联接设计以及强度计算

联接设计以及强度计算

在工程设计过程中，联接设计是非常重要的一环。联接是指将两个或

多个构件连接在一起，使其能够承受外部力和转动力矩。联接设计的目的

是确保连接的安全可靠，并满足预定的设计要求。

联接的设计考虑了多个方面，包括强度、刚度、耐久性、可维修性等。其中，强度是联接设计中最重要的因素之一

联接的强度计算涉及到强度和应力的概念。强度是指材料可以承受的

最大应力，通常以抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等形式表示。应力是指

联接内部材料受到的力除以其所受面积的比值。

联接强度的计算需要考虑两个方面：联接部件的强度和联接方式的强度。

联接部件的强度计算涉及到材料的力学性能和几何参数。首先，需要

确定联接部件所使用的材料的力学性能，例如抗拉强度、屈服强度、弹性

模量等。其次，需要确定联接部件的几何参数，例如长度、直径、角度等。然后，根据这些参数，可以利用相关的公式计算联接部件的强度。例如，

对于螺栓的抗拉强度计算，可以使用螺栓的截面面积乘以材料的屈服强度。

联接方式的强度计算涉及到连接方式的类型和载荷情况。不同的连接

方式有不同的强度计算方法。例如，对于焊接连接，可以根据焊缝的长度、厚度和焊材的强度来计算其强度。而对于螺栓连接，可以根据螺栓的直径、材料的强度和螺栓预紧力等参数来计算强度。

在进行联接设计时，还需要考虑到载荷情况。载荷分为静载荷和动载荷，静载荷是指在联接上施加的静态力，动载荷是指在联接上施加的动态

力。静载荷可以通过等效静载荷的方法进行计算，动载荷可以通过动力学或者有限元分析等方法进行计算。

总之，联接设计以及强度计算是工程设计中非常重要的一部分。通过合理的设计和准确的强度计算，可以确保联接的安全可靠，并满足设计要求。因此，在工程设计中应重视联接设计的过程，保证设计结果的合理性和可靠性。

螺纹连接强度的计算

螺纹的连接强度设计规范 已知条件： 螺纹各圈牙的受力不均匀系数：Kz= 旋合长度： L=23 旋合圈数： Z= 原始三角形高度：H=2P= 实际牙高：H1== 牙根宽：b== 间隙：B== 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= 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：[]τ 故抗剪强度足够。 2：抗弯强度校核：(σw) (σw)：许用弯曲应力为: *360(屈服极限)=144MPa []()[]Mpa 960.18.0=-=στMPa Z b d Kz F s 4.84)33.1513.1376.1814.356.0/(472701=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=πτMPa Z b b d Kz FH 224)33.1513.113.1376.1814.356.0/(47270311 3w =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯= πσ

故其抗弯强度不足： 3: 螺纹面抗挤压校验(σp) []MPa p 1803605.05.0=⨯⨯屈服强度为为σ MPa H d Kz F p 73.113)33.1581.0026.1914.356.0/(47270Z 12=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯= πσ 故其抗挤压强度足够。 4: 螺纹抗拉强度效验 (σ) [][]20Mpa 1=σb/5=σσ钢来说为许用抗拉强度，对于 dc 螺 纹 计 算 直 径 : dc=( d+d1-H/6)/2=(20+ MPa dc F 325.165)08.1908.1914.3/(472704π42 =⨯⨯⨯== σ故其抗拉强度不足。 例1-1 钢制液压油缸如图10-21所示，油缸壁厚为10mm ，油压p =，D=160mm ，试计算上盖的 螺栓联接和螺栓分布圆直径。 解 (1) 决定螺栓工作载荷 暂取螺栓数z =8，则每个螺栓承受的平均轴向工作载荷为 (2) 决定螺栓总拉伸载荷 对于压力容器取残余预紧力= ，由式(10-14)可得 (3) 求螺栓直径 选取螺栓材料为45钢 =355MPa(表9-1)，装配时不要求严格控制预紧力，按表10-7暂取 安全系数S=3，螺栓许用应力为 MPa 。 由式(10-12)得螺纹的小径为

