聯(lián)接螺栓強(qiáng)度計(jì)算方法

1、 聯(lián)接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算方法 一 連接螺栓的選用及預(yù)緊力：1、 已知條件：螺栓的ss730MPa 螺栓的擰緊力矩T=49N.m2、擰緊力矩：為了增強(qiáng)螺紋連接的剛性、防松能力及防止受載螺栓的滑動(dòng)，裝配時(shí)需要預(yù)緊。其擰緊扳手力矩T用于克服螺紋副的阻力矩T1及螺母與被連接件支撐面間的摩擦力矩T2。裝配時(shí)可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K* d擰緊扳手力矩T=49N.m其中K為擰緊力矩系數(shù)，為預(yù)緊力N d為螺紋公稱直徑mm其中K為擰緊力矩系數(shù)，為預(yù)緊力N d為螺紋公稱直徑mm摩擦表面狀態(tài)K值有潤(rùn)滑無(wú)潤(rùn)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0.20.2

2、4鍍鋅0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K0.28，則預(yù)緊力T/0.28*10*10-317500N3、 承受預(yù)緊力螺栓的強(qiáng)度計(jì)算：螺栓公稱應(yīng)力截面面積As（mm）=58mm2 外螺紋小徑d1=8.38mm 外螺紋中徑d2=9.03mm計(jì)算直徑d38.16mm螺紋原始三角形高度h=1.29mm螺紋原始三角形根部厚度b=1.12mm緊螺栓連接裝配時(shí)，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，螺栓除受預(yù)緊力F0的拉伸而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭切應(yīng)力，使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。螺栓的最大拉伸應(yīng)力1(MPa)。=17500N/58*10-6m2=302MPa剪

3、切應(yīng)力：=0.5=151 MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:=1.3*302=392.6 MPa強(qiáng)度條件： =392.6730*0.8=584預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限的80%。4、 傾覆力矩傾覆力矩 M 作用在連接接合面的一個(gè)對(duì)稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已擰緊并承受預(yù)緊力F0。作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡。已知條件：電機(jī)及支架總重W1=190Kg，葉輪組總重W2=36Kg，假定機(jī)殼固定，電機(jī)及支架、葉輪組重心到機(jī)殼左側(cè)結(jié)合面L=194mm.考慮沖擊載荷，傾翻力矩M為：M=W1*(1+6.7)*0.22-W2*(1

4、+6.7)*0.118=190*7.7*0.22-36*7.7*0.118=319.64N.mL1=0.258mL2=0.238mL3=0.166 L4=0.099m螺栓最大工作載荷：=167.26N式中：M螺栓組承受的總傾覆力矩（N.m）i每行螺栓數(shù)量L螺栓到接合面對(duì)稱軸到距離(m)；z螺栓數(shù)量；5、 承受預(yù)緊力和工作載荷聯(lián)合作用螺栓的強(qiáng)度計(jì)算：螺栓的最大拉力F=175000.3*167.2617550N螺栓的最大拉伸應(yīng)力2(MPa)。=17550N/58*10-6m2=302.58MPa剪切應(yīng)力：=0.5=151.29 MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:=1.3*302.

5、58=393.35MPa強(qiáng)度條件： =393.35730*0.8=584 MPa預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限的80%。6. 只考慮預(yù)緊力作用，螺紋牙根部的強(qiáng)度計(jì)算:1）.螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度計(jì)算:17500Nb抗拉強(qiáng)度700 Mpad38.16mmb=1.12mm=76 Mpa =438 Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算式為:b=32204 Mpa b=700 Mpa7.考慮預(yù)緊力和工作載荷聯(lián)合作用，螺紋牙根部的強(qiáng)度計(jì)算:1）.螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度計(jì)算:螺栓的最大拉力F=d38.16mmb=1.12mm=76.44 Mpa =438Mpa2）螺紋牙

6、根部的彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算式為:b=32=3*1755.76Mpa b=700 Mpa結(jié)論：后蓋板與機(jī)殼聯(lián)接螺栓強(qiáng)度滿足要求。二、 進(jìn)風(fēng)箱柜與機(jī)殼連接螺栓的選用及預(yù)緊力：1.已知條件：螺栓的ss730MPa 螺栓的擰緊力矩T=49N.m2、螺紋連接的擰緊力矩：為了增強(qiáng)螺紋連接的剛性、防松能力及防止受載螺栓的滑動(dòng)，裝配時(shí)需要預(yù)緊。其擰緊扳手力矩T用于克服螺紋副的阻力矩T1及螺母與被連接件支撐面間的摩擦力矩T2。裝配時(shí)可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K* d擰緊扳手力矩T=49N.m其中K為擰緊力矩系數(shù)，為預(yù)緊力N d為螺紋公稱直徑mm其中K為擰緊力矩系數(shù)，為預(yù)緊力N d為螺紋公稱直徑m

