1.3333333333节距P（mm）导程s（mm）节距直径D2（mm）螺钉对滑动摩擦系数f 0.13-0.17轴向力F（n）外螺纹小直径D1（mm）节距P （mm）原始三角形高度h（mm）用于外螺纹DC（mm）普通螺纹螺栓断裂部分的安全系数s 屈服强度（MPA）允许拉应力（MPA）= 33 = 60梯形螺纹：矩形螺纹：锯齿螺纹：普通螺纹：NP = atan，如果＜，则为合格，否则为不合格。
计算得出的拉应力为0.5187993114，计算结果合格。
如果＜，则为合格，否则为不合格。