螺栓联接的可靠性设计

螺栓组受力分析与计算..

螺栓组受力分析与计算一．螺栓组联接的设计设计步骤： 1．螺栓组结构设计 2．螺栓受力分析 3．确定螺栓直径 4．校核螺栓组联接接合面的工作能力 5．校核螺栓所需的预紧力是否合适确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 1. 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题： 1）联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。 2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置

3）螺栓排列应有合理的间距，边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸（下图）可查阅有关标准。对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。扳手空间尺寸螺栓间距t0 注：表中d为螺纹公称直径。 4）分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。 5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。对于在铸，锻件等的粗糙表面上应安装螺栓时，应制成凸台或沉头座（下图1）。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈（下图2）等。

螺栓组受力分析与计算..

螺栓组受力分析与计算螺栓组联接的设计设计步骤： 1．螺栓组结构设计 2．螺栓受力分析 3．确定螺栓直径 4．校核螺栓组联接接合面的工作能力 5．校核螺栓所需的预紧力是否合适确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 1. 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题： 1）联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。 2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置

3）螺栓排列应有合理的间距，边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸（下图）可查阅有关标准。对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接，螺栓的间距 t0 不得大于下表所推荐的数值扳手空间尺寸螺栓间距 t 0 注：表中 d 为螺纹公称直径。 4）分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成 4，6，8 等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。 5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。对于在铸，锻件等的粗糙表面上应安装螺栓时，应制成凸台或沉头座（下图 1）。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈（下图 2）等。

螺栓联接实验指导书机械设计实验指导书

《机械设计实验指导书》徐双满洪建平编王青温审机械工程实验教学中心 2011年 2月

螺栓联接实验指导书一．实验目的 1．掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变形协调图）。 2．掌握求联接件（螺栓）刚度C 1、被联接件刚度C 2、相对刚度C 1/C 1+C 2。 3．了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳的影响。二．实验设备图1—1为螺栓联接实验机结构组成示意图，手轮1相当于螺母，与螺栓杆2相连。套筒3相当于被联接件，拧紧手轮1就可将联接副预紧，并且联接件受拉力作用，被联接件受压力作用。在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片，用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。拧紧加载手轮（螺母）6使拉杆5产生轴向拉力，经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。１．螺栓联接实验机的主要实验参数如下: 1)．螺栓材料为45号钢，弹性模量E 1=2.06×105N/mm 2，螺栓杆直径d=10mm ，有效变形计算长度L 1=130mm 。 2）．套筒材料为45号钢，弹性模量E 2=2.06×105N/mm 2，两件套筒外径分别为D=31和32，径为D 1=27.5mm ，有效变形计算长度L 2=130mm.。 2．仪器 1）YJ-26型数字电阻应变仪。 2）YJ-26型数字电阻应变仪。 3）PR10-26型预调平衡箱。

ΔF Dn λb λm λ λm ’ θn λ F θ0 D0 Q p F Q p Q 图4－３力－变形协调图图4－２ LBX-84型实验机结构图 1-加载手轮 2-拉杆 3-测力计百分表 4-测力环 5-套筒 6- 电阻应变片 7-螺栓 8-背紧手轮 9-予紧手轮三．实验原理 1．力与变形协调关系在螺栓联接中，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变形；被联接件受压力，产生压缩变形，根据螺栓（联接件）和被联接件预紧力相等，可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中，如4－3所示。当联接副受工作载荷后，螺栓因受轴向工作载荷F 作用，其拉力由预紧力Ｑp 增加到总拉力Q ，被联接件的压紧力Q p 减少到剩余预紧力Q ˊp ，这时，螺栓伸长变形的增量Δλ1，等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2，即Δλ1=Δλ2=λ，也就是说变形的关系是协调的。因此，又称为变形协调图。知道了力和变形的大小便可计算出连接副的刚度的大小，即力与变形之比Q/λ称

