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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?
& R% \; N3 N6 x+ ]计算如下:按照螺纹牙的强度计算公式:
/ F& O( w- n" {/ R3 v      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;
: [& B; t9 X/ u9 Q       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;' i$ Z; I: @6 F
        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;& M) m9 h" |& o2 s! A
        4.故端部螺纹不会破坏;
- L  U2 d1 r" g9 G0 |' d4 \# c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?1 x: D* R6 n* h" \  z, h
铝材上的螺纹许用应力是多少?
2 m" }+ {& c# u  Y+ `* h
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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 . A' g$ y9 c4 k9 P' M; S  P

7 e; {3 W4 {5 Y! l& L$ o螺纹破坏,一看螺杆强度,二看是否滑牙。
3 J% \0 z  C( C! M8 E2.5T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。: N! T/ E8 @1 q- }+ ^, q' y4 E- O
2.5T的力,大约40%会作用在第一圈上,所以第一圈载荷10KN。  F5 e/ Q* j: i7 i3 l
一圈螺纹面积约585mm^2.5 l3 C& e1 Z6 N# t. C9 C1 c
所以第一圈螺纹上产生的剪切应力约为17MPa。1 W( q# b* C+ @5 k( L
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。$ v: Z) V& c1 _* x+ N. l5 f
所以许用剪切强度不过55/(n*1.732)=31.75MPa/n
' J3 R2 u1 l0 c9 K" P所以如果没什么冲击,速度不快的吊装,我认为也不会滑牙。+ d2 o% J. @0 X+ |" M& [* v1 C

/ u: W- t' t8 _8 D. N1 e# Q另外,我不是很理解楼主为何计算弯曲强度。
" i( W6 p# {5 c( r/ H: w: a6 ?5 N1 `4 M# Q: e: i7 I) r0 }
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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 2 F- J+ u7 w- `, B% u
螺纹破坏,一看螺杆强度,二看是否滑牙。6 F! c! @2 ]; P+ c% i& W( `
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 ...
4 _1 W1 g$ n+ I' l: L1 g
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。
! R0 y0 n( ]1 d7 m7 {8 ~0 J
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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
) w: w) Y1 G3 g1 b- l
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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:; W# @+ c: D" c/ O. f6 c
1.τ=1/3F/(πdb)=1/3*2500*9.8/(3.14*86*1.875)=16.129MPa;
- z1 l& G( ~3 }6 F2.σ=1/3*6FL/(πdb^2)=1/3*6*2500*9.8*0.974/(3.14*86*1.875^2)=50.272MPa;
" b5 H% T+ m- _3.σ1=σ/2+√((σ/2)^2+τ^2)=55MPa
. {5 t2 B! v5 T: Y; x   σ2=0MPa
& c% m0 J2 s, q; i% A) a5 q. p   σ3=σ/2-√((σ/2)^2+τ^2)=-4.732MPa, h& X2 k* w% I! U: i2 q1 q- n& E
   σr4=√(0.5((σ1-σ2)^2+(σ2-σ3)^2+(σ3-σ1)^2))=57.512MPa;4 |' Y9 i5 s5 q" X2 Q2 M3 L
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
- N& v9 \. X& [( h! e3 b7 o
3 O- ~* x  P) h7 `
大使首楼有点笔误~
' z- f5 n2 w8 n- W; ~

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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 8 e9 b# A  H  \' f. p+ x' B
大使首楼有点笔误~
+ K& |+ _- o! v+ k1 |- b4 `  G- F
恩,呵呵,没注意,谢谢啦!
3 _* d2 m& k) {
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