9.6螺栓组连接的设计
螺栓连接设计
螺栓连接设计一、 普通螺栓连接在一些受静力载荷 或间接动力截荷不大的构件上，可以使用普通螺栓连接。
这种螺栓用普通低碳钢制作，如Q235和Q345钢螺栓。
而与之相配的螺孔比螺栓直径大1～2mm ，一般是大2mm 。
由于强度低，施加拧紧力矩小，接触面压力和连接面磨擦力小，在垂直于螺栓方向力作用下，连接面易产生滑动，这时应考虑使用铰制孔螺栓，通过孔与螺栓的配合，螺栓受剪力传递作用力，但这种连接造价高，安装不容易，只在不得以时使用。
普通螺栓连接只在不重要的构件中使用， 螺栓的许用承载能力 抗拉许用承载能力 ][4d 2拉拉＝σπF抗剪许用承载能力 ][4d 2τπ＝剪F抗压许用承载能力 ][01压压＝σδd F d ――螺栓有效直径 d 0――孔径[σ拉]――螺栓材料许用拉伸应力 [σ拉]＝0.8[σ] [σ压]――板材的许用承压应力 [σ压]＝1.4[σ]～1.8[σ]――只要板材孔壁不挤坏，螺栓就不会因承压而破坏。
1.8[σ]用于铰制孔时。
[τ]――螺栓的许用剪切应力，一般取0.6[σ] 式中的[σ]—为该材料的基本许用应力基本许用应力[σ]――等于材料的屈服应力σs 除以安全系数n 而得 即：[σ]=σs /n各国安全系数n 如表安全系数n 是包含了无法预计到的超载，计算方法不精确，材料的不可估缺陷，载荷计算的误差等原因。
以上为材料σs /σb <0.7时，若σs /σb >0.7，因屈服限接近破断限，强度储备较少，规范规定其材料的强度极限应力不能取σs ，而应为27.0bs σσσ+＝极，这时[σ]＝σ极/n在受剪力时，为防止板边端被螺栓剪出，因此，应有足够的边距a ――见图a ≥(1.2～1.6)d 0剪力为主时，应取大值，当使用标准孔径时，可以参照下表选用 孔径d 0(mm) a(mm) 12 18 14 22 162518 2820 3122 3524 3826 4228 4530 48也可按下式计算2aδ[τ]≥d0δ[σ压]，各符号以上已有说明。
螺栓连接计算公式总结
螺栓连接计算公式总结螺栓连接是机械设计中常见的一种连接方式，其主要计算公式可以总结如下：1.螺栓直径与被连接件孔径的配合关系设计有预紧力的螺栓连接，如需要拆卸，则螺栓直径应与被连接件的孔径有一定配合关系。
一般可按下列公式计算：d ≤ D -（1~1. 5）S其中 d为螺栓直径；D为被连接件的孔径；S为配合安全系数，轻型为1.0~1.1，重型为1.1~1.2。
2.螺栓承载能力的计算螺栓的承载能力应按下式计算：N ≤ Ψ·Σmiu·d²/4×[σ]其中 N为螺栓所受的剪切力及拉力之和（N）；Ψ为接头系数，由试验方法确定，一般可取0.6~0.7；Σmiu为各被连接件（钢板）的抗剪面积（对粗制螺栓取miu=mi+0.175mi，其中mi为被连接件（钢板）的重量（kg），对精制螺栓则取miu=mi；d为螺栓直径（m）；[σ]为螺栓材料的许用应力（MPa）。
3.拧紧螺栓所需的轴向力的计算拧紧螺栓所需要施加的轴向力可按下式计算：Fj=π·d·Σmp·d/4×[σ]其中 Fj为拧紧螺栓所需要施加的轴向力（N）；d为螺栓直径（m）；Σmp为各被连接件接触部位的预紧面上的正应力的合力（N/㎡），一般可取Σmp=(0.7~1.0)σs；[σ]为螺栓材料的许用应力（MPa）。
4.装配时的顶紧力的计算装配时的顶紧力可按下式计算：Fk=π·d·(Pmax-Pmin)/[d×(2~3)×(σs-σb)]其中 Fk为装配时的顶紧力（N）；d为螺栓直径（m）；Pmax为预紧时所需的最小顶紧力（N）；Pmin为预紧时所需的最大顶紧力（N）；σs为螺栓材料的屈服极限（MPa）；σb为螺栓材料的强度极限（MPa）。
一般情况下取预紧应力的中间值。
