5螺纹联接习题.ppt

螺栓连接的强度计算是针对螺栓组中受力最大的螺栓而进行的。 螺栓连接的强度计算，一是按强度条件去确定螺栓的直径；另外，也可对选定了直径的螺栓去校核其强度。 螺栓连接的强度计算： 连接类型 装配情况 载荷情况 确定螺栓受力 计算 d1 §5-6 螺纹连接的强度计算 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部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d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。 潘存云教授研制 （一）松螺栓连接强度计算 强度条件： 式中: d1----螺纹小径 mm ， [σ]—许用应力 （二）紧螺栓连接强度计算 F F 设计公式： 1.仅承受预紧力的紧螺栓连接 2.承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接 3.承受工作剪力的紧螺栓连接 装配时需拧紧螺母，静载荷、变载荷均可承受，在工程上应用最广。 (5-23) 1. 仅承受预紧力F0的紧螺栓连接 此时的连接靠F0在接合面产生摩擦力来抵抗横向载荷或转矩，在螺栓的轴线方向没有工作载荷。 （二）紧螺栓连接强度计算 F0 拉伸应力σ T1 扭转切应力 τ 在拧紧力矩作用下， F0 F0 F0 F0 螺栓处于拉伸与扭转的复合应力状态下 由F0产生的拉应力： 1. 仅承受预紧力的紧螺栓连接 由T1产生的扭转切应力： 代入M 10～ M 64 的螺纹参数，得到：τ ≈ 0.5 σ 计算应力： 强度条件： (5-28) 对于紧螺栓连接，在计算时，可只按单纯拉伸强度计算，但需将所受拉力（预紧力）增大30%来考虑扭转的影响。 结论： 在拧紧时虽同时承受拉伸和扭转的连合作用， 强度条件： 1. 仅承受预紧力的紧螺栓连接 （二）紧螺栓连接强度计算 §5-6 螺纹连接的强度计算 F F F0 F0 仅受预紧力作用的紧螺栓连接，其工作原理是利用预紧力的作用，在接合面产生的摩擦力来抵抗工作载荷。 普通螺栓连接承受横向载荷或转矩时，螺栓仅受预紧力的作用 ---受横向载荷（普） ---受转矩的（普） 预紧力的大小，可根据连接的受力状态，由公式确定： F F F0 F0 预紧力F0 ： 若取 f =0.2， Ks=1.2, i =1, 则： F0 ≥ 6F → 结构尺寸大 靠摩擦力抵抗工作载荷的紧螺栓连接， b. 采用无间隙的铰制孔用螺栓。 F F/2 F/2 a. 采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用 改进措施： 这时，其连接强度按减载零件的剪切、挤压强度条件计算，而螺栓只是保证连接，不再承受工作载荷，因此预紧力不必很大。 §5-6 螺纹连接的强度计算 2. 承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接 设流体压强为p，螺栓数目为Z，则缸盖上每个螺栓所受的轴向工作载荷为： p ·πD2/4 F = Z p D （二）紧螺栓连接强度计算 前面分析过，当预紧后螺栓若再承受轴向工作载荷或倾覆力矩的作用，则螺栓内部的拉力会进一步增加， 螺栓所受的总拉力：F2 ≠ F0 + F 特别注意： §5-6 螺纹连接的强度计算 F F 螺母未拧紧 λb λm 螺母已拧紧 F0 F0 螺栓伸长量为: λb 被连接件压缩量为：λm 注意： 虽然螺栓所受拉力等于被连接件所受压力，但由于两者的刚度不同，所以它们的变形量也不同。 螺栓的伸长量： 被连接件的压缩量： 螺栓的刚度 被连接件的刚度 螺母未拧紧 ?λ ?λ+λb λb λm ?λ F1 F1 F F F2 螺母已拧紧 已承受工作载荷 F0 F0 λ’m 加载 F 后: 螺栓总伸长量增加为: ?λ+λb 被连接件压缩量减少为： λ’m =λm -?λ 螺母未拧紧 ?λ ?λ+λb λb λm ?λ F1 F1 F F F2 螺母已拧紧 已承受工作载荷 F0 F0 λ’m 总拉力： F2=F+F1 被连接件的压缩力减少为： F1 很显然: F1 F0 被连接件放松了 ----残余预紧力 螺栓和被连接件的受力与变形情况可列于下表： 显然，在承受F后 ： 残余预紧力 由式（5—14）或（5—16）决定 F2 = F1 + F ≠F0 + F 为了保证连接的紧密性，防止连接受载后接合面出现缝隙，应使：F1 0 F1 的选取原则如下： 有密封性要求时： F1 =（1.5～1.8）F 工作载荷不稳定时 ：F1 =（0.6～1.0）F 工作载荷稳定的时： F1 =（0.2～0.6）F 一般连接： （一）螺栓组连接的结构设计 ▲ 基本原则： 1. 连接结合面的几何形状常设计成: 轴对称的简单几何形状 圆