16.高强度螺栓疲劳校核
16、轮盘连接高强度螺栓疲劳强度校核
说明：
轮盘在设备的设计使用寿命期限内，始终处于受压状态，其三根弦杆承受压力作用，轮盘的整体弯矩由内、外弦杆的压力调幅来平衡，弦杆法兰连接的高强度螺栓承受的、由单独弦杆的弯矩引起的交变力很小。
由于法兰结合面的载荷全部为压力载荷，故螺栓的工作应力都小于其预紧力，故螺栓的拉力载荷总在预紧力一下某一范围波动。对螺栓而言，保证法兰结合面不松开，其压力载荷越大，螺栓残余预紧力就越小，螺栓的拉力就越小。本文的计算模型转变为较小圆角过度的阶梯轴拉伸（如图一），校核过渡截面的疲劳应力。
观览车的运行速度很慢，每周循环的时间为20分钟，考虑50年的使用寿命期，每年300天，每天工作8小时，共运行300000次循环，选小于结构钢S-N曲线的转折点的循环次数，且本文的计算载荷为正常满载+15m/s风载的载荷情况，故计算结果有一定的保守性。
疲劳设计方法是一门以试验为基础的设计方法，本计算选取的疲劳性能数据选自国内公开的《机械设计手册》数据。
图一：计算模型
附：螺栓无限寿命校核说明书
一、螺栓参数和预紧力：
螺栓直径：M30x160 性能等级：10.9级 过渡圆角：r=0.5mm
螺栓材料的破断强度：1000MPa 螺栓副连接的相对刚度：m
b b C C C +=0.25 选用的单个螺栓预紧力矩：Nm T 1600= 则预紧力：kN N d T Q p 2671067.2030
.02.016002.05=?=?== 二、螺栓组载荷：
主管法兰圆周应力分布及载荷谱：
530*30螺栓组主管件轴力，
六点方位N=-4729kN ，七点半N=-4487kN ，九点N=-3785kN ，十点半N=-3181kN ，十一点N=-2961kN ，十二点N=-2300kN ，一点N=-2960kN ，一点半N=-3253kN ，三点N=-3891kN ，四点半N=-4552kN 。
最大压力：kN F a 4729-=
换算到单个螺栓的最大压力载荷：kN F F a 39412/472912/-=-== 螺栓最小拉力：kN F F C C C Q Q m
b b p 1680.25267m in =+=++
= 最小压力：kN F a 2300-=
换算到单个螺栓的最小压力载荷：kN F F a 19112/230012/-=-== 螺栓最大拉力：kN F F C C C Q Q m b b p 2190.25267m ax =+=++
= 螺栓最小拉应力：MPa d Q 2384
2min
min ==πσ 螺栓最大拉应力：MPa d Q 31042
max
max ==πσ
平均应力：MPa m 2742/)(m in m ax =+=σσσ
应力幅： M P a a 362/)(m in m ax =-=σσσ
457*30螺栓组主管件轴力
主管件轴力，六点方位N=-2733kN ，七点半N=-2603kN ，九点N=-2275kN ，十点半N=-1969kN ，十一点N=-2058kN ，十二点N=-1770kN ，一点N=-2111kN ，一点半N=-1960kN ，三点N=-2264kN ，四点半N=-2568kN 。
换算到单个螺栓的最大压力载荷：kN F F a 22812/273312/-=-== 螺栓最小拉力：kN F F C C C Q Q m b b p 2100.25267m in =+=++
= 最小压力：kN F a 1770-=
换算到单个螺栓的最小压力载荷：kN F F a 14812/177012/-=-== 螺栓最大拉力：kN F F C C C Q Q m b b p 2300.25267m ax =+=++
= 螺栓最小拉应力：MPa d Q 2974
2min
min ==πσ 螺栓最大拉应力：MPa d Q 32542max
max ==πσ
平均应力：MPa m 3112/)(m in m ax =+=σσσ
应力幅： M P a a 142/)(m in m ax =-=σσσ
三、无限寿命计算校核
1.首先查图3-4，对应MPa b 1000=σ，查得系数a=0.26
2.由式（3-7a ）计算疲劳缺口敏感系数
6578.05
.0/26.011/11=+=+=r a q 3.由图3-7查得表明加工系数车削加工,1β85.01=β
4.由式（3-14）计算4.28
5.0)15.3(6578.01)1(11=?-+=-+=βσt K q K
67.231
.15.36.42187.088.05.388.04412.0==?+=+=b t AQ K K σ（另一种方法） 5.查得尺寸系数1=ε，无尺寸效应
6.计算576.2185
.0114.211
1=-+=-+=βεσ
σK K D 7.计算平均应力折算系数σ?
