螺纹连接的强度计算例题

螺纹的连接强度设计规范

P HH1b

已知条件：M20X1.5 d1=18.376 d2=19.026 螺纹各圈牙的受力不均匀系数：Kz=0.6 旋合长度： L=23 旋合圈数： Z=15.33

原始三角形高度：H=1.732/2P=1.3 实际牙高：H1=0.54P=0.81 牙根宽：b=0.75P=1.13 间隙：B=0.08p=0.12

螺纹材料: 45 屈服强度360MPa 抗拉强度 600Mpa n=5(交变载荷) 系统压力P=17.5Mpa 活塞杆d=28 缸套D=65 推力F=PA=47270N

请校核螺纹的连接强度：

1：螺纹的抗剪强度校验：???

?????0.8?1.0?????96Mpa Fs???47270/(0.56?3.14?18.376?1.13?15.33)?84.4MPa Kz?π?d1?b?Z故抗剪强度足够。

2：抗弯强度校核：(σw)

(σw)：许用弯曲应力为: 0.4*360(屈服极限)=144MPa

3FH1

?w??3?47270/(0.56?3.14?18.376?1.13?1.13?15.33)?224MPa Kz?π?d1?b?b?Z故其抗弯强度不足：

3: 螺

螺纹连接强度计算

第二篇第六章

联 接螺纹联接

§6—0 螺 纹 一、螺纹的形成如用一个三角形K沿螺旋线运 如用一个三角形 沿螺旋线运 动并使K平面始终通过圆柱体轴线 动并使 平面始终通过圆柱体轴线 YY-这样就构成了三角形螺纹。 同 这样就构成了三角形螺纹。 这样就构成了三角形螺纹 样改变平面图形K,可得到矩形、 样改变平面图形 ， 可得到矩形、 梯形、锯齿形、 梯形、锯齿形、管螺纹

螺纹连接强度计算

二、螺纹的类型三角形螺纹、 三角形螺纹、管螺纹 ——联接螺纹 联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹 传动螺纹 按位置： 内螺纹——在圆柱孔的内表面形成的螺纹 按位置： 内螺纹 在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹——在圆柱孔的外表面形成的螺纹 外螺纹 在圆柱孔的外表面形成的螺纹 三角形螺纹： 粗牙螺纹——用于紧固件 三角形螺纹： 粗牙螺纹 用于紧固件 细牙螺纹——同样的公称直径下， 螺距最小， 细牙螺纹 同样的公称直径下， 螺距最小， 同样的公称直径下 自锁性好， 自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等 根据螺旋线绕行方向： 根据螺旋线绕行方向： 左旋——如图 右旋——常用 左旋 如图 右旋 常用 根据螺旋线头数

§5-6 螺纹联接的强度计算1 螺纹联接的失效形式和设计准则 螺纹联接的失效形式和设计准则 2 松螺栓联接的强度计算 3 紧螺栓联接的强度计算

3 紧螺栓联接的强度计算⑴仅受预紧力的紧螺栓联接

紧螺栓联接 强度计算

⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接 受横向工作载荷的紧螺栓联接

⑶同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接 同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接

⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接 受横向工作载荷的紧螺栓联接①当用铰制孔用螺栓联接时螺栓杆与孔壁的挤压强度条件： 螺栓杆与孔壁的挤压强度条件： 强度条件

F ≤ [σ ] p σp = d 0 Lmin螺栓杆的剪切强度条件： 螺栓杆的剪切强度条件：

F τ = 2 ≤ [τ ] πd 0 4Lmin——挤压面的最小高度 Lmin ≥1.25d0 挤压面的最小高度, 挤压面的最小高度 d0 ——光杆直径 光杆直径

②当用普通螺栓联接时因横向载荷是由预紧力在被联 接件间产生的摩擦力来抵抗的， 接件间产生的摩擦力来抵抗的，所 以应满足：

F/2

F0

F0 f n ≥ FF F0 ≥ f nF/2 F0T1

F

预紧力F0(拉伸应力)+ 螺纹 预紧力 拉伸应力) 摩擦力矩T1(扭转切应力) 摩擦力矩 (扭转切应力)

[例2] 有一轴承托架用4个普通螺栓固连于钢立柱上，托架材料为HT150，许用挤压应力[σ]P=60MPa，螺栓材料强度级别6.8级，许用安全系数[s]=4，接合面间摩擦系数f=0.15，