机械设计试题联接

联接一、判断题在轴端的轴毂联接，为了便于安装最好采用C 型平键，而不是A 型或B 型平键。（√ ）普通平键按构造分为ABC ，C 常用于轴端与毂类的连接，B 放在铣出的键槽中，对于尺寸较大的键，需要用紧固螺钉，A 宜放在轴上用键槽铣刀铣出的键槽中。平键的两侧是工作面，工作时靠挤压来传递转矩。静连接的主要失效形式为压溃，动连接的主要失效形式为工作面的磨损。与矩形花键相比，渐开线花键的强度高。（√ ）渐开线花键制造精度高，花键齿的根部强度高，应力集中小，易于对中。适用于载荷较大，定加工方便，用小径定心，易于保证定心的精度。适用于静连接或轻载连接采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成相隔180°。（√ ）应布置在沿周向相隔180°两个半圆键应在同一条母线上，两个楔键应布置在沿周向90°~120°，两个键在校核中按1.5个计算，一般键长不超过1.6~1.8 d 受轴向外载荷的紧螺栓联接，螺栓在该轴向外载荷作用下所受的总拉力（F2）一定不与轴向外载荷(F)相等。（ ×）螺栓的总拉力等于残余预紧力与工作拉力之和，且b b m C F F C C ?=+，则螺栓的总拉力为F0+△F ，有可能相等。受横向变载荷的普通螺栓联接中，螺栓所受的力为静载荷。（ ×）会有变化双向传力的滑动螺旋采用的螺纹类型中，以梯形和锯齿形螺纹应用最广。（ ×）锯齿形与梯形螺纹应用广，但是锯齿形只能单向传力，矩形的效率最高。承受横向载荷作用的螺栓联接中，螺栓一定是受剪切作用的。（ ×）普通螺栓所受应为扭转切应力，剪切作用的是铰制孔螺纹

二、单项选择题 1．键的长度主要根据______来选择。（a ）传递转矩的大小（b ）轮毂的长度（c ）轴的直径 2．键的剖面尺寸通常是根据______按标准选择。（a ）传递转矩的大小（b ）传递功率的大小（c ）轮毂的长度（d ）轴的直径 3．轴的键槽通常是由______加工而得到的。（a ）插削（b ）拉削（c ）钻及铰（d ）铣削 5．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用______。（a ）螺栓联接（b ）螺钉联接（c ）双头螺柱联接（d ）紧定螺钉联接 6．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用______。（a ）螺栓联接（b ）螺钉联接（c ）双头螺柱联接（d ）紧定螺钉联接 7．承受预紧力p Q 的紧螺栓联接在受工作拉力F 时，残余预紧力为'p Q ，则螺栓所受的总拉力Q 为______。（a ）P Q F Q += （b ）'+=P Q F Q （c ）'+=p P Q Q Q （d ）F C C C Q Q m b b p ++'= 8．对于外载荷是轴向变载荷的螺栓联接，螺栓所受总拉力在Q Q P ~之间变化，则螺栓的应力变化规律按______。（a ）常数=r （b ）常数=min σ （c ）常数=m σ 9．若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的_____ _。（a ）螺距和牙型角（或牙形斜角）（b ）线数与升角（c ）导程与牙型角（或牙形斜角）（d ）螺距与升角 10．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是______。

螺纹连接习题解答(讲解)

螺纹连接习题解答 11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。已知接合面间的摩擦系数 f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6 级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R。解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R。解题要点：（1）求预紧力F′：由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa，查教材表11—5（a），取S=1.35，则许用拉应力：[σ]=σS/S =240/1.35 MPa=178 MPa ，查（GB196—86）M10螺纹小径d1=8.376mm 由教材式（11—13）： 1.3F′/（πd21/4）≤[σ] MPa 得： /（4×1.3）=178 ×π×8.3762/5.2 N F′=[σ]πd2 1 =7535 N （2）求牵引力F R： =7535×0.15×2×由式（11—25）得F R=F′fzm/K f

1/1.2N=1883.8 N （取K =1.2） f 11—2 一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓（螺栓 GB27—88）连接，结构尺寸如图所示。两半联轴器材料为HT200，螺栓材料为Q235、性能等级5.6级。试求：（1）该螺栓组连接允许传递的最大转矩T max。（2）若传递的最大转矩T max不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓直径，并确定其公称长度，写出螺栓标记。（设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16，可靠性系数K f=1.2）。解题要点：（1）计算螺栓组连接允许传递的最大转矩T max：该铰制孔用精制螺栓连接所能传递转矩大小受螺栓剪切强度和配合面挤压强度的制约。因此，可先按螺栓剪切强度来计算T max，然后较核配合面挤压强度。也可按螺栓剪切强度和配合面挤压强度分别求出T max，取其值小者。本解按第一种方法计算 1）确定铰制孔用螺栓许用应力由螺栓材料Q235、性能等级 5.6级知： σs300MPa 被连接件材料HT200 = σb500MPa、= = σb200MPa 。（a）确定许用剪应力

