螺栓连接例题
螺栓连接例题
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。
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/mm2，螺栓的强度设计值为f v b=140 N/mm2和f c b=305N/mm2。
试设计此对接拼接。
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。
（1）试确定螺栓的规格
（2）其他条件不变，若e=100mm，则螺栓的规格又如何？
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
（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
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。
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 ）。
螺栓连接例题分析
• 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
钢结构螺栓连接附答案（供参考）
钢结构螺栓连接附答案（供参考）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 ）。
螺栓联接练习习题及解答.docx
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。
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
螺栓联接例题(2)-螺栓部分3个不错的例题
故方案b螺栓所受最大横向力：
Fb max Fb1 F1 F21 4000 276423N 316423N . .
3)两方案比较 因Famax<Fbmax，故方案比较合理
F2 F0
（2）按联接紧密性条件求所需最小预紧力
F0 F1 F1 F0 Cm F Cb C m Cm F Cb C m
F0 18502 0.2 5113 17479 N
F1 1.5 F F0 Cm F 1.5 F Cb C m Cm F 1.5 F 0.8 F 2.3F Cb C m
5）上面每个螺栓所受的总拉力F2可按式（5-18）求得 Cb F2 F0 F 6520N 0.2 2796N 7079N Cb Cm 3.确定螺栓直径 选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由表5-8查得材料屈服极限 σs=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5，故螺栓材料的许用应力为：
F0 1.5 F
F0 2.3 5113 11760N 11760N F0 17479N
例3、一块矩形钢板用4个螺栓固连在宽度为250mm的槽钢上，螺栓的布置有 （a）、（b）两种方案，如图所示。已知载荷FΣ=16000N， l=425mm， a=75mm， b=60mm。设钢板和槽钢的摩擦系数f=0.12，防滑系数Ks=1.2。试 问：若采用铰制孔螺栓，试比较哪种螺栓布置方案合理
s
ca
S 1.3F2 4 d12
240 160MPa 1.5 , F2
d12 13.8352 160
4 1.3 4 1.3
18502 N
3.求预紧力F0允许的范围
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一受轴向外载荷F ＝1000 N 的紧螺栓联接，螺栓的刚度为C 1，被联接件的刚度为C 2，且2C ＝81C ；预紧力F 0＝1000 N 。
试求螺栓中的总拉力2F 和被联接件中的残余预紧力F 1。
螺栓总拉力N 11.11110008100002=⨯++=++=b
b b b b C C C F Cm C C F F 被联接件中剩余预紧力
N 1.111100088100001=⨯+-=+-=m
b m m b m C C C F C C C F F
用4个M12普通螺钉把板1固定在零件3上，零件1与3之间有摩擦片2，各零件之间摩擦系数μ=0.13，螺钉强度级别为5.6级，σS MPa =300，安全系数S =4.5；防滑系数(可靠性系数)K f =
解：
向螺栓组形心简化T F =⨯175，F F Q = F Tr r T nr F F T i ===⨯=∑max ()()().2
175425175
[][]
N .7205)203.14/()5.4/300(5
.4/300)/()203.14(5
.4/300)/()3.14(2013.0/23.1/225.075.125.04//212121max f P T max P =⨯⨯ ⨯ ⨯⨯= '⨯==⨯=='=+=+====d F d F d F F F F K F F
F F F F F F
F n F F ππσπσμ≤≤≤
图示轴承盖用4个螺钉固定于铸铁箱体上，已知作用于轴承盖上的力F Q ＝10.4kN ，螺钉材料为Q235钢，屈服极限MPa 240S =σ，取残余预紧力F 1为工作拉力的0.4倍，不控制预紧力，取安全系数[]4=S ，求螺栓所需最小直径。
许用拉应力[][]σσ===S S MPa S 2404
60 4个螺钉，z ＝4，每个螺钉的工作载荷F F z =
==Q 2600 N 104004
剩余预紧力F "＝0.4F =0.4⨯2600=1040 N 故得螺钉中总拉力N 6403104026000=+=''+=F F F
按强度条件，螺栓小径[]mm 021.1060
36403.143.14)(0c 1=⨯ ⨯⨯= ⨯σF d d ≥
或
解：
将载荷向螺栓组形心简化为：
mm N 104224100004Q ⋅⨯⨯=⨯='=O O F M
N 10000==Q Q
F F ' N 25004/10000/Q
P =='=n F F N 3.83)21204/(104242
max Mmax =⨯⨯⨯⨯==∑i r Mr F
N 3.25833.832500Mmax P =+=+=∑F F F
图示螺栓联接中，采用两个M16（小径m m 835.131=d ，中径d 214701=.mm ，）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，σS MPa =640，联接时不严格控制预紧力（取安全系数[]S S =4，被联接件接合面间的摩擦系数f =0.2。
若考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）K f =12.，
许用拉应力[][]MPa 1604
S S ===S σ 设每个螺栓所需预紧力为F '，则zF m K F 'μ≥f R ，故
F zF m K F F R f ≤'=⨯⨯'='μ20221223
.. 由强度条件，知
[]
'⨯=⨯⨯⨯=F d ≤ππ1224131383516041318502 N σ... 故F R N ≤23
185********⨯=.。