联接螺栓强度计算方法

1、:0联接螺栓的强度计算方法第 1 页 共 18 页:0一 连接螺栓的选用及预紧力：1、 已知条件：螺栓的ss730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*F* d 0拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 0其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm0取K0.28，则预紧力FT/0.28*10*10-317500N3、

2、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm第 2 页 共 18 页:0计算直径d38.16mm螺纹原始三角形高度h=1.29mm螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力1(MPa)。s1=F0As=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切应力：t=TWTF0tan(j+rv)=d2 p16s1=0.5=151 MP

3、ad13根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:sca=»1.3s1=1.3*302=392.6强度条件：sca=1.3F0 MPap4£sd12=392.6£730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡。第 3 页 共 18 页:0已知条件：电机及支架总重W1=190Kg，叶轮组总重W2=36Kg，假定机壳固定，电机及支架、叶轮组重心到机壳左侧结合面

4、L=194mm.考虑冲击载荷，倾翻力矩M为：M=W1*(1+6.7)*0.22-W2*(1+6.7)*0.118=190*7.7*0.22-36*7.7*0.118=319.64N.m L1=0.258mL2=0.238mL3=0.166L4=0.099m 螺栓最大工作载荷：Fa=Fa=ML12i1L1+2i2L2+2i3L3+2i4L42222 319.64x0.2582x1x0.258+2x2x0.238+2x2x0.166+2x2x0.0992222=167.26N式中：M螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m）i每行螺栓数量L螺栓到接合面对称轴到距离(m)；z螺栓数量；5、 承受预紧力和工作载

5、荷联合作用螺栓的强度计算：螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)Fa175000.3*167.2617550N螺栓的最大拉伸应力2(MPa)。s2=FAs=17550N/58*10-6m2=302.58MPa剪切应力：t=TWTFtan(j+rv)=d2 d116=0.5s2=151.29 MPap3第 4 页 共 18 页:0根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:sca=»1.3s2=1.3*302.58=393.35MPa强度条件：sca=1.3Fp4£sd12=393.35£730*0.8=584 MPa预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧

6、应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。6.只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:F0 17500Nb抗拉强度700 Mpad38.16mmb=1.12mmt=F03.14*d3*b*Z=175003.14*8.16*1.12*8=76 Mpa £t730*0.6=438 Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa £sb=700 Mpa7.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计

7、算:第 5 页 共 18 页:0螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)Fa175000.3*167.2617550Nd38.16mmb=1.12mmt=F3.14*d3*b*Z=175503.14*8.16*1.12*8=76.44 Mpa £t730*0.6 =438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17550/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 .76Mpa £sb=700 Mpa结论：后盖板与机壳联接螺栓强度满足要求。二、 进风箱柜与机壳连接螺栓的选用及预紧力：1.已知条件：螺栓的ss73

8、0MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、螺纹连接的拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*F* d 0拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 0其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm第 6 页 共 18 页:00取K0.28，则预紧力FT/0.28*10*10-317500N3.只承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺

9、纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d38.16mm螺纹原始三角形高度H=1.29mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力1(MPa)。s1=F0As=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切应力：t=TWTF0tan(j+rv)=d2 p16=0.5s1=151 MPad13根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:第 7 页 共 18 页:0sca=»1.3s1=1.3*302=392.6

10、强度条件：sca=1.3F0 MPap4£sd12MPa =392.6£730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。4. 倾翻力矩已知条件：进风箱柜总重52Kg,重心距结合面120mm 则倾翻力矩M为：M=（W*L52*（16.7）*0.12=41.904*7.7Kg.m=480N.m L1=0.258mL2=0.238mL3=0.166L4=0.099m 螺栓最大工作载荷：Fa=Fa=ML12i1L1+2i2L2+2i3L3+2i4L42222 480x0.2582x1x0.258+2x2x0.238+2x2x0

11、.166+2x2x0.0992222=243N式中：M螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m）i每行螺栓数量L螺栓到接合面对称轴到距离(m)；z螺栓数量；5.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：第 8 页 共 18 页:0螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)Fa175000.3*24317572.9N螺栓的最大拉伸应力2(MPa)。s2=FAs=17572.9N/58*10-6m2=302.98MPa剪切应力：t=TWTFtan(j+rv)=d2 p16s2=0.5=151.5 MPad13根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: sca=»1.3s2=1.3*302.

12、98=393.87MPa强度条件：sca=1.3Fp4£sd12=393.87£730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。6.只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:F0 17500Nd38.16mmb=1.12mm t=F03.14*d3*b*Z=175003.14*8.16*1.12*8第 9 页 共 18 页:0=76 Mpa £t730*0.6 =438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14

13、*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa £sb=700 Mpa7.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)Fa175000.3*24317572.9Nd38.16mmb=1.12mmt=F3.14*d3*b*Z=17572.93.14*8.16*1.12*8=76.5 Mpa £t730*0.6 =438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17572.9/3.14*8.16*8*1.12*1.12=205Mpa 

14、3;sb=700 Mpa结论：进风箱柜与机壳连接螺栓强度满足要求。三叶轮轴盘与叶轮连接螺栓的选用及预紧力：1.已知条件：螺栓的ss730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、螺纹连接的拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的第 10 页 共 18 页:0摩擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。公式：T=T1+T2=K*F* d 0拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 0其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm0取K0.