联接设计以及强度计算

联接设计以及强度计算 在工程设计过程中，联接设计是非常重要的一环。联接是指将两个或 多个构件连接在一起，使其能够承受外部力和转动力矩。联接设计的目的 是确保连接的安全可靠，并满足预定的设计要求。 联接的设计考虑了多个方面，包括强度、刚度、耐久性、可维修性等。其中，强度是联接设计中最重要的因素之一 联接的强度计算涉及到强度和应力的概念。强度是指材料可以承受的 最大应力，通常以抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等形式表示。应力是指 联接内部材料受到的力除以其所受面积的比值。 联接强度的计算需要考虑两个方面：联接部件的强度和联接方式的强度。 联接部件的强度计算涉及到材料的力学性能和几何参数。首先，需要 确定联接部件所使用的材料的力学性能，例如抗拉强度、屈服强度、弹性 模量等。其次，需要确定联接部件的几何参数，例如长度、直径、角度等。然后，根据这些参数，可以利用相关的公式计算联接部件的强度。例如， 对于螺栓的抗拉强度计算，可以使用螺栓的截面面积乘以材料的屈服强度。 联接方式的强度计算涉及到连接方式的类型和载荷情况。不同的连接 方式有不同的强度计算方法。例如，对于焊接连接，可以根据焊缝的长度、厚度和焊材的强度来计算其强度。而对于螺栓连接，可以根据螺栓的直径、材料的强度和螺栓预紧力等参数来计算强度。 在进行联接设计时，还需要考虑到载荷情况。载荷分为静载荷和动载荷，静载荷是指在联接上施加的静态力，动载荷是指在联接上施加的动态

力。静载荷可以通过等效静载荷的方法进行计算，动载荷可以通过动力学或者有限元分析等方法进行计算。 总之，联接设计以及强度计算是工程设计中非常重要的一部分。通过合理的设计和准确的强度计算，可以确保联接的安全可靠，并满足设计要求。因此，在工程设计中应重视联接设计的过程，保证设计结果的合理性和可靠性。

各类焊缝连接的强度计算

各类焊缝连接的强度计算 焊缝是一种将金属材料通过熔化和凝固来连接的工艺。焊接连接的强度是判断焊缝质量的重要指标之一，也是确保焊接结构安全可靠的关键因素之一、下面将介绍不同类型焊缝连接的强度计算方法。 1.纵向接头焊缝强度计算方法 纵向接头焊缝是指在连接件的纵向方向上进行焊接。若焊缝的宽度为b，其强度计算方法如下所示： 强度=焊缝截面积×焊缝的强度 焊缝截面积=焊缝宽度×连接件的长度 焊缝的强度可以通过实验得出，一般根据焊缝的类型和焊接材料的强度来确定。 2.横向接头焊缝强度计算方法 横向接头焊缝是指在连接件的横向方向上进行焊接。横向接头焊缝的强度计算方法与纵向接头焊缝类似，只是焊缝的宽度和连接件的长度需要根据具体情况来确定。 3.对接焊缝强度计算方法 对接焊缝是将两个平行连接件通过焊接进行连接。对接焊缝的强度计算方法一般采用连接件的孔边有效长度来进行计算。孔边有效长度是指连接件孔边与焊缝的距离。对于不同类型的对接焊缝，可以根据实验得到的结果或者理论计算的方法来确定焊缝的强度。 4.角接焊缝强度计算方法

角接焊缝是将两个连接件按照一定的角度进行焊接。角接焊缝的强度 计算方法与对接焊缝类似，也是采用连接件的孔边有效长度来进行计算。 需要注意的是，上述计算方法是根据焊缝的形状和连接件的尺寸来确 定的，对于具体的焊缝强度计算，还需要考虑材料的物理性质、焊接工艺 参数等因素。 此外，还可以通过有限元分析等数值模拟方法来计算焊缝连接的强度。这种方法可以更真实地模拟焊接过程和焊缝的行为，得到更准确的强度预 测结果。 综上所述，焊缝连接的强度计算需要考虑多个因素，包括焊缝形状、 连接件尺寸、焊接材料的强度、物理性质和焊接工艺参数等。正确的强度 计算方法可以确保焊接结构的安全性和可靠性。

机械设计基础——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≤== 4 21 0d F A 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 []σπF d 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： ()σσστσσ3.15.03322 22=+=+=e ∴强度条件为：][4 3.12 1σπ σ≤= d F e 设计公式为：[] σπ0 13.14F 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％。

各类焊缝连接的强度计算_图文.

钢式中结构 , 一—缝计算长度一焊板施焊时 , 轴心拉力或轴心压力 , 当未采用引弧取实际长度减去 , 介 , —头为腹板厚度对接焊缝的抗拉介—值计。 ·连接件的较小厚度、对形接晓嚼愁洛图斜角角焊缝截面。抗压强度设角焊缝简化而得· “ 因此 , 对斜角角焊缝不论。有效截面应力情况如何都按承受剪力考虑仁日口一的斜角角焊缝有效厚度为。二, “ 带司图一卜。一的斜角角焊缝的有效厚度按理 , 也应等于多时 , 但考虑到这种锐角焊缝 , 的焊根处往往不易施焊 , , 尤其是小于。。较根图与轴心力垂直的对接焊缝其熔深往往难于满足要求 , 此外 , , 当对接直焊缝不能满足强度要求时可据试验焊缝有效截面的抗剪强度比焊件主体金属高强度却较低金属之间 , , 采用斜对接焊缝“ , 当斜焊缝倾角毛但焊缝熔合边的抗剪即簇 ·时 , 任何情况下都可认一·其值介于焊缝熔敷金属与主体倍。一般取为焊缝熔敷金属抗剪强度若将锐角角焊缝的有效厚因熔合边长度与有效厚度。仁曰。的度取为相差不大因此 , , , 应补充验算熔合边的抗剪强度。柑叫之二二二【二二二二二二斗一付将的斜角角焊缝的有效厚度。图斜对接焊缝。不论夹角大小均取为以使有效厚

