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单个螺栓联接的强度计算

时间:2015-09-18 09:13来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
螺栓联接的主要失效形式和设计准则 根据联接的的工作情况,可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓。 受拉螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂;受剪螺栓螺栓杆与孔壁间可能发生压溃或螺杆被剪断。 设计准则: 针对具体的失效形式,通过对螺栓的相应
   螺栓联接的主要失效形式和设计准则
     根据联接的的工作情况,可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓。
     受拉螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂;受剪螺栓螺栓杆与孔壁间可能发生压溃或螺杆被剪断。
    
     设计准则:
     针对具体的失效形式,通过对螺栓的相应部位进行相应强度条件的设计计算(或强度校核)。
     螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1,然后按照标准选定螺纹的公称直径(大经)d等。
     受拉螺栓联接
     1.松螺栓联接
     强度条件:
    
     设计公式:
    
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     式中为松联接螺栓的许用拉应力(MPa),查表
     计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。
     2、紧螺栓联接强度计算
     特点:需要预紧
     只受预紧力紧螺栓联接
     螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的符合应力状态。
     螺栓危险界面上的拉伸应力为
    
     螺栓危险界面上的扭转剪切应力为
    
     根据第四理论,取 ,可求出当量应力自动控制网www.eadianqi.com版权所有
    
     强度式
     设计式
     1.3系数是考虑拧紧剪应力的影响
     1)受横向载荷的螺栓联接
     a)普通螺栓联接
    
     联接的不滑移条件:
    
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     b)铰制孔螺栓联接
    
    
     2)受轴向载荷的紧螺栓联接
     预紧力
     工作拉力
    
     螺栓承受的总拉力
    
     气缸螺栓联接图
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     未拧紧         已拧紧,未受工作载荷    已受工作载荷F
     螺栓所受的总拉力
    
     单个紧螺栓连接受力与变形关系图
     螺栓的总拉力:
    
     螺栓的强度:
     变形
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     单个紧螺栓连接受力与变形关系图
 
     1.松螺栓联接
     2.紧螺栓联接
     1)受横向载荷的螺栓联接
     a)普通螺栓联接
 
     b)铰制孔螺栓联接
    
     2)受轴向载荷的紧螺栓联接
 
     单个螺栓强度计算

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     例1 如图所示的紧螺栓联接,已知该联接承受横向载荷=2000N ,许用应力 ,摩擦系数f=0.15,螺栓数z=4 ,联接的可靠性系数,c=1.2.试确定螺栓的直径
    
     解: 此例为工作时只受预紧力的紧螺栓联接.
     1、计算螺栓的预紧力,结合面对数m=1
    
     2、计算螺纹小径 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
    
     例2 图示螺栓联接,螺栓个数为三个,螺纹为M12(=10.1mm), 螺栓 材料许用拉应力[σ]=160MPa,被联接件接合面间的摩擦 系数f=0.2,若防滑安全系数c=1.2,试计算该联接允许的静载荷F=?
     
     解:1) 单个螺栓可承受的许用预紧力
    
     2)该联接允许的静载荷F
    
     故该螺纹联接允许的静载荷为9855N
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     例3 一横板用两个普通螺栓联在立柱上,已知P=4000N,L=200mm,a=100mm, f=0.15,c=1.2
,[σ]=300MPa 试求螺栓小径.
    
    
    
    
     =8246N
     3、求螺栓的预紧力
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     4、求螺栓小径
    
     扩展提示:当两个螺栓水平放置时如何计算?
    
     例4 凸缘联轴器用6个普通螺栓联接。传递的扭矩T=1350N·m, f=0.15,c=1.2螺栓材料的许用应力, ,[σ]=160MPa 求螺栓小径。
    
     解:
     横向载荷 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
     不滑移条件
     预紧力
    
     单个螺栓强度计算
    
     例5 图示气缸盖用6个普通螺栓联接,已知气缸压力p=2MPa,D=80mm, 取[σ]=160MPa试求: 螺栓小径
    
     解:1、求工作拉力F
    
     2、求总拉力

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     3、求螺栓小径
    
     例5 汽缸盖联接结构如图所示,汽缸内径D=250mm,为保证气密性要求采用12个M18的螺栓,螺纹小径15.294mm、中径16.376mm,许用拉应力[σ]=120MPa,取残余预紧力为工作拉力的1.5倍,求汽缸所能承受的最大压强。
     解:
    
     单个螺栓总拉力
    
    
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     已知残余预紧力
    
     单个螺栓工作拉力F为
    
     螺栓组总工作拉力
    
     汽缸压力为p
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     螺栓材料 一般采用碳钢或合金钢。
     螺栓许用应力与材料、载荷性质、尺寸以及装配方法等因素有关。
     表7-1 螺栓的许用应力[б](MPa)
    
     注:1. 本表用于安装时不严格控制预加锁紧力的螺栓连接
     2. бs为材料的屈服强度
     受拉紧螺栓许用应力
     许用拉应力:
     已知:不控制预紧力的紧螺栓联接,易过载。
     ∴设计时应取较大的完全系数。控制预紧力时可取较小的安全系数n。
     ∵显然n,[σ]与d 有关。
     ∴设计时,先假设d,进行试算,选取一安全系数进行计算,计算结果与估计直径相比较,如在原先估计直径所属范围内即可,否则需重新进行估算。——试算法

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     承受横向载荷的铰制孔螺栓,静载荷下许用应力:
     许用切应力
     许用挤压应力被联接件为铸铁
                 被联接件为钢
     式中-材料的屈服极限
     -材料的抗拉极限
     在变载荷下, 分别降低(30%~40%)和(20%~30%)。
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