1）真断裂强度MPa MPa b f 1350350=+=σσ
2）MPa 4301=-σ
3）3185.01350/4301===-f
σσ?σ 8.计算m a σσσσ,,,m in m ax
530*30主管螺栓安全系数：
71.2173
4302743185.0364.24301
==?+?=+=-m a D K n σ?σσσσσ 457*30主管螺栓安全系数：
23.3133
4303113185.0144.24301
==?+?=+=-m a D K n σ?σσσσσ 结论：
由于螺栓的平均载荷和载荷幅都较小，载荷幅为平均载荷的10%左右，故对螺栓材料的疲劳极限影响较小，由计算可以看出，疲劳安全系数大于2，故螺栓的疲劳强度符合要求，可以长期使用。
参考文献：
<1> 李舜酩 2007 机械疲劳与可靠性设计 科学出版社
<2> 机械设计手册编委会 2007 疲劳强度设计 机械工业出版社
高强度螺栓疲劳校核
16、轮盘连接高强度螺栓疲劳强度校核 说明： 轮盘在设备的设计使用寿命期限内，始终处于受压状态，其三根弦杆承受压力作用，轮盘的整体弯矩由内、外弦杆的压力调幅来平衡，弦杆法兰连接的高强度螺栓承受的、由单独弦杆的弯矩引起的交变力很小。 由于法兰结合面的载荷全部为压力载荷，故螺栓的工作应力都小于其预紧力，故螺栓的拉力载荷总在预紧力一下某一范围波动。对螺栓而言，保证法兰结合面不松开，其压力载荷越大，螺栓残余预紧力就越小，螺栓的拉力就越小。本文的计算模型转变为较小圆角过度的阶梯轴拉伸（如图一），校核过渡截面的疲劳应力。 观览车的运行速度很慢，每周循环的时间为20分钟，考虑50年的使用寿命期，每年300天，每天工作8小时，共运行300000次循环，选小于结构钢S-N曲线的转折点的循环次数，且本文的计算载荷为正常满载+15m/s风载的载荷情况，故计算结果有一定的保守性。 疲劳设计方法是一门以试验为基础的设计方法，本计算选取的疲劳性能数据选自国内公开的《机械设计手册》数据。 图一：计算模型
附：螺栓无限寿命校核说明书 一、螺栓参数和预紧力： 螺栓直径：M30x160 性能等级：10.9级 过渡圆角：r=0.5mm 螺栓材料的破断强度：1000MPa 螺栓副连接的相对刚度：m b b C C C +=0.25 选用的单个螺栓预紧力矩：Nm T 1600= 则预紧力：kN N d T Q p 2671067.2030 .02.016002.05=?=?== 二、螺栓组载荷： 主管法兰圆周应力分布及载荷谱： 530*30螺栓组主管件轴力， 六点方位N=-4729kN ，七点半N=-4487kN ，九点N=-3785kN ，十点半N=-3181kN ，十一点N=-2961kN ，十二点N=-2300kN ，一点N=-2960kN ，一点半N=-3253kN ，三点N=-3891kN ，四点半N=-4552kN 。 最大压力：kN F a 4729-= 换算到单个螺栓的最大压力载荷：kN F F a 39412/472912/-=-== 螺栓最小拉力：kN F F C C C Q Q m b b p 1680.25267min =+=++ = 最小压力：kN F a 2300-=
高强螺栓检测的相关标准
中华人民共和国国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231—2006 1．本标准规定了钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈及连接副的技术要求、试验方法、检验规则、标志及包装。 本标准适用于铁路和公路桥梁、锅炉钢结构、工业厂房、高层民用建筑、塔桅结构、起重机械及其他钢结构摩擦型高强度螺栓连接 连接副扭矩系数试验 4.4.1 连接副的扭矩系数试验在轴力计上进行，每一连接副只能试验一次，不得重复使用。 扭矩系数计算公式如下： T K P d 式中： K一扭矩系数； T——施拧扭矩(峰值)，单位为牛米(N·m)； P——螺栓预拉力(峰值)，单位为千牛(kN)； d——螺栓的螺纹公称直径，单位为毫米(mm)。 4.4.2 施拧扭矩T是施加于螺母上的扭矩，其误差不得大于测试扭矩值的2％。使用的扭矩扳手准确度级别应不低于JJG 707—2003中规定的2级。 4.4.3 螺栓预拉力P用轴力计测定，其误差不得大于测定螺栓预拉力的2％。轴力计的最小示值应在1 kN以下。 4.4.4 进行连接副扭矩系数试验时，螺栓预拉力值P应控制在表8所规定的范围内，超出该范围者，所测得扭矩系数无效。 4.4.5 组装连接副时，螺母下的垫圈有倒角的一侧应朝向螺母支承面。试验时，垫圈不得发生转动，否则试验无效。