度值适当留有余量。为与母材等强满足要求时 , , 不用计算 , 但由于斜对接焊 , 缝消耗材料较多施工不便。若抗拉强度不角愈小。 , 可采用二级焊缝或将接头位置留的余量愈多影响 , 。这样可避免熔深不够的不利移至内力较小处解决三、也避免了熔合边的补充验算四、斜角角焊缝的计算“ 不焊透的对接焊缝两焊脚的夹角不是的角焊缝称为斜。不焊透的对接焊缝主要用于外部需要平角角焊缝仓斜壁板缝相同 , , 图 , 这种焊缝往往出现在料整的箱形柱 , 图和 , 形连接。图管形构件等连接中以及其它不需要焊透之处。箱形柱的斜角角焊缝的计算方法与前述直角角焊只是不考虑与作用力垂直或倾斜的 , 纵向焊缝通常只承受剪力时 , 采用对接焊缝不必焊透全厚度形连接 , 但在与横梁刚性连接。焊缝强度增大的因素即取刀 , 。这是处有可能要求焊透全厚度大的板厚和受力均较考虑到以前的对角焊缝试验针对直角角焊缝进行的 , 绝大部分都是当采用角焊缝焊脚尺寸很大而对斜角角焊缝研时 , 可将竖直板开坡口作成带坡口的角焊缝。究很少 , 我国采用的计算方法也是根据直角图 年第期。总期。不焊透对接焊缝与普通角焊缝相比相同的。 , 在我考虑到焊缝根部不易焊满当上述最短距离图、 , 取二情况下 , , 可以大大节约焊条。此种 , 。正好是熔合边长度 , 形式的焊缝国外常归入角焊缝的范畴或接近于熔合边长度图或其 , 国新规范把它专列为不焊透的对接焊缝时等于隙存在 , , 则有效截面正好在熔合边了。日曰刀剑书干一内冷 , 廿毛 , 的丁附近抗剪强度较低时计算应取强度设计值 , 正面角焊缝受压时即使焊件之间有间。试验发现其承载能力提高很多。这 , 乓图托不焊透的对接焊缝 , 主要由于缺陷对焊缝抗压强度的影响较小而且有近似钢材承压的性质间缝隙较小切割 , , 如果两焊件之、不论边缘为轧制锯切或火焰可将。总会有部分焊件截面直接接触而分担。一部分内力形 , 故当正面角焊缝受压时 , 一坡口根部至焊缝表面最短距离一坡口角度强度设计值取为和刀。但作为正面焊缝受 , 不焊透对接焊缝的坡口有全拉时 , 其强度设计值不能提高参考 , , 仍采用打半角处形 , 、形和图形三种在箱形截面的转形坡口时、。采用半形和宜在板的这样作可。文

联接螺栓强度计算方法

联接螺栓的强度计算方法

一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m 2、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 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 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 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面0.10.12 一般工表面0.13-0.150.18-0.21 表面氧化0.20.24 镀锌0.180.22 粗加工表面-0.26-0.3 取K＝0.28，则预紧力 F＝T/0.28*10*10-3＝17500N 3、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d3＝8.16mm 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σ1(MPa)。 1s F A σ= =17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =0.51σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa 强度条件： =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s σ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 () 2031 tan 2 16 v T d F T W d ϕρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσ π =≤

钢结构连接计算书(螺栓)

钢结构连接计算书(螺 栓) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

钢结构连接计算书 一、连接件类别： 普通螺栓。 二、普通螺栓连接计算： 1、普通螺栓受剪连接时，每个普通螺栓的承载力设计值，应取抗剪和承压承载力设计值中的较小者。 受剪承载力设计值应按下式计算： 式中 d──螺栓杆直径,取 d = mm； n v──受剪面数目，取 n v = ； f v b──螺栓的抗剪强度设计值，取 f v b= N/mm2； 计算得：N v b = ×××4= N； 承压承载力设计值应按下式计算： 式中 d──螺栓杆直径,取 d = mm； ∑t──在同一受力方向的承压构件的较小总厚度，取∑t= mm； f c b──普通螺栓的抗压强度设计值，取 f c b= N/mm2； 计算得：N c b = ××= N； 故: 普通螺栓的承载力设计值取 N； 2、普通螺栓杆轴方向受拉连接时，每个普通螺栓的承载力设计值应按下式计算：

