M螺栓计算

M螺栓计算

经计算在8级风力下单位屏所受的风压为:

w s =1.4×0.91=1.274kN/m 2 预埋螺栓应力计算

(1)柱脚连接处水平方向的风荷载产生的弯矩值计算

M s =1/2w s h 2l 预埋螺栓拉应力计算

F=M s /c/2其中:h 为隔音屏障高度;

l 为隔音屏障一单元长度; c 为受拉区的螺栓力臂长度。

计算结果

M s =0.5×1.274×3.62×2.5=20.639kN?m F=20.639/0.6/2=17.199KN

1)、抗剪验算:查规范可知,6.8级承压型高强螺栓抗剪承载力设计强度b c f =140MPa ,螺栓承压连接板为1.4cm 厚钢板,钢材为Q235钢,承压强度设计值a 305f b c MP =,则单个螺栓承载力设计值取下列三式中最小值:

KN N 524.90053*14*2.21f *t *d b c b c ===;

83.7163.204*3.0*9.0*3.1*u *9.0*3.1b v

===P N 1.30.9 1.30.90.3681239b v N P KN μ=???=???=;

式中:b v N -------承压型高强螺栓剪力设计值;

b c N -------连接钢板承压强度设计值;

t--------连接钢板厚度;

P --------摩擦型高强螺栓预拉力值,

KN A P 63.2045.352*860*675.0*f 675.0e y ===;

e A ------------M24螺栓有效面积。

单个螺栓设计最大抗剪承载力KN F KN N 1735.49v b

v =>=,符合要求。

F v ---------受力螺栓设计剪力。

单个螺栓的受拉承载力设计值按下式计算:

b t N ------高强度螺栓拉力设计值

ψ-------高强度螺栓直径对承载力的影响系数,当螺栓直径小于30mm 时,取1.0,

当螺栓直径大于30mm 时,取0.93,

e A ------M24螺栓有效面积=352.5mm2,螺栓有效直径=21.19mm

b t f -----抗拉强度设计值,按0.8倍屈服值取480Mpa ;

单个螺栓受拉承载力设计值:KN F KN A N 7.72.169480*5.352*0.1f t b t e b t =≥===ψ; F t ------液压爬模受力螺栓设计拉力。

受力螺栓的荷载点距屏体面为:L=14/2=7mm;弯矩作用在主平面,螺栓承受静力荷载或间接承受动力荷载,按下式计算:

式中,X M -----最大弯矩,Mx=Fy*L=34*103

*0.007=0.238KN ·m ;

X γ-----截面塑性发展系数,查表可知:X γ=1.2

W------按受压确定的抵抗矩,333

m m 95.93432

2.21*14.332d ===πW ; 则

MPa MPa W M A F 480973.233133.21284.2195

.934*2.1238000

5.3527700x x ≤=+=+=+γ,满足要求。

F V ------液压爬模受力螺栓设计荷载,经计算受力螺栓满足要求。

螺栓组受力分析与计算..

螺栓组受力分析与计算 一.螺栓组联接的设计 设计步骤: 1.螺栓组结构设计 2.螺栓受力分析 3.确定螺栓直径 4.校核螺栓组联接接合面的工作能力 5.校核螺栓所需的预紧力是否合适 确定螺栓的公称直径后,螺栓的类型,长度,精度以及相应的螺母,垫圈等结构尺寸,可根据底板的厚度,螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 1. 螺栓组联接的结构设计 螺栓组联接结构设计的主要目的,在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式,力求各螺栓和联接接合面间受力均匀,便于加工和装配。为此,设计时应综合考虑以下几方面的问题: 1)联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联接接合面的形心重合,从而保证接合面受力比较均匀。 2)螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接,不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓,以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时,应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘,以减小螺栓的受力(下图)。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时,应采用销,套筒,键等抗剪零件来承受横向载荷,以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。 接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置

3)螺栓排列应有合理的间距,边距。布置螺栓时,各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离,应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸(下图)可查阅有关标准。对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接,螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。 扳手空间尺寸 螺栓间距t0 注:表中d为螺纹公称直径。 4)分布在同一圆周上的螺栓数目,应取成4,6,8等偶数,以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料,直径和长度均应相同。 5)避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外,还应在工艺上保证被联接件,螺母和螺栓头部的支承面平整,并与螺栓轴线相垂直。对于在铸,锻件等的粗糙表面上应安装螺栓时,应制成凸台或沉头座(下图1)。当支承面为倾斜表面时,应采用斜面垫圈(下图2)等。

对拉螺栓力学性能表 强度计算公式.

