➢被联接件为刚体,联接结合面为刚性平面。
➢螺栓的变形在弹性范围内。
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
➢螺栓组受力可划分为4种典型情况： ➢受横向载荷的螺栓组联接 ➢受旋转力矩的螺栓组联接 ➢受轴向载荷的螺栓组联接 ➢受翻转力矩的螺栓组联接
➢各种复杂受力情况都可看作以上四种情况的不同组合。
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
1 、受横向载荷R的螺栓组连接
（1） 普通螺栓连接
fF0mz K f FRS
F0

K f FRS fmz
式中： f —接合面间摩擦系数
m —接合面数
Kf —考虑摩擦系数不稳定及靠摩擦传力有时不可靠而引入的 可靠性系数
一般Kf =1.1~1.3
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例：针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应部位 进行相应强度条件的设计计算（或强度校核）。
螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选 定螺纹的公称直径（大径）d等。
7.3 单个螺栓联接的强度计算
一、受拉螺栓联接－普通螺栓联接
1.松螺栓联接
强度条件：


F A

F
d12
[ ]
设计公式： 4
➢避免螺 栓承受偏 心载荷
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
避免螺栓承受偏心载荷的措施
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
二、螺栓组联接的受力分析
➢ 螺栓组受力分析的目的是，根据螺栓组联接的结构和受载况， 求出受载最大的螺栓及其受力。受力分析是在作如下假设条件下 进行的，即：
➢同组中的各螺栓都受相同的预紧力。 ➢螺栓组的对称中心与被联接结合面的形心重合。


T1
d13

F0 tan( v ) d2 / 2 d13
16
16
7.3 单个螺栓联接的强度计算
对于常用的单线、三角形螺纹的普通螺栓，取fv=tan v=0.15，简化 处理的=0.5，根据第四理论，可求出当量应力e为
e 2 3 2 2 3(0.5 )2 1.3
FS

F0

k1
k1 k2
F
为使工作载荷作用后，联接结合
面间有残余预紧力F0'存在，要求螺
栓联接的预紧力F0为：
F0

F0'
(1
k1
k1 k2
)F
k1 为螺栓的相对刚度系数
k1 k2
k1－螺栓的刚度系数；
k2－连接件的刚度系数
（螺栓的相对刚度系数）
k1越小，k2越大， k1 k1 k2
联接的类型：
可拆联接
联接
过盈联接
不可拆联接
螺纹联接
键联接、花键联接、销联接
弹性环联接等
铆接 焊接 粘接
（介于两者之间）
7.1 螺纹联接的基本知识
一、螺纹的类型
螺纹分为内螺纹和外螺纹，二者共同组成螺纹副用于联接 和传动。
左旋螺纹和右旋螺纹 单线螺纹和多线螺纹
螺纹的牙型
三角形
主要用于联接
矩形 梯形 锯齿形

8FR
此结构，要使联接不发生滑动，螺栓要承受8倍于横向外载荷的预紧力。 结构笨重、不经济。因此横向外载荷较大时，可采用以下措施：
①采用减载装置： a)减载销 b)减载套筒 c)减载键
②采用铰制孔用螺栓
7.3 单个螺栓联接的强度计算
(3) 承受轴向静载荷的紧螺栓联接
➢受力特点
载荷方向与螺栓轴向一致,螺栓 受载前需预紧,受载前后受力不同.螺 栓内部危险截面上同样既有拉应力, 又有扭转剪应力.
d1
4F
[ ]
式中[s]为松联接螺栓的许用拉应力 （MPa）,查表
d1计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径d。
7.3 单个螺栓联接的强度计算
2.紧螺栓联接
(1) 只受预紧力的紧螺栓联接 螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的符合应力状态。 螺栓危险界面上的拉伸应力为


F0
d12
4
螺栓危险界面上的扭转剪切应力为
例 ： 螺 栓 材 料 性 能 等 级 3.6
B a 100 3 100 300Mpa s a b 10 3 6 10 180Mpa b、螺母的性能等级：
4，5，6，8，9，10，12
螺母性能等级表示可与该螺母相配最高性能等级螺栓抗拉强度的1/100
例 ： 螺 母 材 料 性 能 等 4级， 相 配 螺 栓 最 高 抗 拉 度 强 为
其它对螺纹有特殊要求（如防腐、耐高温）时，应选择有特 殊性能的材料。
7.3 单个螺栓联接的强度计算
2.螺栓、螺母材料性能等级 a、螺栓材料性能等级：
3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9
螺 栓 性 能 等 级 含 义 ：a.b B . s 10 100 B
强度条件:


