解：
F?
M ? F? ? L
1）失效形式和计算准则
（1）受载最大的螺栓被拉断
Fmax
?
ca
?
1.3F2
?
4
d12
?
[?
]
M
F?
（2）接合面受载最大处被压溃
? P max
??
p??
pmax
?
zF0 A
?
M W
? [?
P]
（3）接合面受载最小处出现缝隙
? P min
??
p??
pmax
?
zF0 A
?
M W
第二篇 联 接
要点： ? ? ? ?
螺纹联接主要类型 螺纹联接的预紧和防松 单个螺栓联接的强度计算 螺栓组联接的受力分析
不同受力形式下螺栓组联接的强度计算
联接 载荷 联接 受力最大螺栓 性质 性质 类型 所受的力
强度 计算
松
螺 栓 轴向 普通
F
联 接 载荷 螺栓
F
F
?
?
?
4
d12
? [? ]
或
d1 ?
? 2? 220 ? (3.0 ? 0.1) ? 224.8 (3.0 ? 0.1)(2 ? 9.15 ? 224.8)
? 2.3 ? 1.5
满足强度条件
例7．
Fmax
M
F?
1）指出该联接的失 效形式和计算准则 2）求保证联接不滑移 所需要的预紧力F0 3）求螺栓最小直径d1
解：此螺栓联接，虽然外载荷与螺栓的轴线垂直，但没有 作用在联接结合面上，应将外载荷向联接结合面简 化，得一横向力和一倾覆力矩，是一个典型的紧螺 栓联接受横向力 F? 和倾覆力矩M共同作用的例子。应 分别按紧螺栓联接受横向力F? 和紧螺栓联接受倾覆力 矩M求出作用在螺栓上的载荷。
?
P
?
F d0lmin
? [?
]P
联接 性质
紧 螺 栓 联 接
载荷 性质
转矩 T
联接 类型
普通 螺栓 联接
受力最大螺栓 所受的力
强度 计算
F0 ?
KST
z
f ? ri
i?1
? ca
?
1.3 F 0
1 4
?
d
2 1
? [? ]
或
d1 ?
1.3? 4F0
? [? ]
铰制 孔用 螺栓 联接
Fmax
?
T ?rmax
4F
? [? ]
联接 载荷 联接 受力最大螺栓 性质 性质 类型 所受的力
强度 计算
紧
普通 螺栓
F0
?
KS F? f ?i ?z
? ca
?
1.3F 0
1 4
?
d
2 1
? [? ]
螺
联接
栓 横向
或
d1 ?
1.3? 4F0
? [? ]
联
力 FΣ
接
铰制
孔用
F ? F? z
?
?
F
? 4
d02
?
[? ]
螺栓 联接
螺栓所受总拉力 F2 ? F1 ? F ? 2.65F ? 19512 N
又因是汽缸盖联接，选螺栓材料为 45号钢，6.8级，查表
5—8， ? S ? 480 MPa
[? ] ? ? S ? 480 ? 369.2 MPa
S 1.3
d1 ?
4 ? 1.3 ? F2 ?
? [? ]
4 ? 1.3 ? 19512 ? 9.353
? ? 369.2
mm
故选M12的螺栓 d1=10.109mm>9.353mm
校核疲劳强度
? max
?
F2
?
4
d12
?
243.1
MPa
? min
?
F0
?
4
d12
?
F2 ? 0.2F
?
4
d12
?
224.8
MPa
?
a
?
? max ? ? min2?来自9.15MPa
Sca
?
2? ?1tc ? (K? ? ? ? )? min (K? ? ? ? )(2? a ? ? min )
许传递的横向工作载荷 F? 。
F
F
2
F 2
解：这是一个典型的普通螺栓联接受横向力 F?
作用的例子。
对M20的螺栓，查手册得d1=17.294mm
则由
?
ca
?
1.3F0
?
4
d12
?
[?
]
得
F0
?
?
4
d12 [?
1.3
] ?
? ? 17.294 ? 160
4 1.3
?
28911
N
由 fziF0 ? KS F?
1 4
?
d
2 1
d1 ?
1.3 ? 4F2
? [? ]
普通 ? F2
?
F0
?
Cb Cb ? Cm
Fmax
ca
螺栓 其中：
联接
Fmax
?
MLmax
z
? L2i 或
i?1
? 1 .3 F 2 ? [? ]
1 4
?
d
2 1
d1 ?
1.3? 4F2
? [? ]
例1：图示联接中采用两个M20的螺栓，其许用拉应力 [σ]=160MPa，被联接件结合面间摩擦系数f=0. 2， 若摩擦传力的可靠性系数KS=1.2，试计算该联接允
解：这是一个典型的普通螺栓联接受轴向力 F?
作用的例子。
因为螺栓间距不得大于120mm
所以 z ? ? ? 350 ? 9.16
120
取z=10 个
? ? 2502
F? ?
? p ? 0 ~ 73631 4
N
则每个螺栓所受的轴向工作拉力为
F ? F? ? 0 ~ 7363.1 N z
因为有气密性要求 F1 ?（1.5 ~ 1.8）F， 取F1 ? 1.65F
? [? ]
4 ? 1.3 ? 50000 ? 28.768 mm
? ? 100
查GB196—81，取M36的螺栓（d1=31.670mm>28.768mm）
例3．图示为一汽缸盖螺栓组联接，已知缸内的工作压 力p在0—1.5MPa之间变化，缸盖与缸体均为钢 制，其结构尺寸如图所示，为保证气密性要求 F1=（1.5~1.8）F，螺栓间距不得大于120mm， 试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。
D0
D
Q
解：这是典型的普通螺栓联接受转矩T作用的例子。
1、计算转矩T
T
?
F0
?
D 2
?
50000?
400 ?
2
107
N·mm
2、计算螺栓所需要的预紧力F0
? F0 ?
KST
z
f ri
i? 1
?
1.2? 107 0.12 ? 8 ? 500
2
?
50000
3、确定螺栓直径d1
N·mm
d1 ?
4 ? 1.3 ? F0 ?
z
? ri2
i ?1
?
?
Fmax
?
4
d02
?
[? ]
?
P
?
Fmax d0 lmin
?
[?
]P
联接 性质
紧 螺 栓 联 接
载荷 性质
轴向 力 FΣ
倾覆 力矩
M
联接 受力最大螺栓 类型 所受的力
强度 计算
普通 螺栓 联接
F2
?
F0
?
Cb Cb ? Cm
F
? ca
其中：
F ? F?
或
z
? 1 .3 F 2 ? [? ]
?
0
（4）有横向力F? ，保证底板不滑动的条件
得
F?
?
fziF0 ? 0.2 ? 2 ? 2 ? 28911 ? 19274N
KS
1.2
例2．起重卷筒与大齿轮用8个普通螺栓联接在一起，如 图所示，已知卷筒直径D=400mm，螺栓分布圆直 径D0=500mm，被联接结合面间摩擦系数f=0.12， 若摩擦传力的可靠性系数KS=1.2，起重钢索拉力 Q=50000N，螺栓材料的许用拉应力[σ]=100MPa， 试设计该螺栓组的螺栓直径。