螺纹连接的设计计算讲解课件.ppt
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1、下一页课间休息退出机械联接15.1.4 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算下一页课间休息退出机械联接2一、螺栓的材料一、螺栓的材料(1 1)常用材料:)常用材料:Q215Q215、3535、4545等碳素钢;等碳素钢;(2 2)冲击振动场合用:)冲击振动场合用:40Cr40Cr、30CrMnSi30CrMnSi等合等合金钢;金钢;(5 5)特殊用途)特殊用途( (防磁、导电防磁、导电): ): 特殊钢、铜合特殊钢、铜合金、铝合金等。金、铝合金等。(3 3)普通垫圈:)普通垫圈:Q235Q235、1515、3535;(4 4)弹圈:)弹圈:65Mn65Mn;上一页下一页退出课间休息机械联接3二
2、、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力1.性能等级(性能等级(1)-定义定义 (1 1)螺纹联接件是按其性能等级选用的,一)螺纹联接件是按其性能等级选用的,一定性能等级对应一定的强度极限;定性能等级对应一定的强度极限;(3 3)等级代号小数点前面数字等级代号小数点前面数字= =材料抗拉强度材料抗拉强度的百分之一(的百分之一(B B/100/100)后面数字)后面数字=10X=10Xs s/B B。(2 2)性能等级分为)性能等级分为1010级;级;上一页下一页退出课间休息机械联接4二、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力1.性能等级(性能等级(2)-螺栓的等级螺栓的等级 P22
3、0P220表表5-35-3上一页下一页退出课间休息机械联接5二、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力1.性能等级(性能等级(3)-螺母的等级螺母的等级 P220P220表表5-45-4上一页下一页退出课间休息机械联接6二、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力1.性能等级(性能等级(4)-选用选用 (1 1)一般用途通常选用)一般用途通常选用4.84.8级左右的螺栓;级左右的螺栓;(3 3)重要场合要选用高的性能等级(如在压力)重要场合要选用高的性能等级(如在压力容器中常采用容器中常采用8.88.8级的螺栓)。级的螺栓)。(2 2)在联接中,组成螺纹副的螺母的性能等级)在联接中,
4、组成螺纹副的螺母的性能等级不能低于螺栓的性能等级;不能低于螺栓的性能等级;上一页下一页退出课间休息机械联接7二、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力2.许用应力(许用应力(1)-考虑的因素考虑的因素 螺纹联接件许用应力与载荷性质螺纹联接件许用应力与载荷性质( (静、静、变载荷变载荷) )、装配情况、装配情况( (松、紧联接松、紧联接) )、材料、材料、结构尺寸有关。结构尺寸有关。上一页下一页退出课间休息机械联接8二、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力2.许用应力(许用应力(2)-公式公式 上一页下一页退出课间休息机械联接9二、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力2.许
5、用应力(许用应力(3)-屈服极限屈服极限 P220P220表表5-35-3上一页下一页退出课间休息机械联接10二、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力2.许用应力(许用应力(4)-安全系数安全系数 P221P221表表5-55-5上一页下一页退出课间休息机械联接11三、螺纹联接的失效形式三、螺纹联接的失效形式1.受拉螺栓(受拉螺栓(1)-失效形式失效形式 15%15%20%20%65%65%螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂上一页下一页退出课间休息机械联接12三、螺纹联接的失效形式三、螺纹联接的失效形式1.受拉螺栓(受拉螺栓(2)-设计准则设计准则 保
6、证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度上一页下一页退出课间休息机械联接13三、螺纹联接的失效形式三、螺纹联接的失效形式2.受剪螺栓(受剪螺栓(1)-失效形式失效形式 螺栓杆和被联接件中弱者的结合面被螺栓杆和被联接件中弱者的结合面被压溃或螺栓杆被剪断压溃或螺栓杆被剪断上一页下一页退出课间休息机械联接14三、螺纹联接的失效形式三、螺纹联接的失效形式2.受剪螺栓(受剪螺栓(2)-设计准则设计准则 保证挤压强度和螺栓杆(或被联接件)保证挤压强度和螺栓杆(或被联接件)的剪切强度的剪切强度上一页下一页退出课间休息机械联接15四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算1.工作内容工作内
7、容 (1 1)螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺)螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时,这些部分都不需要进行强度计用标准件时,这些部分都不需要进行强度计算。算。 (2 2)螺栓联接的计算主要是确定螺纹小)螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径径d d1 1,然后按照标准选定螺纹公称直径,然后按照标准选定螺纹公称直径d d及螺及螺距距P P等。等。 上一页下一页退出课间休息机械联接16四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算2.受拉松螺栓(受拉松螺栓(1)-模型模型 上一页下一页退出课间休息机械联接17四、螺纹联接的强度计
