螺栓连接例题分析
螺栓连接习题详解
pmax 1.87MPa [ p ]铸铁 87.75MPa 不会压溃。
(2) 紧密性计算(接合面上端)
p min
zQp A
M W
1
CL CL CF
0
预紧后受独立翻转 力矩M作用的表述
p min
zQp' A
M W
1
CL CL CF
按图中螺栓布置结构，设计螺栓连接。
解： 1) 外力分析
按理论力学原
理,外力P向结
构中心移植
F
M
R
结构中心
轴向力F P sin 4800sin 50 3677N 横向力R P cos 4800 cos 50 3085N
翻转力矩M 160F 150R 1051070Nmm
3) 不打滑设计和预紧力计算
在横向力R和轴向力F作用下，不打滑设
计条件，确定预紧力
fzQP K f R
预紧后受独 立横向力R作
用的表述
fzQP' K f R
接合面的剩余预紧力QP'
QP
CF CF CL
F1
预紧后受横向力 R和轴向力作用
的表述
fz QP
CF CF CL
[ ] s / S 240 /1.5 160MPa
计算螺栓小径d1
41.3Q
[ ]
41.3 7464 8.79mm
160
查螺纹标准,M10,d 10mm, d1=8.917>8.79mm
6) 接合面工作能力校核 (1) 挤压强度(接合面下端)
螺栓联接例题分析
螺栓联接例题分析【例题1 】如图所示，钢板δ=20mm ，用2个螺栓（螺栓间距a=200mm ）联接到机架上。
已知作用于板的负荷F P =5000N,其他尺寸如图10-28所示，板和机架材料为Q235。
要求：（1） 分析螺栓的失效形式。
（2） 分析螺栓的受力。
（3） 按强度设计螺栓直径。
F PF R F TF T L=300 L=300 a =200 a =200 o o F R F P T【解】 1. 采用铰制孔用螺栓联接（1）铰制孔用螺栓的主要失效形式为剪切和挤压失效。
（2）螺栓受力分析 将外载荷F p 向螺栓组对称中心O 简化后，螺栓组受有横向力F p = 5000N 及转矩T = F p ·L = 5000N ×300mm =15×105 N ·mm 。
每个螺栓由横向力产生的工作载荷相同 N 25002N 5000===z F F pR 每个螺栓由转矩T 产生的工作载荷相同N 7500mm 200mm N 101552=∙⨯=⨯=a T z T F 每个螺栓所受的工作载荷的方向如图所示。
经分析可知，两螺栓所受工作载荷相同。
根据力的叠加原理，每个螺栓所受的横向工作载荷N 7906N 750025002222/=+=+=T R R F F F2. 采用普通螺栓联接（1）普通螺栓的主要失效形式为螺纹部分断裂失效。
（2）螺栓受力分析 螺栓受力分析和上述铰制孔用螺栓的分析与计算相同，即每个螺栓的横向工作载荷也是F R /=7906N ，其不同之处在于：普通螺栓联接，靠预紧力产生的摩擦力来传递横向力，其预紧力/ 1.27906N 63248N 00.15RC f F F ⨯=== （3） 按抗拉强度计算螺栓直径 仍选螺栓材料为Q 235，σs = 235MPa 。
由表5-得S s σσ=][,再由表5-试选S = 2，则MPa 5.1172235][==σ。
普通螺栓的小径为129.85mm d == 查表5-，取M36螺栓（小径d 1= 31.670 mm ）。
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]πd21=7535 N（2）求牵引力F R：=7535×0.15×2×由式（11—25）得F R=F′fzm/Kf1/1.2N=1883.8 N （取K=1.2）f11—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。