7、m摩擦表面狀態(tài)K值有潤(rùn)滑無(wú)潤(rùn)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鍍鋅0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K0.28，則預(yù)緊力T/0.28*10*10-317500N3.只承受預(yù)緊力螺栓的強(qiáng)度計(jì)算：螺栓公稱應(yīng)力截面面積As（mm）=58mm2 外螺紋小徑d1=8.38mm 外螺紋中徑d2=9.03mm計(jì)算直徑d38.16mm螺紋原始三角形高度H=1.29mm緊螺栓連接裝配時(shí)，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，螺栓除受預(yù)緊力F0的拉伸而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭切應(yīng)力，使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。

8、螺栓的最大拉伸應(yīng)力1(MPa)。=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切應(yīng)力：=0.5=151 MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:=1.3*302=392.6 MPa強(qiáng)度條件： =392.6730*0.8=584 MPa預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限的80%。4. 傾翻力矩已知條件：進(jìn)風(fēng)箱柜總重52Kg,重心距結(jié)合面120mm則傾翻力矩M為：M=（W*L52*（16.7）*0.12=41.904*7.7Kg.m=480N.mL1=0.258mL2=0.238mL3=0.166L4=0.099m螺栓最大工作載荷：=243N式中：

9、M螺栓組承受的總傾覆力矩（N.m）i每行螺栓數(shù)量L螺栓到接合面對(duì)稱軸到距離(m)；z螺栓數(shù)量；5.承受預(yù)緊力和工作載荷聯(lián)合作用螺栓的強(qiáng)度計(jì)算：螺栓的最大拉力F=175000.3*24317572.9N螺栓的最大拉伸應(yīng)力2(MPa)。=17572.9N/58*10-6m2=302.98MPa剪切應(yīng)力：=0.5=151.5 MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:=1.3*302.98=393.87MPa強(qiáng)度條件： =393.87730*0.8=584預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限的80%。6. 只考慮預(yù)緊力作用，螺紋牙根部的強(qiáng)度計(jì)算:1）.螺紋牙

10、根部的剪切強(qiáng)度計(jì)算:17500Nd38.16mmb=1.12mm=76 Mpa =438Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算式為:b=32 b=700 Mpa7.考慮預(yù)緊力和工作載荷聯(lián)合作用，螺紋牙根部的強(qiáng)度計(jì)算:1）.螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度計(jì)算:螺栓的最大拉力F=175000.3*24317572.9Nd38.16mmb=1.12mm=76.5 Mpa =438Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算式為:b=32=3*17572.9205Mpa b=700 Mpa結(jié)論：進(jìn)風(fēng)箱柜與機(jī)殼連接螺栓強(qiáng)度滿足要求。三葉輪軸盤與葉輪連接螺栓的選用及預(yù)緊力：1.已知條件：螺栓的ss730MPa 螺栓的擰緊

11、力矩T=49N.m2、螺紋連接的擰緊力矩：為了增強(qiáng)螺紋連接的剛性、防松能力及防止受載螺栓的滑動(dòng)，裝配時(shí)需要預(yù)緊。其擰緊扳手力矩T用于克服螺紋副的阻力矩T1及螺母與被連接件支撐面間的摩擦力矩T2。裝配時(shí)可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K* d擰緊扳手力矩T=49N.m其中K為擰緊力矩系數(shù)，為預(yù)緊力N d為螺紋公稱直徑mm其中K為擰緊力矩系數(shù)，為預(yù)緊力N d為螺紋公稱直徑mm摩擦表面狀態(tài)K值有潤(rùn)滑無(wú)潤(rùn)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鍍鋅0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K0.28，則預(yù)緊力T/0.28*10*1

12、0-317500N3.只承受預(yù)緊力螺栓的強(qiáng)度計(jì)算：螺栓公稱應(yīng)力截面面積As（mm）=58mm2 外螺紋小徑d1=8.38mm 外螺紋中徑d2=9.03mm計(jì)算直徑d38.16mm螺紋原始三角形高度H=1.29mm緊螺栓連接裝配時(shí)，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，螺栓除受預(yù)緊力F0的拉伸而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭切應(yīng)力，使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。螺栓的最大拉伸應(yīng)力1(MPa)。=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切應(yīng)力：=0.5=151 MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:=1.3*302=392.6 MPa強(qiáng)度條件： =39

