§5-6螺紋連接的強度計算

1、中國地質(zhì)大學長城學院教案正文5-6 螺紋連接的強度計算螺紋連接強度計算的思路螺栓組的受力分析確定受力最大的螺栓及其所受的力單個螺栓強度計算螺栓連接受載形式軸向載荷：外載荷沿螺栓軸線方向橫向載荷：外載荷垂直于螺栓軸線方向螺栓失效形式受剪連接：螺栓桿被剪斷與螺栓桿或孔壁被壓潰兩種受拉螺栓：在靜載荷作用下螺栓的失效為螺紋部分的塑性變形和斷裂在變載荷作用下螺栓的失效多為螺桿部分的疲勞斷裂設計計算準則受拉螺栓：設計準則為保證螺栓的疲勞拉伸強度和靜強度受剪螺栓：設計準則為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度 一、松螺栓聯(lián)接如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無預緊力，只有工作載荷F起拉伸作用強度條件為：起重吊鉤的松螺栓連接

2、 驗算用 設計用 F工作拉力，N；d1螺桿危險截面直徑（mm）螺栓材料的許用拉應力 N/mm二、緊螺栓連接1.僅承受預緊力的緊螺栓連接緊螺栓連接裝配時，螺母需要擰緊，在擰緊力矩作用下，螺栓除受預緊力，F(xiàn)0的拉伸而產(chǎn)生拉伸應力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)切應力，使螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復合應力狀態(tài)下。螺栓危險截面的拉伸應力為螺栓危險截面的扭轉(zhuǎn)切應力為接第四強度理論：所以強度條件為：注意：靠摩擦力抵抗工作載荷的緊螺栓連接，要求保持較大的預緊力（若f=0.2，則F05F），會使螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸增加。為增加可靠性，減小直徑，簡化結(jié)構(gòu)，提高承載能力可采用如下減載裝置：a)減載銷 b)減載套筒 c

3、)減載鍵2. 承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接工作特點：工作前擰緊，有F0；工作后加上工作載荷F，工作前、工作中載荷變化。螺栓所受總拉力的分析計算： a)螺母未擰緊 b)螺母已擰緊 C）已承受工作載荷螺栓和被連接件的受力和變形圖分析：圖a表示螺母剛好擰到與被聯(lián)接件接觸，但尚未擰緊。此時螺栓與被聯(lián)接件都不受力。圖b表示螺母已擰緊，但尚未承受工作載荷。此時螺栓承受預緊力F0，其伸長量為b。同時，被聯(lián)接件的壓縮量為m。圖c表示已承受工作載荷F。此時，螺栓因拉力由F0增至F2而繼續(xù)伸長，其伸長增量為，其總伸長量為b。根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，此時被聯(lián)接件壓縮變形的減小量也為，總壓縮量為mm。同時被聯(lián)接件的壓縮

4、力由F0減至F1。F1稱為殘余預緊力。顯然，聯(lián)接受載后，由于預緊力的變化，螺栓的總拉力F2并不等于預緊力F0和工作拉力F之和，而等于殘余預緊力F1與工作拉力F之和。即：F2F1F 為分析上的方便，將圖a、b合并成圖c。由圖c可見，當聯(lián)接承受工作載荷F時，螺栓的總拉力為F2，相應的總伸長量為b+；被聯(lián)接件的壓縮力等于殘余預緊力F1，相應的總壓縮量為m=m-。按圖中的幾何關(guān)系可以得出： 式中，Cb 、Cm 分別表示螺栓和被聯(lián)接件的剛度，均為定值。由圖中的幾何關(guān)系得上述公式經(jīng)整理可得：F2=F0+F 總拉力：式中 稱為螺栓的相對剛度，其大小與螺栓和被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)尺寸、材料以及墊片、工作載荷作用的位置

5、等因素有關(guān)，其值在0-1之間變動。若被聯(lián)接件的剛度很大，而螺栓的剛度很小。此時，工作載荷作用后，使螺栓所受的總拉力增量( F)很小。因此，為了降低螺栓的受力，提高螺栓聯(lián)接的承載能力，應使 值盡量小些。一般設計時，可根據(jù)墊片材料不同來確定螺栓的相對剛度。 設計時，應先計算螺栓的總拉力F2。求得F2值后即可進行螺栓強度計算。考慮到螺栓在總拉力F2的作用下可能需要補充擰緊，故應將總拉力F2增加30%以考慮扭轉(zhuǎn)切應力的影響。因此，螺栓危險截面的拉伸強度條件為： 注意：為了保證聯(lián)接的緊密性，以防止聯(lián)接受載后接合面出現(xiàn)縫隙，應使殘余預緊力F10推薦采用的殘余預緊力列于下表之中。3. 受軸向變載荷的緊螺栓連

6、接對于受軸向變載荷的重要連接，除按式5-33或5-34做靜強度計算外，還應根據(jù)下述方法對螺栓的疲勞強度做精確校核。如圖所示，當工作拉力在0-F之間變化時，螺栓所受的總拉力將在F0-F2之間變化。如果不考慮螺紋摩擦力矩的扭轉(zhuǎn)作用，則螺栓危險截面的最大拉應力為最小拉應力（注意此時螺栓中的應力變化規(guī)律是 min 保持不變）為應力幅為:參看圖3-8P28，設螺栓的工作應力點在OJGI區(qū)域內(nèi)，按3-24校核螺栓危險截面的疲勞強度。（如落在GIC區(qū)域內(nèi)，則按3-18校核其靜強度）。4. 承受工作剪力的緊螺栓連接這種聯(lián)接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的（見下圖），螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓；在聯(lián)接接合面處，螺栓桿則受剪切。因此，應分別按擠壓及剪切強度條件計算。螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為 螺栓桿的剪切強度條件為 式中：F螺栓所受的工作剪力，單位為N；d0螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm；設計時應使Lmin1.25d0p和分別是螺栓或孔壁材料的許用擠壓應力和螺栓材料的許用切應力，單位為MPa。作業(yè)： 如圖2-8所示，液壓缸蓋螺栓組選用6個M16的螺栓。若已知螺栓小徑d1=13.835mm，；螺栓材料許用拉應力=110MPa，液壓缸直徑D=150mm，液壓缸壓力p=2MPa,預緊力F0=11000N，Cb/(