螺栓组联接的结构设计

《机械设计》电子教材

编著上海铁道大学李小江

JXSJ 二．螺栓组联接的结构设计

目的：合理的确定联接的结合面形状、螺栓数目、使结合面和螺栓受

力均匀、并便于加工和装配。

1. 结合面几何形状设计：通常未对称的简单形状。

例

2. 使各螺栓受力合理

3. 螺栓排列有合理的间距和边距

4. 同一组螺栓尽量用相同的材料、直径、长度

5. 同一圆周上的螺栓数应为4、6、8、12等，便于划线。

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

第6章螺纹联接讨论重点内容受力分析、强度计算。难点受翻转力矩

第6章螺纹联接讨论重点内容：受力分析、强度计算。难点：受翻转力矩的螺栓组联接。附加内容：螺纹的分类和参数 1．螺纹的分类 2. 螺纹参数（1）螺纹大径d （2）螺纹小径d 1 （3）螺纹中径d 2 （4）螺距p （5）线数n （6）导程S （7）螺纹升角ψ （8）牙型角α 6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 6.1.1螺纹联接的主要类型松联接根据装配时是否拧紧分图6.1 紧联接螺栓联接螺钉联接按紧固件不同分双头螺柱联接紧定螺钉联接受拉螺栓联接按螺栓受力状况分受剪螺栓联接 6.1.2螺纹紧固件的性能等级和材料性能等级：十个等级 B σ=点前数字 ×100 ； S σ=10×点前数字×点后数字。材料：按性能等级来选。例如：螺栓的精度等级6.8级 6.2 螺纹联接的拧紧与防松 ???外螺纹内螺纹? ??左旋螺纹右旋螺纹 ?? ?多线螺纹单线螺纹?? ? ??锯齿形螺纹梯形螺纹三角螺纹?? ?传动螺纹联接螺纹?? ?圆锥螺纹圆柱螺纹

6.2.1螺纹联接的拧紧拧紧的目的: 拧紧力矩: 21T T T += 431T T T += T 1螺纹力矩: ()V t d F d F T ρψ+?=? =tan 2 22'21 T 2螺母支承面摩擦力矩：r F T ?=' 2μ 2 213 3 131d D d D r --?= 将6410~M M 的相关参数（2d ，ψ ，1D ，0d ）代入且取 15.0arctan =V ρ得：d F d F k T T T t ' '212.0≈=+= 标准扳手的长度 L=15d d F Fd FL T '2.015===∴ （图 6.2……） F F 75' = 要求拧紧的螺栓联接应严格控制其拧紧力矩，且不宜用小于1612~M M 的螺栓。测力矩扳手或定力矩扳手控制拧紧力矩的方法：用液压拉力或加热使螺栓伸长到所需的变形量 6.2.2 螺纹联接的防松为何要防松？自锁条件：ψ

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。

螺栓组受力分析与计算..

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。 H1.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。 | 塾〉不令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to不得大于下表所推荐的数值。扳手空间尺寸螺栓间距t o 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一．螺栓组联接得设计设计步骤： 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得工作能力 5．校核螺栓所需得预紧力就是否合适确定螺栓得公称直径后，螺栓得类型，长度，精度以及相应得螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板得厚度，螺栓在立柱上得固定方法及防松装置等全面考虑后定出。 1、螺栓组联接得结构设计螺栓组联接结构设计得主要目得，在于合理地确定联接接合面得几何形状与螺栓得布置形式，力求各螺栓与联接接合面间受力均匀，便于加工与装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面得问题： 1）联接接合面得几何形状通常都设计成轴对称得简单几何形状，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，使螺栓组得对称中心与联接接合面得形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。 2）螺栓得布置应使各螺栓得受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷得方向上成排地布置八个以上得螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓得位置适当靠近联接接合面得边缘，以减小螺栓得受力（下图）。如果同时承受轴向载荷与较大得横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓得预紧力及其结构尺寸。接合面受弯矩或转矩时螺栓得布置

