螺纹联接的强度计算

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1、螺纹联接的强度计算螺栓联接通常以螺栓组形式出现。故在进行强度计算之前，先要进行螺栓组的受力分析，找出其中受力最大的螺栓及其所受的力，作为进行单个螺栓强度计算的依据。　　对于承受轴向力（包括预紧力）作用的受拉螺栓和承受横向力作用的受剪螺栓（主要是铰制孔用螺栓），根据其破坏形式，相应的设计准则分别是保证螺栓的拉伸强度和保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。　　按上述相应的强度条件计算螺栓危险截面直径或校核其强度。螺栓其它部分和其它螺纹联接件的结构尺寸，均按螺栓螺纹的公称直径由标准选定。一、普通螺栓的强度计算　　失效形式：螺栓杆的塑性变形或断裂。其破坏主要发

2、生的部位及其出现的百分比见下图。若近似地把螺栓小径所对应的剖面视为危险剖面，则受拉螺栓的约束强度条件为　　　　　　　　　　　　或　　　　　　　　　　　　式中：Fv为螺栓所受的当量拉力；　　　　　[s]为螺栓联接的许用应力。　　　二、铰制孔螺栓的强度计算　　失效形式：螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断。螺栓杆与孔壁的挤压强度条件：　　　　　　　　　　　　螺栓杆的剪切强度条件：　　　　　　　　　　　　式中：Fs为螺栓所受的工作剪力(N)；　　　　　d0为螺栓受剪面直径(螺栓杆直径)(mm)；　　　　　m为螺栓抗剪面数目；　　　　　h为选定计算处的挤压高度；

3、　　　　　[t]为螺栓材料的许用剪切应力(MPa)；　　　　　[sp]为螺栓杆或孔壁材料的许用挤压应力(MPa)，考虑到各零件的材料和受挤压高度可能不同，应选取h[sp]乘积小者计算。设计方法：　　(1)根据约束强度条件确定螺栓(或螺钉、双头螺柱)的大径　　根据螺栓联接的受力情况，通过分析，确定其所属类型，然后计算出受力最大螺栓的拉力或剪力，即可按约束强度条件计算出螺栓的小径(或螺栓杆直径)。由所计算出的或，根据标准即可查出相应的螺栓大径。　　(2)由螺栓大径，根据标准，查出全部螺纹联接件的尺寸和相应的代号。三、螺栓的材料和许用应力(1)螺栓材料　　

4、常用材料：Q215、Q235、25和45号钢，对于重要的或特殊用途的螺纹联接件，可选用15Cr，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等机械性能较高的合金钢。　　(2)许用应力　　螺纹联接件的许用应力与载荷性质(静、变载荷)、联接是否拧紧，预紧力是否需要控制以及螺纹联接件的材料、结构尺寸等因素有关。精确选定许用应力必须考虑上述各因素，设计时可参照表选择。　螺栓、螺钉、螺柱、螺母的性能等级性能级别3.64.64.85.65.86.88.8(≤M16)8.8(＞M16)9.810.9螺栓、螺钉、螺柱抗拉强度极限sb/MPa公称300　400　

5、5006008008009001000min3304004205005206008008309001040屈服强度极限ss/MPa公称180240320300400480640640720900min190240340300420480640660720940布氏硬度HBmin90109113134140181232248269312推荐材料10Q21515Q23510Q215253515Q235453535354540Cr15MnVB相配合螺母性能级别4或54或54或55568或98或9910推荐材料10101010101535353540CrQ2

6、15Q215Q215Q215Q215Q21515MnVB注：9.8级仅适用于螺纹公称直径≤16mm的螺栓、螺钉和螺柱。紧螺栓联接的许用应力及安全系数许用应力不控制预紧力时的安全系数控制预紧力时的安全系数S　[s]=ss/S直径材料M6～M16M16～M30M30～60不分直径碳钢合金钢4～35～43～24～2.52～1.32.51.2～1.5注：松螺栓联接时，取：[s]=ss/S，S=1.2～1.7。许用剪切和挤压应力及安全系数许用应力及安全系数被联接件材料剪切挤压许用应力S许用应力S钢[t]=ss/S2.5[sp]=ss/S1.25铸铁　[sp]=

7、sb/S2～2.5