文档介绍：华南理工大学
典型机械零件的静强度设计
螺纹连接件的静强度设计与计算
键连接的静强度设计与计算
弹簧的受力、变形与刚度计算
链传动的静强度计算
滚动轴承静强度计算
轴的静强度和刚度计算
螺纹连接件的静强度设计与计算
螺纹连接包括螺栓连接、双头螺柱连接和螺钉连接等类型。下面以螺栓连接为例分析螺纹连接的强度计算方法。所采用的方法对双头螺柱连接和螺钉连接也同样适用。
在工程实际上,绝大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧,使其在承受工作载荷之前,预先受到预紧力的作用。预紧的目的在于增强连接的可靠性和紧密性,以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。有预紧力的称为紧螺栓连接
受拉螺栓连接
螺栓连接
受剪螺栓连接
松螺栓连接
紧螺栓连接
单个螺栓连接的强度计算
受拉螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形和断裂,如果螺纹精度较低或者联接经常装拆,则螺纹牙也有可能发生滑扣。
如果选用的是标准件,则螺栓的设计主要包括:求出螺纹部分最小截面的直径(即螺纹小径d1)或对其强度进行校核。螺栓的其它部分(螺纹牙、螺栓头、光杆)和螺母、垫圈的结构尺寸,通常不需要进行强度计算,可查手册按螺栓螺纹的公称直径(即螺纹大径d)确定。
受拉螺栓联接分为松螺栓连接和紧螺栓连接两大类。
(1)松螺栓连接
松螺栓连接在装配时不需要把螺母拧紧。
F
起重滑轮的松螺栓连接
如果螺栓拧紧,滑轮架就不能自由转动,将给工作带来不便。
()
()
式中,d1-螺栓螺纹小径,mm;
[]-螺栓的许用拉应力,MPa。
当对这类螺栓进行设计时,可通过式()确定螺栓的最小直径
若忽略滑轮及其支架的自重,在承受工作载荷前,螺栓不受力,这是判别这类螺栓联接的依据。当联接承受工作载荷F时,螺栓所受的工作拉力即为F,螺栓最小截面所受的应力应满足的强度条件为
(2)紧螺栓连接
紧螺栓连接-------拧紧力矩------拧紧-----预紧拉力
紧螺栓连接工作载荷又可分为横向和轴向两种情况。
①受横向工作载荷的紧螺栓连接
如图所示的普通螺栓连接,承受垂直于螺栓轴线的横向工作载荷F,螺栓杆与孔壁之间有间隙。在螺栓预紧力F′的作用下,由被联接件接合面间产生摩擦力来抵抗工作载荷。这时,螺栓仅承受预紧力的作用,而且在施加工作载荷的前后,螺栓所受的拉力不变,均等于预紧力,这是此类连接的重要特征。
受横向工作载荷的普通螺栓连接
m=1
F
F
F
F/2
F/2
m=2
()
式中,m-接合面的数目;
f-接合面间的摩擦系数,;
Kf -防滑可靠性系数,通常取Kf =~。
()
或
为防止被联接件之间发生相对滑移,其接合面间的摩擦力必须大于或等于横向载荷,即应满足
拧紧螺母时,螺栓螺纹部分不仅受预紧力F′所产生的拉应力作用,而且还受摩擦力矩T 所产生的扭转切应力作用,经理论分析,对于M10~M64普通螺纹的钢制螺栓, 。由于螺栓为塑性材料,且受拉伸和扭转复合应力,故可按第四强度理论求得螺栓的合成计算应力
可见,对于只受预紧力的紧螺栓联接来说,考虑扭切应力的影响只需将拉伸载荷加大30%,就可按纯拉伸问题进行计算。
()
其设计公式为
()
紧螺栓联接强度条件为