要求装配后获得准确预紧力，最好使顶紧力小于或等于设计计算值。
根据顶紧力乘以相应的保险系数即为需要的拧紧力。
桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计
桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计一、引言桥梁是人类社会交通运输的重要组成部分，其安全性和可靠性对于人们的生命财产安全至关重要。
而钢结构桥梁作为一种新型的桥梁结构形式，具有自重轻、施工方便、寿命长等优点，因此在现代桥梁建设中得到了广泛应用。
而钢结构桥梁的连接方式也是保证其安全可靠性的关键之一，其中高强度螺栓组连接设计则是目前较为常用的连接方式之一。
二、高强度螺栓组连接设计原理1. 高强度螺栓高强度螺栓是指具有较高抗拉强度和抗剪强度的螺纹连接件。
其主要由螺杆、螺母和垫圈三部分组成。
在钢结构中，常用的高强度螺栓有8.8级、10.9级和12.9级等。
2. 螺栓组连接设计原理在钢结构桥梁中，采用高强度螺栓进行连接时，需要满足以下几个原则：（1）保证拧紧力矩足够大，使螺栓组连接紧密牢固；（2）保证螺栓受力状态合理，避免出现过度紧固或松动的情况；（3）保证螺栓的预紧力在使用寿命内不会降低，从而确保连接的可靠性和安全性。
三、高强度螺栓组连接设计流程1. 确定螺栓规格在进行高强度螺栓组连接设计时，需要首先确定所需的螺栓规格。
一般来说，规格越大，则抗拉强度和抗剪强度越高，但也会增加成本和难度。
因此，在确定规格时需要综合考虑各方面因素。
2. 计算预紧力在进行高强度螺栓组连接设计时，需要计算出所需的预紧力。
预紧力是指在拧紧过程中施加到螺纹连接件上的力，其大小应该足够大以确保连接的牢固性。
3. 确定拧紧力矩在计算出所需的预紧力后，需要确定所需的拧紧力矩。
拧紧力矩是指为达到所需预紧力而施加到螺纹连接件上的扭矩，其大小应该足够大以确保连接的紧密性。
4. 进行拧紧在确定好所需的螺栓规格、预紧力和拧紧力矩后，需要进行拧紧。
在拧紧时，需要严格按照设计要求进行操作，以确保连接的可靠性和安全性。
四、高强度螺栓组连接设计注意事项1. 确保螺栓材料质量高强度螺栓是连接钢结构桥梁的重要部件之一，因此其材料质量必须得到保证。
在选用高强度螺栓时，需要选择正规厂家生产的产品，并进行质量检验。
DIN 25201-6-2004 中文版 铁道车辆及其组件的设计准则 螺栓连接-第6部分：连接尺寸
a t1=meff min，参照公式（5.5/49），其中： c1=1（在边缘间距至少符合表 7 规定的值的条件下） c3 参照公式（5.5/44b） 抗剪强度 Tmax=204 N/mm2 适用于钢 S235 抗剪强度 Tmax=294 N/mm2 适用于钢 S355 抗拉强度 Rm max=1000 N/mm2 适用于强度等级 8.8 抗拉强度 Rm max=1200 N/mm2 适用于强度等级 10.9 螺纹公差 6g/6H
M12 1.75
10.2
8.3
16.8 22.1 13.2 18.4 19.4 24.7 14.5 19.3
M16
2
14
9.3
22.6 28.6 17.6 23.6 26.2 32.2 19.4 25.4
M20 2.5
17.5
11.2
27.5 35.0 21.3 28.8 32.1 39.6 23.8 31.3
DIN 25201-6:2005-06
目录
