螺紋連接的設(shè)計(jì)計(jì)算講解課件

5.1.4螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算15.1.4螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1一、螺栓的材料（1）常用材料：Q215、35、45等碳素鋼；（2）沖擊振動(dòng)場(chǎng)合用：40Cr、30CrMnSi等合金鋼；（5）特殊用途(防磁、導(dǎo)電):特殊鋼、銅合金、鋁合金等。（3）普通墊圈：Q235、15、35；（4）彈圈：65Mn；2一、螺栓的材料（1）常用材料：Q215、35、45等碳素鋼；二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1.性能等級(jí)（1）--定義（1）螺紋聯(lián)接件是按其性能等級(jí)選用的，一定性能等級(jí)對(duì)應(yīng)一定的強(qiáng)度極限；（3）等級(jí)代號(hào)小數(shù)點(diǎn)前面數(shù)字=材料抗拉強(qiáng)度的百分之一（σB/100）后面數(shù)字=10Xσs/σB。（2）性能等級(jí)分為10級(jí)；3二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1.性能等級(jí)（1）--定義（1二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1.性能等級(jí)（2）--螺栓的等級(jí)P220表5-34二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1.性能等級(jí)（2）--螺栓的等級(jí)二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1.性能等級(jí)（3）--螺母的等級(jí)P220表5-45二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1.性能等級(jí)（3）--螺母的等級(jí)二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1.性能等級(jí)（4）--選用（1）一般用途通常選用4.8級(jí)左右的螺栓；（3）重要場(chǎng)合要選用高的性能等級(jí)（如在壓力容器中常采用8.8級(jí)的螺栓）。（2）在聯(lián)接中，組成螺紋副的螺母的性能等級(jí)不能低于螺栓的性能等級(jí)；6二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1.性能等級(jí)（4）--選用（1二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力2.許用應(yīng)力（1）--考慮的因素螺紋聯(lián)接件許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)(靜、變載荷)、裝配情況(松、緊聯(lián)接)、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。7二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力2.許用應(yīng)力（1）--考慮的因素二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力2.許用應(yīng)力（2）--公式8二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力2.許用應(yīng)力（2）--公式8二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力2.許用應(yīng)力（3）--屈服極限P220表5-39二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力2.許用應(yīng)力（3）--屈服極限二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力2.許用應(yīng)力（4）--安全系數(shù)P221表5-510二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力2.許用應(yīng)力（4）--安全系數(shù)三、螺紋聯(lián)接的失效形式1.受拉螺栓（1）--失效形式15%20%65%螺紋部分的塑性變形和螺桿的疲勞斷裂11三、螺紋聯(lián)接的失效形式1.受拉螺栓（1）--失效形式1三、螺紋聯(lián)接的失效形式1.受拉螺栓（2）--設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度12三、螺紋聯(lián)接的失效形式1.受拉螺栓（2）--設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保三、螺紋聯(lián)接的失效形式2.受剪螺栓（1）--失效形式螺栓桿和被聯(lián)接件中弱者的結(jié)合面被壓潰或螺栓桿被剪斷13三、螺紋聯(lián)接的失效形式2.受剪螺栓（1）--失效形式三、螺紋聯(lián)接的失效形式2.受剪螺栓（2）--設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證擠壓強(qiáng)度和螺栓桿（或被聯(lián)接件）的剪切強(qiáng)度14三、螺紋聯(lián)接的失效形式2.受剪螺栓（2）--設(shè)計(jì)準(zhǔn)則四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1.工作內(nèi)容（1）螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。（2）螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。15四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1.工作內(nèi)容（1）螺栓與螺四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2.受拉松螺栓（1）--模型16四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2.受拉松螺栓（1）--模型16四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2.受拉松螺栓（2）--公式式中:d1----螺紋小徑mm；F----軸向載荷N；[σ]----許用應(yīng)力MPa；校核公式設(shè)計(jì)公式17四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2.受拉松螺栓（2）--公式式中四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.緊螺栓橫向載荷（1）--模型FFF0F018四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.緊螺栓橫向載荷（1）--模型四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.緊螺栓橫向載荷（2）--公式式中:F0----預(yù)緊力N；校核公式設(shè)計(jì)公式考慮摩擦力矩T1產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，按第四強(qiáng)度理論將應(yīng)力合成19四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.緊螺栓橫向載荷（2）--公式四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（1）當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，預(yù)緊力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F；（2）由于摩擦系數(shù)f的關(guān)系，預(yù)緊力F0很大。FFF0F03.緊螺栓橫向載荷（3）--不足20四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（1）當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，預(yù)緊力F四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.緊螺栓橫向載荷（4）--改進(jìn)1采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。21四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.緊螺栓橫向載荷（4）--改進(jìn)1四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.緊螺栓橫向載荷（4）--改進(jìn)2采用鉸制孔螺栓。校核公式22四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.緊螺栓橫向載荷（4）--改進(jìn)2四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（1）--模型23四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（1）--模型四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（2）--受力分析24四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（2）--受力分析四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（3）--計(jì)算公式校核公式設(shè)計(jì)公式25四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（3）--計(jì)算公式四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（4）--總拉力F2公式1