8、算四、螺纹联接的强度计算2.受拉松螺栓(受拉松螺栓(2)-公式公式 4/21dF41Fd式中式中: d1-螺纹小径螺纹小径 mm ; F-轴向载荷轴向载荷 N; -许用应力许用应力 MPa;校核校核公式公式设计设计公式公式上一页下一页退出课间休息机械联接18四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算3. 紧螺栓横向载荷(紧螺栓横向载荷(1)-模型模型 FFF0F0上一页下一页退出课间休息机械联接19四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算3. 紧螺栓横向载荷(紧螺栓横向载荷(2)-公式公式 式中式中: F0-预紧力预紧力 N;校核校核公式公式设计设计公式公式4/3 . 121dFo3.1
9、41oFXd 考虑摩擦力矩考虑摩擦力矩T T1 1产生的剪切应产生的剪切应力,按第四强度理论将应力合成力,按第四强度理论将应力合成上一页下一页退出课间休息机械联接20四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算(1)当承受横向工作载荷)当承受横向工作载荷时,时, 预紧力预紧力F0导致接合面导致接合面所产生的摩擦力应大于横所产生的摩擦力应大于横向载荷向载荷F;(2)由于摩擦系数)由于摩擦系数f的关系,预紧力的关系,预紧力F0很大。很大。FFF0F03. 紧螺栓横向载荷(紧螺栓横向载荷(3)-不足不足 上一页下一页退出课间休息机械联接21四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算3. 紧螺栓横向
10、载荷(紧螺栓横向载荷(4)-改进改进1 采用键、套筒、销承担横向工作载荷。采用键、套筒、销承担横向工作载荷。上一页下一页退出课间休息机械联接22四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算3. 紧螺栓横向载荷(紧螺栓横向载荷(4)-改进改进2 采用铰制孔螺栓。采用铰制孔螺栓。校核校核公式公式min0ppLdF204dF上一页下一页退出课间休息机械联接23四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算4.紧螺栓轴向载荷(紧螺栓轴向载荷(1)-模型模型 上一页下一页退出课间休息机械联接24四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算4.紧螺栓轴向载荷紧螺栓轴向载荷(2)-受力分析受力分析 上一页下一
11、页退出课间休息机械联接25四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算4.紧螺栓轴向载荷紧螺栓轴向载荷(3)-计算公式计算公式 4/3 . 1212dF3.1421FXd校核校核公式公式设计设计公式公式上一页下一页退出课间休息机械联接26四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算4.紧螺栓轴向载荷紧螺栓轴向载荷(4)-总拉力总拉力F2公式公式1 为残余预紧力为残余预紧力FFF121FF F 为轴向外载荷为轴向外载荷上一页下一页退出课间休息机械联接27四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算4.紧螺栓轴向载荷紧螺栓轴向载荷(5)-残余预紧力的确定残余预紧力的确定 工况工况F1=有密封要求有
12、密封要求(1.5-1.81.5-1.8)F F稳定载荷稳定载荷(0.2-0.60.2-0.6)F F不稳定载荷不稳定载荷(0.6-1.00.6-1.0)F F地脚螺栓地脚螺栓F FP223中部文字中部文字上一页下一页退出课间休息机械联接28四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算4.紧螺栓轴向载荷紧螺栓轴向载荷(6)-总拉力总拉力F2公式公式2 相对刚度系数相对刚度系数mbbCCCFFF02mbbCCC上一页下一页退出课间休息机械联接29四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算4.紧螺栓轴向载荷紧螺栓轴向载荷(7)-相对刚度系数相对刚度系数 相对刚度系数:相对刚度系数:mbbCCC垫片
13、类型垫片类型金属垫片或无垫片金属垫片或无垫片皮革皮革铜皮石棉铜皮石棉 橡胶橡胶相对刚度系数相对刚度系数0.2-0.30.2-0.30.70.70.80.80.9P224上部文字上部文字上一页下一页退出课间休息机械联接305.1.5 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接的结构设计上一页下一页退出课间休息机械联接31五、螺栓组联接的设计内容五、螺栓组联接的设计内容(2 2)确定螺栓数目(强度计算)。)确定螺栓数目(强度计算)。(1 1)设计螺栓组中螺栓的分布形式;)设计螺栓组中螺栓的分布形式;上一页下一页退出课间休息机械联接32六、螺栓组联接的结构设计六、螺栓组联接的结构设计1. 简单对称简单对称 为了
14、好加工制造和联接结合面受力均匀;为了好加工制造和联接结合面受力均匀;通常联接结合面的几何形状都设计成轴对称通常联接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。的简单几何形状。上一页下一页退出课间休息机械联接332.受力合理受力合理1/2 铰制孔用螺栓联接,不要在平行于工作铰制孔用螺栓联接,不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置个以上的螺栓,载荷的方向上成排地布置个以上的螺栓,以免载荷分布过于不均。以免载荷分布过于不均。FF六、螺栓组联接的结构设计六、螺栓组联接的结构设计上一页下一页退出课间休息机械联接343. 受力合理受力合理2/2 当联接弯距或转距时,应使螺栓位置适当联接弯距或转距时,应使
15、螺栓位置适当靠近接合面的边缘,以减少螺栓的受力。当靠近接合面的边缘,以减少螺栓的受力。六、螺栓组联接的结构设计六、螺栓组联接的结构设计上一页下一页退出课间休息机械联接353. 辅助抗剪辅助抗剪 当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时,采用抗剪零件来承受横向载荷。时,采用抗剪零件来承受横向载荷。六、螺栓组联接的结构设计六、螺栓组联接的结构设计上一页下一页退出课间休息机械联接364. 保证扳手空间保证扳手空间 螺栓的排列应有合理的间距、边距,具螺栓的排列应有合理的间距、边距,具体数值可以查阅相关设计手册。体数值可以查阅相关设计手册。EEdhDCC60AB六、螺栓组联
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