联接螺栓强度计算方法

:0第1页共18页联接螺栓的强度计算方法:0第2页共18页一．连接螺栓的选用及预紧力：1、已知条件：螺栓的s＝730MPa螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*0F*d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，0F为预紧力Nd为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，0F为预紧力Nd为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K＝0.28，则预紧力0F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm:0第3页共18页计算直径d3＝8.16mm螺纹原始三角形高度h=1.29mm螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。01sFA=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切应力：=0.51=151MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302=392.6MPa强度条件：=392.6730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s的80%。4、倾覆力矩倾覆力矩M作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡。2031tan216vTdFTWd22131.31ca0211.34Fcad:0第4页共18页已知条件：电机及支架总重W1=190Kg，叶轮组总重W2=36Kg，假定机壳固定，电机及支架、叶轮组重心到机壳左侧结合面L=194mm.考虑冲击载荷，倾翻力矩M为：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.mL1=0.258mL2=0.238mL3=0.166L4=0.099m螺栓最大工作载荷：12222112233442222MLFaiLiLiLiL2222319.64x0.2582x1x0.2582x2x0.2382x2x0.1662x2x0.099Fa=167.26N式中：M……螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m）i……每行螺栓数量L……螺栓到接合面对称轴到距离(m)；z……螺栓数量；5、承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：螺栓的最大拉力F=0F(1/12)cccFa＝17500＋0.3*167.26＝17550N螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。2sFA=17550N/58*10-6m2=302.58MPa剪切应力：=0.52=151.29MPa231tan216vTdFTWd:0第5页共18页根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302.58=393.35MPa强度条件：=393.35730*0.8=584MPa预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s的80%。6.只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:0F＝17500Nσb—抗拉强度700Mpad3＝8.16mmb=1.12mm=76Mpa730*0.6＝=438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:σb=30Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204Mpab=700Mpa7.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:22231.32ca211.34Fcad0175003.14*3**3.14*8.16*1.12*8FdbZ:0第6页共18页螺栓的最大拉力F=0F(1/12)cccFa＝17500＋0.3*167.26＝17550Nd3＝8.16mmb=1.12mm=76.44Mpa730*0.6＝=438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:σb=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17550/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204.76Mpab=700Mpa结论：后盖板与机壳联接螺栓强度满足要求。二、进风箱柜与机壳连接螺栓的选用及预紧力：1.已知条件：螺栓的s＝730MPa螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、螺纹连接的拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*0F*d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，0F为预紧力Nd为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，0F为预紧力Nd为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑175503.14*3**3.14*8.16*1.12*8FdbZ:0第7页共18页精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K＝0.28，则预紧力0F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3.只承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm螺纹原始三角形高度H=1.29mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。01sFA=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切应力：=0.51=151MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:2031tan216vTdFTWd:0第8页共18页=1.3*302=392.6MPa强度条件：=392.6730*0.8=584MPa预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s的80%。4.倾翻力矩已知条件：进风箱柜总重52Kg,重心距结合面120mm则倾翻力矩M为：M=（W*L＝52*（1＋6.7）*0.12=41.904*7.7Kg.m=480N.mL1=0.258mL2=0.238mL3=0.166L4=0.099m螺栓最大工作载荷：12222112233442222MLFaiLiLiLiL2222480x0.2582x1x0.2582x2x0.2382x2x0.1662x2x0.099Fa=243N式中：M……螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m）i……每行螺栓数量L……螺栓到接合面对称轴到距离(m)；z……螺栓数量；5.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：22131.31ca0211.34Fcad:0第9页共18页螺栓的最大拉力F=0F(1/12)cccFa＝17500＋0.3*243＝17572.9N螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。2sFA=17572.9N/58*10-6m2=302.98MPa剪切应力：=0.52=151.5MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302.98=393.87MPa强度条件：=393.87730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s的80%。6.只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:0F＝17500Nd3＝8.16mmb=1.12mm231tan216vTdFTWd22231.32ca211.34Fcad0175003.14*3**3.14*8.16*1.12*8FdbZ:0第10页共18页=76Mpa730*0.6＝=438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:σb=30Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204Mpab=700Mpa7.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:螺栓的最大拉力F=0F(1/12)cccFa＝17500＋0.3*243＝17572.9Nd3＝8.16mmb=1.12mm=76.5Mpa730*0.6＝=438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:σb=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17572.9/3.14*8.16*8*1.12*1.12=205Mpab=700Mpa结论：进风箱柜与机壳连接螺栓强度满足要求。三．叶轮轴盘与叶轮连接螺栓的选用及预紧力：1.已知条件：螺栓的s＝730MPa螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、螺纹连接的拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的17572.93.14*3**3.14*8.16*1.12*8FdbZ:0第11页共18页摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*0F*d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，0F为预紧力Nd为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，0F为预紧力Nd为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K＝0.28，则预紧力0F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3.只承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm螺纹原始三角形高度H=1.29mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。:0第12页共18页01sFA=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切应力：=0.51=151MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302=392.6MPa强度条件：=392.6730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s的80%。4.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：1）、叶轮转矩。9550npMn2031tan216vTdFTWd22131.31ca0211.34Fcad:0第13页共18页式中：P……通风机功率(kw)；n……通风机转速(r/min)。已知：P……通风机功率11(kw)；n……通风机转速2930(r/min)。叶轮转矩。1195502930nM35.9(.)nMNm2）、叶轮轮盘与轴盘连接螺栓的选用：联接应预紧，受转矩后，被联接件不得有相