机械设计第五章螺纹连接的强度计算

烟台工程职业技术学院课程单元设计教案任务二螺栓连接的强度计算为了便于机器的制造、安装、维修和运输，在机器和设备的各零、部件间广泛采用各种联接。

联接分可拆联接和不可拆联接两类。

不损坏联接中的任一零件就可将被联接件拆开的联接称为可拆联接，这类联接经多次装拆仍无损于使用性能，如螺纹联接、链联接和销联接等。

不可拆联接是指至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如焊接、铆钉联接和粘接等。

螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者作为紧固联接件用，后者则作为传动件用。

一、单个螺栓连接的强度计算单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。

根据联接的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓。

针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则失效形式是设计计算的依据和出发点。

1.失效形式工程中螺栓联接多数为疲劳失效受拉螺栓——螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂受剪螺栓——螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断2.失效原因：应力集中应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程3、设计计算准则与思路受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度（一）受拉螺栓连接1、松螺栓联接这种联接在承受工作载荷以前螺栓不拧紧，即不受力，如图所示的起重吊钩尾部的松螺接联接。

螺栓工作时受轴向力F 作用，其强度条件为[]σπσ≤==4210d FA F 式中d1为螺栓危险截面的直径(即螺纹的小径)，单位为mm ；[σ]为松联接的螺栓的许用拉应力，单位为MPa 。

由上式可得设计公式为[]σπFd 41≥计算得出dl 值后再从有关设计手册中查得螺纹的公称直径d 。

2、紧螺栓联接⑴只受预紧力的紧螺栓联接 工作前拧紧，在拧紧力矩T 作用下： 复合应力状态：预紧力F0 →产生拉伸应力σ 螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ按第四强度理论：()σσστσσ3.15.0332222=+=+=e ∴强度条件为：][43.121σπσ≤=d F e设计公式为：[]σπ013.14F d ⨯≥由此可见，紧联接螺栓的强度也可按纯拉伸计算，但考虑螺纹摩擦力矩T 的影响，需将预紧力增大30％。

螺纹强度计算公式螺纹强度计算公式是指计算螺纹连接件的强度，以确保其安全使用的公式。

在机械制造和装配中，螺纹连接是一种常见的连接方式，用于连接螺纹孔和螺纹支柱。

螺纹连接的强度取决于许多因素，如螺纹类型、材料强度、尺寸和几何形状等。

螺纹连接的强度通常是按照最小截面的强度进行计算。

最小截面是指螺纹连接件的有效截面，包括螺纹节距处的截面和棱角处的截面。

螺纹强度计算公式一般包括以下几个关键因素：1. 螺纹形状：螺纹形状是螺纹连接件的主要特征之一，包括螺纹角度、螺纹节距、螺纹高度等。

不同形状的螺纹对螺纹连接件的强度产生不同的影响。

2. 材料强度：材料的强度是螺纹连接件的另一个重要因素。

通常情况下，螺纹连接件使用的材料应该具有足够的强度和硬度，以承受连接所需要的力和扭矩。

3. 螺纹尺寸：螺纹连接件的尺寸也是螺纹强度计算公式中的一个关键因素。

螺纹连接件的尺寸应该满足实际应用中的需求，同时也要考虑强度和刚度等因素。

根据以上几个关键因素，螺纹强度计算公式可以表示为：P=SfAs或P=T/J其中P表示螺纹连接件的最大允许载荷，Sf表示螺纹连接件疲劳极限强度，As表示螺纹连接件最小截面面积，T表示螺纹连接所承受的最大扭矩，J表示螺纹连接件的极径转动惯量。

以上两个公式分别适用于拉伸载荷和扭转载荷的情况。

在拉伸载荷情况下，螺纹连接件的最大允许载荷应该小于其疲劳极限强度乘以最小截面面积。

在扭转载荷情况下，螺纹连接件的最大扭矩应该小于其极径转动惯量除以螺纹连接件的极半径。

总之，螺纹强度计算公式是确保螺纹连接件安全使用的重要工具。

将各种关键因素综合考虑，可以准确地计算螺纹连接件的强度，并根据计算结果做出相应的设计和选择决策。

这样可以大大提高机械制造和装配的可靠性和安全性。

机械设计螺纹连接的强度计算1. 引言螺纹连接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各种工程领域中。