式中普通螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径，取 de= mm； f t b──普通螺栓的抗拉强度设计值，取 f t b= N/mm2； 计算得：N t b = ×× / 4 = N； 3、普通螺栓同时受剪和受拉连接时，每个普通螺栓同时承受剪力和杆轴方向拉力应符合下式要求： 式中 N v──普通螺栓所承受的剪力，取 N v= kN =×103 N； N t──普通螺栓所承受的拉力，取 N t= kN =×103 N； [(N v/N v b)2+(Nt/Nt b)2]1/2=[×103/2+×103/2]1/2 = ≤ 1； N v = N ≤ N c b = N； 所以，普通螺栓承载力验算满足要求！

机械设计教案：常用联接的认识与强度计算

授课教案

No 授课内容 任务9.1 键联接与销联接的认识 一、复习10分钟 复习上次课学习内容 二、教师导课与课程学习： （1）学习提示。15分钟 本任务将通过查表确定键的主要参数并写出该键的标记实例来认识键联接。 教师介绍本任务的学习内容。 （2）分小组学习: 40分钟 9.1.1键联接的类型、特点和应用 键联接多用于轴毂联接方式中，这种联连接结构简单、拆装方便、工作可靠。带轮与轴之间的键联接如图9-1所示。 键是标准件，分为平建、半圆键、楔键和切向键等。 1.平键联接 常用的平键有四类：普通平键，导向平键，滑键和薄型平键。普通平键属于静联接。导向平键和滑键与轮毂的键槽配合较松，属于动联接。 （1）普通平键 普通平键的端部形状可制成圆头（A型）、方头（B型）或单圆头（C 型），如图9-2所示。 A型B型C型（2）导向平键和滑键 当被联接的毂类零件在工作过程中需要在轴上作轴向滑动时（如变速箱中的滑移齿轮），可采用导向平键或滑键。 （3）薄型平键 薄型平键与普通平键类似，也分为圆头、方头和单圆头三种形式。薄型平键与普通平键宽度相同时，其高度约为普通平键的60%～70%，因而传递扭矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。 2.半圆键联接 下图为半圆键，其两侧面为工作面。轴上的键槽用盘铣刀铣出，键在槽中能绕键的几何中心摆动，可以自动适应轮毂上键槽的斜度。半圆键联接制造简单，装拆方便，缺点是轴上键槽较深，对轴削弱较大。适用于载荷较小的联接或锥形轴端与轮毂的联接。锥形轴端与轮毂的采用半圆键联接时，轴端可采用螺钉压板固定。学生发言汇报、记录学习笔记 学生发言汇报并记录学习笔记 阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记

过盈连接的设计计算

过盈连接的设计计算 提高扩展内容 第15章连接设计 1. 过盈连接的设计计算 教材15.4节简单介绍过盈连接的原理、特点及应用。鉴于此连接在机械工程中广泛应用，特作如下扩展，供读者参考。 1.1 过盈连接的特点及应用 过盈连接是利用连接零件间的过盈配合来实现连接的。这种连接也叫干涉配合连接((((((紧配合连接或。((((( 过盈连接的优点是结构简单、对中性好、承载能力大、在冲击载荷下能可靠地工作、对轴削弱少。其主要缺点为配合面的尺寸精度高、装拆困难。过盈连接主要用于轴与毂的连接、轮圈与轮芯的连接以及滚动轴承与轴或座孔的连接等。本节仅介绍圆柱面的过盈连接。 1.2 圆柱面过盈连接的设计计算 (1)过盈连接的工作原理及装配方法 1)过盈连接的工作原理 过盈连接是将外径为dd的被包容件压入内径为的包容件中(图1.1a)。由于配合BA 直径间有的过盈量，在装配后的配合面上，便产生了一定的径向压力。当连接,A，,B 承受轴向力F(图1.1b)或转矩T(图1.1c)时，配合面上便产生摩擦阻力或摩擦阻力矩以抵抗和传递外载荷。

a) 圆柱面过盈连接 b) 受轴向力的过盈连接 c) 受转矩的过盈连接 图1.1 圆柱面过盈连接的工作原理 2)过盈连接的装配方法 过盈连接的装配方法有压入法和温差法。 (((((( 压入法是利用压力机将被包容件直接压入包容件中。由于过盈量的存在，在压入过程中，配合表面微观不平度的峰尖不可避免地要受到擦伤或压平，因而降低了