可靠性系数K S=1.2，螺栓相对刚

度2.0

2

1

1=

+C

C

C

，载荷

P=6000N，尺寸如例图2.5所示，设计此螺栓组连接。

[解]

1．螺栓组受力分析

如例图2．5所示，载荷p可分解为：

横向载荷P y=Pcos30°=6000cos30°=5196 N (铅垂向下) 轴向载荷P x=Psin30°= 6000sin30°= 3000 N (水平向右) 倾覆力矩M = P x×180+ P y×420=3000×180+5196×420

= 2.722×6

10N·mm

1

显然该螺栓组连接受横向载荷P y、轴向载荷P x和倾覆力矩M三种简单载荷的共同作用。

(1)确定受力最大螺栓的轴向工作载荷。首先确定在轴向载荷P x作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷

N P

F x

P

750 4

3000

4

= =

=

然后确定在倾覆力矩M的作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷由公式（11-33）P273为

显然，上部螺栓受力最大，其轴向工作载荷为

F=F P+F M=750+3240=3990 N

(2)确

[例2] 有一轴承托架用4个普通螺栓固连于钢立柱上，托架材料为HT150，许用挤压应力[σ]P =60MPa，螺栓材料强度级别6.8级，许用安全系数[s]=4，接合面间摩擦系数f=0.15，

C1?0.2，载荷可靠性系数KS=1.2，螺栓相对刚度

C1?C2P=6000N，尺寸如例图2.5所示，设计此螺栓组连接。

[解]

1．螺栓组受力分析

如例图2．5所示，载荷p可分解为：

横向载荷 Py=Pcos30°=6000cos30°=5196 N (铅垂向下) 轴向载荷 Px=Psin30°= 6000sin30°= 3000 N (水平向右) 倾覆力矩 M = Px×180+ Py×420=3000×180+5196×420 = 2.722×106N·mm

1

显然该螺栓组连接受横向载荷Py、轴向载荷Px和倾覆力矩M三种简单载荷的共同作用。

(1)确定受力最大螺栓的轴向工作载荷。首先确定在轴向载荷Px作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷 FPPx3000???750N

44然后确定在倾覆力矩M的作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷由公式（11-33）P273为

[例2] 有一轴承托架用4个普通螺栓固连于钢立柱上，托架材料为HT150，许用挤压应力[σ]P =60MPa，螺栓材料强度级别6.8级，许用安全系数[s]=4，接合面间摩擦系数f=0.15，

C1?0.2，载荷可靠性系数KS=1.2，螺栓相对刚度

C1?C2P=6000N，尺寸如例图2.5所示，设计此螺栓组连接。

[解]

1．螺栓组受力分析

如例图2．5所示，载荷p可分解为：

横向载荷 Py=Pcos30°=6000cos30°=5196 N (铅垂向下) 轴向载荷 Px=Psin30°= 6000sin30°= 3000 N (水平向右) 倾覆力矩 M = Px×180+ Py×420=3000×180+5196×420 = 2.722×106N·mm

1

显然该螺栓组连接受横向载荷Py、轴向载荷Px和倾覆力矩M三种简单载荷的共同作用。

(1)确定受力最大螺栓的轴向工作载荷。首先确定在轴向载荷Px作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷 FPPx3000???750N

44然后确定在倾覆力矩M的作用下，每个螺栓受到的轴向工作载荷由公式（11-33）P273为

螺纹连接学习要求： 1.对于螺纹连接基本知识，应了解螺纹及螺纹连接件的类型、

特性、标准、结构、应用场合及有关的防松方法等，以使在设计时能够正确地选用它们； 2.对于螺栓连接设计及强度计算部分，应掌握其结构设计原 则及强度计算的理论与方法，能够较为合理地设计出可靠的 螺栓组连接； 3、了解螺旋传动的设计过程。

§10-4-1 螺一、螺纹的主要参数 大径d --是螺纹的公称直径。 小径d1--常用于强度计算。

纹§5-1 螺纹

中径d2--常用于几何计算。线数 n --螺纹的螺旋线数目。

螺距P --相邻两螺纹牙上对应点间的轴向距离。 导程 S --沿螺纹上同一条螺旋线

转一周所移动的轴向距离，S = nP。牙型角a--在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。 牙侧角 --在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂 线之间的夹角。