4.4.6 进行连接副扭矩系数试验时，应同时记录环境温度。试验所用的机具、仪表及连接副均应放置在该环境内至少2 h以上。 5 检验规则 出厂检验按批进行。同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、长度(当螺栓长度≤100 mm 时，长度相差≤15 mm；螺栓长度>100mm时，长度相差≤20 mm，可视为同一长度)、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺栓为同批；同一性能等级、材料、炉号、螺纹规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的螺母为同批；同一性能等级、材料、炉号、规格、机械加工、热处理工艺、表面处理工艺的垫圈为同批。分别由同批螺栓、螺母、垫圈组成的连接副为同批连接副。 同批高强度螺栓连接副最大数量为3 000套。 连接副扭矩系数的检验按批抽取8套，8套连接副的扭矩系数平均值及标准偏差均应符合3.3.1规定。 螺栓楔负载、螺母保证载荷、螺母硬度和垫圈硬度的检验按批抽取，样本大小n＝8，合格判定数 Ac＝0。 螺栓、螺母和垫圈的尺寸、外观及表面缺陷的检验抽样方案按GB/T 的规定。 用户对产品质量有异议时，在正常运输和保管条件下，应在产品出厂之日起6个月之内向供货方提出。如有争议，双方按本标准的要求进行复验裁决。 6 标志与包装 螺栓应在头部顶面制出性能等级和制造厂凸型标志(见图3)，标志中“·”可以省略。标志中第一部分数字(“·”前)表示公称抗拉强度的1/100，第二部分数字(“·”后)表示公称屈服强度与公称抗拉强度比值的10倍，字母S表示钢结构用高强度大六角头螺栓，XX为制造厂标志。 螺母应在顶面上制出性能等级和制造厂标志(见图4)。标志中数字表示螺母性能等级，字母H表示钢结构用高强度大六角螺母，XX为制造厂标志。 ××
螺栓强度等级
螺栓性能等级的含义 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、 8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级 4.6级的螺栓， 其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达 400×0.6=240MPa级 性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9; 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8公称抗拉强度800N/MM2公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的, X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） 如4.8级 则此螺栓的抗拉强度为：400MPa 屈服强度为：400*8/10=320Mpa 根据有关资料，M8螺栓8.8级可承受最小拉力为29300N，约2989.8KG，单个的也是这么多。 这些数据在机械手册上都是可以查到的，它的计算公式如下：最小拉力载荷：F＝AsX最小抗拉强度
螺栓性能等级的含义
如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！目前，我国采用8.8S和10.9S两种强度的性能等级高强度螺栓。 小数点前的数字8或10表示螺栓经热处理后的最低抗拉强度“100Mp a"的近似值。二者的实际抗拉强度分别为830Mpa--1030Mpa和1040Mp a--1240Mpa；小数点后面的0.8或0.9表示螺栓经而处理的屈服比（即螺栓的条件屈服抗拉强度与最低抗拉强度的比值） S表示螺栓，H表示螺母，螺母分为8H和10H两级。 我国8.8S级螺栓常用45号或35号钢制造，10.9S级螺栓常用20 MnTiB、48B或35VB钢制造，垫圈常用45号35号钢制造，螺母常用 45号、15MnVB钢或35号钢制造 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级 是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10）
第三章疲劳强度计算练习题
第三章机械零件的疲劳强度设计 一、选择题 3－1 45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。 （1）539 （2）135 （3）175 （4）417 3－2 有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数Kσ=1.58，表面状态系数β＝0.28，尺寸系数εσ＝0.68，则其疲劳强度综合影响系数KσD=____________。 （1）0.35 （2）0.88 （3）1.14 （4）2.83 3－3 形状、尺寸、结构和工作条件相同的零件，采用下列不同材料制造：a）HT200；b）35钢；c）40CrNi钢。其中设计零件的疲劳缺口系数最大和最小的分别是____________。 （1）a）和b）（2）c）和a）（3）b）和c） （4）b）和a）（5）a）和c）（6）c）和b） 3－4 零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之____________。 （1）增高（2）不变（3）降低 3－5 零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。 （1）较高（2）较低（3）相同 3－6 零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。 （1）增高（2）降低（3）不变（4）增高或降低视处理方法而定 3－7 影响零件疲劳强度的综合影响系数KσD或KτD与____________等因素有关。 （1）零件的应力集中、加工方法、过载 （2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态 （3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中 （4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。 3－8 已知设计零件的疲劳缺口系数Kσ=1.3、尺寸系数εσ＝0.9、表面状态系数βσ＝0.8。则疲劳强度综合影响系数KσD为____________。 （1）0.87 （2）0.68 （3）1.16 （4）1.8 3－9 已知零件的极限应力σr=200MPa，许用安全系数[S]=2，影响零件疲劳强度的系数为Kσ=1.2，εσ＝0.83，βσ＝0.90。则许用应力为[σr]___________MPa。 （1）160.6 （2）106.7 （3）62.25 （4）110.7 3－10 绘制设计零件的σm－σa极限应力简图时，所必须的已知数据是___________。 （1）σ－1，σ0，σs,Kσ（2）σ－1，σ0，σs, KσD （3）σ－1，σs, ψσ，Kσ（4）σ－1，σ0，ψσ, KσD 3－11 在图示设计零件的σm－σa极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角θ＝45o，则该零件受的是___________。
螺栓强度等级
高强螺栓包括大六角螺栓、大六角螺母和垫圈。 目前，我国采用8.8S和10.9S两种强度的性能等级高强度螺栓。 小数点前的数字8或10表示螺栓经热处理后的最低抗拉强度“100Mpa"的近似值。二者的实际抗拉强度分别为830Mpa--1030Mpa和1040Mpa--1240Mpa；小数点后面的0.8或0.9表示螺栓经热处理的屈服比（即螺栓的条件屈服抗拉强度与最低抗拉强度的比值）。 S表示螺栓，H表示螺母，螺母分为8H和10H两级。 我国8.8S级螺栓常用45号或35号钢制造，10.9S级螺栓常用20MnTiB、45B或35VB钢（合金结构钢）制造，垫圈常用45号35号钢制造，螺母常用45号、15MnVB钢或35号钢制造。 材料名称：合金结构钢 牌号：35VB ●特性及适用范围： 属高强度螺栓钢，具有较高强度、高冲击韧度、高疲惫强度及高的缺口强度。切削性和焊接性也好，多在热轧退火状态下使用。用作高强度连杆、螺栓等。 ●化学成份： 碳 C ：0.36 硅Si：0.25 锰Mn：0.77 硫S ：0.032 磷P ：0.018 铬Cr：0.05 镍Ni：0.03 铜Cu：0.15 钒V ：0.10 钼Mo：0.01 硼 B ：0.0015 钨W ：0.01 ●力学性能： 抗拉强度σb (MPa)：1010 屈服强度σs (MPa)：901 伸长率δ5 (％)：15 断面收缩率ψ (％)：58 试样尺寸：某试样 ●热处理规范及金相组织： 热处理规范：热轧。 金相组织：珠光体铁素体 45B钢材【主要特性】 此钢较45钢有较高的硬度、强度、耐磨性和淬透性，在水中临界淬透直径17～30mm，在油中临界淬透直径达7～15mm。 45B钢材【应用举例】 通常在调质状态下使用，用于制造截面较45钢稍大、要求较高的零件；如拖拉机的曲轴柄和其它类似的零件。此外，在制造小尺寸、要求不高的零件时，可代替40Cr钢。
疲劳强度的计算
摘要：零件的疲劳强度是一个值得深刻探讨的问题，在众多领域有着至关重要 的地位，零件的疲劳强度决定了其疲劳寿命，也就决定了对零件的选择和对这个器件的设计。本论文在参考多方资料，以及在平日学习中积累总结的经验之后，对零件疲劳强度的计算有了一些结论，得出影响导致零件疲劳的原因有破坏应力与循环次数之间量的变化影响，静应力的影响，应力集中的影响，零件绝对尺寸的影响，表面状态与强化的影响等方面。在分析零件疲劳产生原因之后，得出许多关系变化图与计算方法。运用这些计算方法，对零件疲劳极限进行了计算上的确定。并总结出疲劳强度在一些条件下的相关计算方法，如在简单应力状态，复杂应力状态下的不同。对疲劳强度安全系数的确定也进行了一系列分析，最后，尝试建立了疲劳强度的统计模型。 Abstract：The fatigue strength of parts is a worthy of deep discussion, have a vital role in many fields, the fatigue strength of parts determines its fatigue life, also decided on the part of the selection and the device design.This paper in reference to various data, and after the usual study accumulation experience, calculation of the fatigue strength of parts have some conclusion, that caused damage should change between force and the number of cycles of the causes of fatigue parts, the influence of static stress, effect of stress concentration, affects