连接的紧固性。在被包容件和包容件上分别制出如图1.2所示的导锥，并对配合表面适当加润滑剂，可以减轻上述擦伤。 温差法是加热包容件或(和)冷却被包容件，使之既便于装配，又可减少或避免损伤配合表面，而在常温下即达到牢固的连接。加热是利用电加热，冷却采用液态空气(沸 00点为-副194C)或固态二氧化碳(又名干冰，沸点为-79C)。 温差法可以得到较大的固持力，常用于配合直径较大的连接;冷却法则常用于配合直径较小时。 过盈连接的应用实例见图1.3及1.4。 由于过盈连接拆装会使配合面受到严重损伤，当装配过盈量很大时，装好后再拆开就更加困难。因此，为了保证多次装拆后的配合仍能具有良好的紧固性，可采用液压拆卸，即在配合面间注入高压油，以涨大包容件的内径，缩小被包容件的外径，从而使连接便于拆开，并减小配合面的擦伤。但采用这种方法时，需在包容件和(或)被包容件上制出油孔和油沟，如图1.4所示。 图1.2 过盈装配的导向结构图1.3 曲轴过盈连接组装件

单个螺栓连接的强度计算

单个螺栓连接的强度计算 螺纹连接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多 为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓连接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓 杆或被连接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或连接时常装拆，很可能 发生滑扣现象。 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓连接的计算 主要是确定螺纹小径d 1 ，然后按照标准选定螺纹公称直径（大径）d，以及螺母 和垫圈等连接零件的尺寸。 1. 受拉松螺栓连接强度计算 松螺栓连接装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷前，除有关零件的 自重（自重一般很小，强度计算时可略去。）外，连接并不受力。图15.3所示吊 钩尾部的连接是其应用实例。当螺栓承受轴向工作载荷 F (N)时，其强度条件 为 (15-6) 或 （15-7） 式中： d 1 ——螺纹小径，mm； [σ]——松连接螺栓的许用拉应力，Mpa。见 表15.6。 图15.3 2. 受拉紧螺栓连接的强度计算 根据所受拉力不同，紧螺栓连接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三类。 ①只受预紧力的紧螺栓连接 右图为靠摩擦传递横向力F的受拉螺栓连接，拧紧螺母后，这时螺栓杆除 受预紧力F`引起的拉应力σ=4F`/πd 12 外，还受到螺纹力矩T1引起的扭转切应 力：

对于M10～M68的普通螺纹，取d 1、d 2和λ的平均值，并取φV =arctan0.15，得τ≈0.5σ。由于螺栓材料是塑性材料，按照第四强度理论，当量应力σe 为 (15-8) 故螺栓螺纹部分的强度条件为： (15-9) 或 (15-10) 式中[σ]为静载紧连接螺栓的许用拉应力，其值由表15.6查得。 ② 受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接。 图15.5所示压力容器的螺栓连接是受预紧力和轴向工作载荷的典型实例。这种连接拧紧后螺栓受预紧力F`，工作时还受到工作载荷F 。一般情况下，螺栓的总拉 力F 0并不等于F 与F`之和。现分析如下： 图15.5 图15.6 螺栓和被连接件受载前后的情况见图15.6。图a 为螺母刚好拧到与被连接件接触，此时螺栓与被连接件均未受力，因而也不产生变形。图b 为螺母已拧紧，但尚

机械设计基础连接件的设计与计算

机械设计基础连接件的设计与计算为了确保机械装置的稳定运行和可靠性，连接件在机械设计中起着至关重要的作用。本文将讨论机械设计中常见的连接件类型，并介绍它们的设计与计算方法，以满足设计要求。 一、螺栓连接 螺栓连接是机械设计中最常见的连接方式之一，其设计与计算涉及到以下几个方面： 1. 材料选择：根据连接件所承受的载荷和工作环境的要求，选择合适的材料。常见的螺栓材料有碳钢、合金钢等。 2. 螺栓类型选择：根据连接件的要求和工作环境，选择合适的螺栓类型，如普通螺栓、高强度螺栓等。 3. 预紧力计算：预紧力是螺栓连接中的重要参数，它直接影响到连接件的紧固性能。预紧力的计算需要考虑连接件的材料、载荷和工作条件等因素。 4. 螺栓抗滑移计算：连接件在工作中可能会受到剪切力和转动力的作用，因此螺栓的抗滑移能力也需要进行计算。 二、销连接 销连接也是常用的连接方式之一，在机械设计中使用较多。销连接涉及到以下几个方面的设计与计算：

1. 销的尺寸计算：首先需要确定销的材料，然后根据连接件的要求 和工作条件，计算销的直径和长度等尺寸。 2. 销的承载能力计算：根据连接件所承受的载荷和工作条件，计算 销的承载能力，确保连接的稳定性和可靠性。 3. 销连接的公差设计：公差设计是保证连接件质量的重要环节，需 要根据连接件的功能和工作要求，合理设定公差范围。 三、键连接 键连接是常见的传动连接方式，在机械设计中广泛应用。键连接的 设计与计算包括以下几个方面： 1. 键的材料选择：根据连接件受力情况和工作环境，选择合适的键 材料，例如碳钢、不锈钢等。 2. 键的尺寸计算：根据连接件的要求和工作条件，计算键的宽度、 长度和高度等尺寸。 3. 键的承载能力计算：计算键在承受剪切力和转矩力时的承载能力，以确保连接的可靠性和稳定性。 四、焊接连接 焊接连接是机械设计中常用的连接方式之一，其设计与计算涉及到 以下几个方面： 1. 焊接材料选择：根据连接件的要求和工作条件，选择合适的焊接 材料，如焊条、焊丝等。