前言....................................................................................................................................................3 1 适用范围.....................................................................................................................................3 2 规范性引用文件.........................................................................................................................4 3 连接尺寸......................................................................................................................................6 4 边缘间距和接触面....................................................................................................................12
螺栓连接方式
螺栓连接方式1. 引言螺栓连接是一种常见的连接方式，广泛应用于工程领域。
它通过螺纹的转动和摩擦力来实现零件的紧固，具有结构简单、拆卸方便、可重复使用等特点。
本文将全面、详细、完整地探讨螺栓连接方式的原理、分类、设计要点以及常见问题等内容。
2. 原理螺栓连接是利用螺纹的力学原理来实现零件的紧固。
通过给定的预紧力，使螺栓受到拉力，从而达到紧固效果。
其原理主要包括以下几个方面：2.1 螺纹力学原理螺纹连接的紧固力主要是由于螺纹摩擦力和剪切力之间的相互作用。
当螺纹受到外力作用时，螺纹的摩擦力会产生一个抵抗力矩，使得零件之间产生压紧力，从而实现紧固效果。
2.2 摩擦系数螺纹连接的紧固力大小与摩擦系数有关。
摩擦系数的大小会直接影响紧固力的大小。
在设计螺栓连接时，需要考虑材料的表面粗糙度以及润滑剂的使用，以获得合适的摩擦系数。
2.3 预紧力预紧力是螺栓连接中一个重要的参数。
通过对螺栓进行预紧力的施加，可以使螺纹间产生压力，从而增加紧固力并提高连接的可靠性。
合理选择预紧力的大小，是螺栓连接设计中需要考虑的重要因素之一。
3. 分类螺栓连接方式根据不同的特点和应用场景，可以分为以下几类：3.1 螺纹连接螺纹连接是最常见的一种螺栓连接方式。
它包括内螺纹连接和外螺纹连接两种形式。
内螺纹连接主要用于连接螺纹孔，外螺纹连接主要用于连接螺纹柱。
3.2 键连接键连接是一种将两个零件通过键和键槽相互连接的方式。
它可以提供较大的刚性和承载能力，常用于承受大功率和高转速的传动轴。
3.3 弹性连接弹性连接是指通过弹性元件将两个零件连接起来的方式。
其优点是具有一定的缓冲和减震能力，可以在两个零件之间起到阻尼的作用。
3.4 焊接连接焊接连接是指通过焊接工艺将两个零件连接起来的方式。
它具有高强度和永久性连接的特点，常用于承受较大载荷和振动的结构部件。
4. 设计要点在进行螺栓连接的设计时，需要考虑以下几个要点：4.1 螺纹尺寸合理选择螺纹的尺寸和螺距，可以根据连接的要求和零件的材料性能，来确定螺纹的尺寸，以保证连接的可靠性和承载能力。
常见螺栓组连接设计
建材发展导向2019年第1期36常见螺栓组连接设计高雅巍（河北农业大学城乡建设学院，河北 石家庄 071000）摘 要：螺栓组设计的在钢结构连接中的重要性，然后对螺栓组的结构设计进行分析，并总结提出设计中需要注意的问题，随后对螺栓进行受力分析，最后概括提高螺栓连接强度的措施。
