螺栓联接设计实例
已知：支架和底板用2个受拉螺栓联接。支架和底板的材料为HT200、螺栓 的材料为Q235，支架重量不计。P=3000N、α＝30°、A＝200mm、B＝ 50mm、2l＝250mm、H1＝300mm、 H2＝200mm、C＝60mm，试设计此螺 栓联接。Holder and plate are jointed with 2 tensile bolts. Material of the holder and plate is HT200. Material of the bolts is Q235. Weight of the holder can be neglected . Design the group of bolt joints.
分析：此螺栓组采用受拉螺栓、并有纵向工作载荷，设计 公式如下：
dc
4 1.3F0
π σ
其中受力最大螺栓的总拉力F0 、螺栓的许用拉应力[σ] 为未知 量。 [σ] 通过查表得到， F0 通过受力分析获得。
一、螺栓组联接受力分析（求F0）Forces in group of bolt joints.

P 2.5mm

d＝20mm
d1＝17d.22 941m8.m3761m6m.16mm

P 2.5mm
三、 Checking press strength校核挤压强度（有m时）
σ
pm
a
＝
x
ZF' AJ

m W

Q AJ

σ
σB [S] P
四、 Checking stress amplitude校核应力幅（变载荷时Under
2. Operating force of the bolt subject to the maximum force (upper bolt)受力最大螺栓工作拉力Fmax（上边螺栓FI）
F1

Q Z

2589＝129（9 N） 2
F2＝ r12
mrm a x r22 ... rz2

ml 2l 2
variable load）
σ
＝
a
C1
C1 C
2
2F
πd
2 c

σ（a P12
表2－5）
工作过程模拟 力—变形关系
a. 松联接
b. 只受预紧力
c. 预紧力和工作载 荷联合作用
dc
4F
π σ
dc
4 1.3F'
π σ
dc
4 1.3F0
π σ
思考题
[
S
]s＝
2200k m 900－（700000－F0）2 10－7
＝4.15
（普通钢k m＝1、F0＝9143N、不控制预紧力）
查手册：取M18螺栓或者取M20螺栓
By handbook take bolt M18 or bolt M20
M18螺栓：
M20螺栓：

d＝18mm
d1＝16d.32 761m7m.0261m6m.16mm
dc
4
1.3F0
πσ
＝
4 1.3 9143 3.14 58 106
＝16.16
103
m＝16.16mm
P12 表2－5 [σ] σs 240 58MPa [S]s 4.15
P11 表2－4 Q235性能等级4.6 σB＝400MPa、σs＝240MPa
P12
表2－5
思考题
思考题
思考题
思考题
F0＝F

F＝F'
C1 C1 C2
Fm a x
为计算方便，我们采用后一公式求F0。则首先应求出受力最大 螺栓的工作载荷Fmax和预紧力F′。
1. Force system simplify 力系简化
Q＝P cosα 3000cos30＝258（9 N） R＝Psinα 3000sin30＝150（0 N） m＝RA QB 1500 0.2 2589 0.05＝43（0 N m）
F1
（Z＝2） ②
P14： C1 ＝0.2～0.3 0.（2 金属垫片或无垫片） C2 ＝1－ C1 ＝0.8
C1 C2
C1 C2
C1 C2
P17：μ＝0.1～0.16 0.13
Kf＝1.1～1.5 1.3
把相关数据代入①、②式：
①
F
1 C 2
)Fmax＝1.2
FI"＝F '
C2 C1 C 2
FI＝F'
C2 C1 C
（F1
2

F2）
FII"＝F'
C2 C1 C 2
FII＝F'
C1C2C2（F1

F2）
FI " FII"＝2F'2
C2 C1 C 2
F1＝Z（F'
C2 C1 C 2
F1）
（与m产生的F2无关）
F'＝ Kf R μZ

C2 C1 C 2
＝
430 0.25
＝172（0 N）
FI＝F1 F2 1299 1720＝301（9 N）
Fmax＝FI＝301（9 N）
3. F′＝？
（1）Condition of preventing from separation of the joints 不离缝条件
FI" (0.2 ~ 0.6)Fmax 0.4Fmax

3019＝3623N
②
F'＝ Kf R μZ

C2 C1 C 2
F1＝10.3.1315020

0.8 1299＝8539N
取F′＝8539N
4. 计算F0
F0＝F'
C1 C1 C2
Fm a x＝8539

0.2 3019＝9143
N
二、Determine bolt sizes 螺栓参数确定
F'
FI "
C2 C1 C2
Fm a x

(0.4
C2 C1 C2
)Fmax
①
（2）Condition of preventing from sliding between
contact surfaces 不滑移条件
μ（FI"FII"... Fz"） Kf R

μ（FI"FII"） Kf R