為殘余預(yù)緊力F為軸向外載荷26四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（4）--總拉力F2四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（5）--殘余預(yù)緊力的確定

工況F1=有密封要求（1.5-1.8）F穩(wěn)定載荷（0.2-0.6）F不穩(wěn)定載荷（0.6-1.0）F地腳螺栓≥FP223中部文字27四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（5）--殘余預(yù)緊力四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（6）--總拉力F2公式2相對(duì)剛度系數(shù)28四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（6）--總拉力F2四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（7）--相對(duì)剛度系數(shù)

相對(duì)剛度系數(shù)：墊片類型金屬墊片或無墊片皮革銅皮石棉橡膠相對(duì)剛度系數(shù)0.2-0.30.70.80.9P224上部文字29四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算4.緊螺栓軸向載荷（7）--相對(duì)剛度系5.1.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)305.1.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30五、螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)內(nèi)容（2）確定螺栓數(shù)目（強(qiáng)度計(jì)算）。（1）設(shè)計(jì)螺栓組中螺栓的分布形式；31五、螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)內(nèi)容（2）確定螺栓數(shù)目（強(qiáng)度計(jì)算）。（1六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.簡(jiǎn)單對(duì)稱為了好加工制造和聯(lián)接結(jié)合面受力均勻；通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。32六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.簡(jiǎn)單對(duì)稱為了好加工制造2.受力合理1/2鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置８?jìng)€(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均。FF六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)332.受力合理1/2鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于3.受力合理2/2當(dāng)聯(lián)接彎距或轉(zhuǎn)距時(shí)，應(yīng)使螺栓位置適當(dāng)靠近接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)343.受力合理2/2當(dāng)聯(lián)接彎距或轉(zhuǎn)距時(shí)，應(yīng)使螺栓位置3.輔助抗剪當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗剪零件來承受橫向載荷。六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)353.輔助抗剪當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷4.保證扳手空間螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，具體數(shù)值可以查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。EEdhDCC60?AB六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)364.保證扳手空間螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，5.偶數(shù)便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，同一圓周上的螺栓數(shù)目取成:4、6等偶數(shù)；同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同。六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)375.偶數(shù)便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，同一圓6.避免附加應(yīng)力當(dāng)聯(lián)接彎距或轉(zhuǎn)距時(shí)，應(yīng)使螺栓位置適當(dāng)靠近接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)386.避免附加應(yīng)力當(dāng)聯(lián)接彎距或轉(zhuǎn)距時(shí)，應(yīng)使螺栓位7.防松為了提高聯(lián)接的可靠性和緊密度，要采用必要的防松措施。六、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)397.防松為了提高聯(lián)接的可靠性和緊密度，要采用必七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算1.普通螺栓受橫向載荷（1）--模型靠正壓力產(chǎn)生的摩擦力承受40七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算1.普通螺栓受橫向載荷（1）--模型七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算1.普通螺栓受橫向載荷（2）--計(jì)算公式41七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算1.普通螺栓受橫向載荷（2）--計(jì)算公式七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算1.普通螺栓受橫向載荷（3）--參數(shù)式中：f--接合面摩擦系數(shù)；i--接合面數(shù)；z--螺栓數(shù)目；ks--可靠性系數(shù)，一般取1.1-1.3；FΣ—橫向載荷。42七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算1.普通螺栓受橫向載荷（3）--參數(shù)七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算2.鉸制孔螺栓受橫向載荷（1）--模型采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來承受外載荷。43七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算2.鉸制孔螺栓受橫向載荷（1）--模型七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算2.鉸制孔螺栓受橫向載荷（2）--計(jì)算公式假設(shè)螺栓平分外載荷44七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算2.鉸制孔螺栓受橫向載荷（2）--計(jì)算公七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算3.普通螺栓受轉(zhuǎn)矩（1）--模型