对拉螺栓力学性能表强度计算公式(穿墙螺丝) 作者:建材租赁来源:穿墙螺丝日期:2011-5-14 14:10:04 人气:1693 导读:对拉螺栓(穿墙螺丝)力学性能表,强度计算公式,力学性能验算。 1.对拉螺栓(穿墙螺丝)力学性能表 螺栓直径(mm螺纹内径(mm净面积(mm2重量(kg/m容许拉力(N M12 M14 M16 9.85 11.55 13.55 76 105 144 0.89 1.21 1.58 12900 17800 24500 M18 M20 M22 14.93 16.93 18.93 174 225 282 2.00 2.46 2.98 29600 38200 47900 2.强度验算 已知2[100×50×3.0 冷弯槽钢 强度满足要求。

(二挠度验算 验算挠度时,所采用的荷载,查表得知仅采用新浇混凝土侧压力的标准荷载(F。 所以: 已知 钢楞容许挠度按表。 挠度满足要求。 二、主钢楞验算 (一强度验算 1.计算简图 2.荷载计算 P为次钢楞支座最大反力(当次钢楞为连续梁端已含反力为、中跨反力为0.5ql,所以,0.6+0.5。 3.强度验算 强度不够,为此应采取下列措施之一: (1 加大钢楞断面,再进行验算; (2 增加穿墙螺栓,在每个主次钢楞交点处均设穿墙螺栓,则主钢楞可不必再验算。 例3:已知混凝土对模板的侧压力为F=30kN/m2,对拉螺栓间距,纵向、横向均为0.9m,选用M16穿墙螺栓,试验算穿墙螺栓强度是否满足要求。

[解] 满足要求。 对拉螺栓(穿墙螺丝)力学性能表 螺栓直径(mm螺纹内径(mm净面积(mm2重量(kg/m容许拉力(N M12 M14 M16 9.85 11.55 13.55 76 105 144 0.89 1.21 1.58 12900 17800 24500 M18 M20 M2214.93 16.93 18.93 174 225 282 2.00 2.46 2.98 29600 38200 47900

《机械设计》习题库(计算题点讲)

西南科技大学 《机械设计》习题库 四、计算题 1、图示,螺栓刚度为c 1,被联接件刚度为c 2,已知c 2=8c 1,预紧力F '=1000N ,轴向工作载荷F =1100N 。 试求; ⑴螺栓所受的总拉力F 0; ⑵被联接件中的剩余预紧力F ” 。 F F F ' F ' 2、图示,为一对正安装的圆锥滚子轴承。已知:作用在轴上的外载荷为M =450kN ·mm ,F R =3000N , F A =1000N ,方向如图所示。 试求:⑴在插图二上,标出两轴承所受的派生轴向力S 1 和S 2的方向; ⑵求出派生轴向力S 1 和S 2的大小; ⑶计算轴承所受的实际轴向力A 1和A 2。 (提示:派生轴向力S 与轴承所受的径向支反力R 的关系为:S =0.25R )

3、夹紧联接如插图一所示,已知夹紧联接柄承受载荷Q =600N ,螺栓个数Z =2,联接柄长度L =300mm , 轴直径d =60mm ,夹紧结合面摩擦系数f =0.15,螺栓的许用拉应力[σ]=58.97MPa 。 试求; ⑴计算所需要的预紧力F ’ ⑵确定螺栓的直径 (提示:“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表) 表 粗牙普通螺纹基本尺寸 (GB196-81) mm 4、如图所示,某轴用一对反装的7211AC 轴承所支承,已知作用在轴上的径向外载荷F R =3000N, 作用在轴上的轴向外载荷F A =500N,方向如图所示。载荷系数f p =1.2。 试求: ⑴安装轴承处的轴颈直径是多少? ⑵标出两轴承各自的派生轴向力S 1、S 2的方向。 ⑶计算出两轴承各自的派生轴向力S 1、S 2的大小。 ⑷计算出两轴承所受的实际轴向力A 1、A 2的大小。 ⑸两轴承各自所受的当量动负荷P 1、P 2的大小。 提示:派生轴向力S 与轴承所受的径向支反力R 的关系为:S=0.7R ; e=0.7;当A/R ≤e 时,X=1,Y=0;当A/R >e 时,X=0.41,Y=0.87。 当量动负荷计算公式为:P=f p(XR+YA) F R L L 3 ① ② F A