机械设计--螺栓组连接的设计

螺栓组连接的设计各位评委老师：上午好，今天我要进行说课的题目是《螺栓组连接的设计》。首先我们来进行教材分析。一、教材分析本节课出自本节课出自高等教育出版社出版的《机械设计》第八版第二篇连接中的第五章的第5节。本节贯穿了机械设计以后的整个教学，同时也是形成学生合理知识链的重要环节。学好本节知识不仅能使学生认识螺栓组连接的结构设计和学会螺栓组连接的受力分析，并且为后续的机械设计课程设计打下扎实的理论基础。二、教学目标根据上述教材分析，考虑到学生已有的认知结构心理特征，结合《机械设计》教学大纲要求，制定如下的教学目标： 1、知识目标（1）了解键连接的主要类型和应用特点；（2）掌握平键连接的强度校核方法。 2、能力目标（1）通过讲练结合，培养学生分析和解决问题的能力。（2）通过本节课的教学使学生掌握键连接的设计方法。（3）通过分组学习方式，培养学生与他人沟通交流，分工合作的能力。 3、情感目标培养学生认真、细致的学习态度和从事工程技术工作认真、严谨的工作作风。三、教学重点和难点 1、教学重点在了解键连接的功能和平键连接的结构形式及应用后如何进行平键连接的强度校核。2、教学难点如何根据实际要求进行键连接的选择和平键连接的强度校核方法。为了讲清本节的重点和难点，使学生能达到本节课设定的教学目标，接下来我谈谈本节课的教法和学法。四、教法我们知道机械设计制造类专业是为了培养学生实际动手，解决现实生产中实际问题的能力。因此，在教学过程中，不仅要使学生“知其然”，还要使学生“知其所以然”。我们在以师生既为主体，又为客体的原则下，展现获取理论知识，解决实际问题的思维过程。考虑到大二的学生对专业知识的认知，我主要采取讲授法和互动法相结合，培养学生将课堂教学和自己主动认知学习结合起来的能力，引导学生全面地观察身边的事物，养成严谨细致、一丝不苟的科学态度。当然教师自身也是非常重要的教学资源。教师应该通过课堂教学感染和鼓励学生的运用，充分调动学生参与课堂教学互动的积极性，激发学生对解决实际问题的渴望，并且要培养学生理论联系实际的能力，从而达到最佳的教学效果。基于本节的内容特点，我主要采用以下的教学方法：直观演示法：利用多媒体课件的手段进行直观的演示，激发学生学习兴趣，活跃课堂气氛，促进学生对知识的掌握。案例分析法：以具体的工程案例引导学生对实际问题解决的能力。