装配式建筑施工中的连接节点设计与强度计算方法研究

装配式建筑施工中的连接节点设计与强度计 算方法研究 随着建筑行业的发展和人们对可持续发展的追求，装配式建筑成为当前建筑领域的一个热门话题。装配式建筑以其高效、环保、灵活等特点，得到了越来越多的关注和应用。在装配式建筑施工过程中，连接节点的设计与强度计算是一个重要而复杂的问题。本文将对该问题进行探讨，并提出相应解决方法。 一、现有设计与计算方法的不足 在传统建筑施工中，连接节点往往通过焊接或螺栓连接等方式来实现。然而，在装配式建筑中，由于模块化构件分离并在工厂预制，因此需要特殊设计以保证连接节点的强度和稳定性。 目前存在着一些问题，例如： 1. 缺乏统一规范：由于各国对于装配式建筑标准及技术规范尚未完善，导致连接节点设计缺乏统一依据。 2. 可靠性需改进：传统施工方法在连接节点设计上积累了大量经验和规定；而装配式建筑领域尚未有足够的实践和验证，使得连接节点的可靠性有待提高。 3. 考虑全局性不够：装配式建筑中模块化构件可以根据需要进行重复使用，因此连接节点设计应考虑全局性，并充分满足拆卸、运输和组合的要求。 二、改进的设计与计算方法 为了解决以上问题并确保装配式建筑连接节点的强度和稳定性，我们提出以下改进的设计与计算方法：

1. 结合现有规范制定新标准：在装配式建筑领域，由于缺乏统一规范，我们可 以结合现有施工标准，在保证构件交换能够实现时，制定适用于装配式建筑的新标准。该标准应对连接节点的材料选择、尺寸设计及预紧力要求等方面进行规定。 2. 引入数值模拟技术：采用数值模拟技术可以对连接节点在受力条件下的行为 进行更加准确地分析。通过建立连续体与离散元素相结合的数值模型，可以模拟出连接节点在承载荷载作用下产生塑性变形、破坏及失稳等问题。这将有助于预测连接节点的强度、判断其失效机制以及优化设计方案。 3. 结构应力分析及优化：在连接节点设计中，结构应力分析是非常重要的一环。通过使用有限元方法等工具，可以模拟出连接节点在受力情况下的变形和应力分布，并提前发现潜在的问题。基于此，我们可根据材料特性及荷载条件进行参数变异与优化，从而提高连接节点的强度和稳定性。 4. 考虑运输与组装：装配式建筑具有运输、组装等阶段，因此，在连接节点设 计时需要考虑全局性。这包括采用符合要求但尽可能简化的接口设计、提供适宜的安装设备以满足不同场地条件等方面。此外，在实际施工过程中需要合理设置组装顺序，并针对可能出现的安全隐患进行风险评估与处理。 三、案例研究 为了验证上述改进方法的有效性，我们进行了一项关于装配式建筑连接节点设 计与强度计算方法研究的案例研究。 选取某高层火灾逃生塔楼为研究对象，首先利用数值模拟技术模拟出连接节点 的受力情况，并采用有限元法模拟节点的应力和变形。通过对材料参数、几何尺寸等进行优化分析，得出合理的设计方案。 随后，在较大比例实验室模型上进行了试验验证，并与数值模拟结果进行对比。实验结果表明，通过本研究方法获得的连接节点设计具有良好的强度和稳定性。四、结论

螺栓连接强度校核与设计

受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计 受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示： 图1 受轴向载荷松螺栓连接 受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算： 校核计算公式： 设计计算公式： 许用应力计算公式： 式中：――轴向载荷，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――螺栓 屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；――安全系数，取值范围： 。

受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示： 图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接 受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式： 按挤压强度校核计算： 按抗剪强度校核计算： 按挤压强度设计计算： 按抗剪强度设计计算： 式中：――受横向载荷，N；――受剪直径，（＝螺纹小径），mm，查表 获得；――受挤压高度，取、中的较小值，mm；m――受剪面个数。 许用应力的计算公式分两组情况，如表1： 表1 许用应力计算公式

表中：为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。 受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计 受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示： 图1 受横向载荷紧螺栓连接 受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下： （1）预紧力计算公式： （2）校核计算公式： （3）设计计算公式： （4）许用应力计算公式： 式中：――横向载荷，N；――螺栓预紧力，N；――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。钢对钢