螺栓组受力分析与计算

螺栓组受力分析与计算 螺栓组联接的设计 设计步骤: 1. 螺栓组结构设计 2. 螺栓受力分析 3. 确定螺栓直径 4. 校核螺栓组联接接合面的工作能力 5. 校核螺栓所需的预紧力是否合适 确定螺栓的公称直径后,螺栓的类型,长度,精度以及相应的螺母,垫圈等结构尺寸,可根据底板的厚度,螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 "1.螺栓组联接的结构设计 螺栓组联接结构设计的主要目的,在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式,力求各螺栓和联接接合面间受力均匀,便于加工和装配。为此,设计时应综合考虑以下几方面的问题: 1)联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联接接 合面的形心重合,从而保证接合面受力比较均匀。 2)螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接,不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓,以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时,应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘,以减小螺栓的受力(下图)。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时,应采用销,套筒,键等抗剪零件来承受横向载荷,以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。 塾〉不令 接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置

3)螺栓排列应有合理的间距,边距。布置螺栓时,各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的 最小距离,应根 据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸(下图)可查阅有关标 准。对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接, 螺栓的间距to 不得大于下表所推荐的数值 扳手空间尺寸 螺栓间距t o 注:表中d 为螺纹公称直径。 4) 分布在同一圆周上的螺栓数目,应取成 4, 6, 8等偶数,以便在圆周上钻孔时的分度和画 线。同一螺栓 组中螺栓的材料,直径和长度均应相同。 5) 避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外,还应在工艺上保 证被联接件,螺 母和螺栓头部的支承面平整,并与螺栓轴线相垂直。对于在铸,锻件等的粗 糙表面上应安装螺栓时,应制成凸台或沉头座(下图 1)。当支承面为倾斜表面时,应采用 斜面垫圈(下图2)等。 1 ? 6*-4 4* 10 10* 1? 14-20 3W

机械设计螺纹连接计算题

【例1】 图示方形盖板用四个螺钉与箱体连接,盖板中心O 点的吊环受拉力F Σ=8kN 。试完成:(1)取残余预紧力F 1为工作拉力的0.8倍,求螺钉的总拉力F 2;(2)如果已知M6螺钉的d 1=4.917mm , [σ]=260MPa ,试校核螺钉组的强度。 F ∑ 4-M6 200 600 解:(1)求各螺钉的工作拉力:F=F Σ/n =8/4=2kN (2)求各螺钉的残余预紧力:F 1=0.8F =1.6kN (3)求各螺钉的总拉力:F 2=F 1+F =3.6kN (4)校核螺钉的强度:[]σπσ<=??== 246.59MPa 917 .414.300362.55.22212d F 该螺钉组满足强度条件

【例2】 如图所示,两根梁用8个5.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接。梁受到拉力F =32kN ,摩擦系数f =0.2,安全系数S =1.5,防滑系数K S =1.2,控制预紧力,试确定所需螺栓的小径。 F F 解:(1)求螺栓的预紧力:N 240002 42.0320002.10=???=≥ fzi F K F s (2)求螺栓的许用拉应力 屈服极限:MPa s 3001006.05=??=σ 许用拉应力:[]200MPa 5.1/300/===S S σσ (3)求螺栓的小径 []mm 1.14200 14.3240002.52.50 1=??=≥σπF d

【例3】 起重卷筒与大齿轮用6个普通螺栓连接在一起,如图所示。已知卷筒直径D =600mm ,螺栓分布圆直径D 0=800mm ,接合面间的摩擦系数f =0.15,防滑系数K s =1.2,起重钢索拉力Q =40kN ,螺栓材料的许用拉应力[σ]=80Mpa ,试求螺栓小径。 解:(1)求起重卷筒传递的扭矩:T =QD /2=40000×600/2=1.2×106 N.mm (2)求预紧力:N 4000400 615.0102.12.16s 0=????=≥fzr T K F (3)求螺栓直径:[]mm 1.912014.340002.52.50 1=??=≥σπF d Q D 0 D

螺栓强度计算

第三章 螺纹联接(含螺旋传动) 3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数,见图3-1,主要有: 1)大径d ——螺纹的最大直径,即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径,在标准中定为公称直径。 2)小径1d ——螺纹的最小直径,即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径,在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 3)中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径,近似等于螺纹的平均直径,2d ≈ 11 ()2 d d +。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 4)线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性,故多用单线螺纹;传动螺纹要求传动效率高,故多用双线或三线螺纹。为了便于制造,一般用线数n ≤4。 5)螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 6)导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S =P ,多线螺纹S =nP 。 7)螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处,螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算,即 22 arctan arctan S nP d d λππ== (3-1) 8)牙型角α——螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角,对称牙型的牙侧角β=α/2。 9)螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有: 图3-1

1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置,并能承受横向载荷,但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示,这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合,例如被联接件之一太厚不宜制成通孔,且需要经常拆装时,往往采用双头螺柱联接。 图3-3 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓(或螺钉)直接拧入被联接件的螺纹孔中,不用螺母,在结构上

高强度螺栓连接的设计计算.

