联接螺栓强度计算方法(共18页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 联接螺栓的强度计算方法 一 连接螺栓的选用及预紧力：1、 已知条件：螺栓的ss730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，为预紧力N d为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0

2、.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K0.28，则预紧力T/0.28*10*10-317500N3、 承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d38.16mm螺纹原始三角形高度h=1.29mm螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力1(MPa)。=17500N/58*1

3、0-6m2=302MPa剪切应力：=0.5=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302=392.6 MPa强度条件： =392.6730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限的80%。4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡。已知条件：电机及支架总重W1=190Kg，叶轮组总重W2=36Kg，假定机壳固定，电机及支架、叶轮组重心到机壳左侧结合面L=194mm.考虑冲击载荷，倾翻力矩M为：M=W1*(1+6.

4、7)*0.22-W2*(1+6.7)*0.118=190*7.7*0.22-36*7.7*0.118=319.64N.mL1=0.258mL2=0.238mL3=0.166 L4=0.099m螺栓最大工作载荷：=167.26N式中：M螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m）i每行螺栓数量L螺栓到接合面对称轴到距离(m)；z螺栓数量；5、 承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：螺栓的最大拉力F=175000.3*167.2617550N螺栓的最大拉伸应力2(MPa)。=17550N/58*10-6m2=302.58MPa剪切应力：=0.5=151.29 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计

5、算应力:=1.3*302.58=393.35MPa强度条件： =393.35730*0.8=584 MPa预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限的80%。6. 只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:17500Nb抗拉强度700 Mpad38.16mmb=1.12mm=76 Mpa =438 Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3h/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa b=700 Mpa7.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺

6、纹牙根部的剪切强度计算:螺栓的最大拉力F=175000.3*167.2617550Nd38.16mmb=1.12mm=76.44 Mpa =438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3h/3.14*d3*8*1.122=3*17550/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 .76Mpa b=700 Mpa结论：后盖板与机壳联接螺栓强度满足要求。二、 进风箱柜与机壳连接螺栓的选用及预紧力：1.已知条件：螺栓的ss730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、螺纹连接的拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。其拧紧扳手力矩T用于克服

7、螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，为预紧力N d为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K0.28，则预紧力T/0.28*10*10-317500N3.只承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径

8、d2=9.03mm计算直径d38.16mm螺纹原始三角形高度H=1.29mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力1(MPa)。=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切应力：=0.5=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302=392.6 MPa强度条件： =392.6730*0.8=584 MPa预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限的80%。4. 倾翻力矩已知条件

9、：进风箱柜总重52Kg,重心距结合面120mm则倾翻力矩M为：M=（W*L52*（16.7）*0.12=41.904*7.7Kg.m=480N.mL1=0.258mL2=0.238mL3=0.166L4=0.099m螺栓最大工作载荷：=243N式中：M螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m）i每行螺栓数量L螺栓到接合面对称轴到距离(m)；z螺栓数量；5.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：螺栓的最大拉力F=175000.3*24317572.9N螺栓的最大拉伸应力2(MPa)。=17572.9N/58*10-6m2=302.98MPa剪切应力：=0.5=151.5 MPa根据第四强度理论，螺栓

10、在预紧状态下的计算应力:=1.3*302.98=393.87MPa强度条件： =393.87730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限的80%。6. 只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:17500Nd38.16mmb=1.12mm=76 Mpa =438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3h/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa b=700 Mpa7.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度

11、计算:螺栓的最大拉力F=175000.3*24317572.9Nd38.16mmb=1.12mm=76.5 Mpa =438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3h/3.14*d3*8*1.122=3*17572.9/3.14*8.16*8*1.12*1.12=205Mpa b=700 Mpa结论：进风箱柜与机壳连接螺栓强度满足要求。三叶轮轴盘与叶轮连接螺栓的选用及预紧力：1.已知条件：螺栓的ss730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、螺纹连接的拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被

12、连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，为预紧力N d为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K0.28，则预紧力T/0.28*10*10-317500N3.只承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d

13、38.16mm螺纹原始三角形高度H=1.29mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力1(MPa)。=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切应力：=0.5=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302=392.6 MPa强度条件： =392.6730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限的80%。4.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：1）、叶轮