机械设计-连接部分习题答案

机械设计-连接部分测试题一、填空： 1、按照联接类型不同，常用的不可拆卸联接类型分为焊接、铆接、粘接和过盈量大的配合。 2、按照螺纹牙型不同，常见的螺纹分为三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。其中三角螺纹主要用于联接，梯形螺纹主要用于传动。 3、根据螺纹联接防松原理的不同，它可分为摩擦防松和机械防松。螺纹联接的防松，其根本问题在于防止螺纹副转动。 4、对于螺纹联接，当两被联接件中其一较厚不能使用螺栓时，则应用双头螺柱联接或螺钉联接，其中经常拆卸时选用双头螺柱联接。 5、普通螺栓联接中螺栓所受的力为轴向（拉）力，而铰制孔螺栓联接中螺栓所受的力为轴向和剪切力。 6、在振动、冲击或变载荷作用下的螺栓联接，应采用防松装置，以保证联接的可靠。 7、在螺纹中，单线螺纹主要用于联接，其原因是自锁，多线螺纹用于传动，其原因是效率高。 8、在螺纹联接中，被联接上应加工出凸台或沉头座，这主要是为了避免螺纹产生附加弯曲应力。楔键的工作面是上下面，而半圆键的工作面是（两）侧面。平键的工作面是（两）侧面。 9、花键联接由内花键和外花键组成。 10、根据采用的标准制度不同，螺纹分为米制和英制，我国除管螺纹外，一般都采用米制螺纹。圆柱普通螺纹的公称直径是指大径，强度计算多用螺纹的（）径。圆柱普通螺纹的牙型角为 60 度，管螺纹的牙型角为（）度。二、判断： 1、销联接属可拆卸联接的一种。（√） 2、键联接用在轴和轴上支承零件相联接的场合。（√） 3、半圆键是平键中的一种。（×） 4、焊接是一种不可以拆卸的联接。（√） 5、铆接是一种可以拆卸的联接。（×）一般联接多用细牙螺纹。（×） 6、圆柱普通螺纹的公称直径就是螺纹的最大直径。（√） 7、管螺纹是用于管件联接的一种螺纹。（√） 8、三角形螺纹主要用于传动。（×） 9、梯形螺纹主要用于联接。（×） 10、金属切削机床上丝杠的螺纹通常都是采用三角螺纹。（×） 11、双头螺柱联接适用于被联接件厚度不大的联接。（×） 12、平键联接可承受单方向轴向力。（×） 13、普通平键联接能够使轴上零件周向固定和轴向固定。（×） 14、键联接主要用来联接轴和轴上的传动零件，实现周向固定并传递转矩。（√） 15、紧键联接中键的两侧面是工作面。（×） 16、紧键联接定心较差。（√） 17、单圆头普通平键多用于轴的端部。（√） 18、半圆键联接，由于轴上的键槽较深，故对轴的强度削弱较大。（√） 19、键联接和花键联接是最常用的轴向固定方法。（×） 20、周向固定的目的是防止轴与轴上零件产生相对转动。（√）

jgj8291 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程

钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82-91 目录第一章总则第二章连接设计第一节一般规定第二节摩擦型连接的计算第三节承压型连接的计算第四节接头设计第五节连接构造要求第三章施工及验收第一节高强度螺栓连接副的储运和保管第二节高强度螺栓连接构件的制作第三节高强度螺栓连接副和摩擦面的抗滑移系数检验第四节高强度螺栓连接副的安装第五节高强度螺栓连接副的施工质量检查和验收第六节油漆附录一非法定计量单位与法定附录二本规程用词说明附加说明主编单位：湖北省建筑工程总公司批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1992年11月1日关于发布行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》的通知建标〔1992〕231号各省、自治区、直辖市建委（建设厅），计划单列市建委，国务院有关部、委：根据原国家建工总局（82）建工科字第14号文的要求，由湖北省建筑工程总公司主编的《钢结构高强度螺栓连接设计、施工及验收规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号JGJ82-91，自一九九二年十一月一日起施行。本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理，其具体解释等工作由湖北省建筑工程总公司负责。本标准由建设部标准定额研究所组织出版。中华人民共和国建设部一九九二年四月十六日主要符号作用和作用效应 F——集中荷载； M——弯矩； N——轴心力； P——高强度螺栓的预拉力； V——剪力。计算指标

——每个高强度螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值； f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值； ——高强度螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值； σ——正应力。几何参数 A——毛截面面积； An——净截面面积； I——毛截面惯性矩； S——毛截面面积矩； α——间距； D——直径； D0——孔径； L——长度； Lz——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度。计算系数及其它 n——高强度螺栓的数目； n1——所计算截面上高强度螺栓的数目； nf——高强度螺栓传力摩擦面数目； μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数； Ψ——集中荷载的增大系数。第一章总则第1.0.1条为使在钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。第1.0.2条本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。第1.0.3条高强度螺栓连接的设计、施工及验收，除按本规程的规定执行外，尚应符合《钢结构设计规范》（GBJ17）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18）及《钢结构工程施工及验收规范》（GBJ205）的有关规定。设计在特殊环境（如高温或腐蚀作用）中应用的高强度螺栓连接时，尚应符合现行有关专门标准的要求。第1.0.4条本规程采用的高强度螺栓连接副，应分别符合《钢结构用大六角头螺栓》（GB1228）、《钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸》（GB1229）、《钢结构用高强度垫圈型式与尺寸》（GB1230）、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（GB1231）或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸》（GB3632）和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》（GB3633）的规定。第1.0.5条在设计图、施工图中均应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力、摩擦面抗滑移系数以及连接后的防锈要求。当设计中选用两种或两种以上直径的高强度螺栓时，还应注明所选定的需进行抗滑移系数检验的螺栓直径。第1.0.6条在高强度螺栓施拧、构件摩擦面处理及安装过程中，应遵守国家劳动保护和安全技术等有关规定。第二章连接设计第一节一般规定

高强度螺栓连接的设计计算.