第39卷第1期建筑结构2009年1月 高强度螺栓连接的设计计算 蔡益燕 (中国建筑标准设计研究院,北京100044) 1高强度螺栓连接的应用 高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 (G设计规范》B50017—2003)(简称钢规)指出“目前制 造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”“,因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大,所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏,其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出,摩擦面滑移量不大,因螺栓孔隙仅为115~2mm,而且不可能都偏向一侧,可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的,对结构构件定位影响不大,可以节省很多螺栓,这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。 在抗震设计中,一律采用摩擦型;第二阶,摩擦型连接成为承压型连接,要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力,其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计,虽然螺栓用量省了,但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏,房屋将不再成为整体,势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低,但地震的发生目前仍无法准确预报,低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多,但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的,现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高,结构按弹性设计允许摩擦面滑移,简直不可思议,只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来,笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展 钢规的715节“连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式(图1),类似破坏形式也常见于节点板连接,是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震,是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏,受到国际钢结构界的广泛关注。

机械设计习题集(3)

第1章机械设计概论 思考题 1. 什么是部件?什么是零件?什么是构件?什么是通用零件?什么是专用零件?机械设计课程研究的是哪 类零件?从哪几个方面来研究这类零件? 2. 机械设计应满足哪些基本要求?机械零件设计应满足哪些基本要求? 3. 机械设计的一般步骤是怎样的? 第2章机械零件的工作能力和计算准则填空题 1. 在压力作用下,以点、线相接触的两物体在接触处产生的应力称为应力。 2. 零件在变应力作用下的强度计算属于强度计算,它不同于静强度计算。 3. 零件的计算载荷与名义载荷的关系是。 4. 零件的名义载荷是指载荷。 5. 零件的实际载荷与计算载荷的差异对零件的强度影响,将在中考虑。 二、简答与思考题 1. 解释下列名词:静载荷、变载荷、稳定循环变载荷、动载荷、工作载荷、额定载荷、计算载荷、静应 力、变应力、疲劳及疲劳极限。静载荷是否一定产生静应力?变载荷是否一定产生变应力? 2. 什么是变应力的循环特性r?对于静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力,其r值各等于多少? 3. 在一定的循环特性r下工作的金属试件,其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联系?怎样区分 试件的无限工作寿命和有限工作寿命?怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限? 4. 两个曲面形状的金属零件相互压紧,其表面接触应力的大小由哪些因素确定?如果这两个零件的材料、 尺寸都不同,其相互接触的各点上彼此的接触应力值是否相等? 三、计算题 1. 图示为对心直动滚子从动件凸轮机构。从动件顶端承受压力F=12kN。当压力角α达到最大值αmax=250 时,相应的凸轮轮廓在接触点上的曲率半径为R=75mm。已知:滚子半径r=15mm,凸轮与滚子的宽度b=20mm;两者材料的弹性模量和泊松比均为E=2.1×105Mpa和μ=0.3;许用接触应力[σ]H=1500Mpa。试校核凸轮与滚子的表面接触强度。

机械设计 螺栓计算题

dFˊ=20000N,预紧力M16普通螺栓,小径轴向工作=14.376mm, 1. 用于紧联接的一个1FCC=4×10N/mm,10N/mm,载荷被联接件刚度=10000N,螺栓刚度螺栓材料=1 ×66mb的许用应力[σ]=150N/mm。2F 1)计算螺栓所受的总拉力((2)校核螺栓工作时的强度。 6101?C b??0.2) 1. 解(1610)?1?4C?C(mb C??b FF??FF???F 0C?C mb………………(5分)=20000+0.2×10000=22000N 1.3F1.3?22000?0?? (2)??ca??22376.?d14 ???………………(5=176.2N/mm>分)2 2.图c所示为一托架,20kN的载荷作用在托架144 宽度方向的对称线上,用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上,螺栓的相对刚度为0.3,螺栓组连接采用普通螺栓连接形式,假设被连接件都不会被压溃,试计算: F′该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力至少应大于多少?(接合面的1) 抗弯剖面模量W=12.71×10mm)(7分)36F′′要保证6956N,计算该螺栓所需预紧力2)若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F ′F。(3、所受的总拉力分)0

(1)、螺栓组联接受力分析:将托架受力情况分解成下图所示的受轴向载荷Q和受倾覆力矩M的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。 1分):((2)计算受力最大螺栓的工作载荷F20000Q)(5000:使每个螺栓所受的轴向载荷均等,为Q NF???14Z使左侧两个螺栓工作拉力减小;使右侧两个螺栓工作拉力增加,值为:M倾覆力矩6Ml?227.5?610max?6593.?41(?FN)2 ?l i1?i 245.227?42