钢筋结构螺栓连接-附答案解析
钢结构练习四螺栓连接一、选择题（××不做要求）1．单个螺栓的承压承载力中，[N]= d∑t·f y，其中∑t为（ D ）。
A）a＋c＋e B）b＋dC）max{a+c+e，b+d}D）min{a+c+e，b+d}2．每个受剪拉作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的（ C ）。
A）1.0倍 B）0.5倍 C）0.8倍 D）0.7倍3．摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接的主要区别是（ D ）。
A）摩擦面处理不同 B）材料不同C）预拉力不同 D）设计计算不同4．承压型高强度螺栓可用于（ D ）。
A）直接承受动力荷载B）承受反复荷载作用的结构的连接C）冷弯薄壁型钢结构的连接D）承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接5．一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ D ）。
A）螺杆的抗剪承载力 B）被连接构件（板）的承压承载力C）前两者中的较大值 D）A、B中的较小值6．摩擦型高强度螺栓在杆轴方向受拉的连接计算时，（ C ）。
A）与摩擦面处理方法有关 B）与摩擦面的数量有关C）与螺栓直径有关 D）与螺栓性能等级无关7．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，则该连接中螺栓的受剪面有（ C ）个。
A）1 B）2 C）3 D）不能确定8．图示为粗制螺栓连接，螺栓和钢板均为Q235钢，连接板厚度如图示，则该连接中承压板厚度为（ B ）mm。
A）10 B）20 C）30 D）409．普通螺栓和承压型高强螺栓受剪连接的五种可能破坏形式是：I ．螺栓剪断；Ⅱ．孔壁承压破坏；Ⅲ．板件端部剪坏；Ⅳ．板件拉断；Ⅴ．螺栓弯曲变形。
其中（ B ）种形式是通过计算来保证的。
A ）I 、Ⅱ、ⅢB ）I 、Ⅱ、ⅣC ）I 、Ⅱ、ⅤD ）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ10．摩擦型高强度螺栓受拉时，螺栓的抗剪承载力（ B ）。
A ）提高B ）降低C ）按普通螺栓计算D ）按承压型高强度螺栓计算11．高强度螺栓的抗拉承载力（ B ）。
螺栓联接习题及解答分析
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. 1.1B. 1.3C. 1.25D. 0.38 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12 螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表 。
螺栓连接例题分析
例题1.如下图所示，有一用M20C级螺栓的钢板拼接，钢材为Q235-A。
计算此拼接能承受的最大轴心力设计值N 。
1 / 92 / 93 / 9例题2.图示一钢板的对接拼接，螺栓直径d=20mm ，孔径d0=21.5mm ，C 级螺栓。
钢板截面为—16*220，拼接板为2—8*220，钢材采用Q235—AF ，承受外力设计值N=535KN 。
钢板抗拉强度设计值f=215N/mm 2，螺栓的强度设计值为f v b =140 N/mm 2和f c b =305N/mm 2。
试设计此对接拼接。
拼接。
4 / 95 / 9例3如图所示，偏心受拉的C 级普通螺栓连接，偏心拉力设计值N=300KN ，e=60mm ，螺栓布置如图。