第39卷第1期建筑结构2009年1月高强度螺栓连接的设计计算蔡益燕 (中国建筑标准设计研究院,北京100044) 1高强度螺栓连接的应用高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 (G设计规范》B50017—2003)(简称钢规)指出“目前制造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”“,因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大,所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏,其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出,摩擦面滑移量不大,因螺栓孔隙仅为115～2mm,而且不可能都偏向一侧,可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的,对结构构件定位影响不大,可以节省很多螺栓,这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。在抗震设计中,一律采用摩擦型;第二阶,摩擦型连接成为承压型连接,要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力,其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计,虽然螺栓用量省了,但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏,房屋将不再成为整体,势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低,但地震的发生目前仍无法准确预报,低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多,但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的,现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高,结构按弹性设计允许摩擦面滑移,简直不可思议,只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来,笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展钢规的715节“连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式(图1),类似破坏形式也常见于节点板连接,是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震,是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏,受到国际钢结构界的广泛关注。

螺栓连接设计步骤1

步骤： 1．受力分析；2．强度计算普通螺栓一、当螺栓同时受预紧力和工作拉力时 1．受力分析计算初拉力0F 和工作拉力z F F ∑= 2．计算螺栓总拉力 F C C C F F m b b ++=02 3．螺栓危险截面拉伸强度条件 []σπσ≤=2124 3.1d F ca 二、当螺栓同时受横向载荷和转矩时 1．受力分析将力向形心简化以找出受力最大的螺栓及其所受的力；由横向载荷z F F ∑=1max ，由转矩∑==z i i S r f T K F 1 2max （即防滑条件），求得最大的受力αcos 22max 1max 22max 21max 0max F F F F F ++= 2．螺栓危险截面拉伸强度条件 []σπ σ≤=2 10 43.1d F ca 说明： 1．上述2种情况较简单，请思考普通螺栓受力的组合形式下螺栓设计分析方法，如①轴向载荷+倾覆力矩；②横向载荷+倾覆力矩；③轴向载荷+横向载荷+倾覆力矩（教材P92例题）；④以上三种情况中分别再增加旋转力矩又如何？ 2．切记不要对受力分析公式死记硬背，应侧重理解。如课堂上讲过公式5-9和5-10中结合面数i 的使用。

铰制孔用螺栓一、当螺栓受横向载荷和转矩时 1．受力分析将力向形心简化以找出受力最大的螺栓及其所受的力；由横向载荷z F F ∑=1max ，由转矩∑==z i i r Tr F 1 2 max 2max ，求得最大的受力αcos 22max 1max 22max 21max max F F F F F ++= 2．螺栓危险截面挤压强度条件 [] p p L d F σσ≤=min 0max 3．螺栓危险截面剪切强度条件 []τπ τ≤=2 0max 4d F 说明：因铰制孔螺栓连接仅能承受横向载荷（包括旋转力矩、横向载荷+旋转力矩），它的设计分析方法相比普通螺栓连接要简单得多。

螺栓组设计

§5-5 螺栓组联接的结构设计工程中螺栓皆成组使用，单个使用极少。因此，须研究螺栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提条件。螺栓组联接设计的顺序——选布局、定数目、力分析、设计尺寸。结构设计原则 1、布局要尽量对称分布，螺栓组中心与形心重合，使受力均匀图5－14 螺栓的对称布置 2、受剪螺栓组（铰制孔螺栓联接）时，不要在外载作用方向布置8个以上，以免载荷分布过于不均。弯、扭作用螺栓组，要适当靠近联接接合面边缘布局，避免受力太大。

