螺栓连接选用计算

% 液压油缸螺栓连接选用计算

% M文件中的表16-10和表16-11见参考文献[1]：郭仁生，魏宣燕等. 机械设计基础[M].北京：清华大学出版社，2011第3版

% 已知条件：最大油压（最小油压为0）、油缸内径、螺栓数目、剩余预紧力系数

pm=1;D=500;z=12;Cy=1.6;

% 1-按照静载荷强度条件计算螺栓直径

Fm=pi*D^2*pm/4;

fprintf(' 液压油缸最大压力Fm = %3.4f N \n',Fm);

F1=0;F2=Fm/z;

fprintf(' 螺栓最小工作载荷F1 = %3.4f N \n',F1);

fprintf(' 螺栓最大工作载荷F2 = %3.4f N \n',F2);

Qp=Cy*F2;Q=F2+Qp;

fprintf(' 螺栓剩余预紧力Qp = %3.4f N \n',Qp);

fprintf(' 螺栓总轴向载荷Q = %3.4f N \n',Q);

sigma_s=input(' 表16-10：选择螺栓材料的屈服极限（MPa）sigma_s = ');

sigma_b=input(' 表16-10：选择螺栓材料的强度极限（MPa）sigma_b = ');

S=input(' 表16-11：选择控制预紧力时的安全系数S = ');

sigma_p=sigma_s/S;

fprintf(' 螺栓的许用应力sigma_p = %3.4f MPa \n',sigma_p);

dj=sqrt(5.2*Q/(pi*sigma_p));

disp(' 按照静载荷强度条件计算螺栓小径(mm)：'),dj

d=input(' 选择螺栓公称直径（mm）： d = ');

d1=input(' 对应螺栓小径（mm）：d1 = ');

P=input(' 对应螺栓螺距（mm）：P = ');

计算结果：

液压油缸最大压力Fm = 196349.5408 N

螺栓最小工作载荷F1 = 0.0000 N

螺栓最大工作载荷F2 = 16362.4617 N

螺栓剩余预紧力Qp = 26179.9388 N

螺栓总轴向载荷Q = 42542.4005 N

表16-10：选择螺栓材料的屈服极限（MPa）sigma_s = 600

表16-10：选择螺栓材料的强度极限（MPa）sigma_b = 400

表16-11：选择控制预紧力时的安全系数S = 2

螺栓的许用应力sigma_p = 300.0000 MPa

按照静载荷强度条件计算螺栓小径(mm)：

dj =

15.3206

选择螺栓公称直径（mm）： d = 18

对应螺栓小径（mm）：d1 = 15.835

对应螺栓螺距（mm）：P = 2

% 2-按照变载荷计算螺栓应力幅

Kc=input(' 螺栓连接相对刚度系数Kc = ');

Q0=Q-Kc*F2;

fprintf(' 螺栓的预紧力Q0 = %3.4f N \n',Q0);

Fa=(Q-Q0)/2;

fprintf(' 螺栓轴向载荷变化幅Fa = %3.4f MPa \n',Fa);

sigma_a=Fa/(pi*d1^2/4);

fprintf(' 螺栓的应力变化幅sigma_a = %3.4f MPa \n',sigma_a);

xd=[12 16 20 24 30 36 42 48 56 64]; % 螺栓直径列表数据ye=[1 0.87 0.80 0.74 0.65 0.64 0.60 0.57 0.54 0.53]; % 尺寸因数列表数据epsilon=interp1(xd,ye,d,'spline'); % 3次样条插值

fprintf(' 螺栓的尺寸因数epsilon = %3.4f \n',epsilon);

Kt=input(' 表16-1：选择螺纹制造工艺因数Kt = ');

Ku=input(' 表16-1：选择螺纹受力不均匀因数Ku = ');

sigma_t=input(' 表16-1：选择螺栓试件疲劳极限sigma_t = ');

Ks=input(' 表16-1：选择螺纹的应力集中因数Ks = ');

Sa=input(' 表16-1：选择螺栓的安全因数Sa = ');

sigma_ap=epsilon*Kt*Ku*sigma_t/(Ks*Sa);

fprintf(' 螺栓的许用应力幅sigma_ap = %3.4f MPa \n',sigma_ap);

if sigma_a<=sigma_ap

disp (' @ 螺栓满足变载荷强度条件')

else

disp (' @ 螺栓不满足变载荷强度条件')

end

计算结果：

螺栓连接相对刚度系数Kc = 0.8

螺栓的预紧力Q0 = 29452.4311 N

螺栓轴向载荷变化幅Fa = 6544.9847 MPa

螺栓的应力变化幅sigma_a = 33.2340 MPa

螺栓的尺寸因数epsilon = 0.8309

表16-1：选择螺纹制造工艺因数Kt = 1.25

表16-1：选择螺纹受力不均匀因数Ku = 1

表16-1：选择螺栓试件疲劳极限sigma_t = 230

表16-1：选择螺纹的应力集中因数Ks = 3.9

表16-1：选择螺栓的安全因数Sa = 1.8

螺栓的许用应力幅sigma_ap = 34.0294 MPa

@ 螺栓满足变载荷强度条件