机械设计螺纹连接的强度计算
机械设计——螺纹连接
F 0~1。
静强度条件： sca1d.312F/24s
. 疲劳强度校核
二、 受剪螺栓 Shear bolts
螺纹连接的强度计算4
(承受工作剪力的紧螺栓连接)
这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间
无间隙，接触表面受挤压。在连接结合面处，螺栓杆则受剪切。
螺栓杆与孔壁的 挤压强度条件为：
1、受拉松螺栓 a、受横向工作载荷的受拉紧螺栓连接
2、受拉紧螺栓
(仅承受预紧力的紧螺栓连接)
b、受轴向工作载荷的受拉紧螺栓连接
(承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接)
二、受剪螺栓（铰制孔螺栓）
(承受工作剪力的紧螺栓连接)
.
一、 受拉螺栓 Tensile bolts
1. 受拉松螺栓 Loose bolts
S. haft－hub joints
二、螺纹的类型和主要参数
Types and main parameters of screw
1.螺纹的形成：
2.螺纹的分类：
a)按螺旋线方向分: 左旋、右旋
b)按螺旋线头数分: 单线、多线 c)按螺纹在母体的内外表面分: 外螺纹、内螺纹
d)按螺纹的母体分:圆柱螺纹、圆锥螺纹
轿车 飞机机翼 自行车
机床 发动机气缸
锁紧螺母 .
摩托车 化工管道 汽车轮胎
§5-2 螺纹连接的预紧和防松
Tightening and preventing unscrewing of screw joints
螺纹连接的预紧 Tightening of screw joints
螺纹连接的防松 Preventing unscrewing of screw joints
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-M6200 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 24000242.0320002.10=⨯⨯⨯=≥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 1.1420014.3240002.52.501=⨯⨯=≥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 4000400615.0102.12.16s 0=⨯⨯⨯⨯=≥fzr T K F （3）求螺栓直径：[]mm 1.912014.340002.52.501=⨯⨯=≥σπF d Q D 0D。
联接螺栓强度计算方法
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s＝730MPa 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*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，F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K＝0.28，则预紧力F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、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d3＝8.16mm 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σ1(MPa)。
1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：=0.51σ=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：=392.6≤730*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s σ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()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已拧紧并承受预紧力F 0。
机械设计螺栓组强度计算求合力公式
机械设计螺栓组强度计算求合力公式
公式t=kfd，k为拧紧力矩系数，f为预紧力，d为螺纹的公称直径，经查表得k取0.22。
最小的预紧力：10=0.22×0.01×f。
得出f=.45n 同理可得最大的力：f=.55n。
预紧力的大小，除了受限于螺钉材料的强度外，还受限于被联接件的材料强度。
当内外螺纹的材料相同时，只校核外螺纹强度即可。
对于旋合长度较短、非标准螺纹零件形成的联结、内外螺纹材料的强度差距很大的受到轴向载荷的螺纹联结，还应当校核螺纹牙的强度。
例如某型产品弹性元件的紧固，因螺钉相连接的基材就是电镀铝合金yl，其强度离高于优质碳素结构钢20的强度，就应当校核铝合金上螺纹牙型的强度，主要就是螺纹材料的剪应力及弯角形变。
预紧方式和转速的影响，定压预紧下，随转速的提高轴承径向刚度略有增加，而轴向和角刚度迅速降低。
定位预紧下，轴承径向，轴向和角刚度均随转速的提高而迅速增加，但轴向和角刚度的增加比较平缓。
陶瓷球轴承的刚度变化规律与全钢轴承相似，但变化较为平缓。
螺纹强度计算公式
螺纹强度计算公式螺纹强度计算公式是指计算螺纹连接件的强度，以确保其安全使用的公式。
在机械制造和装配中，螺纹连接是一种常见的连接方式，用于连接螺纹孔和螺纹支柱。
螺纹连接的强度取决于许多因素，如螺纹类型、材料强度、尺寸和几何形状等。
螺纹连接的强度通常是按照最小截面的强度进行计算。
最小截面是指螺纹连接件的有效截面，包括螺纹节距处的截面和棱角处的截面。
螺纹强度计算公式一般包括以下几个关键因素：1. 螺纹形状：螺纹形状是螺纹连接件的主要特征之一，包括螺纹角度、螺纹节距、螺纹高度等。
不同形状的螺纹对螺纹连接件的强度产生不同的影响。
2. 材料强度：材料的强度是螺纹连接件的另一个重要因素。
通常情况下，螺纹连接件使用的材料应该具有足够的强度和硬度，以承受连接所需要的力和扭矩。
3. 螺纹尺寸：螺纹连接件的尺寸也是螺纹强度计算公式中的一个关键因素。
螺纹连接件的尺寸应该满足实际应用中的需求，同时也要考虑强度和刚度等因素。
根据以上几个关键因素，螺纹强度计算公式可以表示为：P=SfAs或P=T/J其中P表示螺纹连接件的最大允许载荷，Sf表示螺纹连接件疲劳极限强度，As表示螺纹连接件最小截面面积，T表示螺纹连接所承受的最大扭矩，J表示螺纹连接件的极径转动惯量。
以上两个公式分别适用于拉伸载荷和扭转载荷的情况。
在拉伸载荷情况下，螺纹连接件的最大允许载荷应该小于其疲劳极限强度乘以最小截面面积。
在扭转载荷情况下，螺纹连接件的最大扭矩应该小于其极径转动惯量除以螺纹连接件的极半径。