关键词：螺栓组；结构设计；受力分析；措施为了便于工程机械的制造、安装以及保证钢结构的连接的安全性，连接对于生产生活都尤为重要。
在房屋桥梁结构中，螺栓连接属于机械静连接，即被连接的部件之间不产生相对运动的连接，钢结构的基本构件由钢板、型钢等连接而成，而且，合理的连接方案是便于钢结构设计和施工的重要环节。
大多数钢结构的螺纹连接件都是成组使用的，其中螺栓组连接最具有典型性，因此我们以螺栓组连接为例，对其结构设计进行分析。
1 螺栓组连接的结构设计结构设计影响了螺栓组的布置形式，而螺栓的布置形式直接决定了螺栓组连接的受力形式，为了使连接更为合理需要注意以下几点问题：1.1 连接结合面的几何形状应设计成为轴对称的几何形状，矩形、等腰三角形是常见的连接用几何对称形状，这样的结构设计一方面有利于机械的加工制造，还有利于受力的均匀，这对连接的可靠性及寿命计算有利，不会因为个别螺栓的连接失效而影响整个螺栓组的连接计算。
基于以上优点，在平面允许的情况下，结构应设计成为轴对称形状。
1.2 螺栓的布置应是各个螺栓受力合理，这里以铰制孔用螺栓为例，在布置之前，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置8个以上的螺栓，这样的布置可以使载荷分布均匀；当螺栓收到弯矩或者转矩时，此时应该使螺栓靠近连接的外侧，这样力臂变长，可以减少螺栓的受力，螺栓可以使用较小的型号，节省材料和成本。
当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销或者套筒来承受横向载荷。
1.3 螺栓的排列应该有合理的间距。
布置螺栓及加工螺栓孔时，需要每个螺栓与周边螺栓都有一定间距，这个间距是扳手拧紧的活动空间，因此需要根据扳手是实际大小来确定具体数值，行业也有一些相关的标注可供查询。
螺栓连接设计教案
n
N b N min
l1 0.7 150d 0
四、例题（6 分钟） 设计两块钢板用普通螺栓的盖板拼接。已知轴心拉力的设计值 N=325kN，钢材为 Q235A，螺栓直径 d=20mm（粗制螺栓） 。盖 板厚 6mm，连接板厚 8mm。 （1）受剪承载力设计值 例题通过提问 由学生和教师 共同设计完 成。
1.1
教学后记：本节课层次分明，连接紧凑，容易掌握受剪螺栓的设计公式，但内容 稍多，时间紧张。
3
4
课程名称
钢结构——普通螺栓连接设计 1、理解抗剪螺栓的受力性能。
学时
30 分钟
教学目标
2、掌握抗剪螺栓的破坏形式。 3、掌握抗剪螺栓连接的计算公式。
教学重点 教学难点 教学方法
抗剪螺栓的破坏形式及连接计算。 应用公式设计螺栓抗剪连接。 讲授法为主，分组讨论为辅。
教材及主要 魏明钟.钢结构.武汉理工大学出版社,2005. 参考资料 徐占发.钢结构.机械工业出版社,2008. 教 学 内 容 方法及手段
d 2 b 3.14 202 N vb nv fv 2 140 87900N 87.9 kN 4 4
（2）承压承载力设计值
Ncb dt fcb 20 8 305 48800N 48.8 kN
（3）一侧所需螺栓数 n：
n
N 325 6 .7 b N min 48 . 8
破坏形式部分 由学生分组讨 论，教师总结 得出。
N nv
b v
d 2
4
承载力设计阶
f
b v
段以讲解为 主。
b Nc d t f cb
b b b （3）单个抗剪螺栓承载力设计值： Nmin min Nv , Nc
钢结构安全技术交底螺栓连接的设计与安装要求
钢结构安全技术交底螺栓连接的设计与安装要求钢结构在现代建筑中应用广泛，其连接方式对结构的安全性至关重要。
螺栓连接作为常见的连接方式之一，在设计和安装过程中有着一系列的要求和规范。
本文将探讨钢结构螺栓连接的设计和安装要求，以确保结构的安全性和可靠性。