14、转矩。式中：P通风机功率(kw)； n通风机转速(r/min)。已知：P通风机功率11(kw)； n通风机转速2930(r/min)。叶轮转矩。 2）、叶轮轮盘与轴盘连接螺栓的选用：联接应预紧，受转矩后，被联接件不得有相对滑动。螺栓联接：螺栓所在的圆周半径0.09 (m)；螺栓直径M10；螺栓数量6；普通螺栓联接，各螺栓受力：式中：Kn可靠性系数，通常取1.2T作用在联接结合面内的转矩(N.m)，；预紧联接结合面的磨擦因数，取0.15；r螺栓所在的圆周半径(m)；z螺栓数量。由以上公式计算出传递转矩螺栓所需的每个螺栓的工作载荷Fa（N）；假设螺栓受力相同；=1063.68N通过以上计算结果取每

15、个螺栓的工作载荷螺栓的最大拉力F=175000.3*1063.6817819.10N螺栓的最大拉伸应力2(MPa)。=17819.1N/58*10-6m2=307.22MPa剪切应力：=0.5=153.61MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*307.22=399.38MPa强度条件： =399.38730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限的80%。5. 只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:17500Nd38.16mmb=1.12mm=76 Mpa =438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强

16、度校核计算式为:b=3h/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa b=700 Mpa6.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:螺栓的最大拉力F=175000.3*17819.122845.73Nd38.16mmb=1.12mm=99.51 Mpa =438 Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3h/3.14*d3*8*1.122=3*22845.73/3.14*8.16*8*1.12*1.12=266.55Mpa b=700 Mpa结论：叶轮轴盘与叶轮联接螺栓强度满足要

17、求。四 锥套与叶轮轴盘连接的选用：当联接传递转矩T 时，应保证联接在此转矩下不产生周向滑移。即应保证：轴向摩擦阻力矩Mf转矩T 。这时有以下关系：1、传递载荷所需的最小结合压强：x式中：T传递的扭矩，由3.1中计算结果，T= K安全系数，通常取1.23；取K =2dm圆锥面结合的平均直径，54.59结合长度，为45被联接件摩擦副的摩擦系数，取0.11计算3.1MPa2、需要的轴向压入力：计算3378(N)A.传递载荷所需的最小过盈量：直径比：包容件/=54.62/560.98，被包容件/=54.62/560.98传递载荷所需最小直径变化：包容件*/3.1*54.62*9.8/225000.07

18、，被包容件*/3.1*54.62*9.8/225000.07传递载荷所需最小有效过盈量：0.07*20.14考虑平压量后的最小过盈量：2*（）=0.14+2*0.0032=0.15B.不产生塑性变形所允许的最大过盈量：不产生塑性变形所允许的最大结合压强：包容件450*0.5225，被包容件450*0.5225不产生塑性变形所传递力：=*3.14*L*=225*54.62*45*0.11=6083N不产生塑性变形所需最大直径变化：包容件*/225*54.62*9.8/225005.3，被包容件*/225*54.62*9.8/225005.3传递载荷所需最大有效过盈量：+ =5.3*2=10.6C

19、.轴向位移值：最小值0.15/160.009，最大值10.6/160.66五 锥套与叶轮轴盘连接螺栓的选用及预紧力：1、螺栓联接选用：螺栓直径10(mm)；螺栓数量3锥套所需的轴向紧固力Q=3378(N)单个螺栓承受的总拉力: 式中：K0预紧系数，查表，取K0 =2Kc相对刚度系数，查表，取Kc=0.2计算 =通过以上计算结果取每个螺栓的预紧力为F02477.2N2、校核选用螺栓的强度：螺栓部分危险截面的计算面积As（mm）：式中：D螺纹小径(m)。故：，螺栓的最大拉伸应力L(MPa)。按第四强度理论，螺栓的强度条件为：L 0.2*2/=0.2*2*2477.2/58=17强度校核：螺栓材料：A2-70；材料的规定非比例伸长应力p0.2 450(Mpa)。以之代替s对于塑性材料屈服安全系数ns取5-6；通常ns取：5；材料许用应力：；则：90(Mpa)根据第一强度理论：L：安全系数： 计算n=26.5。螺栓联接件预紧应力不得大于其材料的屈服点s的80（即n1.25）。结论：锥套与叶轮轴盘联接螺栓强度满足要求。参考文献：1.机械设计手册 成大先 2004.12.机械零件 许镇宇 1981.7。3.螺栓疲劳强度计算的再分析 焦作矿业学院学报 1995.4。4.机械零件强度计算手册 （苏） 比尔格尔 1987.3编制: 校对: 审核: 批准: PDM:专心-专注-专业