时，为0.15 左右；――螺纹小径，从表中获取；――螺栓屈服强度，MPa， 由螺栓材料机械性能等级决定；――安全系数，按表1选用。 表1 预紧螺栓连接的安全系数 受轴向载荷紧螺栓连接（静载荷）强度校核与设计受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示： 图1 受轴向载荷紧螺栓连接 受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式： 强度校核计算公式： 螺栓设计计算公式： 许用应力计算公式： 总载荷计算公式： 预紧力计算公式：

机翼结构设计方案及强度计算

机翼结构设计方案及强度计算 模型一 设计思路：根据设计要求，机翼全长4m,翼弦长1m，前后两根梁。于是利用abaqus软件的壳单元建立了一个基本的机翼模型。 图1 单只机翼模型 然后参考《实用飞机复合材料结构设计与制造》、《复合材料设计手册》、《复合材料力学》等资料，初步设计机翼采用蒙皮夹心结构，上下表面分别铺3层复合材料，考虑到机翼的工况采用[45/0/-45]铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图2所示。中间夹心材料采用PMI泡沫，该材料具有突出的比强度和良好的耐蠕变性，可以很好的克服屈曲。夹心材料厚度初步拟定为5mm，进行计算模拟，如果屈曲明显则可加厚。 表1 机翼的材料参数

图2 机翼的蒙皮夹心铺层结构 考虑到梁是主要的承力部件，采用[-45/0/45/90]s铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图3所示。 图3 梁的铺层结构

利用abaqus模拟计算时将工况环境简化，采用一端固定，在机翼下表面加载Y方向的升力，分布如图5所示。 图4 机翼的固定端约束 图5 机翼的载荷分布

模型一的计算结果： 梁每层复合材料的应力云图 图6 梁每层复合材料的应力云图 梁的计算结果分析： 从计算结果中不难发现，机翼前缘的梁承受的力要比尾部的梁大很多，可以考虑适当加厚。对比各层复合材料的受力情况，0°的复合材料层受力明显，可以适当增加0°的复合材料层数。靠机身段的梁应力集中明显，可以在该部位适当增加梁的厚度，也可考虑用工字梁强化该部位。

机翼每层复合材料的应力云图： 图7 机翼每层复合材料的应力云图（1-5层）

图7 机翼每层复合材料的应力云图（6-7层） 图8 机翼的变形云图 计算结果总体分析： 表2 模型一的计算结果 部件材料最大应力最大剪应力 梁、肋单向带复材454.8MPa9.872Mpa 蒙皮单向带复材315.4MPa15.1 Mpa 蒙皮PMI泡沫0.278MPa0.0175 MPa 单向带复材的拉伸强度为1541MPa，PMI泡沫的拉伸强度为1.6MPa 单向带复材的剪切强度为60MPa，PMI泡沫的剪切强度为0.8MPa 从表中可以得出，模型的强度在材料的许用强度范围内，该设计符合强度要求。根据设计要求，机翼的最大变形量小于机翼展长的1%，即40mm。而该模型的最大变形为67.2mm>40mm，该设计不符合变形要求。改模型的双翼总质量为13.8325 Kg。

桥梁设计中的荷载与强度计算

桥梁设计中的荷载与强度计算 桥梁是连接兩岸的交通枢纽，因此设计需要考虑到荷载和强度的计算。荷载是指施加在桥梁上的力量，而强度则是指桥梁本身的抗压能力。在桥梁设计中，荷载与强度计算是关键的环节，直接影响到桥梁的安全性和可靠性。 在桥梁设计中，荷载的计算是非常重要的一环。荷载可以分为静载和动载两种类型。静载是指固定在桥梁上的常规荷载，比如桥墩、桥面上的自重。动载则是指施加在桥梁上的非固定荷载，比如汽车、火车等运输工具产生的荷载。荷载计算需要考虑到结构元素的材料、形状和使用条件等因素，并采用一系列的计算方法，如上下限法和载荷影响线法等。同时，荷载计算还需要根据实际的使用情况，如运输工具的类型和数量，来确定设计的荷载标准。 荷载计算的结果直接关系到桥梁的强度。在桥梁设计中，强度是指桥梁的抗压能力和承载能力。强度的计算需要考虑到材料的特性、结构的几何形状和荷载等因素。对于不同形式的桥梁，如梁桥、拱桥和斜拉桥等，强度计算的方法也会有所不同。通常使用的方法包括静力分析和动力分析等。静力分析是指根据静力学原理进行强度计算，而动力分析则是指根据动力学原理来进行强度计算。无论使用哪种方法，都需要将荷载考虑进去，以确保桥梁的强度能够满足实际使用的要求。 除了荷载和强度计算以外，桥梁设计中还需要考虑到其他一些因素。例如，施工条件和使用环境等。施工条件包括桥梁的施工方式、设备和工程进度等，需要保证施工的安全性和可行性。而使用环境则包括桥梁所处的地理位置、气候条件和周边环境等，需要考虑到桥梁的耐久性和使用寿命等。这些因素都需要在桥梁设计中进行综合考虑，并在计算过程中进行相应的调整和修正。 在实际的桥梁设计中，荷载与强度计算是结构工程师必须面对的挑战。荷载计算需要考虑到多种因素，如材料和形状等，以及规定的荷载标准。强度计算则需要考虑到荷载和结构的特性，并采用适当的计算方法。同时，还需要考虑到施工条件