机械设计螺栓计算题

1. 用于紧联接的一个M16普通螺栓,小径d 1=14.376mm, 预紧力F ˊ=20000N,轴向工作载荷F =10000N,螺栓刚度C b =1 ×106N/mm,被联接件刚度C m =4×106N/mm,螺栓材料的许用应力[σ]=150N/mm 2; (1)计算螺栓所受的总拉力F (2)校核螺栓工作时的强度。 1. 解 (1) 2.010)41(1016 6 =?+?=+m b b C C C =20000+0.2×10000=22000N ………………(5分) (2) () 2210 376.144220003.143.1??==ππ σd F ca =176.2N/mm 2>[]σ ………………(5分) 2.图c 所示为一托架,20kN 的载荷作用在托架宽度方向的对称线上,用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上,螺栓的相对刚度为0.3,螺栓组连接采用普通螺栓连接形式,假设被连接件都不会被压溃,试计算: 1) 该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F′ 至少应大于多少?(接合面的抗弯剖面模量W=12.71×106mm 3)(7分) 2)若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F ′′ 要保证6956N , 计算该螺栓所需预紧力F ′ 、所受的总拉力F 0。(3分) (1)、螺栓组联接受力分析:将托架受力 情况分解成下图所示的受轴向载荷Q 和受倾覆力矩M 的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。 (2)计算受力最大螺栓的工作载荷F :(1分) Q 使每个螺栓所受的轴向载荷均等,为:)(50004 200001N Z Q F === 倾覆力矩M 使左侧两个螺栓工作拉力减小;使右侧两个螺栓工作拉力增加,值为:)(41.65935.22745.22710626412 max 2N l Ml F i i =???==∑= 显然,轴线右侧两个螺栓所受轴向工作载荷最大,均为: (3)根据接合面间不出现间隙条件确定螺栓所需的预紧力F ’:

机械设计螺纹计算题答案

1、一方形盖板用四个螺栓与箱体连接,其结构尺寸如图所示。盖板中心O 点的吊环受拉力F Q =20000N ,设剩余预紧力F ″=0.6F, F 为螺栓所受的轴向工作载荷。试求: (1)螺栓所受的总拉力F 。,并计算确定螺栓直径(螺栓材料为45号钢,性能等级为6.8级)。(2)如因制造误差,吊环由O 点移到O ′点,且 OO ′=52mm,求受力最大螺栓所受的总拉力F 。,并校核(1)中确定的螺栓的强度。 解题要点: (1)吊环中心在O 点时: 此螺栓的受力属于既受预紧力F ′作用又受轴向 工作载荷F 作用的情况。根据题给条件,可求出 螺栓的总拉力: F 0=F ″+F=0.6F+F=1.6F 而轴向工作载荷F 是由轴向载荷F Q 引起的,故有: 题15—7图 N N F F Q 50004 20000 4 == = ∴N N F F 800050006.16.10=?== 螺栓材料45号钢、性能等级为6.8级时,MPa s 480=σ ,查表11—5a 取S=3,则 σσ=][s /S=480/3MPa=160MPa ,故 [] mm mm F d 097.9160 8000 3.143.140 1=???= ?≥ πσπ 查GB196-81,取M 12(d 1=10.106mm >9.097mm )。 (2)吊环中心移至O′点时: 首先将载荷F Q 向O 点简化,得一轴向载荷F Q 和一翻转力矩M 。M 使盖板有绕螺栓1和3中心连线翻转的趋势。 mm N mm N O O M F Q ?=??='?= 4.1414212520000 显然螺栓4受力最大,其轴向工作载荷为 N N r M F F F F Q M Q 550010010024.14142142000024 4 22=??? ? ??++=+ = += ∴ N N F F 880055006.16.10=?== ∴ []MPa MPa MPa d F e 1606.1424 /106.108800 3.14 /3.12210 =<=??= = σππσ 故吊环中心偏移至O ′点后,螺栓强度仍足够。 分析与思考: (1)紧螺栓连接的工作拉力为脉动变化时,螺栓总拉力是如何变化的?试画出其受力变形图,并加以说明。 答:总拉力F F F C C C F F +''=++ '=2 11 ,受力变形图见主教材图11-16。