the absolute size, surface state and strengthening effect etc.. After the analysis of fatigue causes, draw many relationship graph and calculation method. Using the calculation method of fatigue limit, determined the calculation. And summarizes the related calculation under some conditions the method of fatigue strength, as in the simple stress state, the complex stress state under the different. Determination of the fatigue strength safety factor is also carried out a series of analysis, finally, try to establish a statistical model of fatigue strength. 关键词：零件疲劳寿命疲劳强度 Key word:Spare parts Fatigue life Fatigue strength
螺栓疲劳强度计算分析
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.
螺栓强度等级分类标准2010
钢结构连接用螺栓性能等级 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度，
X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） =============== 如4.8级 则此螺栓的 抗拉强度为：400MPa 屈服强度为：400*8/10=320MPa ================= 另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释度量 当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。 1、公制计量：（10进制） 1m =100 cm=1000 mm 2、英制计量：（8进制） 1英寸=8英分 1英寸=25.4 mm 3/8￠￠×25.4 =9.52 3、1/4￠￠以下的产品用番号来表示其称呼径，如： 4#， 5#， 6#， 7#， 8#， 10#， 12# 螺纹 一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线
螺栓组受力分析与计算..
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。 H1.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。
螺栓强度等级对照表
钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10）
=============== 如4.8级 则此螺栓的 抗拉强度为：400MPa 屈服强度为：400*8/10=320MPa ================= 另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释度量 当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。 1、公制计量：（10进制） 1m =100 cm=1000 mm 2、英制计量：（8进制） 1英寸=8英分 1英寸=25.4 mm 3/8￠￠×25.4 =9.52 3、1/4￠￠以下的产品用番号来表示其称呼径，如： 4#， 5#， 6#， 7#， 8#， 10#， 12# 螺纹 一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类：
高强螺栓性能表
高强螺栓性能表 螺栓螺母性能表 1 钢结构用高强度螺栓连接副型号、规格、性能等级 类型名称性能等级规格连接副组成 GB/T1228-91 钢结构用高强度大六角头螺栓10.9S 8.8S M12-M30 一件螺栓；一件螺母；二件垫圈 GB/T1229-91 钢结构用高强度大六角螺母 GB/T1230-91 钢结构用高强度垫圈 GB/T1231-91 钢结构用高强度大六角头螺栓、 大六角螺母、垫圈技术条件 GB/T3632-1995 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副10.9S M16-M24 一件螺栓；一件螺母；二件垫圈GB/T3633-1995 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件 2 材料 类型性能等级螺纹规格选用材料 螺栓10.9S M12~M24 20MntiB M27~M30 35VB 8.8S M12~M16 35# M20~M24 20MnTib M27~M30 35VB 螺母8H10H M12~M30 