3）螺栓排列应有合理得间距，边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线与机体壁间得最小距离，应根据扳手所需活动空间得大小来决定。扳手空间得尺寸（下图）可查阅有关标准。对于压力容器等紧密性要求较高得重要联接，螺栓得间距t0不得大于下表所推荐得数值。扳手空间尺寸螺栓间距t0 注：表中d为螺纹公称直径。 4）分布在同一圆周上得螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时得分度与画线。同一螺栓组中螺栓得材料，直径与长度均应相同。 5）避免螺栓承受附加得弯曲载荷。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，螺母与螺栓头部得支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。对于在铸，锻件等得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。

螺栓组联接中螺栓的受力和相对刚性系数

螺栓组联接中螺栓的受力和相对刚性系数一、实验目的 1.了解在受倾覆力矩时螺栓组联接中各螺栓的受力情况； 2.了解螺栓相对刚度系数即被联接件间垫片材料对螺栓受力的影响； 3.了解单个螺栓预紧力的大小对螺栓组中其它各螺栓受力的影响; 3.根据实验结果计算出螺栓相对刚性系数，填入实验报告。 4.了解和部分掌握电阻应变片技术、计算机技术在力测量中的应用。从而验证螺栓组联接受力分析理论和现代测量技术在机械设计中的应用。二.实验要求： 1.实验前预习实验指导书和教科书中有关本实验的相关内容； 2.实验中按指导教师要求和实验指导书中实验步骤进行实验，注意观察实验中各螺栓载荷变化情况，并能用螺栓组联接受力分析理论解释其现象； 3.根据实验结果计算出螺栓相对刚性系数，填入实验报告。 4.按指导教师要求完成指定思考题。三、实验设备： 1. 螺栓组实验台一台 2. 计算机一台 3. 10通道A/D转换板（包括放大器）一块 4. 调零接线盒一个 5. 25线联接电缆一条四、实验原理 1. 机械部分：当将砝码加上后通过杠杆增力系统可作用在被联接件上一个力P，该力对被联接件上的作用效果可产生一个力矩，为平衡该力矩，已加上预紧力的螺栓组中各螺栓受力状况会发生变化，且受力情况会因垫片材料不同而不同；螺栓所处位置不同而不同。测出各螺栓受力变化(如图11-2)，即可检验螺栓组受力理论。螺栓实验台(如图一)本体由①机座、②螺栓（10个）、③被联接件、④1 75的杠杆增力系统、⑤砝码（2—2kg，1—1kg）、⑥垫片六部分组成。各螺栓的工作拉力F i可根据支架静力平衡条件和变形协调条件求出。设在M（PL）作用下接触面仍保持为平面，且被联接件④在M作用下有绕O－O线翻转的趋势(如图11-3)。为平衡该翻转力矩M，各螺栓将承受工作拉力F i；此时，O－O 线上侧的螺栓进一步受拉，螺栓拉力加大；O－O 线下侧的螺栓则被放松，螺栓拉力减小。

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

螺纹连接受力分析

螺纹连接受力分析一、螺纹强度校核把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。相关参数：轴向力F ，旋合螺纹圈数z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z 不宜大于10）；螺纹牙底宽度b ，螺纹工作高度h ，每圈螺纹牙的平均受力为F z ，作用在中径上。螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为D 、2D 、1D 。螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为d 、2d 、1d 。 1. 挤压强度螺母一圈挤压面面积为2D h π，螺杆一圈挤压面积为2d h π。螺母挤压强度2[]p p F F z A D h πσ= =≤σ 螺杆挤压强度2[]p p F F z A d h σσπ= =≤ p σ为挤压应力， []p σ 为许用挤压应力。 2. 剪切强度螺母剪切面面积为Db π，螺杆剪切面面积1d b π。螺母，剪切强度[]F F z A Db ττπ= =≤ 螺母的一圈沿大径展开螺杆的一圈沿小径展开

螺杆，剪切强度1[]F F z A d b ττπ= =≤ []0.6[]τσ=，[]s n σσ= 为材料许用拉应力，s σ为材料屈服应力。安全系数，一般取3～5。 3. 弯曲强度危险截面螺纹牙根部，A -A 。螺母，弯曲强度23[]b b M Fh W Db z σσπ= =≤ 螺杆，弯曲强度213[]b b M Fh W d b z σσπ= =≤ 其中，L ：弯曲力臂，螺母22D D L -= ，螺杆2 2 d d L -= M ：弯矩，螺母22D D F M F L z -=?= ?，螺杆2 2 d d F M F L z -=?=? W ：抗弯模量，螺母2 6 Db W π= ，螺杆2 16 d b W π= []b σ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[]1~1.2[]b σσ= 4. 自锁性能自锁条件v ψψ≤，其中，螺旋升角22 arctan arctan S np d d ψππ==，螺距、导程、线数之间关系：S =np ；当量摩擦角arctan arctan cos v v f f ψβ ==，当量摩擦系数cos v f f β= f 为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取0.13～0.17； β为牙侧角，为牙型角α的一半，2βα= 5. 螺杆强度 1、实心

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。

螺栓组受力分析与计算..