图5－15 接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置 3、合理间距，适当边距，以利于扳手装拆。对压力容器其间距t如下表5－1所示：表5－1 螺栓间距 4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和划线。同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。 5、避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被连接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线垂直。在铸，锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或沉头座(5-16a)。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈（图5-16b），特殊情况下，也可采用斜面垫圈或球面垫圈（图5-17）等。图5－16 凸台与沉头座的应用

图5－17 斜面垫圈与球面垫圈的应用防偏载措施：a）凸合；b）凹坑（鱼眼坑）；c）斜垫片；d）球形垫片 8．5 螺栓组联接的结构设计与受力分析螺栓组联接的设计过程，一般是先根据联接用途和被联接件结构选定螺栓数目及布局形式，然后分析各螺栓的受力情况，求出受力最大的螺栓及其所受力的大小；最后对受力最大的螺栓进行强度计算，并确定螺栓联接的结构尺寸。本节主要讨论如何合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓布局形式，使各螺栓和联接接合面间受力均匀且便于加工、装配(即螺栓组联接的结构设计)，并对螺栓组联接进行受力分析，为螺栓联接强度计算作好准备。 8．5．1 螺栓组联接的结构设计 (1)联接接合面的几何形状应与机器的结构形状相适应，一般可设计成轴对称的简单几何形状，以便加工制造和对称布置螺栓(见机械设计手册)，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，保证联接接合面受力较均匀。 (2)螺栓的布局应使各螺栓受力合理。对于承受弯矩或扭矩的螺栓组联接，根据力学原理，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力(见机械设计手册)。对于承受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，在平行于工作载荷的方向上要避免成排布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均；在垂

机械设计螺栓计算题

1. 用于紧联接的一个M16普通螺栓，小径d 1=14.376mm, 预紧力F ˊ=20000N,轴向工作载荷F =10000N,螺栓刚度C b =1 ×106N/mm,被联接件刚度C m =4×106N/mm,螺栓材料的许用应力[σ]=150N/mm 2; （1）计算螺栓所受的总拉力F （2）校核螺栓工作时的强度。 1. 解（1） 2.010)41(1016 6 =?+?=+m b b C C C =20000+0.2×10000=22000N ………………（5分） (2) () 2210 376.144220003.143.1??==ππ σd F ca =176.2N/mm 2>[]σ ………………（5分） 2.图c 所示为一托架，20kN 的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算: 1) 该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F′ 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71×106mm 3）（7分） 2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F ′′ 要保证6956N ，计算该螺栓所需预紧力F ′ 、所受的总拉力F 0。（3分）（1）、螺栓组联接受力分析：将托架受力情况分解成下图所示的受轴向载荷Q 和受倾覆力矩M 的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。（2）计算受力最大螺栓的工作载荷F ：（1分） Q 使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为:)(50004 200001N Z Q F === 倾覆力矩M 使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，值为：)(41.65935.22745.22710626412 max 2N l Ml F i i =???==∑= 显然，轴线右侧两个螺栓所受轴向工作载荷最大，均为： (3)根据接合面间不出现间隙条件确定螺栓所需的预紧力F ’：

螺栓组受力分析与计算..

图1 凸台与沉头座的应用图2 斜面垫圈的应用 2. 螺栓组联接的受力分析 1)．受横向载荷的螺栓组联接 2)．受转矩的螺栓组联接 3).受轴向载荷的螺栓组联接 4)．受倾覆力矩的螺栓组联接进行螺栓组联接受力分析的目的是，根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。为了简化计算，在分析螺栓组联接的受力时，假设所有螺栓的材料，直径，长度和预紧力均相同；螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；受载后联接接合面仍保持为平面。下面针对几种典型的受载情况，分别加以讨论。 1)．受横向载荷的螺栓组联接图所示为一由四个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组的对称中心。当采用螺栓杆与孔壁间留有间隙的普通螺栓联接时（图a）。靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷；当采用铰制孔用螺栓联接时（图b），靠螺栓杆受剪切和挤压来抵抗横向载荷。虽然两者的传力方式不同，但计算时可近似地认为，在横向总载荷F∑的作用下，各螺栓所承担的工作载荷是均等的。因此，对于铰制孔用螺栓联接，每个螺栓所受的横向工作剪力为（5-23）式中z为螺栓联接数目。

