2011机械工程基础与CAD课件第二章2.pptVIP

机械工程基础 2．4螺纹联接的强度计算 螺栓的受力是强度计算的依据，其主要受力形式是轴向受拉或横向受剪两类。 普通螺栓－－轴向拉力（包括预紧力） 主要失效形式－－塑性变形和断裂。 设计准则－－拉伸强度。 铰制孔用螺栓－－承受横向剪力。 可能的失效形式－－被剪断、螺栓杆或孔壁压溃。 设计准则－－挤压强度和剪切强度。 电子信息工程 机械工程基础 2．4．1受拉螺栓的强度计算 1．松螺栓联接 如吊钩螺栓，工作前不拧紧，无预紧力，只有工作载荷F起拉伸作用。 强度条件为： ——验算用 ——设计用 d1——螺杆危险截面直径（mm） [σ]——许用拉应力 N/mm2 (MPa) σs——材料屈服极限MPa表2-3 ss ——安全系数 电子信息工程 机械工程基础 2．紧螺栓联接 （1）只受预紧力的螺栓 特点：杆孔间有间隙，靠拧紧的正压力(FO)产生摩擦力来传递外载荷，保证联接可靠(不产生相对滑移)的条件为： FO ≥ 式中：K为考虑摩擦传力的可靠性系数，通常取K＝1.1－1.3；fs为被联接件接合面的摩擦系数，对于钢或铸铁，当接合面干燥时，fs ＝0.10～0.16，当接合面沾有油时， fs＝ 0.06～0.10；m为被联接件接合面数目。 电子信息工程 机械工程基础 扭转切应力对强度的影响在数字上表现为将轴向拉应力增大30％，即 σy ＝ ≤［σ］ ——验算用 式中：σy称为螺栓的当量应力，单位为MPa；[σ]为螺栓的许用拉应力，单位为MPa。 1.3——系数将外载荷提高30%，以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理，大大简化了计算手续，故又称简化计算法。 ——设计用 电子信息工程 机械工程基础 为增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力可采用如下减载装置: a)减载销 b)减载套筒 c)减载键 （2）受预紧力和轴向工作拉力的螺栓 电子信息工程 机械工程基础 如压力容器的缸盖螺栓，在内部压力P为常量时，螺栓除受预紧力外，还受到静工作拉力作用。由于螺栓和被联接件都是弹性体，故螺栓所受的总拉力并不等于预紧力和轴向工作拉力之和。 FΣ＝ F＋ F，0 螺栓的强度条件可根据总拉力进行计算 电子信息工程 机械工程基础 2．4．2受剪螺栓的强度计算 螺栓杆的剪切强度条件 τ＝ ≤［τ］ 电子信息工程 机械工程基础 螺栓杆与孔壁挤压强条件 σjy＝ ≤［σ］jy 式中： m为螺栓剪切面个数，m ＝ 2 ； ds为螺栓受剪面直径，单位为 mm； h为计算对象的挤压高度，单位为mm； [τ]为螺栓的许用切应力，单位为MPa，见表2－4； ［σ］jy 为计算对象的许用挤压应力，单位为MPa，见 表2－4。 电子信息工程 机械工程基础 2．4．3 螺栓的材料和许用应力 螺栓的常用材料为Q215，Q235，10，35和45钢，重要和特殊用途的螺栓可采用15Cr，40Cr，30CrMnSi等力学性能较高的合金钢。 一般机械设计可参照表2－3和表2－4选用其许用应力及安全系数。 2．4．4 螺栓组联接的强度计算 例2－1 图示凸缘联轴器由HT200制成。已知螺栓孔分布圆直径D＝160mm，传递的转矩 M ＝ 1200 N?m。 电子信息工程 机械工程基础 （1）若用 4个M12的铰制孔螺栓联接，如图。已知螺栓材料的许用切应力[τ]＝92MPa，联轴器钉孔表面的许用挤压应力[τ]jy＝120MPa，钉孔尺寸h1＝15mm，h2＝23 mm。试校核该铰制孔螺栓联接的强度。 （2）若改用相同数目的普通螺栓联接，如图。已知螺栓材料为40钢，不控制预紧力，被联接件接合面间的摩擦系数fs＝0．25，联接的可靠系数K＝1.2，求所需螺栓的直径。 电子信息工程 机械工程基础 解 （1）铰制孔螺栓联接 这种联接靠剪切和挤压传力，属于受剪螺栓联接。查附表2－3知，螺栓配合段直径ds＝13 mm 。 1）求单个螺栓所受的横向力 F＝ ＝ ＝3 750 N 2）校核螺杆的剪切强度 τ＝ ＝ MPa ＝28.3 MPa ≤［τ］ 3）校核钉孔的挤压强度 σjy＝ ＝ MPa＝19.2 MPa ≤［σ］jy 故螺栓联接强度足够。 电子信息