钢结构强度计算

钢结构强度计算 在建筑工程中，钢结构强度计算是确保建筑安全和稳定性的重要环节。本文将介绍钢结构强度计算的基本原理和方法，以及如何应用这些原理和方法进行有效的强度计算。 一、钢结构强度计算的基本原理 钢结构强度计算主要考虑了材料的力学性能、构件的几何形状和尺寸、荷载类型和大小等因素。在静力荷载作用下，钢结构构件的强度通常由其最大承受能力决定。这个最大承受能力是构件材料在特定条件下所能承受的最大应力。在实践中，通常根据构件的重要性、荷载的性质和材料的特性来确定安全系数，以确保构件的实际应力不超过其极限应力。 二、钢结构强度的计算方法 1、经验法：经验法主要基于过去的工程实践和实验数据，通过对比 类似的结构和荷载条件来估算新的结构的强度。这种方法虽然简单，但需要大量的实践经验和准确的工程判断。 2、理论法：理论法利用了力学原理和材料力学的知识，通过建立数 学模型来精确地计算结构的强度。这种方法需要深入理解力学和材料

力学的知识，并且需要精确的荷载和结构参数。 3、实验法：实验法是通过实验测试来直接确定结构的强度。这种方法虽然准确，但需要大量的时间和资源。 三、钢结构强度计算的实践应用 在实际工程中，钢结构强度的计算通常会结合以上三种方法。会根据经验法和理论法进行初步估算，然后根据实验法进行精确的校核。例如，在设计一个新的钢结构桥梁时，设计师可能会根据过去的桥梁设计经验来初步估算桥梁的强度，然后通过实验测试来验证其估算的准确性。 四、结论 钢结构强度计算是钢结构设计中的重要环节。设计师需要根据结构的特性、荷载的条件和材料的特点，结合经验法、理论法和实验法来进行综合计算和分析，以确保结构的安全性和稳定性。也需要不断更新和完善计算方法和技术，以适应不断变化的工程需求和材料性能。 钢结构强度计算是一个复杂而关键的过程，需要设计师具备深入的专业知识和丰富的实践经验。只有通过精确的计算和分析，才能确保钢结构工程的安全性和稳定性，为人类创造一个安全、舒适的生活环境。

第六章强度与连接件设计_工程力学

第六章强度与连接件设计 工程力学的任务是研究解决工程实际中结构的分析与设计问题。构件与结构的力学分析与设计，对于工程技术人员是十分重要的。 §6.1 强度条件和安全系数 对于将要设计的结构或构件，应当满足其预定的设计目标。依据设计目标完成初步设计后，即已知结构或构件的几何尺寸、材料、工作条件和环境、需要承担的最大设计载荷及所允许的变形大小等。为保证完成其正常功能，所设计的结构或构件必须具有适当的强度和刚度。 所谓强度，就是结构或构件抵抗破坏的能力。若结构或构件足以承担预定的载荷而不发生破坏，则称其具有足够的强度。不允许破坏的结构和构件, 因为强度不足而发生破坏，是不能允许的。另一方面，在某些情况下，如剪板机剪板、冲床冲孔、压力锅上的安全堵等，需要破坏的构件因为强度过大而不破坏，也是失败的设计。因此，所有的构件都有必要的强度要求。 所谓刚度则是结构或构件抵抗变形的能力。若结构或构件在设计载荷的作用下所发生的变形小，能保证结构或构件完成其预定的功能，则称其具有足够的刚度。因为固体的弹性变形较小，刚度一般是足够的。但对于一些设计精度较高的、有特殊要求的结构或构件，如传动轴、大跨梁等，也必须考核其是否满足刚度要求，使变形限制在保证正常工作所允许的范围内。 在第四章中，已经从拉压杆件的最简单问题入手，讨论了变形体力学问题的分析方法，并通过力学分析得到了结构或构件在给定载荷下的内力、应力和变形。由力学分析得到的、构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力，称为工作应力。 另一方面，在第五章中又通过材料力学性能的实验研究，得到了材料可以承受的极限应力指标。对于脆性材料，应力到达强度极限 b时，会发生断裂；对于塑性材料，应力到