机械设计试题联接

联接、判断题在轴端的轴毂联接，为了便于安装最好采用C型平键，而不是A 型或B型平键。（√ ）普通平键按构造分为ABC，C 常用于轴端与毂类的连接，B 放在铣出的键槽中，对于尺寸较大的键，需要用紧固螺钉，A 宜放在轴上用键槽铣刀铣出的键槽中。平键的两侧是工作面，工作时靠挤压来传递转矩。静连接的主要失效形式为压溃，动连接的主要失效形式为工作面的磨损。与矩形花键相比，渐开线花键的强度高。（√ ）渐开线花键制造精度高，花键齿的根部强度高，应力集中小，易于对中。适用于载荷较大，定心精度要求较高及尺寸较大的连接。渐开线花键用于动载荷而矩形花键用于静载荷。矩形花键加工方便，用小径定心，易于保证定心的精度。适用于静连接或轻载连接采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成相隔180°。（√ ）应布置在沿周向相隔180°两个半圆键应在同一条母线上，两个楔键应布置在沿周向90 ° ~120°，两个键在校核中按1.5 个计算，一般键长不超过1.6~1.8 d 受轴向外载荷的紧螺栓联接，螺栓在该轴向外载荷作用下所受的总拉力（F2）一定不与轴向外载荷（F）相等。（×）螺栓的总拉力等于残余预紧力与工作拉力之和，且 C F C b F，则 C C 螺栓的总拉力为F0+△ F，有可能相等。受横向变载荷的普通螺栓联接中，螺栓所受的力为静载荷。（×）会有变化双向传力的滑动螺旋采用的螺纹类型中，以梯形和锯齿形螺纹应用最广。（×）锯齿形与梯形螺纹应用广，但是锯齿形只能单向传力，矩形的效率最高。承受横向载荷作用的螺栓联接中，螺栓一定是受剪切作用的。（普通螺栓所受应为扭转切应力，剪切作用的是铰制孔螺纹 ×）

机械设计期末复习2(螺纹螺栓题库)

习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。 A. 好 B. 差 C. 相同 D. 不一定 2 用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。 A. 牙根强度高，自锁性能好 B. 传动效率高 C. 防振性能好 D. 自锁性能差 3 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。 A. 螺距和牙型角 B. 升角和头数 C. 导程和牙形斜角 D. 螺距和升角 4 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用。 A. 升角小，单线三角形螺纹 B. 升角大，双线三角形螺纹 C. 升角小，单线梯形螺纹 D. 升角大，双线矩形螺纹 5 用于薄壁零件连接的螺纹，应采用。 A. 三角形细牙螺纹 B. 梯形螺纹 C. 锯齿形螺纹 D. 多线的三角形粗牙螺纹 6 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。 A. 必受剪切力作用 B. 必受拉力作用 C. 同时受到剪切与拉伸 D. 既可能受剪切，也可能受挤压作用 7 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的倍。 A. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 8 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。 A. 螺栓的横截面受剪切 B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C. 螺栓同时受剪切与挤压 D. 螺栓受拉伸与扭转作用 9 在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。 A. 单线矩形螺旋副 B. 单线梯形螺旋副 C. 双线矩形螺旋副 D. 双线梯形螺旋副 10 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。 A. 提高强度 B. 提高刚度 C. 防松 D. 减小每圈螺纹牙上的受力 11 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。 A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本

螺栓组联接的设计

螺栓组联接的设计设计步骤： 1．螺栓组结构设计 2．螺栓受力分析 3．确定螺栓直径 4．校核螺栓组联接接合面的工作能力 5．校核螺栓所需的预紧力是否合适确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 1. 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题： 1）联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。 2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置

(完整word版)钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程

中华人民共和国行业标准钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 JGJ 82—91 主编单位：湖北省建筑工程总公司批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：l 9 9 2年l 1月1日主要符号作用和作用效应 F ——集中荷载； M ——弯矩； N--轴心力； P ——高强度螺栓的预拉力； V--剪力。计算指标 b c b v b t N N N ——每个高强度螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值； f —钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值； b c b v b t f f f ——高强度螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值； ——正应力。几何参数 A ——毛截面面积； An ——净截面面积； I ——毛截面惯性矩； J ——毛截面面积矩； d ——间距； d ——直径： d 0--孔径； l ——长度； z l ——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度。