，螺栓布置如图。
（1） 试确定螺栓的规格确定螺栓的规格（2） 其他条件不变，若e=100mm ，则螺栓的规格又如何？，则螺栓的规格又如何？6 / 97 / 9例题4.有一牛腿如图所示，用粗制4.6级螺栓连接于钢柱上，牛腿下有一支托板承受剪力，螺栓采用M20，钢材为Q235BF ，螺栓间距采用70mm ，竖向荷载V 距离柱翼缘表面200mm ，设计值为100KN ，轴向力N 设计值为120KN 。
（1） 验算螺栓强度算螺栓强度（2） 如改用5.6级精制螺栓，不考虑支托承剪，再验算螺栓强度8 / 99 / 9例题5如图所示，该连接采用为双盖板拼接的钢板连接，钢材为Q235B ，高强度螺栓为8.8级的M20，连接处板件接触面采用喷砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值N=180KN 。
试设计此连接。
接。
连接例题
如图所示，为用四个普通螺栓连接的支架。
被连接件总厚度为45mm螺栓材料为Q235，性能等级4.6级，结合面间的摩擦因数为f=0.15，载荷Q=1000N，试确定螺栓直径？例解：从图示知本题属于受横向载荷作用的螺栓组连接。
一） 受力分析：将载荷向螺栓组型心简化 ①作用在型心O 的横向载荷QQ=1000N②绕型心O 旋转的转矩TT=1000Q=1000×1000=1×106 （Nmm ）由于Q 使每个螺栓受横向载荷R QR Q =Q/4=1000/4=250NR Q 的方向与载荷Q 作用方向相同由于T 使每个螺栓受横向载荷R TR T 的方向与各螺栓到型心O 的连线垂直。
N 88422004101r 4T R 6T =⨯⨯⨯==将各螺栓的两个分力R Q 和R T 进行合成，可得合力R 1、R 2、R 3、R 4 ，其中R 2、R 3、为最大合力，根据余玄定理：=1075N二）螺栓直径的确定①根据R max 确定预紧力Fp由平衡条件知：F p m f =K f R max ，由题意知 m=1， 若取K f =1.3②确定许用应力[σ]假设螺栓直径在M 16 ~M 30 之间，查表9-6，按不控制预紧力取S=3.80Q T T 2Q 2max 135cos R R 2R RR -+=）（707.0884250288425022-⨯⨯⨯-+=N mf R K F f p 931715.010753.1max=⨯==则：③定螺栓直径查设计手册[2]知：M20的粗牙普通螺纹，其公称直径为20，内径d 1=17.294>15.63mm符合强度要求，M20在假设范围之内，安全系数S 选值合理。
为统一起见，四个螺栓均采用M20的粗牙普通螺栓连接。
[]2B s mm /N 400 4.6 S=σσ=σ的螺栓，对于性能级别为式：公[]N 16.638.3240S s ==σ=σ[]mm F d p63.1516.6393173.143.141≈⨯⨯⨯=⨯≥πσπ。
螺栓联接例题
F
Fs
F
Fs f
m2
Fs
m 1
Fs：预紧力 f：摩擦系数 C： 载荷系数
： 联接旳不滑移条件
d1
1.3 4Fs
F：横向载荷
m：接合面个数
Fs fm cF
Fs
cF fm
铰制孔螺栓联接
Lmin
d0
p
F d0Lmin
p
F
d02
4
2、受轴向载荷旳紧螺栓联接
Fs F
预紧力 Fs 工作拉力 F pD 2 / 4
• ⑴试拟定该机构是否有曲柄；
• ⑵若以构件AB为原动件，判断此机构是否存在急回运动， 若存在，试画图拟定其极位夹角θ；
• ⑶旳若位以置构；件AB为原动件，试画出该机构旳最小传动角γmin
• ⑷回答：在什么情况下机构有死点位置？
• ⑸若AB、BC、CD三杆旳长度不变，取杆AD为机架，要
取得曲柄摇杆机构，lAD旳取值范围应为何值?