螺栓强度计算.doc

15.2.1 单个螺栓连接的强度计算 螺纹连接根据载荷性质不同,其失效形式也不同:受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断;受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂;对于受横向载荷的铰制孔用螺栓连接,其失效形式主要为螺栓杆剪断,栓杆或被连接件孔接触表面挤压破坏;如果螺纹精度低或连接时常装拆,很可能发生滑扣现象。 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时,这些部 ,然后按照标准选定螺纹公称直分都不需要进行强度计算。所以,螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径d 1 径(大径)d,以及螺母和垫圈等连接零件的尺寸。 1. 受拉松螺栓连接强度计算 松螺栓连接装配时不需要把螺母拧紧,在承受工作载荷前,除有关零件的自重(自重一般很小,强度计算时可略去。)外,连接并不受力。图15.3所示吊钩尾部的连接是其应用实例。当螺栓承受轴向工作载荷 F (N)时,其强度条件为 (15-6) (15-7) 或 ——螺纹小径,mm; 式中: d 1 [σ]——松连接螺栓的许用拉应力,Mpa。见表 15.6。 图15.3 2. 受 拉 紧 螺 栓 连 接 的 强 度 计 算 根

所受拉力不同,紧螺栓连接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三

。 ①只受预紧力的紧螺栓连接 右图为靠摩擦传递横向力F 的受拉螺栓连接,拧紧螺母后,这时

栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4 F` /π 2 d 1外,还受到螺纹力矩T1引起的扭转切应力:

对于螺栓 故螺栓 或 式 ② 受 预 紧 力 和 工 作 载 荷 的 紧 螺 栓 连 接 。 图 15 .5 所 示 压 力 容 器

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: = + .

机械设计期末复习2(螺纹螺栓题库)

习题与参考答案 一、单项选择题(从给出的A、B、C、D中选一个答案) 1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时,细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。 A. 好 B. 差 C. 相同 D. 不一定 2 用于连接的螺纹牙型为三角形,这是因为三角形螺纹。 A. 牙根强度高,自锁性能好 B. 传动效率高 C. 防振性能好 D. 自锁性能差 3 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定,则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。 A. 螺距和牙型角 B. 升角和头数 C. 导程和牙形斜角 D. 螺距和升角 4 对于连接用螺纹,主要要求连接可靠,自锁性能好,故常选用。 A. 升角小,单线三角形螺纹 B. 升角大,双线三角形螺纹 C. 升角小,单线梯形螺纹 D. 升角大,双线矩形螺纹 5 用于薄壁零件连接的螺纹,应采用。 A. 三角形细牙螺纹 B. 梯形螺纹 C. 锯齿形螺纹 D. 多线的三角形粗牙螺纹 6 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时,该螺栓组中的螺栓。 A. 必受剪切力作用 B. 必受拉力作用 C. 同时受到剪切与拉伸 D. 既可能受剪切,也可能受挤压作用 7 计算紧螺栓连接的拉伸强度时,考虑到拉伸与扭转的复合作用,应将拉伸载荷增加到原来的 倍。 A. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 8 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器,在传递转矩时,。 A. 螺栓的横截面受剪切 B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C. 螺栓同时受剪切与挤压 D. 螺栓受拉伸与扭转作用 9 在下列四种具有相同公称直径和螺距,并采用相同配对材料的传动螺旋副中,传动效率最高的是。 A. 单线矩形螺旋副 B. 单线梯形螺旋副 C. 双线矩形螺旋副 D. 双线梯形螺旋副 10 在螺栓连接中,有时在一个螺栓上采用双螺母,其目的是。 A. 提高强度 B. 提高刚度 C. 防松 D. 减小每圈螺纹牙上的受力 11 在同一螺栓组中,螺栓的材料、直径和长度均应相同,这是为了。 A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本

普通螺栓的连接方式及计算

第三章 连接 返回 §3-5 普通螺栓的构造和计算 3.5.1螺栓的排列和其他构造要求 一、螺栓的排列 螺栓在构件上排列应简单、统一、整齐而紧凑,通常分为并列和错列两种形式(图3.5.1)。并列比较简单整齐,所用连接板尺寸小,但由于螺栓孔的存在,对构件截面削弱较大。错列可以减小螺栓孔对截面的削弱,但螺栓孔排列不如并列紧凑,连接板尺寸较大。 螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求: (1)受力要求:在受力方向螺栓的端距过小时,钢材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓距和线距太小时,构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件,当沿作用方向螺栓距过大时,被连板间易发生鼓曲和张口现象。 (2)构造要求:螺栓的中矩及边距不宜过大,否则钢板间不能紧密贴合,潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。 (3)施工要求:要保证一定的空间,便于转动螺栓板手拧紧螺帽。 根据上述要求,规定了螺栓(或铆钉)的最大、最小容许距离,见表3.5.1。螺栓沿型钢长度方向上排列的间距,除应满足表3.5.1的要求外,尚应满足附录10螺栓线距的要求。