15、28，则预紧力FT/0.28*10*10-317500N3.只承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d38.16mm螺纹原始三角形高度H=1.29mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。螺栓的最大拉伸应力1(MPa)。第 11 页 共 18 页:0s1=F0As=17500N/58*10-6m2=302MPa剪切应力：t=TWTF0tan(j+rv)=d2 p16

16、=0.5s1=151 MPad13根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: sca=»1.3s1=1.3*302=392.6MPa预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。4.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算：1）、叶轮转矩。Mn=9550pn第 12 页 共 18 页:0式中：P通风机功率(kw)； n通风机转速(r/min)。已知：P通风机功率11(kw)； n通风机转速2930(r/min)。叶轮转矩。Mn=9550112930 Mn=35.9(N.m)2）、叶轮轮盘与轴盘连接螺栓的选用：联接应预紧，受转矩后，被联接件不得

17、有相对滑动。螺栓联接：螺栓所在的圆周半径0.09 (m)；螺栓直径M10；螺栓数量6； 普通螺栓联接，各螺栓受力：F1=式中：Kn可靠性系数，通常取1.2T作用在联接结合面内的转矩(N.m)，T=Mn；预紧联接结合面的磨擦因数，取0.15；r螺栓所在的圆周半径(m)；z螺栓数量。由以上公式计算出传递转矩螺栓所需的每个螺栓的工作载荷Fa（N）；假设螺栓受力相同；F1=1.2*35.90.15*0.045*6KnTmrz =1063.68N通过以上计算结果取每个螺栓的工作载荷0螺栓的最大拉力F=F+(c1/c1+c2)F1175000.3*1063.6817819.10N螺栓的最大拉伸应力2(MP

18、a)。s2=FAs=17819.1N/58*10-6m2=307.22MPa剪切应力：第 13 页 共 18 页:0t=TWTFtan(j+rv)=d2 d116=0.5s2=153.61MPap3根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:sca=»1.3s2=1.3*307.22=399.38MPa强度条件：sca=1.3Fp4£sd12=399.38£730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。5.只考虑预紧力作用，螺纹牙根部的强度计算:1）.螺纹牙根部的剪切强度计算:F0 17500Nd38.1

19、6mmb=1.12mmt=F03.14*d3*b*Z=175003.14*8.16*1.12*8=76 Mpa £t730*0.6 =438Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*17500/3.14*8.16*8*1.12*1.12=204 Mpa £sb=700 Mpa6.考虑预紧力和工作载荷联合作用，螺纹牙根部的强度计算:第 14 页 共 18 页:01）.螺纹牙根部的剪切强度计算:螺栓的最大拉力F=F0+(c1/c1+c2)F1175000.3*17819.122845.73Nd38.16mmb=1.12mmt=F

20、3.14*d3*b*Z=22845.733.14*8.16*1.12*8=99.51 Mpa £t730*0.6=438 Mpa2）螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为:b=3Fh/3.14*d3*8*1.122=3*22845.73/3.14*8.16*8*1.12*1.12=266.55Mpa £sb=700 Mpa结论：叶轮轴盘与叶轮联接螺栓强度满足要求。四 锥套与叶轮轴盘连接的选用：当联接传递转矩T 时，应保证联接在此转矩下不产生周向滑移。即应保证：轴向摩擦阻力矩Mf转矩T 。这时有以下关系：1、传递载荷所需的最小结合压强：Pfmin=2TKpdmlfm2x式中：T传递

21、的扭矩，由3.1中计算结果，T=K安全系数，通常取1.23；取K =2135.9(N.m)dm圆锥面结合的平均直径，dmlf=df2-Clf256-*45254.59 结合长度，为45第 15 页 共 18 页:0m被联接件摩擦副的摩擦系数，取m0.11fmin计算p2x35.9x2px54.59x45x0.1123.1MPapdmlf(m+fmax1c2)2、需要的轴向压入力：PPx计算Px3.1*p*54.59*45*(0.11+)3378(N)2A.传递载荷所需的最小过盈量：直径比：包容件qadm/da=54.62/560.98，被包容件qidi/dm=54.62/560.98 传递载荷

22、所需最小直径变化：包容件3.1*54.62*9.8/225000.07，被包容件eaminp0.07传递载荷所需最小有效过盈量：考虑平压量后的最小过盈量：mineminfmineaminpfmin*dm*ca/Ea*dm*ci/Ei3.1*54.62*9.8/225000.07*20.14emin2*（SaSI）=0.14+2*0.0032=0.15B.不产生塑性变形所允许的最大过盈量： 不产生塑性变形所允许的最大结合压强：包容件P件Pfminfmax450*0.5225，被包容450*0.5225fmax不产生塑性变形所传递力：Ft=P*3.14*dm*L*m=225*54.62*45*0.11=6083Npfmax不产生塑性变形所需最大直径变化：包容件eamin225*54.62*9.8/225005.3，被包容件eimaxp5.3传递载荷所需最大有效过盈量：emaxfmax*dm*ca/Ea*dm*ci/Ei225*54.62*9.8