1.3F
d12 / 4
[ ]
设计公式:
d1
4 1.3F
[ ]
式中FS为螺栓受载后所受的轴向总拉力(N)。
7.3 单个螺栓联接的强度计算
FS为螺栓受载后所受的轴
向总拉力(N),通过受载前
对螺栓的预紧，和受载后 螺栓轴向拉力的分析,可知
FS= F0'+F
式中F0'为残余预紧力，为保证联接的紧密性，应使 F0' ＞0
arctan S arctan nP
d2
d2
牙型角α－螺纹轴截面内，牙型两侧边的夹角。
牙型斜角β－螺纹轴截面内，牙型侧边与横截面的夹角。
7.1 螺纹联接的基本知识
三、常用螺纹的特点及应用
普通螺纹 管螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
。
7.1 螺纹联接的基本知识
四、螺纹联接的基本类型
➢螺栓的布 置应使螺栓 的受力合理
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
➢螺栓的布置应有合理的间距、边距
扳手空间尺寸
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
➢同一组螺栓联接中各螺栓的直径和材料均应相同。分布在 同一圆周上的螺栓应取4、6、8等偶数，便于分度。
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
1.螺栓联接
7.1 螺纹联接的基本知识
2.双头螺柱联接
3. 螺钉联接
7.1 螺纹联接的基本知识
7.1 螺纹联接的基本知识
4. 紧定螺钉联接
7.1 螺纹联接的基本知识
五、标准螺纹联接件
1.螺栓、螺 柱、螺钉联 接件
7.1 螺纹联接的基本知识
2.紧定螺钉、 螺母
3.垫圈
7.1 螺纹联接的基本知识
对于一般联接，可凭经验来控制预紧力F0的大小，但对于重要的联接 就要严格控制其预紧力。
拧紧时扳手力矩为
T=T1+T2=KF0d
式中K为拧紧力矩系数,可查表 一般也可取为0.2。
预紧力控制方法： ⑴采用测力矩扳手 ⑵采用定力矩扳手 ⑶测螺栓伸长量
7.2 螺纹联接的预紧和防松
二、螺纹联接的防松
联接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、震动或变载 荷的作用下容易产生松脱现象。
[ p ]－螺栓与孔壁中较弱材料的许用挤压应力
7.3 单个螺栓联接的强度计算
三、螺纹联接件的材料与许用应力 1.螺纹联接件的材料
一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、 Q235、15、35、45等
受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如15Cr、 40Cr、30CrMnSi、15CrVB等
F FQ z
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
4、普通螺栓组承受倾翻力矩
M作用在x-x平面内，机座在M作 用下绕O-O转动。 机座刚性较大，变形后与基础的 接触面仍为平面。
受力分析表
螺栓
接合面
左侧 右侧 螺栓 螺栓
左侧
右侧
预紧 状态
拉F0
拉F0 压 F0
FR

FRS z
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
2、受旋转力矩 T 的螺栓组连接
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
（1）采用普通螺栓连接时，靠预紧后在接合面上各螺栓处摩擦力对 形心的力矩之和平衡外加力矩T。
fF0r1 fF0r2 .... fF0rz K f T
F0
fF0mz K f FR
F0

K f FR fmz
式中： f —接合面间摩擦系数 ； m —接合面数；
Kf —考虑摩擦系数不稳定及靠摩擦传力有时不可靠而引入的 可靠性系数。一般Kf =1.1~1.3
7.3 单个螺栓联接的强度计算
当f=0.15、Kf=1.2、m=1时，可得
F0

1.2FR 0.15 1
越小，总拉力FS越小。—其值可根据垫片材料选取。
7.3 单个螺栓联接的强度计算
二、受剪切螺栓联接－铰制孔用螺栓联接
受力特点：螺栓受载前后不 需预紧，横向载荷靠螺栓杆与螺 栓孔壁之间的相互挤压传递。
➢挤压强度条件
p

FR
ds
[ p ]
➢剪切强度条件


FR
m

d
2 s
/4
[ ]
[ ] －螺栓材料的许用切应力
因此，强度条件为： e 1.3 [ ]
即
1.3F0
d12
[ ]
4
设计公式为
d1
4 1.3F0
[ ]
7.3 单个螺栓联接的强度计算
(2)受横向外载荷的紧螺栓联接
➢受力特点 载荷与螺栓轴向垂直，靠被联接