二、螺栓的其他构造要求 螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外,根据不同情况尚应满足下列构造要求: (1)为了使连接可靠,每一杆件在节点上以及拼接接头的一端,永久性螺栓数不宜少于两个。但根据实践经验,对于组合构件的缀条,其端部连接可采用一个螺栓。 (2)对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽或其他防止螺帽松动的有效措施。例如采用弹簧垫圈,或将螺帽或螺杆焊死等方法。 (3)由于C级螺栓与孔壁有较大间隙,只宜用于沿其杆轴方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件用的安装连接中,也可用C级螺栓受剪。但在重要的连接中,例如:制动梁或吊车梁上翼缘与柱的连接,由于传递制动梁的水平支承反力,同时受到反复动力荷载作用,不得采用C级螺栓。柱间支撑与柱的连接,以及在柱间支撑处吊车梁下翼缘的连接,因承受着反复的水平制动力和卡轨力,应优先采用高强度螺栓。 (4)沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板(法兰板),应适当加强其刚度(如加设加劲肋),以减少撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。 3.5.2普通螺栓的受剪连接 普通螺栓连接按受力情况可分为三类:螺栓只承受剪力;螺栓只承受拉力;螺栓承受拉力和剪力的共同作用。下面先介绍螺栓受剪时的工作性能和计算方法。 一、受剪连接的工作性能 抗剪连接是最常见的螺栓连接。如果以图3.5.2(a)所示的螺栓连接试件作抗剪试验,可得出试件上a、b两点之间的相对位移δ与作用力N的关系曲线(图3.5.2b)。该曲线给出了试件由零载一直加载至连接破坏的全过程,经历了以下四个阶段: (1)摩擦传力的弹性阶段在施加荷载之初,荷载较小,荷载靠构件间接触面的摩擦力传递,螺栓杆与孔壁之间的间隙保持不变,连接工作处于弹性阶段,在N-δ图上呈现出0,1斜直线段。但由于板件间摩擦力的大小取决于拧紧螺帽时在螺杆中的初始拉力,一般说来,普通螺栓的初拉力很小,故此阶段很短。 (2)滑移阶段当荷载增大,连接中的剪力达到构件间摩擦力的最大值,板件间产生相对滑移,其最大滑移量为螺栓杆与孔壁之间的间隙,直至螺栓与孔壁接触,相应于N-δ曲线上的1,2水平段。

机械设计 计算题

。 (1) 活动构件数n=5,低副数 P L =7,高副数P H =0 ,因此自由度数 F=3n-2P L -P H =3*5-2*7=1 C 为复合铰链 (2) 活动构件数n=5,低副数 P L =7,高副数P H =0 因此自由度数 F=3n-2P L -P H =3*5-2*7=1 F 、G 为同一个移动副,存在一个虚约束。 2.在图示锥齿轮组成的行星轮系中,各齿轮数120Z =,Z 2=27,Z 2’=45,340Z =,已知齿轮1的转速1n =330r/min ,试求转臂H 的转速n H (大小与方向)。 (1)判断转化轮系齿轮的转动方由画箭头法可知,齿轮1与齿轮3的转动方向相反。 (2)转化轮系传动比关系式 ' 21323113Z Z Z Z n n n n i H H H ??-=--= (3)计算转臂H 的转速H n 。 代入13330,0n n ==及各轮齿数 3302740 02045 3306 15 150/min H H H H n n n n r -?=- -?- +=-=转臂H 的转动方向与齿轮1相同。 2’ 2 1 3

3.有一轴用一对46309轴承支承,轴承的基本额定动负载r C =48.1kN ,内部轴向力S=0.7Fr ,已知轴上承力R F =2500N ,A F =1600N ,轴的转速n=960r/min ,尺寸如图所示。若取载荷系数 p f =1.2,试计算轴承的使用寿命。 1)计算径向负荷 F A F r1 S 2 F R S 1 F r2 由力矩平衡 F r2×200- F R ×300+ F A ×40=0 F r2= (F R ×300- F A ×40)/200=(2500×3000-1600×40)/200=3430N F r1= F r2- F R =3430-2500=930N (2)计算轴向负荷 内部轴向力 S 1=0.7 F r1=0.7×930=651N ;S 2=0.7 F r2=0.7×3430=2401N 由S 1+ F A < S 2 ,可知轴承1为“压紧”轴承,故有F a1= S 2- F A =2401-1600=801N F a2= S 2=2401N (3)计算当量动负荷 轴承1:F a1/ F r1=801/930=0.86>e ;取X =0.41,Y =0.87 P 1=f p (X F r1+Y F a1)=1.2×(0.41×930+0.87×801)=1294N 轴承2:F a2/ F r2=0.7=e ;取X=1,Y=0 P 2=f p ×F r2=1.2×3430=4116N ∵ P 2> P 1 ∴ 取P=P 2=4116N 计算轴承寿命。 (4)计算轴承寿命 L h =(106/60n)( C t /P)ε= 〔106 /(60×960)〕×(48.1×103/4116)ε =27706h e F a /F r ≤e F a /F r >e X Y X Y 0.7 1 0.41 0.85

