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: 本文来自www.eadianqi.com 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 ,可求出当量应力为 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: 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 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 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 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 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 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
自动控制网www.eadianqi.com版权所有 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 本文来自www.eadianqi.com 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 不滑移条件: 本文来自www.eadianqi.com
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 本文来自www.eadianqi.com 已知残余预紧力 单个螺栓工作拉力F为 螺栓组总工作拉力为 汽缸压力为p 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 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 本文来自www.eadianqi.com 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, 和分别降低(30%~40%)和(20%~30%)。 |