13、2.6730*0.8=584預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限的80%。4.承受預(yù)緊力和工作載荷聯(lián)合作用螺栓的強(qiáng)度計(jì)算：1）、葉輪轉(zhuǎn)矩。式中：P通風(fēng)機(jī)功率(kw)； n通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)。已知：P通風(fēng)機(jī)功率11(kw)； n通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速2930(r/min)。葉輪轉(zhuǎn)矩。 2）、葉輪輪盤與軸盤連接螺栓的選用：聯(lián)接應(yīng)預(yù)緊，受轉(zhuǎn)矩后，被聯(lián)接件不得有相對(duì)滑動(dòng)。螺栓聯(lián)接：螺栓所在的圓周半徑0.09 (m)；螺栓直徑M10；螺栓數(shù)量6；普通螺栓聯(lián)接，各螺栓受力：式中：Kn可靠性系數(shù)，通常取1.2T作用在聯(lián)接結(jié)合面內(nèi)的轉(zhuǎn)矩(N.m)，；預(yù)緊聯(lián)接結(jié)合面的磨擦因數(shù)，取0.1

14、5；r螺栓所在的圓周半徑(m)；z螺栓數(shù)量。由以上公式計(jì)算出傳遞轉(zhuǎn)矩螺栓所需的每個(gè)螺栓的工作載荷Fa（N）；假設(shè)螺栓受力相同；=1063.68N通過(guò)以上計(jì)算結(jié)果取每個(gè)螺栓的工作載荷螺栓的最大拉力F=175000.3*1063.6817819.10N螺栓的最大拉伸應(yīng)力2(MPa)。=17819.1N/58*10-6m2=307.22MPa剪切應(yīng)力：=0.5=153.61MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:=1.3*307.22=399.38MPa強(qiáng)度條件： =399.38730*0.8=584預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限的80%。5. 只考

15、慮預(yù)緊力作用，螺紋牙根部的強(qiáng)度計(jì)算:1）.螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度計(jì)算:17500Nd38.16mmb=1.12mm=76 Mpa =438Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算式為:b=32 b=700 Mpa6.考慮預(yù)緊力和工作載荷聯(lián)合作用，螺紋牙根部的強(qiáng)度計(jì)算:1）.螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度計(jì)算:螺栓的最大拉力F=d38.16mmb=1.12mm=99.51 Mpa =438 Mpa2）螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算式為:b=32=3*22845.73266.55Mpa b=700 Mpa結(jié)論：葉輪軸盤與葉輪聯(lián)接螺栓強(qiáng)度滿足要求。四 錐套與葉輪軸盤連接的選用：當(dāng)聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩T 時(shí)，應(yīng)保證聯(lián)接在此轉(zhuǎn)

16、矩下不產(chǎn)生周向滑移。即應(yīng)保證：軸向摩擦阻力矩Mf轉(zhuǎn)矩T 。這時(shí)有以下關(guān)系：1、傳遞載荷所需的最小結(jié)合壓強(qiáng)：x式中：T傳遞的扭矩，由3.1中計(jì)算結(jié)果，T= K安全系數(shù)，通常取1.23；取K =2dm圓錐面結(jié)合的平均直徑，54.59結(jié)合長(zhǎng)度，為45被聯(lián)接件摩擦副的摩擦系數(shù)，取0.11計(jì)算3.1MPa2、需要的軸向壓入力：計(jì)算3378(N)A.傳遞載荷所需的最小過(guò)盈量：直徑比：包容件/=54.62/560.98，被包容件/=54.62/560.98傳遞載荷所需最小直徑變化：包容件*/3.1*被包容件*/傳遞載荷所需最小有效過(guò)盈量：0.07*20.14考慮平壓量后的最小過(guò)盈量：2*（）=0.14+2*

17、0.0032=0.15B.不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過(guò)盈量：不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大結(jié)合壓強(qiáng)：包容件450*0.5225，被包容件450*0.5225不產(chǎn)生塑性變形所傳遞力：=*3.14*L*不產(chǎn)生塑性變形所需最大直徑變化：包容件*/*/傳遞載荷所需最大有效過(guò)盈量：+ =5.3*2=10.6C.軸向位移值：最小值0.15/160.009，最大值10.6/160.66五 錐套與葉輪軸盤連接螺栓的選用及預(yù)緊力：1、螺栓聯(lián)接選用：螺栓直徑10(mm)；螺栓數(shù)量3錐套所需的軸向緊固力Q=3378(N)單個(gè)螺栓承受的總拉力: 式中：K0預(yù)緊系數(shù)，查表，取K0 =2Kc相對(duì)剛度系數(shù)，查表，取Kc=0.2計(jì)算 =通過(guò)以上計(jì)算結(jié)果取每個(gè)螺栓的預(yù)緊力為F02477.2N2、校核選用螺栓的強(qiáng)度：螺栓部分危險(xiǎn)截面的計(jì)算面積As（mm）：式中：D螺紋小徑(m)。故：，螺栓的最大拉伸應(yīng)力L(MPa)。按第四強(qiáng)度理論，螺栓的強(qiáng)度條件為：L 0.2*2/=0.2*2*2477.2/58=17強(qiáng)度校核：螺栓材料：A2-70；