聯接螺栓強度計算方法

1、:0聯接螺栓的強度計算方法第 1 頁 共 18 頁:0一 連接螺栓的選用及預緊力：1、 已知條件：螺栓的ss730MPa 螺栓的擰緊力矩T=49N.m2、擰緊力矩：為了增強螺紋連接的剛性、防松能力及防止受載螺栓的滑動，裝配時需要預緊。 其擰緊扳手力矩T用于克服螺紋副的阻力矩T1及螺母與被連接件支撐面間的摩擦力矩T2。裝配時可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*F* d 0擰緊扳手力矩T=49N.m其中K為擰緊力矩系數，F為預緊力N d為螺紋公稱直徑mm 0其中K為擰緊力矩系數，F為預緊力N d為螺紋公稱直徑mm0取K0.28，則預緊力FT/0.28*10*10-317500N3、

2、承受預緊力螺栓的強度計算：螺栓公稱應力截面面積As（mm）=58mm2外螺紋小徑d1=8.38mm外螺紋中徑d2=9.03mm第 2 頁 共 18 頁:0計算直徑d38.16mm螺紋原始三角形高度h=1.29mm螺紋原始三角形根部厚度b=1.12mm緊螺栓連接裝配時，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，螺栓除受預緊力F0的拉伸而產生拉伸應力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉而產生扭切應力，使螺栓處于拉伸和扭轉的復合應力狀態(tài)下。螺栓的最大拉伸應力1(MPa)。s1=F0As=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切應力：t=TWTF0tan(j+rv)=d2 p16s1=0.5=151 MP

3、ad13根據第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力:sca=»1.3s1=1.3*302=392.6強度條件：sca=1.3F0 MPap4£sd12=392.6£730*0.8=584預緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。4、 傾覆力矩傾覆力矩 M 作用在連接接合面的一個對稱面內，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已擰緊并承受預緊力F0。作用在底板兩側的合力矩與傾覆力矩M平衡。第 3 頁 共 18 頁:0已知條件：電機及支架總重W1=190Kg，葉輪組總重W2=36Kg，假定機殼固定，電機及支架、葉輪組重心到機殼左側結合面

4、L=194mm.考慮沖擊載荷，傾翻力矩M為：M=W1*(1+6.7)*0.22-W2*(1+6.7)*0.118=190*7.7*0.22-36*7.7*0.118=319.64N.m L1=0.258mL2=0.238mL3=0.166L4=0.099m 螺栓最大工作載荷：Fa=Fa=ML12i1L1+2i2L2+2i3L3+2i4L42222 319.64x0.2582x1x0.258+2x2x0.238+2x2x0.166+2x2x0.0992222=167.26N式中：M螺栓組承受的總傾覆力矩（N.m）i每行螺栓數量L螺栓到接合面對稱軸到距離(m)；z螺栓數量；5、 承受預緊力和工作載

5、荷聯合作用螺栓的強度計算：螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)Fa175000.3*167.2617550N螺栓的最大拉伸應力2(MPa)。s2=FAs=17550N/58*10-6m2=302.58MPa剪切應力：t=TWTFtan(j+rv)=d2 d116=0.5s2=151.29 MPap3第 4 頁 共 18 頁:0根據第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力:sca=»1.3s2=1.3*302.58=393.35MPa強度條件：sca=1.3Fp4£sd12=393.35£730*0.8=584 MPa預緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預緊

6、應力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。6.只考慮預緊力作用，螺紋牙根部的強度計算:1）.螺紋牙根部的剪切強度計算:F0 17500Nb抗拉強度700 Mpad38.16mmb=1.12mmt=F03.14*d3*b*Z=175003.14*8.16*1.12*8=76 Mpa £t730*0.6=438 Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強度校核計算式為:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa £sb=700 Mpa7.考慮預緊力和工作載荷聯合作用，螺紋牙根部的強度計算:1）.螺紋牙根部的剪切強度計

7、算:第 5 頁 共 18 頁:0螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)Fa175000.3*167.2617550Nd38.16mmb=1.12mmt=F3.14*d3*b*Z=175503.14*8.16*1.12*8=76.44 Mpa £t730*0.6 =438Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強度校核計算式為:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17550/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 .76Mpa £sb=700 Mpa結論：后蓋板與機殼聯接螺栓強度滿足要求。二、 進風箱柜與機殼連接螺栓的選用及預緊力：1.已知條件：螺栓的ss73

