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关于6061上车螺纹强度的计算?

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发表于 2014-9-11 18:30:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
一根6061铝杆,直径Φ90mm,一端30mm车M86X3螺纹长30mm用于吊装,铝杆上承受大越2.5吨的重量,要求校核端部螺纹是否会破坏?, }1 q6 ]- _$ \! |! W6 k, b: Z
计算如下:按照螺纹牙的强度计算公式:; u( p* O& I+ P9 q, @4 p
      1.剪切强度条件 τ=F/(πdbu)≤[τ]  则 F=[τ]πdbu,式中d为螺纹大径Φ86mm, b为螺纹牙根部厚度,根据普通螺纹基本牙型可以算得b=P-P/8-P/4=5/8P=5/8*3=1.875mm,  u为螺纹工作圈数,u=H/P,H为螺纹长度30,则u=30/3=10圈,    许用应力[τ]按[σ]=σs/(3~5),[τ]=0.6[σ]计算,6061的σs=276MPa,则[τ]=0.6σs/5=0.6*276/5=33.12MPa,  则F=[τ]πdbu=33.12*3.14*86*1.875*10N=167.784KN;! T; ?' d0 ]' Z: G9 ^
       2.弯曲强度条件 σ=6FL/(πdb^2u)≤[σ]  则F=[σ]πdb^2u/(6L),式中L为弯曲力臂,L=d-d2/2,中经d2=d-0.6495P,则L=d-(d-0.6495P)/2=86-(86-0.6495*3)=0.974mm,  [σ]=σs/(3~5)=276/5=55.2,  则F=[σ]πdb^2u/(6L)=55.2*3.14*86*1.875^2*10/(6*0.974)N=89.67KN;
' K) o3 w7 s& L& m' `) U, ^% q        3.按F=89.67KN计算,能够承受的重量M=F/g=89.67/9.8吨=9.15吨≥2.5吨;) {0 u9 Q+ v4 `  K1 b, ?
        4.故端部螺纹不会破坏;
. S+ k$ j& S4 v8 H, _上面计算中,许用应力[τ]按[σ]=σs/(3~5),[τ]=0.6[σ]计算,是按普通钢材计算的,但材料为6061,不知道在这样计算是否合适?, N5 }* {8 I# C, n) P
铝材上的螺纹许用应力是多少?
1 v  v% e# ?6 |* Y5 w
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发表于 2014-9-12 11:34:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 dongst 于 2014-9-12 11:35 编辑
  f7 V$ X0 _, U) _6 Q! A" S5 N7 f, \5 n4 W
螺纹破坏,一看螺杆强度,二看是否滑牙。, H! u" E" a2 r" \+ Y
2.5T的轴向的拉力在螺杆上产生的应力只有1~2MPa,所以主要是滑牙的情况。
' P/ @8 V% X1 b( t7 n) b  T2.5T的力,大约40%会作用在第一圈上,所以第一圈载荷10KN。
! q: t/ B( G5 Y' ~一圈螺纹面积约585mm^2.
$ D# f; o' [# }所以第一圈螺纹上产生的剪切应力约为17MPa。
: |, E, r! w2 I9 q* [这个6061杆件是变形铝,不知道有没有经过热处理,如果没有,那屈服强度不会超过55MPa。- m3 ]3 Q: t* Q8 g- ^) F
所以许用剪切强度不过55/(n*1.732)=31.75MPa/n1 t) b9 t3 v$ _% M& L5 k
所以如果没什么冲击,速度不快的吊装,我认为也不会滑牙。; S* z: ]' @( b$ E$ _( M' _# R8 }; H
" }# ^+ t) S! h& x/ o: G
另外,我不是很理解楼主为何计算弯曲强度。
% X2 x) J/ n  n9 F5 T$ A+ e: x" z, Y8 o/ k9 L; w3 g. }& d$ O$ y
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 楼主| 发表于 2014-9-12 12:28:44 | 显示全部楼层
dongst 发表于 2014-9-12 11:34   V  g3 J5 w) M  A
螺纹破坏,一看螺杆强度,二看是否滑牙。
$ x6 z7 n8 T5 L+ q* l2.5T的轴向的拉力在螺杆上产生的应力只有1~2MPa,所以主要是滑牙 ...
' S2 r2 z$ I2 [: C* ]
如果将一圈螺纹沿螺纹大径d处展开,则可以看做是长度为πd的悬臂梁,假设螺纹所承受的压力作用在以螺纹中经d2为直径的圆周上,则螺纹不仅受压力作用,还将承受弯矩作用。7 W5 n- x, M- Q1 U: P/ a
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 楼主| 发表于 2014-9-12 12:48:54 | 显示全部楼层
如果按照螺纹第一圈承受1/3载荷,对螺纹第一圈进行校核,则上面计算公式  2.弯曲强度条件的计算可改为1/3F=[σ]πdb^2/(6L),则F=8.967*3=26.9KN,  则能够承受的重量M=F/g=26.9/9.8吨=2.745吨≥2.5吨,所以端部螺纹强度足够。
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 楼主| 发表于 2014-9-13 09:28:35 | 显示全部楼层
用软件做了一下应力分析,承受2.5吨的重量,螺纹根部最大应力达到72.83MPa,已经大于55.2MPa,那螺纹根部会不会破坏那?