35# 垫圈35~45 HRC 12~30 45# 材料的化学成分 材料C% Si% Mn% Ti% V% B% P% S% 20MnTiB 0.17~0.24 0.17~0.37 1.30~1.60 0.04~0.10 0 0.0005~0.0035 ≤0.035 ≤0.035 35VB 0.31~0.37 0.17~0.37 0.50~0.90 0 0.05~0.12 0.001~0.004 ≤0.04 ≤0.04 35# 0.32~0.40 0.17~0.37 0.50~0.90 0 0 0 ≤0.035 ≤0.035 45# 0.42~0.50 0.17~0.37 0.50~0.90 0 0 0 ≤0.035 ≤0.035 3 机械性能 3-1 螺栓机械性能 材料试件机械性能 性能等级抗拉力强度 σb MPa 屈服度σ0.2 MPa 伸长率δ5 % 收缩率ψ
曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算
材料力学课程设计 班级： 作者： 题目：曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算 指导老师 2015.6.6
一、课程设计的目的 材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使我们将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合应用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。 1）使所学的材料力学知识系统化，完整化。让我们在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际问题。 2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。 3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程的学习打下基础。 二、课程设计的任务和要求 要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。三、设计题目 某柴油机曲轴材料为球墨铸铁（QT400-10），[σ]=120MPa，曲柄臂抽象为矩形（如图），h=1.2D，b/h=2/3（左、右臂尺寸相同），l=1.5e，l4=0.5l，已知数据如下表： F/kN W/kN l1/mm l2/mm l3/mm e/mm α(?) 20 5.4 380 230 120 120 12 1. 画出曲轴的内力图。 2. 按照强度条件设计主轴颈D和曲轴颈的直径d。 3. 校核曲柄臂的强度。
螺栓等级分类
螺栓的作用和分类 发布时间：2010-05-19 15:19:31 来源：本站原创作者：无忧备件网螺栓是最常见的紧固件之一，它由头部和螺杆组成。螺栓的螺杆呈圆柱状，上带有外螺纹可与螺母搭配使用。螺栓和螺母共同使用，可连接和固定两个带有通孔的部件。螺栓和螺母的连接固定形式也被称为螺栓连接。 螺栓和螺母的连接不是永久性的固定连接，拧动螺母扣仅螺栓后两个部件被紧固在一起，而将螺母从螺栓上拧下后两个部件可以自由分离，因此螺栓连接是可拆卸连接。螺栓连接在稳固程度上低于不可拆卸连接，但却有更好的灵活性。 螺栓的分类 螺栓在连接紧固后的载荷承受方向有两个，一种是平行于螺栓轴线的纵向载荷，另一个是垂直于螺栓轴线的横向载荷，以此划分的螺栓种类分别是普通螺栓和铰制孔螺栓。铰制孔螺栓和普通螺栓的另一个区别是，铰制孔螺栓与螺孔之间的尺寸基本相同，非标准化制造。 螺栓的种类还可以通过螺栓的头部形状来进行区分，比较常见的螺栓头部有六角头、圆头、方头和沉头等几种。六角头螺栓是最为常见的一种；圆头螺栓多用于零件的衔接；方形头螺栓可承受载荷较大、尺寸较大；沉头螺栓多用于要求连接后表面光滑无突起的情况。 螺栓的种类还包括打孔的螺栓，这些特制的螺栓多用来满足安装后的锁紧要求，打孔位置可在头部和杆部。细腰螺栓也是特殊种类的螺栓产品，
它的特点是细杆、光滑、无螺纹，这种螺栓多用于受变力的连接情况。此外，还有高强度螺栓、T形槽螺栓、U形槽螺栓等。 螺栓的分类与使用特点 粗制螺栓与精制螺栓 粗制螺栓是用圆钢热压而成，表面粗糙。由于螺杆与孔之间有空隙，所以受剪能力较差，一般用于安装连接中。 精制螺栓的螺杆是在车床上加工而成，螺杆直径与孔径基本相同，抗剪能力较好，但制造费工，成本较高，一般很少用。 粗制螺栓与精制螺栓不仅螺杆不同，孔壁也不同，螺栓孔壁按质量可分为一类孔与二类孔，粗制螺栓用二类孔，精制螺栓用一类孔。 根据杆件受力情况,确定螺栓的直径;选择螺栓材质时,可考虑,一般螺栓有3.6 4.6 4.8 5.8 6.8 8.8 10.9 12.9等几个等级,根据连接的重要程度进行选择,重要的钢结构选择10.9级或12.9级,一般钢结构选择8.8级就可以啦,一般8.8级以下为普通螺栓材质为20或35号钢,8.8级以上的材质为45或40Cr 经调质处理
高强度螺栓基本知识
