螺纹连接的强度计算

z
i1
f ri
所需预紧力： F0 z K sT
ca

1.3F0

4
d12
[ ]
（2）受扭矩的铰制孔用螺栓组联接
Fi Fmax ri rm ax
Fi

Fm ax
ri rm ax
力矩平衡条件：T

z i 1
Fi ri

z i 1
Fm a x
ri rm a x
ri

F2

F0

F Cb Cb Cm
强度条件： ca

1.3F2

4
d12
[ ]
螺栓处于拉伸和扭转的复合应力作用下
拉伸应力：
F0
d
2 1
/
4
F0
扭转剪应力 ：
T1 WT

F0
d2 2
tg(
v )
d13 /16
近似处理 0.5
应力合成： ca 2 3 2 2 3(0.5 )2 1.3
强度条件
ca
1.3F0
p F [ P ]
2、受横向载荷的普通螺栓组联接
平衡条件：
fF0 zi K s F
F0

K s F fzi
ca
1.3F0

4
d12
[ ]
二、受扭矩作用的螺栓组联接
• 1、受扭矩作用的普通螺栓组联接
fF0 fF0
i1
力矩平衡条件： fF0r1 fF0r2 fF0ri K sT
剪切强度条件：

4

d02
[ ]
F
§5-6 螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计 1、为便于加工制造、对称布置螺栓，同时接合面受力均匀， 被联接件（接合面）形状应简wenku.baidu.com对称。（轴对称等）
2、.根据载荷的类型合理布置螺栓位置（各螺栓受力合理）
3、布置螺栓应留有合理的间距、边距。 4、分布在同一圆周上的螺栓数量应为偶数，同组螺的 直径、长度、材料应相同。 5、避免螺栓偏心承载（附加的弯曲载荷）。
§5-5 螺纹联接的强度计算
失效分析 普通螺栓：螺纹部分被拉断或塑性变形。 设计准则：保证静强度或疲劳拉伸强度。
•铰制孔用螺栓：螺栓杆和孔壁的贴合面出现压溃或螺
栓杆剪断。 设计准则：保证螺栓的挤压强度和剪切强度。
计算步骤：受力分析，计算（或校核），查手册确定 其他尺寸
一、松螺栓联接强度计算
1.受载荷形式——轴向拉伸（工作拉力F）
d12 / 4
1.3 4F0
d12
[ ]
设计公式
d1
1.3 4F0
[ ]
F0
• 结论：在拧紧时受拉伸、扭转的联合作用，在 计算时，只按拉伸强度计算，并将计算结果重 大30%来考虑扭转的影响。
普通螺栓承受横向载荷F的作用
F0
失效形式：被联接件的接合面
发生滑移。外载荷由接合面间
•
F0
F0
F0
F2
F0 F0
F0 F0
F0 F0
F0 F0
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F1
F2 F F1
F2
有密封要求： F1 (1.5 ~ 1.8)F
一般要求：工作载荷稳定 F1 (0.2 ~ 0.6)F 不稳定动载荷 F1 (0.6 ~ 1.0)F
地脚螺栓： F1 F
螺栓拉伸强度条件： ca
1.3F2

4
d12
[ ]
设计公式：d1
4 1.3F2
[ ]
疲劳强度精确校核
联接所受的工作载荷： 0 ~ F
螺栓所受的力： F0 ~ F2
•
max

F2
d
2 1
/
4
m in

F0
d12 / 4
应力幅
a
max min
2

F2 F0
2.失效形式——螺栓拉断（静、疲劳）
3.设计准则——保证螺栓拉伸强度
4.强度条件： σ≤[σ] 5.危险截面应力计算：

4F
d12
6.螺栓材料及许用应力——（§5-7）
7.安全系数——（§5-7）
8.设计计算方法：d1 查手册，求d
4F
[ ]
二、紧螺栓联接强度计算
• 1、仅受预紧力作用的紧螺栓联接
d12 4
Cb Cb Cm
• 2F
d12
最大应力计算安全系数
Sca

2 1tc (K ) min (K )(2 a min )

S
• 3、承受工作剪力的紧螺栓联接
挤压强度条件：
p

d 0 Lmin F
[ P ]
Lmin 1.25d 0
6、防松措施。
二、螺栓组的受力分析
• 假设：所有螺栓的材料、直径、长度、预紧力均相等； 螺栓组的对称中心与联接接合面的几何形心重合；受 载后联接接合面仍保持为平面。
（一）、受横向载荷的螺栓组联接
1、受横向载荷的配合螺栓
每个螺栓所受的横向工作剪力F
F F
4
z

d0 2
F [ ]
d 0 Lmin
力（螺栓）
•
θb
b
力（垫片）
F0 变形
F0 θm
m
变形
力（螺栓）
（垫片） 力
θb
b
力（螺栓）
F0
F0
θm
变形 变形
m
（垫片） 力
F0
θb
θm
b
m
力（螺栓）
（垫片） 力
F0
θb
b
F
F2 F1
θm
m
F0
b
tan b
Cb
F0
m
tan m
Cm
Fb Cb
Fm Cm
F Fb Fm Cb Cm (Cb Cm )
F
Cb Cm
Fb

F Cb
Cb Cm
Fm

F Cm Cb Cm
F0

F1

Fm

F1

Cm Cb Cm
F
•
F2

F0

F Cb Cb Cm
F2 F1 F
螺栓的相对刚度： Cb Cb Cm
产生的摩擦力来承担
F
F
不滑移条件： nF0 f K s F
F0

KSF nf
F0
拉伸强度：
ca

1.3F0
d12 / 4

[ ]
如：n=1，Ks=1，f=0.2，F0≥5F 预紧力增大，将使螺栓的结构尺寸增加，此外，可能产生疲劳
破坏。为避免该缺陷，可以采用抗剪零件。
2、承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接强度计算
Fm a x rm a x
z i 1
ri2
受力最大的螺栓所受的工作剪力：
Fm ax

Trm ax
z
ri2
4
i 1

d0 2

[ ]
Fm a x
d 0 Lmin
p
[ P ]
Fm ax
三、受轴向载荷的螺栓组联接
•
每个螺栓所受的轴向工作载荷：F F z
螺栓所受的总载荷： F2 F1 F