采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩T。45七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算3.普通螺栓受轉(zhuǎn)矩（1）--模型七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算3.普通螺栓受轉(zhuǎn)矩（2）--假設(shè)（1）正壓力產(chǎn)生的摩擦力集中作用在螺栓中心處；（2）正壓力產(chǎn)生的摩擦力方向垂直于螺栓中心和螺栓組對(duì)稱中心的連線。46七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算3.普通螺栓受轉(zhuǎn)矩（2）--假設(shè)（1七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算3.普通螺栓受轉(zhuǎn)矩（3）--計(jì)算公式47七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算3.普通螺栓受轉(zhuǎn)矩（3）--計(jì)算公式七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算4.鉸制孔螺栓受轉(zhuǎn)矩（1）--模型采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩T。48七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算4.鉸制孔螺栓受轉(zhuǎn)矩（1）--模型七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算4.鉸制孔螺栓受轉(zhuǎn)矩（2）--假設(shè)（1）螺栓受力大小與其中心到螺栓組對(duì)稱中心的距離成正比；（2）螺栓受力方向垂直于螺栓中心和螺栓組對(duì)稱中心的連線。49七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算4.鉸制孔螺栓受轉(zhuǎn)矩（2）--假設(shè)（七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算4.鉸制孔螺栓受轉(zhuǎn)矩（3）--計(jì)算公式50七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算4.鉸制孔螺栓受轉(zhuǎn)矩（3）--計(jì)算公式七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算5.普通螺栓受翻轉(zhuǎn)力矩（1）--模型LiLmaxOOxxOM51七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算5.普通螺栓受翻轉(zhuǎn)力矩（1）--模型L七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算5.普通螺栓受翻轉(zhuǎn)力矩（2）--假設(shè)螺栓承受的載荷與距離成正比：LiLmaxOOxxOM52七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算5.普通螺栓受翻轉(zhuǎn)力矩（2）--假設(shè)七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算5.普通螺栓受翻轉(zhuǎn)力矩（3）--公式LiLmaxOOxxOM不是總拉力53七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算5.普通螺栓受翻轉(zhuǎn)力矩（3）--公式七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算6.普通螺栓受軸向載荷（1）--模型54七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算6.普通螺栓受軸向載荷（1）--模型5七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算6.普通螺栓受軸向載荷（2）--公式不是總拉力55七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算6.普通螺栓受軸向載荷（2）--公式七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算6.普通螺栓受軸向載荷（3）--補(bǔ)充當(dāng)外載荷通過螺栓組形心時(shí)，各螺栓所受的工作載荷相等；當(dāng)外載荷不通過螺栓組的形心，應(yīng)向形心平移后再計(jì)算。56七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算6.普通螺栓受軸向載荷（3）--補(bǔ)充七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算7.螺栓組聯(lián)接受力分析的總結(jié)（1）實(shí)際中，螺栓組的工作載荷常常是以上簡(jiǎn)單受力情況的不同組合；（2）分別計(jì)算出螺栓組在簡(jiǎn)單受力狀態(tài)下每個(gè)螺栓的工作載荷，然后將它們按向量相加，就得到每個(gè)螺栓的總的工作載荷；（3）都是對(duì)受應(yīng)力最大的螺栓進(jìn)行分析計(jì)算。57七、螺栓組聯(lián)接的計(jì)算7.螺栓組聯(lián)接受力分析的總結(jié)（1）實(shí)5.1.6提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施585.1.6提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施58八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1.降低螺栓的應(yīng)力幅（1）--分析（1）對(duì)于受軸向載荷的緊螺栓來講，其同時(shí)承受預(yù)緊力和軸向載荷；（2）軸向總拉力的變化范圍為：F2-F0；59八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1.降低螺栓的應(yīng)力幅（1）--分八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1.降低螺栓的應(yīng)力幅（2）--結(jié)論減小聯(lián)接螺栓的剛度Cb或增加聯(lián)接件的剛度Cm，可以降低應(yīng)力幅60八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1.降低螺栓的應(yīng)力幅（2）--結(jié)八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1.降低螺栓的應(yīng)力幅（3）--措施1/2（1）增加聯(lián)接件的剛度Cm

金屬墊片O型密封圈61八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1.降低螺栓的應(yīng)力幅（3）--措八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1.降低螺栓的應(yīng)力幅（3）--措施2/2（2）減小聯(lián)接螺栓的剛度Cb

彈性元件柔性螺栓62八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1.降低螺栓的應(yīng)力幅（3）--措八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施

2.改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象（1）--分析

試驗(yàn)證明：約有1/3的載荷集中在第1圈上，以后各圈遞減，第8圈外基本不承受載荷。63八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施2.改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施

2.改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象（2）--結(jié)論

（1）加厚螺母不能改善載荷在螺紋牙上分布不均的現(xiàn)象。（2）采用均載螺母。64八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施2.改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施懸置螺母

2.改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象（3）--措施

環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜與環(huán)槽螺母65八、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施懸置螺母2.改善螺紋牙上載