螺栓连接的强度计算示例

例题11—2如图11—10所示，有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接。已知气缸中的气体压强为2MPa，气缸的内径2D500mm，螺栓分布圆直径1D650mm。要求紧密连接，气体不得泄漏，试设计此螺栓组连接。解题分析本题是受轴向载荷作用的螺栓组连接。因此应按受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接计算。此外，为保证气密性，不仅要保证足够大的残余预紧力，而且选择适当的螺栓数目，保证螺栓间距不宜过大。具体设计步骤见表11—8。表11—8螺栓组连接设计步骤设计项目计算内容和依据计算结果1.初选螺栓数目z因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间间距不致过大，所以应选较多的螺栓，初选z＝24。z＝242.计算螺栓的轴向工作载荷F（1）螺栓组连接的轴向载荷QF224QDFp2550023.92710N4（2）单个螺栓所受轴向载荷F53.9271016362.5z24QFFN53.92710NQF16362.5NF3.计算单个螺栓的总拉力1F考虑到气缸中气体的紧密性要求，残余预紧力0F取F8.1。则有1FF+0FF＋1.82.82.816362.545815FFN145815NF4.确定螺栓材料的许用应力由表11—5选螺栓的材料等级为5.6级，所以屈服极限s300MPa，若不控制预紧力，则螺栓的许用应力与直径有关。估计螺栓的直径范围为M16～M30，查表11—7，取[]120MPa][安全系数5.2S，则s300[]120S2.5MPa5.计算螺栓直径1d≥141.341.34581525.139[]120Fmm查设计手册，取M30（1d26.211mm25.139mm，且与估计相符）。取螺栓M306.螺栓间距0t实际的螺栓间距为1065085.1z24Dtmm查表11—2，p1.6~4MPa时，4.54.530135tdmm，0tt，满足紧密性要求。085.1mmt7.结论选用强度等级为5.6的M30六角头螺栓，数量24个。标注为GB／T5782—200024—M30。