计算系数及其它 n——高强度螺栓的数目； n1——所计算截面上高强度螺栓的数目； n——高强度螺栓传力摩擦面数目； f μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数； ψ——集中荷载的增大系数。第一章总则第1．0．1条为使在钢结构工程中，高强度螺栓连接的设计、施工做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。第1．0．2条本规程适用于工业与民用建筑钢结构工程中高强度螺栓连接的设计、施工与验收。第1．0．3条高强度螺栓连接的设计、施工及验收，除按本规程的规定执行外，尚应符合《钢结构设计规范》(GBJl7)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范))(GBJl8)及《钢结构工程施工及验收规范))(GBJ205)的有关规定。设计在特殊环境(如高温或腐蚀作用)中应用的高强度螺栓连接时，尚应符合现行有关专门标准的要求。第1．0．4条本规程采用的高强度螺栓连接副，应分别符合《钢结构用大六角头螺栓》(GBl228)、《钢结构用高强度大六角螺母型式与尺寸))(GBl229)、《钢结梅用高强度垫圈型式与尺寸》(GBl230)、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》(GBl231)或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副形式尺寸))(GB3632)和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件))(GB3633)的规定。第1，0．5条在设计图、施工图中均应注明所用高强度螺栓连接副的性能等级、规格、连接型式、预拉力、摩擦面抗滑移系数以及连接后的防锈要求。当设计中选用两种或两种以上直径的高强度螺栓时，还应注明所选定的需进行抗滑移系数检验的螺栓直径。第1．0．6条在高强度螺栓施拧、构件摩擦面处理及安装过程中，应遵守国家劳动保护和安全技术等有关规定。

机械设计基础-5.8提高螺栓连接强度的措施

第八节提高螺栓连接强度的措施分析影响螺栓连接强度的因素，从而提出提高联接强度的措施。这对于螺纹联接的设计也是很重要的。螺纹联接的强度，主要取决于螺栓的强度。影响螺栓强度的因素很多，有材料、结构、尺寸、制造、工艺等。实际设计中，通常主要是以下几个方面考虑来提高联接的强度。一、减小应力幅（可提高疲劳强度）大家知道，影响疲劳强度的主要因素是变应力中的应力幅↑a σ，则越易产生疲劳破坏。↓a σ，则可以提高疲劳强度。由螺栓总拉力：F C C C F F m b b ++ =02 可以看出，当工作拉力F 变化时，只会引起（F C C C m b b +）这一部分是变化的。此部分减小，就可以使↓a σ。显然：相对刚度m b b C C C +越小，则可提高疲劳强度。由此可见：措施为； ① 减小b C （见教材上的图） ② 增大m C （见教材上的图）这样可以使m b b C C C +↓，从而使↓a σ。但是由F C C C F F m b b ++=02 可知，在F 0给定的条件下，减小螺栓的刚度C b 或增大被联接件刚度C m ，都将引起残余预紧力F 1减小，从而降低了联接的紧密性。因此，若在减小C b 或增大C m 的同时,适当增加预紧力F 0，就可以使F 1不致减小太多或保持不变。

减小螺栓的刚度的方法：（1）适当增加螺栓的长度（2）采用腰状杆螺栓和空心螺栓（3）在螺母下面安装上弹性元件腰状杆螺栓和空心螺栓在螺母下面安装上弹性元件增大被联接件的刚度（1）不用垫片或采用刚度较大的垫片（2）采用刚度较大的金属垫片或密封环软垫片密封密封环密封二、改善螺纹牙之间的受力分布：对于普通螺母如图示。工作中螺栓受拉，使螺距增大，而螺母受压，其螺距减小。导致螺栓、螺母产生了螺距差。这样，旋合的螺栓和螺母的各圈螺纹牙不能都保持良好的接触，那末各圈螺纹牙所分担的载荷就不相等。（如图所示）。理论分析和实践都表明：从螺母支撑面算起第一圈受载荷最大。以后各圈依次减小。第10圈后的各圈几乎不受力。［所以采用加厚螺母，增加旋合圈数，对提高连接强度并没有多少作用。］