8、0MPa 螺栓的擰緊力矩T=49N.m2、螺紋連接的擰緊力矩：為了增強螺紋連接的剛性、防松能力及防止受載螺栓的滑動，裝配時需要預緊。 其擰緊扳手力矩T用于克服螺紋副的阻力矩T1及螺母與被連接件支撐面間的摩擦力矩T2。裝配時可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*F* d 0擰緊扳手力矩T=49N.m其中K為擰緊力矩系數，F為預緊力N d為螺紋公稱直徑mm 0其中K為擰緊力矩系數，F為預緊力N d為螺紋公稱直徑mm第 6 頁 共 18 頁:00取K0.28，則預緊力FT/0.28*10*10-317500N3.只承受預緊力螺栓的強度計算：螺栓公稱應力截面面積As（mm）=58mm2外螺

9、紋小徑d1=8.38mm外螺紋中徑d2=9.03mm計算直徑d38.16mm螺紋原始三角形高度H=1.29mm緊螺栓連接裝配時，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，螺栓除受預緊力F0的拉伸而產生拉伸應力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉而產生扭切應力，使螺栓處于拉伸和扭轉的復合應力狀態(tài)下。螺栓的最大拉伸應力1(MPa)。s1=F0As=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切應力：t=TWTF0tan(j+rv)=d2 p16=0.5s1=151 MPad13根據第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力:第 7 頁 共 18 頁:0sca=»1.3s1=1.3*302=392.6

10、強度條件：sca=1.3F0 MPap4£sd12MPa =392.6£730*0.8=584預緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。4. 傾翻力矩已知條件：進風箱柜總重52Kg,重心距結合面120mm 則傾翻力矩M為：M=（W*L52*（16.7）*0.12=41.904*7.7Kg.m=480N.m L1=0.258mL2=0.238mL3=0.166L4=0.099m 螺栓最大工作載荷：Fa=Fa=ML12i1L1+2i2L2+2i3L3+2i4L42222 480x0.2582x1x0.258+2x2x0.238+2x2x0

11、.166+2x2x0.0992222=243N式中：M螺栓組承受的總傾覆力矩（N.m）i每行螺栓數量L螺栓到接合面對稱軸到距離(m)；z螺栓數量；5.承受預緊力和工作載荷聯合作用螺栓的強度計算：第 8 頁 共 18 頁:0螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)Fa175000.3*24317572.9N螺栓的最大拉伸應力2(MPa)。s2=FAs=17572.9N/58*10-6m2=302.98MPa剪切應力：t=TWTFtan(j+rv)=d2 p16s2=0.5=151.5 MPad13根據第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力: sca=»1.3s2=1.3*302.

12、98=393.87MPa強度條件：sca=1.3Fp4£sd12=393.87£730*0.8=584預緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。6.只考慮預緊力作用，螺紋牙根部的強度計算:1）.螺紋牙根部的剪切強度計算:F0 17500Nd38.16mmb=1.12mm t=F03.14*d3*b*Z=175003.14*8.16*1.12*8第 9 頁 共 18 頁:0=76 Mpa £t730*0.6 =438Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強度校核計算式為:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14

13、*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa £sb=700 Mpa7.考慮預緊力和工作載荷聯合作用，螺紋牙根部的強度計算:1）.螺紋牙根部的剪切強度計算:螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)Fa175000.3*24317572.9Nd38.16mmb=1.12mmt=F3.14*d3*b*Z=17572.93.14*8.16*1.12*8=76.5 Mpa £t730*0.6 =438Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強度校核計算式為:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17572.9/3.14*8.16*8*1.12*1.12=205Mpa 

14、3;sb=700 Mpa結論：進風箱柜與機殼連接螺栓強度滿足要求。三葉輪軸盤與葉輪連接螺栓的選用及預緊力：1.已知條件：螺栓的ss730MPa 螺栓的擰緊力矩T=49N.m2、螺紋連接的擰緊力矩：為了增強螺紋連接的剛性、防松能力及防止受載螺栓的滑動，裝配時需要預緊。 其擰緊扳手力矩T用于克服螺紋副的阻力矩T1及螺母與被連接件支撐面間的第 10 頁 共 18 頁:0摩擦力矩T2。裝配時可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*F* d 0擰緊扳手力矩T=49N.m其中K為擰緊力矩系數，F為預緊力N d為螺紋公稱直徑mm 0其中K為擰緊力矩系數，F為預緊力N d為螺紋公稱直徑mm0取K0.