在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是至关重要的，以确保连接的稳定性和可靠性。

本文将介绍螺纹连接的强度计算方法。

2. 螺纹连接的基本原理螺纹连接是通过螺纹的相互摩擦力和压力来传递力量的。

在螺纹连接中，螺纹的轴向力将产生一个剪切力，并且螺纹的几何特征将决定其承载能力。

主要的螺纹连接参数包括螺纹规格、螺母和螺纹之间的接触面积、螺纹材料和预紧力等。

3. 螺纹连接的强度计算方法螺纹连接的强度可以通过以下几种方法进行计算：3.1 标准表格法标准表格法是最简单和常用的计算螺纹连接强度的方法之一。

该方法基于统计数据和经验公式，通过查表找到相应的螺纹规格和材料对应的承载力，并结合预紧力进行计算。

3.2 理论计算法理论计算法是通过数学模型和理论分析进行螺纹连接强度计算的方法。

该方法首先确定螺纹连接的载荷和边界条件，然后利用螺纹材料的力学性质和几何形状进行力学计算，最后得出连接的强度和可靠性。

3.3 有限元分析法有限元分析法是一种基于数值计算和计算机模拟的计算方法。

该方法将螺纹连接模型分割成许多小的单元，通过求解有限元方程组来计算连接的应力分布和变形情况。

然后，根据应力和变形的结果，进行强度评估和优化设计。

3.4 实验测试法实验测试法是通过构建实际螺纹连接样品，进行加载实验来获得连接的强度数据。

该方法可以直接从实验数据中得出连接的承载能力和可靠性，但是需要耗费较多的时间和资源。

4. 选择合适的计算方法在实际应用中，选择合适的计算方法需要考虑多个因素，包括设计要求、时间和资源限制、计算准确度等。

对于一般的机械设计而言，标准表格法和理论计算法往往是较为常用和合适的方法。

而对于复杂的结构和严格的设计要求，有限元分析法和实验测试法可以提供更准确和可靠的结果。

5. 结论在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是确保连接稳定性和可靠性的重要一步。

2、第五章：螺纹连接的强度计算（1）例题； （2）仅受横向载荷作用的螺纹连接。

例：如图示的方形盖板用四个M16的螺钉与箱体相联接，盖板中心O 点装有吊环，已知F Q ＝20kN ，尺寸如图示。

要求：1）当取剩余预紧力F″=0.6F （F 为工作拉力）、螺钉材料的性能等级为6.6级，装配不控制预紧力时，校核螺钉的强度；2）由于制造误差，吊环由O 点移至对角线上O′点，且OO′＝52mm ，问哪个螺栓的受力最大？并校核其强度。

解：1）在F Q 作用，每个螺栓所受的轴向力（工作拉力）为：F=F Q /4=20/4=5kN单个螺栓所受的总拉力等于工作拉力与残余预紧力之和F 2=F ″+F=0.6F+F=1.6F=1.6×5=8kN=8000N由已知条件知，屈服极限为σs =360MPa ，查表得安全系数S=4，d 1=14.9 mm[σ]= σs /4=360/4=90MPa22211.3 1.3800059.6714.944ca F d σππ⨯===⨯MPa ≤[σ]强度满足要求2）当移到O ’点后，螺栓组增加一倾覆力矩M 作用，其大小为：M=FQ×OO’=20⨯= m N在倾覆力矩作用下，左上方被压紧，1螺栓杆拉力减小；右下方被放松，3螺栓杆拉力增大，工作拉力最大。

在倾覆力矩作用下，3所受的拉力为：331M F R ===kN=1000N 螺栓3所受的工作拉力合力为：33500010006000F F F ∑=+=+= N螺栓杆所受的总拉力为：'"233330.6 1.69600F F F F F F ∑∑∑∑=+=+== N'22211.3 1.3960071.614.944ca F dσππ⨯===⨯ MPa ≤[σ]强度满足要求3、第八章带传动：（1）计算带的紧边、松边拉力（公式：8-3、8-4）；（2）图示为一带传动，标出主动轮转向，求：1）在图中标出带的紧边、松边；2）最大应力发生在何处，写出最大应力表达式；3）什么是带的弹性滑动，它与打滑有何区别？例 已知一V 带传动，传递功率P=10kW 带速v ＝12.5m/s ，现测得张紧力F 0=700N 。

螺纹连接强度计算螺纹连接是一种常用的机械连接方式，用于连接螺栓和螺母。

在实际应用中，螺纹连接的强度是一个重要的设计指标，需要进行计算和验证。

螺纹连接的强度计算主要涉及以下方面：拉伸强度、剪切强度、挤压强度、疲劳强度。

1.拉伸强度计算：螺纹连接在受拉载荷时，主要承受拉应力作用。

计算拉伸强度时，需要考虑螺纹区域和螺栓截面的受拉承载能力。

从抗拉强度和拉伸面积两方面进行。

拉伸强度=抗拉强度x拉伸面积拉伸面积=(π/4)x(d2-d3)xl其中，d2为螺纹有效直径，d3为螺纹小径，l为螺栓长度。

2.剪切强度计算：螺纹连接在受剪载荷时，主要承受剪应力作用。

计算剪切强度时，需要考虑螺纹区域和螺栓截面的受剪承载能力。

剪切强度=抗剪强度x剪切面积剪切面积=(π/4)x(d2-d3)xl3.挤压强度计算：螺纹连接在受压载荷时，主要承受挤压应力作用。

计算挤压强度时，需要考虑螺栓所受的挤压承载能力。

挤压强度=挤压应力x挤压面积挤压面积=πxd1xl其中，d1为螺纹内径。

4.疲劳强度计算：螺纹连接在受循环载荷时，会产生疲劳破坏。

计算疲劳强度时，需要通过疲劳试验或经验公式来获得。

以上计算公式只是螺纹连接强度计算的基本方法，具体的计算过程需要根据实际情况来确定。

在进行计算时，还需要考虑材料的强度和工作环境的影响等因素。

此外，还需要注意螺纹连接的预紧力，以保证连接的密封性和抗松动能力。

预紧力的大小应根据应用要求进行确定，在设计和使用过程中需要注意预紧力的控制和维护。

综上所述，螺纹连接强度计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。

在实际应用中，应根据具体要求和材料性能，结合上述计算方法进行强度计算和验证，以确保螺纹连接的安全可靠性。