总之，螺纹强度计算公式是确保螺纹连接件安全使用的重要工具。
将各种关键因素综合考虑，可以准确地计算螺纹连接件的强度，并根据计算结果做出相应的设计和选择决策。
这样可以大大提高机械制造和装配的可靠性和安全性。
机械设计基础螺纹连接的强度计算
即
1.3F0
d12
[ ]
4
设计公式为
d1
4 1.3F0
[ ]
（2）受横向外载荷的紧螺栓联接
载荷与螺栓轴向垂直，靠被
联接件间的摩擦力传递。螺栓
内部危险截面上既有轴向预紧
力F0形成的拉应力σ，又有因螺 栓与螺纹牙面间的摩擦力矩T1
而形成的扭转剪应力τ。
螺栓预紧力
F0
Kf f
FR m
防偏载措施：
复习思考题
1．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 ( )。
A .三角形螺纹 B. 梯形螺纹 C .锯齿形螺纹 D . 矩形螺纹
2．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且 联接不需要经常拆卸时，往往采用( )。
A 螺栓联接 B 螺钉联接 C 双头螺柱联接 D 紧 定螺钉联接
3.两被联接件之一较厚，盲孔且经常拆卸时，常用（）。 A.螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接
A.螺纹上的应力集中 B.螺栓杆横截面上的扭转应力 C.载荷沿螺纹圈分布的不均匀性 D.螺纹毛刺的部分挤压
13.螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有 何特点？ 14.为什么螺纹连接通常要采用防松设施？常用的防松方法 和装置有哪些？ 15.常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在 何处？
（二）受剪切螺栓联接
螺栓受载前后不需预紧， 横向载荷靠源自栓杆与螺栓 孔壁之间的相互挤压传递。
➢挤压强度条件
p
FR
ds
[ p ]
➢剪切强度条件
FR
m ds2
/4
[]
四、螺栓组联接的结构设计和受力分析
工程中螺栓成组使用，单个使用极少。因此，必须研 究栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提 条件。
螺纹强度计算方法
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 d1 ——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。
通常规定，拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限σ S 的 80％。对于
一般联接用的钢制螺栓联接的预紧(0.6 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
机械设计 螺纹连接
G
将字母更换：
F0 = G =
D0 d0
T 2 螺母和支承面上的摩擦阻力矩
fCF 0 D d T 2 3 D d
3 0 2 0 3 0 2 0
f F d d C 0D 2 T F tan( ) 0 v 2 3D d
120
r1
F max
Tr max
z
i 1
ri
2
F r Fmax F1 . 18 max 1 21 F 60 12 . 7 N 1 rmax r1 r max 100
3、受轴向力的紧螺栓组连接
工作拉力
F p D /4 F z z
2
F
p
D
气缸螺栓连接图
F 0 预紧力
双头螺柱受拉力
3、螺钉连接 用于不经常装拆的场合
F 0 预紧力
螺钉受拉力
4、紧定螺钉连接
一、螺纹连接的预紧 目的：增强连接的可靠性和 紧密性，防止松动。
§5-3 螺纹连接的预紧和防松
T
F0
T 1 螺旋副摩擦阻力矩 T T T 1 2 T 2 螺母和支承面上的摩擦阻力矩
T 1 螺旋副摩擦阻力矩
r
i 1
z
i
连接的不滑移条件： F 0 fr i KST
i 1
z
例：
120
160
T
r1
r2
T=10Nm, Z=6, f =0.15, Ks=1.2 求 F0=?
r1 =60mm, r2 =100mm K ST
z
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机械设计螺纹连接的强度计算
1. 引言
螺纹连接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各种工程领域中。
在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是至关重要的，以确保连接
的稳定性和可靠性。
本文将介绍螺纹连接的强度计算方法。
2. 螺纹连接的基本原理
螺纹连接是通过螺纹的相互摩擦力和压力来传递力量的。
在螺纹连
接中，螺纹的轴向力将产生一个剪切力，并且螺纹的几何特征将决定
其承载能力。
主要的螺纹连接参数包括螺纹规格、螺母和螺纹之间的
接触面积、螺纹材料和预紧力等。
3. 螺纹连接的强度计算方法
螺纹连接的强度可以通过以下几种方法进行计算：
3.1 标准表格法
标准表格法是最简单和常用的计算螺纹连接强度的方法之一。
该方
法基于统计数据和经验公式，通过查表找到相应的螺纹规格和材料对
应的承载力，并结合预紧力进行计算。
3.2 理论计算法
理论计算法是通过数学模型和理论分析进行螺纹连接强度计算的方法。
该方法首先确定螺纹连接的载荷和边界条件，然后利用螺纹材料
的力学性质和几何形状进行力学计算，最后得出连接的强度和可靠性。
3.3 有限元分析法
有限元分析法是一种基于数值计算和计算机模拟的计算方法。
该方
法将螺纹连接模型分割成许多小的单元，通过求解有限元方程组来计
算连接的应力分布和变形情况。
然后，根据应力和变形的结果，进行
强度评估和优化设计。
3.4 实验测试法
实验测试法是通过构建实际螺纹连接样品，进行加载实验来获得连接的强度数据。
该方法可以直接从实验数据中得出连接的承载能力和可靠性，但是需要耗费较多的时间和资源。
4. 选择合适的计算方法
在实际应用中，选择合适的计算方法需要考虑多个因素，包括设计要求、时间和资源限制、计算准确度等。
对于一般的机械设计而言，标准表格法和理论计算法往往是较为常用和合适的方法。
而对于复杂的结构和严格的设计要求，有限元分析法和实验测试法可以提供更准确和可靠的结果。
5. 结论
在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是确保连接稳定性和可靠性的重要一步。
本文介绍了螺纹连接的基本原理，并介绍了常用的螺
纹连接强度计算方法，包括标准表格法、理论计算法、有限元分析法和实验测试法。
根据实际设计需求和资源限制，选择合适的计算方法进行强度计算，可以提高设计的准确度和可靠性。