螺栓组受力分析与计算 1．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。图1 凸台与沉头座的应用图2 斜面垫圈的应用

机械设计习题集答案第十五章螺纹连接(解答)

15—4 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 。题15—4图解题要点：（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d 1=8.376mm 由教材式（11—13）： 1.3F ′/（πd 21/4）≤[σ] MPa 得： F ′=[σ]πd 21/（4×1.3）=178 ×π×8.3762 /5.2 N =7535 N （2）求牵引力F R ：由式（11—25）得F R =F ′fzm/K f =7535×0.15×2×1/1.2N=1883.8 N （取K f =1.2）分析与思考：（1）常用螺纹按牙型分为哪几种？各有何特点？各适用于什么场合？连接螺纹用什么牙型？传动螺纹主要用哪些牙型？为什么？答：根据牙型，螺纹可以分为三角形、矩形、梯形、锯齿形等。选用时要根据螺纹连接的工作要求，主要从螺纹连接的效率和自锁条件两个方面考虑，结合各种螺纹的牙形特点。例如三角形螺纹，由于它的牙形角α较大，当量摩擦角υρ也较大（βρυυcos arctan arctan f f ==），分析螺纹的效率() υρη+ψψ=tan tan 和自锁条件 Ψυρ≤，可知三角形螺纹效率较低，但自锁条件较好，因此用于连接。同理可知矩形、梯形和锯齿形螺纹等当量摩擦角υρ较小，效率较高，自锁条件较差，因此用于传动。（2）从自锁和效率的角度比较不同线数螺纹的特点，为什么多线螺纹主要用于传动？螺纹线数一般控制在什么范围内？为什么？答：当螺纹副的当量摩擦系数一定时，螺纹线数越多，螺纹升角越大，效率越高，越不易自锁，