螺栓强度计算

螺栓强度计算 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。 3.4.1 普通螺栓联接的强度计算 1.松螺栓联接松螺栓联接 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受横向 工作载荷的紧螺栓联接 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓 (a)普通螺栓联接普通螺栓联接:左图为通螺栓联接,被联接件承受垂直于轴线的横 向载荷。因螺栓普通螺栓联接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铰制孔用螺栓栓联接。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:螺杆受剪面的塑性变形或剪断;① 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 力由减为;工作时,在轴向工作载荷作用下,接合面有分离趋势,该处压力应为

螺栓疲劳强度计算分析报告

螺栓疲劳强度计算分析 摘要:在应力理论、疲劳强度、螺栓设计计算的理论基础之上,以疲劳强度计算所采取的三种方法为依据,以汽缸盖紧螺栓连接为研究对象,进行本课题的研究。假设汽缸的工作压力为0~1N/mm2=之间变化,气缸直径D2=400mm,螺栓材料为5.6级的35钢,螺栓个数为14,在F〞=1.5F,工作温度低于15℃这一具体实例进行计算分析。利用ProE建立螺栓连接的三维模型及螺杆、螺帽、汽缸上端盖、下端盖的模型。先以理论知识进行计算、分析,然后在分析过程中借助于ANSYS有限元分析软件对此螺栓连接进行受力分析,以此验证设计的合理性、可靠性。经过近几十年的发展,有限元方法的理论更加完善,应用也更广泛,已经成为设计,分析必不可少的有力工具。然后在其分析计算基础上,对于螺栓连接这一类型的连接的疲劳强度设计所采取的一般公式进行分类,进一步在此之上总结。 关键词:螺栓疲劳强度,计算分析,强度理论,ANSYS 有限元分析。

Bolt fatigue strength analysis Abstract: In stress fatigue strength theory,bolt,design calculation theory foundation to fatigue strength calculation for the three methods adopted according to the cylinder lid,fasten bolt connection as the object of research,this topic research. Assuming the cylinder pressure of work is 0 ~ 1N/mm2 changes,cylinder diameters between = = 400mm,bolting materials D2 for ms5.6 35 steel,bolt number for 14,in F "= 1.5 F below 15 ℃,the temperature calculation and analysis of concrete examples. Using ProE establish bolt connection three-dimensional models and screw,nut,cylinder under cover,cover model. Starts with theoretical knowledge calculate,analysis,and then during analysis,ANSYS finite element analysis software by this paper analyzes forces bolt connection,to verify the rationality of the design of and reliability. After nearly decades of development,the theory of finite element method is more perfect,more extensive application,has become an indispensable design,analysis the emollient tool. Then in its analysis and calculation for bolt connection,based on the type of connection to the fatigue strength design of the general formula classification,further on top of this summary. Keywords: bolt fatigue strength,calculation and analysis,strength theory,ANSYS finite elements analysis.

螺栓组受力分析与计算

一.螺栓组联接的设计 设计步骤: 1.螺栓组结构设计 2.螺栓受力分析 3.确定螺栓直径 4.校核螺栓组联接接合面的工作能力 5.校核螺栓所需的预紧力是否合适 确定螺栓的公称直径后,螺栓的类型,长度,精度以及相应的螺母,垫圈等结构尺寸,可根据底板的厚度,螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 1. 螺栓组联接的结构设计 螺栓组联接结构设计的主要目的,在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式,力求各螺栓和联接接合面间受力均匀,便于加工和装配。为此,设计时应综合考虑以下几方面的问题: 1)联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联接接合面的形心重合,从而保证接合面受力比较均匀。 2)螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接,不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓,以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时,应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘,以减小螺栓的受力(下图)。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时,应采用销,套筒,键等抗剪零件来承受横向载荷,以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。 接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置 3)螺栓排列应有合理的间距,边距。布置螺栓时,各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离,应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸(下图)可查阅有关标准。对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接,螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。

扳手空间尺寸 螺栓间距t0 注:表中d为螺纹公称直径。 4)分布在同一圆周上的螺栓数目,应取成4,6,8等偶数,以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料,直径和长度均应相同。 5)避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外,还应在工艺上保证被联接件,螺母和螺栓头部的支承面平整,并与螺栓轴线相垂直。对于在铸,锻件等的粗糙表面上应安装螺栓时,应制成凸台或沉头座(下图1)。当支承面为倾斜表面时,应采用斜面垫圈(下图2)等。

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