單個螺栓強(qiáng)度計(jì)算.ppt

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)單個螺栓的強(qiáng)度計(jì)算福州大學(xué)機(jī)械工程及自動化學(xué)院姚立綱知識回顧:螺紋的類型三角形、管螺紋、梯形、鋸齒形、矩形幾種常用螺紋?螺紋聯(lián)接的類型螺栓聯(lián)接（2種）雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接區(qū)別?三種聯(lián)接應(yīng)用場合?螺栓聯(lián)接的預(yù)緊與防松預(yù)緊的目的、防松的根本問題、防松方法???07年08月21日臺灣華航客機(jī)的殘骸散落在日本沖繩島的柏油馬路上，機(jī)上165名乘客已安全逃離。負(fù)責(zé)前襟翼擺動的金屬螺帽，在降落時，因?yàn)榧ち艺饎用撀?，將后方的右主翼燃料槽打破了一個2-3cm的洞。問題:如何確定螺栓的個數(shù)、直徑、長度、分布、精度等級……?今天介紹單個

2、螺栓的強(qiáng)度計(jì)算。。。。單個螺栓的強(qiáng)度計(jì)算螺栓、螺釘、雙頭螺柱的強(qiáng)度計(jì)算相同螺栓螺紋牙和螺母螺紋牙與螺栓桿等強(qiáng)度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表明螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：確定螺紋精度等級、小徑d1按照GB選定：螺紋公稱直徑d及螺距P分析思路一、載荷分類軸向載荷：過螺栓軸心線橫向載荷：與螺栓軸心線垂直普通螺栓聯(lián)接軸向載荷橫向載荷二、失效形式靜載荷作用:螺紋牙塑性變形、螺栓被拉斷、扭斷、縫隙相對移動、剪斷、壓潰等??動載荷作用:疲勞破壞，90%螺栓聯(lián)接發(fā)生疲勞破壞三、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：受拉（普通）螺栓：保證螺栓的靜力(或疲勞)拉伸強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度受剪（鉸制孔）螺栓

3、保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度四、松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算松螺栓聯(lián)接：不受預(yù)緊力，只受工作載荷FaFa螺栓聯(lián)接倫敦千年穹頂[σ]螺栓材料及許用應(yīng)力，（表5.8）F工作拉力1.受載荷類型——軸向拉伸（工作拉力F）2.失效形式——螺栓拉斷（靜、疲勞）3.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則——保證螺栓拉伸強(qiáng)度4.強(qiáng)度條件：σ≤[σ]5.危險截面應(yīng)力計(jì)算：驗(yàn)算式：設(shè)計(jì)式：6.設(shè)計(jì)計(jì)算方法根據(jù)d1查手冊，求公稱直徑d五、緊螺栓聯(lián)接（承受工作載荷之前已經(jīng)被預(yù)緊）（一）只受預(yù)緊力作用的螺栓聯(lián)接1.受載荷形式：軸向拉伸（預(yù)緊力F0）扭轉(zhuǎn)（摩擦力矩T1）2.失效形式

4、——螺栓拉斷、扭斷3.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則——第四強(qiáng)度理論4.強(qiáng)度條件：σca≤[σ]???拉伸應(yīng)力扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力近似處理（M10~M64螺栓）預(yù)緊力F0作用5.危險截面應(yīng)力計(jì)算：摩擦力矩T1作用強(qiáng)度條件應(yīng)力合成設(shè)計(jì)公式由此可見，對于M10~M64普通螺紋的鋼制螺栓，在擰緊時同時承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時可以只按拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將所受的拉力（預(yù)緊力）增大30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。1.受載荷類型：橫向載荷（FΣ）預(yù)緊力（F0）摩擦力矩（T1）2.失效形式：螺栓拉斷、扭斷、滑移3.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：第四強(qiáng)度理論4.強(qiáng)度條件：σca≤[σ]（二

5、）受橫向載荷作用的普通螺栓聯(lián)接預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力可能移動的趨勢不發(fā)生滑移的條件即：m結(jié)合面數(shù)，ks（1.1－1.3）防滑系數(shù)，μ摩擦系數(shù)，F(xiàn)０預(yù)緊力，ＦΣ橫向載荷。將Ｆ０代入公式F0或者可進(jìn)行驗(yàn)算或者設(shè)計(jì)螺栓（保證不滑移的情況下）當(dāng)m=1,μ=0.1,ks=1.3時：F０是FΣ的13倍，F(xiàn)0大，螺栓直徑大，結(jié)構(gòu)尺寸大，采用減載裝置，或者受剪螺栓聯(lián)接。鍵、套筒、銷FF/2F/2鉸制孔螺栓（三）受橫向載荷作用的鉸制孔螺栓聯(lián)接1.受載荷類型：橫向載荷（F）2.失效形式：剪斷、壓潰3.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：剪切、擠壓4.強(qiáng)度條件：σp≤[σ]

6、pτ≤[τ]（四）受軸向載荷的螺栓連接既受預(yù)緊力又受工作載荷自然狀態(tài)FFFFF0F0T1FF設(shè)計(jì)：潘存云松弛狀態(tài)受載變形特別注意，軸向載荷：F2≠F0+F加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長λb→被聯(lián)接件受壓縮短λm加載F后:螺栓總伸長量增加為:總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：殘余預(yù)緊力減少為：F1很顯然:F1

7、θb=Cb螺栓剛度tanθm=Cm被連接件剛度得：總拉力等于預(yù)緊力加部分工作載荷之和相對剛度系數(shù)，書７４頁（五）軸向變載荷作用螺栓聯(lián)接對于受軸向變載荷作用的重要螺栓聯(lián)接，除了按上述方法作靜強(qiáng)度校核外，還需要對螺栓的疲勞強(qiáng)度作精確校核。工作拉力在0~F間變化，螺栓總拉力在F0~F2間變化，忽略螺紋副間的摩擦力矩，螺栓危險截面的最大拉應(yīng)力為：最小拉應(yīng)力為：應(yīng)力幅為：安全系數(shù)應(yīng)滿足：σ-1tc螺栓材料對稱循環(huán)拉壓疲勞極限（表5－4）Ψσ試件材料常數(shù)，碳鋼０.1-0.2，合金鋼０.2-0.3Kσ拉壓疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)忽略加工方法

8、影響有效應(yīng)力集中系數(shù)，附表３－６σa應(yīng)力幅σmin最小應(yīng)力值S安全系數(shù)，表５－１０尺寸系數(shù)，表３－７載荷類型強(qiáng)度條件靜載荷松螺栓連接緊螺栓連接僅受預(yù)緊力橫向載荷普通鉸制孔軸向載荷變載荷受載荷類型失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則強(qiáng)度條件確定設(shè)計(jì)參數(shù)普通螺栓聯(lián)接