高强度螺栓的知识 高强度螺栓在生产上全称叫高强度螺栓连接副，一般不简称为高强螺栓。 根据安装特点分为：大六角头螺栓和扭剪型螺栓。其中扭剪型只在10.9级中使用。 根据高强度螺栓的性能等级分为：8.8级和10.9级。其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓，在标示方法上，小数点前数字表示热处理后的抗拉强度；小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa，屈强比为0.8；10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa，屈强比为0.9。 结构设计中高强度螺栓直径一般有M16/M20/M22/M24/M27/M30，不过M22/M27为第二选择系列，正常情况下选用M16/M20 /M24/M30 为主。 高强度螺栓在抗剪设计上根据设计要求分为：高强度螺栓承压型和高强度螺栓摩擦型。摩擦型的承载能力取决于传力摩擦面的抗滑移系数和摩擦面数量，喷砂（丸）后生赤锈的摩擦系数最高，但从实际操作来看受施工水平影响很大，很多监理单位都提出能否降低标准来确保工程质量。承压型的承载能力取决于螺栓抗剪能力和栓杆承压能力的最小值。在只有一个连接面的情况下，M16摩擦型抗剪承载力为21.6~45.0kN，而M16承压型抗剪承载力为 39.2~48.6 kN，性能要优于摩擦型。在安装上，承压型工艺要简单一些，连接面仅需清除油污及浮锈。沿轴杆方向抗拉承载力，在钢结构规范中写的很有意思，摩擦型设计值等于0.8倍预拉力，承压型设计值等于螺杆有效面积乘
以材料抗拉强度设计值，看起来似乎有很大区别，实际上两个值基本一致，我一直不太明白规范为什么要这么写，采用的都是同一种材料为何要用两种表达方式计算同一个数值？ 在同时承受剪力和杆轴方向拉力时，摩擦型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比加上螺杆承受轴力与受拉承载力应力比之和小于1.0，承压型要求是螺栓承受的剪力与受剪承载力之比的平方加上螺杆承受轴力与受拉承载力比的平方之和小于1.0，也就是说在同种荷载组合情况下，相同直径的承压型高强度螺栓在设计上的安全储备要高于摩擦型高强度螺栓的。 考虑到在强震反复作用下，连接摩擦面可能会失效，这时候的抗剪承载力还是要取决于螺栓抗剪能力和板件承压能力，因此抗震规范规定了高强度螺栓极限受剪的承载力计算公式。 尽管承压型在设计数值上占有优势，但由于其属于剪压破坏型式，螺栓孔为类似普通螺栓的孔隙型螺栓孔，在承受荷载作用时的变形远大于摩擦型，所以高强度螺栓承压型主要用于非抗震构件连接、非承受动荷载构件连接、非反复作用构件连接。 这两种型式的正常使用极限状态也是有区别的： 摩擦型连接是指在荷载基本组合作用下连接摩擦面发生相对滑移；承压型连接是指在荷载标准组合作用下连接件之间发生相对滑移；焊缝与螺栓知识 焊缝等级 1. 焊缝等级是施工验收等级，有三级。三级最低，只要求外观检查和尺寸检查。二级要求部分作超声波探伤检查。一级最高，要求全部做探伤检查。 2. 对焊缝等级来说，原则是受拉等级高于受压，受动力的高于受静
螺栓螺母性能等级简介讲解
螺栓螺母性能等级简介 螺栓性能等级的含义 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级 是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） =============== 如4.8级 则此螺栓的 抗拉强度为：400MPa 屈服强度为：400*8/10=320MPa =================
另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释 度量 当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。 1、公制计量：（10进制） 1m =100 cm=1000 mm 2、英制计量：（8进制） 1英寸=8英分1英寸=25.4 mm 3/8￠￠×25.4 =9.52 3、1/4￠￠以下的产品用番号来表示其称呼径，如： 4#，5#，6#，7#，8#， 10#， 12# 螺纹 一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类： （一）、普通螺纹：牙形为三角形，用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种，细牙螺纹的连接强度较高。 （二）、传动螺纹：牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。 （三）、密封螺纹：用于密封连接，主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。二、螺纹配合等级： 螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。 （一）、对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级： 1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。等级数字越高，配合越紧。在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。 等级数目越大公差越小。
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。