螺纹的类型

螺tan y S πd 2 nP πd 2

纹

螺纹升角y--螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。

二、螺纹的类型螺纹分为

外螺纹内螺纹

圆柱螺纹 圆锥螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹

左旋 右旋

常用右旋

普通螺纹： 效率低，易自锁，多用于连接。 按牙型的不同分为 (详见表10-3) 此外，还有 效率较高，主

一、 填空题

1、螺纹的公称直径是指螺纹的

2、螺纹连接时，将螺纹做成腰杆状是为了减少 以减少总拉力的变化范围。 3、三角形普通螺纹的牙形角α＝，而梯形螺纹的α＝ ，适用于 。

4、螺纹连接防松的实质是 。

5、在拧紧螺栓时，控制拧紧力的方法有 6、当两个联接件之一太厚，不宜制成通孔，切需经常拆装时，宜采用 。 7、螺旋副的自锁条件是。 8、水管连接采用螺纹连接。

9、管螺纹的尺寸采用 制。

10、粗牙螺纹和细牙螺纹比较，自锁性高的螺纹为 11、当大径相同时，细牙螺纹比普通三角形螺纹的自锁性 。 12、当螺纹大径相同时，细牙螺纹比普通三角形螺纹的螺距 。 13、三角形螺纹包括 螺纹和 螺纹两种。

14、螺栓连接预紧的目的是增加连接的。 15、普通螺栓连接的主要失效形式是

16、承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力等于 17、防止螺母松脱的方法主要有

二、 选择题

1、同时受预紧力QP和工作拉力F的普通螺栓，其总拉力Q为

习题与参考答案

一、复习思考题

1 常用螺纹按牙型分为哪几种?各有何特点?各适用于什么场合?

2 拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计算?哪些螺纹参数影响螺纹副的效率? 3 螺纹联接有哪些基本类型?各有何特点?各适用于什么场合?

4 为什么螺纹联接常需要防松?按防松原理，螺纹联接的防松方法可分为哪几类?试举例说明。 5 螺栓组联接受力分析的目的是什么?在进行受力分析时，通常要做哪些假设条件?

6 有一刚性凸缘联轴器，用材料为Q235的普通螺栓联接以传递转矩T。现欲提高其传递的转矩，但限于结构不能增加螺栓的直径和数目，试提出三种能提高该联轴器传递转矩的方法。

7 提高螺栓联接强度的措施有哪些?这些措施中哪些主要是针对静强度?哪些主要是针对疲劳强度?

8 为了防止螺旋千斤顶发生失效，设计时应对螺杆和螺母进行哪些验算? 9 对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采取哪些措施来减小螺栓的应力幅σa? 10 为什么对于重要的螺栓联接要控制螺栓的预紧力F′?控制预紧力的方法有哪几种?

二、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能 。

钢 筋 螺 纹 连 接 技 术 规 范

一、总则

１．０．１ 为了在混凝土结构中采用钢筋锥螺纹接头（简称接头）做到经济合理，确保质量，制定本规程。 １．０．２ 本规程适用于工业与民用建筑的混凝土结构中，钢筋直径为１６～４０ｍｍ的Ⅱ、Ⅲ级钢筋连接。 １．０．3用钢筋锥螺纹接头连接的钢筋，应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》ＧＢ１４９９及《钢筋混凝土用余热处理钢筋》ＧＢ１３０１４的要求。执行本规程时，尚应符合国家现行标准的有关规定。 二、 术语

２．０．１ 钢筋锥螺纹接头 （Ｔａｐｅｒｔｈｒｅａｄｅｄｓｐｌｉｃｅｓｏｆｒｅｂａｒ）：把钢筋的连接端加工成锥形螺纹（简称丝头），通过锥螺纹连接套把两根带丝头的钢筋，按规定的力矩值连接成一体的钢筋接头。

２．０．２ 力矩板手 （Ｆｏｒｑｕｅｗｒｅｎｃｈ）： 连接和检查钢筋接头紧固程度的扭力扳手。

２．０．３ 完整丝扣 （Ｏｎｅｃｏｍｐｌｅｔｅｓｃｒｅｗｔｈｒｅａｄ）： 连续一圈的标准牙形。 三、 接头性能等级

３．０．１锥螺纹连接套的材料宜用４５号优质碳素结构钢或其他经试验确认符合要求的钢材。锥螺纹连接套的受拉承载力不应小于被连接