一、螺栓连接设计要求1. 螺栓选型：根据设计荷载和连接要求，选择适当的螺栓类型和尺寸。
常见的螺栓材料包括碳钢和合金钢，需要考虑螺栓的强度、耐腐蚀性以及应力释放能力等因素。
2. 螺栓排布：合理布置螺栓连接，保证连接点受力均匀，减小结构应力集中。
根据连接点的荷载大小和方向确定螺栓数量和位置。
3. 钢结构孔洞设计：螺栓连接的孔洞需要满足一定的规范要求，包括孔的直径、深度、距离和孔的几何形状等。
保证螺栓能够完全穿过连接材料，且孔洞的形状应满足螺栓的要求，确保螺栓能够准确插入。
4. 连接材料的准备：连接材料的表面应清洁，并通过磨削或其他方式保证连接面的光滑度和平整度。
确保连接材料之间存在良好的接触和紧密配合。
二、螺栓连接安装要求1. 预埋件安装：针对预埋螺栓连接，需在浇筑混凝土前预先安装好螺栓，保证其位置准确、固定牢固。
在浇筑混凝土后，不得调整螺栓的位置，以免损坏混凝土结构。
2. 螺栓连接安装步骤：每个螺栓连接的安装包括以下步骤：a) 设置螺栓：根据设计要求，在连接孔中设置螺栓，并根据设计要求将螺母通入螺栓。
b) 加紧螺栓：使用扳手或扭矩扳手逐步加紧螺栓，保证螺栓连接的预紧力符合设计要求。
c) 锁紧螺母：对于需要锁紧的螺栓连接，使用锁紧剂或其他合适的方法，确保螺母在运行中不会松动。
d) 检查连接：检查螺栓连接的状态和紧固力，在安装完成后进行必要的检查和测试。
三、检验与验收1. 螺栓连接质量检验：对于螺栓连接的质量进行检验，包括螺栓材料、螺栓尺寸、螺栓强度等方面的检查，确保连接的可靠性和强度满足要求。
2. 螺栓连接验收：在完成螺栓连接后进行验收，包括对连接的外观、尺寸、预紧力、反松等方面进行检查。
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螺栓组的定义
在工程上，单独利用一个螺栓来实现连接的情况并不多见， 基本上都是由几个螺栓按适当的规律排列起来，共同完成和实现 一个连接任务，称为螺栓组。
螺栓的合理布置的重要性
如何尽可能地使各个螺栓接近均匀地承担外载，是设计、 安装螺栓组的主要问题。合理布置同一组内的螺栓的位置起着关 键的作用。
受转矩的普通螺栓连接
3 预紧力公式
式中， ri为第i个螺栓的轴线到 螺栓组对称中心O的距离；f、z 和KS的含义同前。
受转矩的铰制孔用螺栓
1 结构
当采用铰制孔用螺栓连接时，靠螺栓杆的剪切和挤压来传 递转矩，各螺栓所受的横向工作剪力Fs垂直于其轴线到螺栓组 对称中心O的连线。
受转矩的铰制孔用螺栓
螺栓组连接的受力分析
螺栓组连接的受力分析的目的和假设
进行螺栓组连接受力分析的目的是根据连接的结构和受载 情况，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行螺栓连接 的强度计算。
为了简化计算，在分析螺栓组连接的受力时，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 连接接合面的形心重合；受载后连接接合面仍保持为平面。
受转矩的螺栓组连接
受转矩的普通螺栓连接
1 结构
如图所示的螺栓组连接中，转矩T作用在连接结合面内，在转 矩T作用下，底板将绕通过螺栓组对称中心O并与结合面垂直的轴 线O-O转动。因此，每个螺栓连接处都受横向力的作用。
受转矩的普通螺栓连接
2 平衡条件
当采用普通螺栓时，靠连接螺栓预紧后在接合面上所产生的摩 擦力矩来传递转矩T。设各螺栓的预紧力均为F0，则各螺栓处产生 的摩擦力相等，其方向与各螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的连线 相垂直。因此，接合面上摩擦传力的平衡条件应为：
螺栓合理布置的原则
