2020-2021学年第二学期高二机械基础（高教版）教案10.2 单个螺栓连接的强度计算

教 案 教师姓名 授课形式 讲 授 授课时数 2 授课日期 与授课班级 2021年03月30日 授课章节名称 及教学内容 10.2 单个螺栓连接的强度计算 教 学 目 的 及要求 理解普通螺栓和铰制孔螺栓的受力性质； 掌握螺栓的强度计算方法。 教 学 重 点 普通螺栓的强度计算 教 学 难 点 外力作用下的紧螺栓强度计算 使 用 教 具 常规教具 课 外 作 业 备 注 授课主要内容或板书设计 按照受力性质，螺栓可分成普通螺栓（也称受拉螺栓）和铰制孔螺栓（也称受剪螺栓）两大类，普通螺栓又可分为不预紧的松螺栓连接和有预紧的紧螺栓连接。受轴向载荷的螺栓必须采用普通螺栓；而受横向载荷的螺栓，既可以采用普通螺栓，也可采用铰制孔螺栓。 当采用普通螺栓传递横向载荷时，靠螺栓连接的预紧力使被连接件结合面间产生摩擦力来传递横向载荷，此时螺栓所受的是预紧力，仍为轴向拉力；当采用铰制孔用螺栓传递横向载荷时，螺杆与铰制孔间是过渡配合，工作时靠螺杆受剪，杆壁与孔相互挤压来传递横向载荷，此时螺杆受剪切力和挤压力。 ① 只受预紧力作用的螺栓。预紧螺栓连接在拧紧螺母时，螺栓杆除沿轴向受预紧力F'的拉伸作用外，还受螺纹力矩的扭转作用。预紧力和扭矩将分别使螺纹部分产生拉应力及扭转剪应力，因一般螺栓采用塑性材料，故可用第四强度理论求得其当量应力。整理可得螺纹部分的强度条件为 ≤ ② 受预紧力及横向载荷共同作用的螺栓。图10-18（a）所示为受横向载荷R作用的紧螺栓连接，这种连接的螺栓与被连接件的孔壁间有间隙。拧紧螺母后，依靠螺栓的预紧力F′使被连接件相互压紧。当被连接件受到横向工作载荷R的作用时，由预紧力产生的结合面间的摩擦力将抵抗横向力R，从而阻止摩擦面间产生相对滑动。因此，这种连接正常工作的条件为被连接件彼此不产生相对滑动，即 F′zfm≥KR （10-14） ③ 受预紧力及轴向载荷共同作用的螺栓。 （10-15） 式中，cb、cm分别为螺栓刚度和被连接件的刚度，cb/（cb+cm）称为螺栓的相对刚度，其值可查阅相关手册。 考虑到螺栓工作时可能被补充拧紧，在螺纹部分也将产生扭转剪应力，故将总拉力F增大30%作为计算载荷。则受拉螺栓螺纹部分的强度条件为 ≤ 4.铰制孔螺栓强度计算： 螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为 ≤ （10-17） 螺栓杆的抗剪强度条件为 ≤ （10-18） 学科网（北京）股份有限公司 $