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点评

载荷是直接加载在右端面上的,不具有依次递减的作用,但这样简化加载后,载荷就应该不是只作用在前几圈,也就是前几圈的载荷应该小于它们实际应该承受的载荷,那么仿真的应力也应该小于实际应力  发表于 2014-9-18 21:38
网格划分使用的是AutoGEM自动划分,边界条件是固定左端面,右端面上加载压力  发表于 2014-9-18 21:33
载荷作用在前几圈,依次递减,你认为你的云图是否有依次递减的特性?如果没有,那显然是模拟用的边界模型不对!  发表于 2014-9-15 12:12
你是怎么划分网格及加载边界条件的? 有限元不能生搬硬套!  发表于 2014-9-15 12:09
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发表于 2014-9-13 16:30:17 | 显示全部楼层
学习来了朋友大师们
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发表于 2014-9-17 21:16:42 | 显示全部楼层
我把你们的讨论保存了慢慢学习学习2 {& @0 C7 m# l+ b! G. w" ^
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 楼主| 发表于 2014-9-18 22:47:11 | 显示全部楼层
按照第四强度理论对应力进行校核:! n5 P9 S. V6 n6 W# y
1.τ=1/3F/(πdb)=1/3*2500*9.8/(3.14*86*1.875)=16.129MPa;$ K& p* W/ Q4 z/ n
2.σ=1/3*6FL/(πdb^2)=1/3*6*2500*9.8*0.974/(3.14*86*1.875^2)=50.272MPa;5 l7 K" \7 D$ E$ l6 @
3.σ1=σ/2+√((σ/2)^2+τ^2)=55MPa  b7 ^1 x* D/ `$ Y* h
   σ2=0MPa, K, ?5 T8 u1 [* a4 F8 p# D
   σ3=σ/2-√((σ/2)^2+τ^2)=-4.732MPa) p7 D. J' A! V4 t, `/ L% V) K
   σr4=√(0.5((σ1-σ2)^2+(σ2-σ3)^2+(σ3-σ1)^2))=57.512MPa;( K7 X4 n5 S6 c7 N" `$ O7 N4 _& j
4.σr4≥55.2MPa,故螺纹强度不足。
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发表于 2014-11-26 20:46:14 | 显示全部楼层

' u, w; F) m8 [. g3 M' R/ l2 b* G6 m$ ]1 @* F1 g, \0 a  z: U
大使首楼有点笔误~, T9 f5 D0 d9 u; Y7 }

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 楼主| 发表于 2014-12-2 09:56:34 | 显示全部楼层
yhn567 发表于 2014-11-26 20:46 6 W4 \. O- C/ u9 A- ~/ c0 |
大使首楼有点笔误~
% i+ M/ F# p: M! a5 N) I& A: H8 l
恩,呵呵,没注意,谢谢啦!. o1 [9 Q, X) K8 ~/ I: R
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