15、28，則預緊力FT/0.28*10*10-317500N3.只承受預緊力螺栓的強度計算：螺栓公稱應力截面面積As（mm）=58mm2外螺紋小徑d1=8.38mm外螺紋中徑d2=9.03mm計算直徑d38.16mm螺紋原始三角形高度H=1.29mm緊螺栓連接裝配時，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，螺栓除受預緊力F0的拉伸而產生拉伸應力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉而產生扭切應力，使螺栓處于拉伸和扭轉的復合應力狀態(tài)下。螺栓的最大拉伸應力1(MPa)。第 11 頁 共 18 頁:0s1=F0As=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切應力：t=TWTF0tan(j+rv)=d2 p16

16、=0.5s1=151 MPad13根據第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力: sca=»1.3s1=1.3*302=392.6MPa預緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。4.承受預緊力和工作載荷聯合作用螺栓的強度計算：1）、葉輪轉矩。Mn=9550pn第 12 頁 共 18 頁:0式中：P通風機功率(kw)； n通風機轉速(r/min)。已知：P通風機功率11(kw)； n通風機轉速2930(r/min)。葉輪轉矩。Mn=9550112930 Mn=35.9(N.m)2）、葉輪輪盤與軸盤連接螺栓的選用：聯接應預緊，受轉矩后，被聯接件不得

17、有相對滑動。螺栓聯接：螺栓所在的圓周半徑0.09 (m)；螺栓直徑M10；螺栓數量6； 普通螺栓聯接，各螺栓受力：F1=式中：Kn可靠性系數，通常取1.2T作用在聯接結合面內的轉矩(N.m)，T=Mn；預緊聯接結合面的磨擦因數，取0.15；r螺栓所在的圓周半徑(m)；z螺栓數量。由以上公式計算出傳遞轉矩螺栓所需的每個螺栓的工作載荷Fa（N）；假設螺栓受力相同；F1=1.2*35.90.15*0.045*6KnTmrz =1063.68N通過以上計算結果取每個螺栓的工作載荷0螺栓的最大拉力F=F+(c1/c1+c2)F1175000.3*1063.6817819.10N螺栓的最大拉伸應力2(MP

18、a)。s2=FAs=17819.1N/58*10-6m2=307.22MPa剪切應力：第 13 頁 共 18 頁:0t=TWTFtan(j+rv)=d2 d116=0.5s2=153.61MPap3根據第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力:sca=»1.3s2=1.3*307.22=399.38MPa強度條件：sca=1.3Fp4£sd12=399.38£730*0.8=584預緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。5.只考慮預緊力作用，螺紋牙根部的強度計算:1）.螺紋牙根部的剪切強度計算:F0 17500Nd38.1

19、6mmb=1.12mmt=F03.14*d3*b*Z=175003.14*8.16*1.12*8=76 Mpa £t730*0.6 =438Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強度校核計算式為:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa £sb=700 Mpa6.考慮預緊力和工作載荷聯合作用，螺紋牙根部的強度計算:第 14 頁 共 18 頁:01）.螺紋牙根部的剪切強度計算:螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)F1175000.3*17819.122845.73Nd38.16mmb=1.12mmt=F

20、3.14*d3*b*Z=22845.733.14*8.16*1.12*8=99.51 Mpa £t730*0.6=438 Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強度校核計算式為:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*22845.73/3.14*8.16*8*1.12*1.12=266.55Mpa £sb=700 Mpa結論：葉輪軸盤與葉輪聯接螺栓強度滿足要求。四 錐套與葉輪軸盤連接的選用：當聯接傳遞轉矩T 時，應保證聯接在此轉矩下不產生周向滑移。即應保證：軸向摩擦阻力矩Mf轉矩T 。這時有以下關系：1、傳遞載荷所需的最小結合壓強：Pfmin=2TKpdmlfm2x式中：T傳遞

21、的扭矩，由3.1中計算結果，T=K安全系數，通常取1.23；取K =2135.9(N.m)dm圓錐面結合的平均直徑，dmlf=df2-Clf256-*45254.59 結合長度，為45第 15 頁 共 18 頁:0m被聯接件摩擦副的摩擦系數，取m0.11fmin計算p2x35.9x2px54.59x45x0.1123.1MPapdmlf(m+fmax1c2)2、需要的軸向壓入力：PPx計算Px3.1*p*54.59*45*(0.11+)3378(N)2A.傳遞載荷所需的最小過盈量：直徑比：包容件qadm/da=54.62/560.98，被包容件qidi/dm=54.62/560.98 傳遞載荷

22、所需最小直徑變化：包容件3.1*54.62*9.8/225000.07，被包容件eaminp0.07傳遞載荷所需最小有效過盈量：考慮平壓量后的最小過盈量：mineminfmineaminpfmin*dm*ca/Ea*dm*ci/Ei3.1*54.62*9.8/225000.07*20.14emin2*（SaSI）=0.14+2*0.0032=0.15B.不產生塑性變形所允許的最大過盈量： 不產生塑性變形所允許的最大結合壓強：包容件P件Pfminfmax450*0.5225，被包容450*0.5225fmax不產生塑性變形所傳遞力：Ft=P*3.14*dm*L*m=225*54.62*45*0.11=6083Npfmax不產生塑性變形所需最大直徑變化：包容件eamin225*54.62*9.8/225005.3，被包容件eimaxp5.3傳遞載荷所需最大有效過盈量：emaxfmax*dm*ca/Ea*dm*ci/Ei225*54.62*9.8