1 简单对称
连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、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连接结合面的形心重 合，从而保证连接结合面受力比较均匀。
螺栓合理布置的原则
2 受力合理
对于铰制孔用螺栓，应该注意：不要 在平行于工作载荷的方向成排地布置8个以 上的螺栓，以免载荷分布过度不均。
受横向载荷的普通螺栓连接
1 结构
图示由4个螺栓组成的受横向 载荷的螺栓组连接。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。当采用普通螺栓连 接时，靠连接预紧后在接合面间产 生的摩擦力来抵抗横向载荷。
受横向载荷的普通螺栓连接
2 平衡条件
计算时可近似地认为，在横向总载荷F∑作用下，各螺栓 所承担的工作载荷是均等的。对于普通螺栓连接，应保证连接 预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷。
2 平衡条件
受转矩的铰制孔用螺栓
2 平衡条件
这是一个超静定问题。根据螺栓的变形协调条件，各螺栓的 剪切变形量应与其轴线到螺栓组对称中心O的距离成正比，即距 螺栓组对称中心O越远的螺栓的剪切变形量就越大。由于螺栓的 直径和材料相同，故剪切变形量越大的螺栓，其所受的工作剪力 也越大。
受转矩的铰制孔用螺栓
受横向载荷的普通螺栓连接
3 预紧力公式
受横向载荷的普通螺栓连接
4 预紧力公式参数f
受横向载荷的普通螺栓连接
4 预紧力公式参数f
受横向载荷的普通螺栓连接
5 采用铰制孔螺栓
受轴向载荷的螺栓组连接
如图示，压力容器盖所受总轴向载荷作用线与螺栓轴线平 行，并通过螺栓组的对称中心，因此，每个螺栓所受的轴向工 作载荷F都相等。设螺栓数目为z，则工作载荷F的计算公式为：
螺栓合理布置的原则
5 避免螺栓承受附加的弯曲载荷
螺栓合理布置的原则
6 补充
（1） 螺栓组结构设计，除综合考虑上述因素之外，还包括 根据连接的工作条件合理选择螺栓的防松装置。
（2） 在通用机械中，为简化设计、制造，对同一螺栓组内 的螺栓及配套件而言，不管受力的大小差异，应该选择同 样材料、规格统一的标准的螺栓，便于采购、管理和装配。
当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使 螺栓位置适当靠近连接结合面的边缘，以 减小螺栓的受力。
螺栓合理布置的原则
3 合理的间距、边距
在布置螺栓时，螺栓中心线与机体壁、螺栓之间的距离，要 依据扳手所需的活动空间大小和连接的密封性要求来决定。扳手 空间尺寸可查阅有关手册。
螺栓合理布置的原则
3 合理的间距、边距
螺栓合理布置的原则
4 同一圆周上取偶数
分布在同一圆周上的螺栓数应取为4、6、8、12等 偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。
螺栓合理布置的原则
5 避免螺栓承受附加的弯曲载荷
由于制造和装配误差或设计不当，都会使螺栓承受偏心载荷。 这时，螺栓不但受拉应力作用，而且还受附加弯曲应力作用。避 免偏心载荷的方法是：尽量不采用钩头螺栓，螺母支撑面力求垂 直于螺栓轴线，采用凸台、沉头座、斜垫圈等都能达到目的。
3 最大剪力公式
联立求解上述两式，即得到受力 最大螺栓的工作剪力为：
小结
在螺栓组连接的实际应用中，螺栓组所受的外载荷往往是 几种简单受力状态的不同组合，为此应根据具体情况进行分析， 求得受力最大螺栓的工作载荷，然后再按单个螺栓连接进行强 度计算。
同学，螺栓组连接的设计就讲ห้องสมุดไป่ตู้这里，期待着和你的下次相见。