在螺栓组连接的结构设计中应注意哪些问题

一．在螺栓组连接的结构设计中应注意哪些问题？ 1.连接合面得几何形状应尽量简单 2.螺栓的布置应使各螺栓的受力合理 3.螺栓排列应有合理的边距和间距 4.同一圆圈上螺栓数目，应尽量取4.6.8等偶数 5.避免螺栓承受附加弯曲载荷二．提高螺纹连接强度的措施主要有哪些？ 1.改善螺纹牙上载荷分布不均现象2减小应力幅3避免附加弯曲应力4减小应力集中5采用合理的制造工艺三．在下列工况下，选择哪类联轴器较好？试举出一种联轴器的名称（1）载荷平稳，冲击轻微，两轴易于准确队中，则希望联轴器寿命较长（2）载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移（3）机械在运动过程中载荷较平稳，但可能产生很大的瞬时过载，导致机器损坏（4）安全联轴器在所传递的转矩超过规定值时，其中的链接元件便会折断,分离或大话，使传送终端，从而保护其他重要零件不至损坏 1.可选择刚性联轴器。如凸缘联轴器或套筒联轴器等 2.无弹性元件的挠性联轴器，如十字滑块联轴器或齿式联轴器，滚子联轴器 3.弹性元件的挠性联轴器，如弹性销联轴器或弹性套柱销联轴器，轮胎式联轴器，梅花形联轴器等 4.可选安全联轴器，如剪切销安全联轴器 5.机械在运动过程中载荷较平稳，但可能产生很大的瞬时过载，导致机器损坏四．根据以下的工况条件，选择适合的联轴器轻微冲击双万向联轴器，平稳凸缘，有冲击弹性柱销一．带传动的主要失效形式是什么？带传送设计的主要依据是什么？ 1打滑2带的疲劳损坏在保证不打滑的前提下，最大限度地发挥带传送的工作能力，同时保证带具有一定的疲劳强度和寿命二．在带传动设计中，为何要限制带速？销带轮直径的选择应满足什么条件？为何要校核小带轮的包角？ 1带速过高会使离心率增大，使带于带轮间的摩擦力减小，传动中容易打滑，单位时间内带绕过的次数也增多，降低带寿命，若带速过低则当传递功率一定时，使传递的圆周力增大，带的根数增多2带轮直径销使传动结构紧凑，且另一方面弯曲应力打，使带的寿命降低3大带轮的包角大于小带轮，小带轮易于打滑三．带传动中，打滑是怎么产生的？试分析打滑的有利和有害的影响各式什么打滑是由于过载所引起的带在带轮上的全面滑动，由于带在大轮上的包角大于小带轮包角，所以打滑发生在小带轮，打滑将造成带的严重磨损，带的运动处于不平稳状态，致使传动失效，工作中应该避免打滑传递的力超过极限有效拉力时，滑动范围扩大到整个接错，带便在带轮上打滑。打滑可防止损坏其他零件，不能保证准确的传动比四．对于图示V带传动的四种布置方案，试分析比较其张紧轮位置的合理性，要求说明理由（a）(b)张紧轮位于紧边，不合理（c）张紧轮装于松边内侧靠近大带轮处，张紧轮向外带不存在反向弯曲，虽然增加了带的弯曲应力循环次数，但是循环特性仍为脉动循环，对待的疲劳强度影响不大，两带轮的包角均减小，为降低小带轮包角的减小两，1应使张紧轮靠近大轮（d）张紧轮装于松边外侧，靠近小带轮处，张紧力向奶，两带轮包角均增大，张紧轮靠近小带轮处事为了提高小带轮的增大量，增大承载能力，但是带在反向弯曲，既增加了带的完全应力循环次数，又使带的弯曲应力变化，对称循环应力，降低了带的疲劳强度

机械设计基础-5.6螺栓组联接的设计

第六节螺栓组联接的设计第五节讲的是单个螺栓联接中，螺栓的强度问题，主要是螺栓杆的强度。其中载荷是单个螺栓受到的轴向力或横向力。实际中，螺栓联接往往是成组使用，而成组使用的螺栓联接（螺栓组）中，各个螺栓的受力往往是不一样的。这就需要进行受力分析。主要任务是：分析找出其中受力最大的螺栓及其所受的工作载荷。（即F），（最终按此最大载荷计算螺栓强度）。螺纹联接设计包括结构设计和参数设计。一、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。一般都设计成轴对称的简单几何形状(图所示)，便于加工制造，且使联接的接合面受力比较均匀。 2、螺栓的数目应取为易于分度的数目 (如3、4、6、8、12等)，以利于划线钻孔。同一组螺栓的材料直径和长度应尽量相同，以简化结构和便于装配。 3、应有合理的钉距、边距和足够的板手空间。

4、被联接件上的支承面应做成凸台或沉头座，以免引起偏心载荷而削弱螺栓的强度。二、螺栓组联接的受力分析注意：螺栓组设计中： ?? ???。的个数应便于等分圆周例如：圆周上均布螺栓③各螺栓应均匀布置。一样）。样（②各螺栓的预紧力均一性能等级应均取一致。①各螺栓的尺寸规格、 ‘F 分析中假设：?????围之内③螺栓的变形在弹性范②各螺栓的刚度相同变形①被联接件是刚体，不 1、受横向力的螺栓组当采用普通螺栓联接时（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（图b ），靠螺杆受剪切和挤压来抵抗横向载荷。普通螺栓（受拉）按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷

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

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

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。

螺栓组联接的受力分析

一．螺栓螺栓组联组联组联接的接的接的设计设计设计设计步骤： 1．螺栓螺栓组结组结组结构构设计 2．螺栓受力分析 3．确定螺栓直定螺栓直径径 4．校核螺栓校核螺栓组联组联组联接接合面的工作能力接接合面的工作能力 5．校核螺栓所需的校核螺栓所需的预紧预紧预紧力是否合力是否合力是否合适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. 1. 螺栓螺栓螺栓组联组联组联接的接的接的结结构设计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。接合面受接合面受接合面受弯弯矩或矩或转转矩时螺栓的布置螺栓的布置 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。