单个螺栓联接旳强度计算 一、松螺栓联接
F
[] d12
4
4F
F
d1
二、紧螺栓联接强度计算
特点：需要预紧
Fs
F
FS
Fs d12
T1 d13
0.5
16
4
ca 2 32 1.3
F 1.3 Fs []
d12
4
d1
1.3 4Fs
Fs 1.3系数是考虑拧紧剪应力旳影响
1、受横向载荷F旳螺栓联接
z
p 螺栓承受旳总栓联接图
d1
1.3 4F0
l
Fs l F
l Fs
b
残 余 预 紧
Fs
Fs
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• 3、单个螺栓所承受的总拉力(2分）
F2 F1 F 7539.82 4712.39 12252.21N
• 4、校核螺栓的强度(4分）
ca
1.3F2
d12
4 1.3 12252.21
19.2942 54.48MPa
50MPa
4
• 故螺栓强度不足
P92例题
140
▲
Fv
Fh 160
各螺栓所需要的预紧力：
F0
1 z
K s Fv f
Cm Cb Cm
Fh
6520N
上面每个螺栓所受的总拉力：
F2
F0
ห้องสมุดไป่ตู้
Cb Cb Cm
F
7079N
确定螺栓直径
d1
4 1.3F2
πσ
8.6mm
选用螺纹公称直径：
d 12mm
校核螺栓组连接接合面的工作能力
防止接合面压碎
σ pmax
1 A
例1:图示气缸盖用6个普通螺栓连接, 已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取
F1 1.5F,Cm 2Cb , σ 160MPa,
试求: 1、螺栓小径 d；1
2、安装时预紧力 F0
p
D
解：1、求工作拉力F
F FΣ
p πD 2 4
2 π 80 2
4
Z
6
6
1674N
2、求总拉力 F2
F
zF
0
C
Cm b C
m
F
h
M W
184.6 N cm 2 1.84MPa
σ p 0.5σB 125MPa 1.84MPa
故接合面不致压碎
防止接合面产生间隙
σ pmin
1 A
zF
0
C
Cm b C
m
F
h
M W
72.44 N cm 2 0.72MPa 0
故接合面不会产生间隙
• F1 1.6F 螺栓的许用应力［σ］＝ 5少0M？P并a校，核求螺螺栓栓的所强受度的是总否拉足力够F2等？于多
• 解：1、单个螺栓所承受的工作拉力(2分）
D2 p 4002 0.6
F 4 4
4712.39N
Z
16
• 2、单个螺栓所承受的残余预紧力(2分）
F1 1.6F 1.6 4712.39 7539.82N
z
L2i
2796N
i 1
轴向载荷影响连接的不滑移条件
f Z F1 K S FΣv 连接不滑移条件：
f(ZF0
Cm Cb Cm
FΣh
)
K S FΣv
各螺栓所需要的预紧力：
F0
1 z
K s Fv f
Cm Cb Cm
Fh
6520N
上面每个螺栓所受的总拉力：
F2
F0
Cb Cb Cm
F
7079N
变形
F 2
F
F 2
2、如图所示螺栓连接中采用两个M20的螺栓，
其小径
d1 , 许17用.2拉9应4m力m
，
被连接σ件 接2合00面M间Pa 的摩擦系数
,防滑系
数 f 0.2 ，试计K算s 该 1连.2接允许传递的载
荷 。（10分） FΣ
解：1、求单个螺栓所受的预紧力 F0
由公式：1π.3dF120 σ
得：
4
F0
πd
2 1
σ
4 1.3
36120N
2、求该连接允许传递的载荷 F
由公式： fF0zi KsFΣ
得：
FΣ
fF0 zi Ks
24080N
• 3、(10分）如右下图所示为气缸盖的螺 栓连接。已知气缸的直径D＝400mm， 气缸内气体的压强 p 在0 ~ 0.6MPa
• 的范围内循环变化，采用16个M22的螺 栓（d1＝19.294mm），其残余预紧力，
F
140
150
Fm a x
螺栓组受力分析:
Fa
Fh 轴向力：
▲
L M Fv
Fh
Fh F sinα F 3677N
横向力： Fv Fcosα
Fv
倾覆力矩： 3085N
Fa M FΣh 16 FΣv 15 105107N cm
螺栓的工作拉力:
F
Fa Fmax
FΣh z
MLmax
F
F2 F1 F 1.5F F
2.5F 4185N
p
D
3、求螺栓小
径
d1
1.3 4 F2
πσ
1.3 4 4185 6.58mm π 160
4、求螺栓的预紧力 F0
F0
F2
CF b Cb Cm
F
4185
力
1 3
1674 3627N
Cb F Cb Cm
F2
F0
F
F1