1、新產品 最新動態技術文章企業目錄資料下載視頻/樣本反饋/論壇  技術應用 | 基礎知識 | 外刊文摘 | 業內專家 | 文章點評 投稿 發表科技文章  螺紋聯接設計：單個螺栓聯接的強度計算newmaker螺紋聯接根據載荷性質不同，其失效形式也不同：受靜載荷螺栓的失效多為螺紋部分的塑性變形或螺栓被拉斷；受變載荷螺栓的失效多為螺栓的疲勞斷裂；對于受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接，其失效形式主要為螺栓桿剪斷，栓桿或被聯接件孔接觸表面擠壓破壞；如果螺紋精度低或聯接時常裝拆，很可能發生滑扣現象。 螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部分尺寸是根據等強度原則及使用經驗規定的。采用標準件時，這些部分都

2、不需要進行強度計算。所以，螺栓聯接的計算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標準選定螺紋公稱直徑（大徑）d，以及螺母和墊圈等聯接零件的尺寸。 1. 受拉松螺栓聯接強度計算 圖15.3松螺栓聯接裝配時不需要把螺母擰緊，在承受工作載荷前，除有關零件的自重（自重一般很小，強度計算時可略去。）外，聯接并不受力。圖1所示吊鉤尾部的聯接是其應用實例。當螺栓承受軸向工作載荷 (N)時，其強度條件為 或式中： d1-螺紋小徑，mm； 1-松聯接螺栓的許用拉應力，Mpa。 2. 受拉緊螺栓聯接的強度計算 根據所受拉力不同，緊螺栓聯接可分為只受預緊力、受預緊力和靜工作拉力及受預緊力和變工作拉力三類。 只受預緊力的緊螺

3、栓聯接 圖為靠摩擦傳遞橫向力F的受拉螺栓聯接，擰緊螺母后，這時螺 栓桿除受預緊力F引起的拉應力=4F/d12外，還受到螺紋力矩T1引起的扭轉剪應力： 對于M10M68的普通螺紋，取d1、d2和的平均值，并取=arctan0.15，得0.5。由于螺栓材料是塑性材料，按照第四強度理論，當量應力e為 故螺栓螺紋部分的強度條件為： 或式中為靜載緊聯接螺栓的許用拉應力，其值由表1查得。 受預緊力和工作載荷的緊螺栓聯接。 圖15.5圖15.5所示壓力容器的螺栓聯接是受預緊力和軸向工作載荷的典型實例。這種聯接擰緊后螺栓受預緊力F，工作時還受到工作載荷F。一般情況下，螺栓的總拉力F0并不等于F與F之和。現分析

4、如下： 螺栓和被聯接件受載前后的情況見圖15.6。圖a為螺母剛好擰到與被聯接件接觸，此時螺栓與被聯接件均未受力，因而也不產生變形。圖為螺母已擰緊，但尚未承受工作拉力的情況，這時，螺栓受預緊力F的作用。以c1和c2分別表示螺栓和被聯接件的剛度，在預緊力F的作用下，螺栓產生伸長變形1=F/c1，被聯接件產生壓縮變形2=F/c2。圖為螺栓受工作拉力F后的情況。這時，螺栓拉力增大到F0，拉力增量為F0-F，伸長增量為1；而被聯接件隨之部分放松，其受壓力減小到F"（稱之為剩余預緊力），壓縮減量為2 。根據螺栓的靜力平衡條件得 F0=F"+F(1)圖15.7即螺栓所受的總拉力F0應等于

5、剩余預緊力F"與工作拉力F之和。如圖15.7所示，圖a為螺栓和被聯接的受力和變形關系圖，將兩關系圖合并得圖b。圖為螺栓受工作載荷時的情況，根據螺栓與被聯接件變形協調條件有1 =2 ，以和2=(F-F")/c2代入得 F"=F-Fc2/(c1+c2)(15-12)F=F"+Fc2/(c1+c2)(15-13)F0=F+Fc1/(c1+c2)(15-14)式中c1/(c1+c2)稱為螺栓的相對剛度系數。螺栓的相對剛度系數的大小與螺栓及被聯接件的材料、尺寸和結構有關，其值在01之間變化，一般可按表選取。 表 螺栓的相對剛度系數緊螺栓聯接應能保證被聯接件的接合面

6、不出現縫隙(圖2d為螺栓工作載荷過大，聯接出現縫隙的情況，這是不容許的。)，因此剩余預緊力F"應大于零。當工作載荷F沒有變化時，可取F"=（0.20.6）F，當F有變化時，F"（0.61.0）F；對于有緊密性要求的聯接（如壓力容器的螺栓聯接），F"（1.51.8）F。設計時，通常在求出F后，即可根據聯接的工作要求選擇F"，然后由式（15-11）求F0以計算螺栓的強度。 聯接應該是在受工作載荷前擰緊的，螺紋力矩為Ftan(+)d2/2；但考慮到出現特殊情況時可能在工作載荷下補充擰緊，則螺紋力矩為F0tan(+)d2/2，相應的螺栓切應力和拉應力分

7、別為 =4F0/d21因此，為安全起見，參照式（15-9）的推導，得螺紋部分的強度條件為 5.2F0/d21(15-15) 式（15-15）用于靜載荷計算。靜載時的許用應力見表15.6。如圖15.8可知，當工作載荷在0與F之間變化時，螺栓的拉力在F與F0之間變化，螺栓的拉力變幅為： 由于變載零件的疲勞強度應力幅是主要因素，故應滿足強度條件 式中 a-螺栓變載時的應力幅； a-螺栓變載時的許用應力幅，見表15.6。 圖15.8 3. 受剪螺栓聯接 圖15.9所示為鉸制孔用螺栓聯接，工作時螺桿在聯接接合面處受剪切，并與被聯接件孔壁互相擠壓。聯接損壞的可能形式有：螺栓被剪斷，栓桿或孔壁被壓潰等。在計算時，這種聯接的預緊力和摩擦力可忽略不計。 設螺栓所受的剪力為Fs，則栓桿的抗剪切強度條件為 4FS/d2m（15-17） 栓桿與被聯接件孔壁的抗擠壓強度條件為 FSdhp （15-18） 式中d-螺栓抗剪面直徑；m-螺栓抗剪面數目；h-栓桿與孔壁擠壓面最小高度；-螺栓的許用切應力，見表15.7；p-栓桿或孔壁材料中強度較弱者的許用擠壓應力，見表15.7。 圖15.94. 螺栓的材料和許用應力 螺栓的常用材料為Q215、Q235、10、35和45鋼，重要和特殊用途的螺紋聯接