螺纹连接的设计计算讲解
机械设计基础螺纹连接的强度计算
五、螺纹联接件的材料和许用应力
（一）螺纹联接件的材料
✓一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、 Q235、15、35、45等 ✓受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如15Cr、 40Cr、30CrMnSi、15CrVB等
17.判断下列说法的对错： 1）对于受轴向工作载荷的紧螺栓连接有：F∑=F+F0。 2）紧螺栓连接的强度是按拉应力建立的，因此没有考 虑剪切应力的影响。 3）受拉螺栓连接只能承受轴向载荷。 18.螺栓连接的结构设计要求螺栓组对称布置于连接接 合面的形心，理由是什么？ 19.受横向载荷的普通螺栓联接有何缺点？ 20.为什么大多数螺纹联接都要预紧？预紧力QP过小后 果是什么？预紧力QP过大有什么结果？ 21.简述提高螺纹联接强度的四种措施。
即
1.3F0
d12
[ ]
4
设计公式为
d1
4 1.3F0
[ ]
（2）受横向外载荷的紧螺栓联接
载荷与螺栓轴向垂直，靠被
联接件间的摩擦力传递。螺栓
内部危险截面上既有轴向预紧
力F0形成的拉应力σ，又有因螺 栓与螺纹牙面间的摩擦力矩T1
而形成的扭转剪应力τ。
螺栓预紧力
F0
Kf f
FR m
A.螺纹上的应力集中 B.螺栓杆横截面上的扭转应力 C.载荷沿螺纹圈分布的不均匀性 D.螺纹毛刺的部分挤压
13.螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有 何特点？ 14.为什么螺纹连接通常要采用防松设施？常用的防松方法 和装置有哪些？ 15.常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在 何处？
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。
螺纹联接的强度计算
螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算螺栓的受⼒形式主要是轴向受拉或横向受剪。
轴向受拉时有松螺栓联接与紧螺栓联接两种情况。
螺栓危险截⾯应是⼩径所在截⾯。
⼀、松螺栓联接的强度1、特点：在承受⼯作载荷前，螺栓不受⼒，在⼯作时则只承受轴向⼯作载荷F 作⽤。
此联接可能发⽣的失效形式为螺栓杆的拉断。
2、强度条件：或式中，d 1为螺纹⼩径（mm ），[σ]为松螺栓联接螺栓的许⽤拉应⼒（MP ），查下表。
3、实例:如起重吊钩。
⼆、紧螺栓联接的强度计算紧螺栓联接装配时已拧紧，未加载荷前已受预紧⼒。
只分析受横向⼯作载荷情况如右图：外载荷Fs 与螺栓轴线垂直。
联接靠被联接件接合⾯间的摩擦⼒传递外载荷，因此螺栓只受预紧⼒Q 0作⽤。
⼯作时防⽌被联接件相对滑动，螺栓预紧⼒Q 0为：式中，S 为安全系数，通常S=1.1～1.3；m 为接合⾯数,f 为接合⾯间的摩擦系数,f ＝0.1～0.16。
这种联接的螺栓在预紧⼒Q 0作⽤下，在其危险截⾯(⼩径)产⽣拉应⼒：在对螺栓施加预紧⼒Q 0时,拧紧时螺栓同进还受扭矩T,螺栓在T 作⽤下,在其危险截⾯(⼩径)处产⽣扭转切应⼒τ:对于M10～M60的普通螺纹，取d 1、d 2、λ的平均值，并取，则。
按第四强度理论，当量应⼒为故该螺栓联接的强度条件为：或螺纹联接按材料的⼒学性能分为⼗个等级。
螺母的性能等级⽤螺栓⼒学性能等级标记的第⼀部分数字标记。
当螺栓与螺母配套成组合件时，两者的⼒学性能应为同级。
螺栓联接的许⽤⼒和安全系数螺纹的结构、预紧与防松⼀、螺纹连接的结构设计1、联接接合⾯的⼏何形状通常设计成轴对称的简单⼏何形状，螺纹连接布置时应使其对称中⼼与联接接合⾯的形⼼重合，以使受⼒均匀。
2、分布在同⼀圆周上的螺纹联接数⽬应尽量取4、6、8、12、16、的偶数，以便于圆周上钻孔时分度和划线。
同⼀螺纹联接中的螺纹联接件的材料、直径和长度均取为相同，同⼀产品上采⽤的螺纹联接件的类型和尺⼨规格应越少越好。
各种螺纹计算公式
各种螺纹计算公式螺纹是一种常见的连接元件，广泛应用于机械系统中。
螺纹的计算公式涉及到螺距、导程、牙型角等参数，下面将介绍几种常见的螺纹计算公式。
1.螺距计算公式：螺距是指同一主轴上两个相邻螺纹牙间的轴向距离。
螺距可以根据公式进行计算：螺距=π×直径其中，直径是指拧入/拧出螺纹的孔/杆直径。
2.导程计算公式：导程是指同一主轴上两个相邻螺纹牙的轴向距离。
导程可以通过螺距除以螺纹的节数得到：导程=螺距/节数其中，节数是指螺纹的总长度除以螺距。
3.牙型角计算公式：牙型角是指螺纹牙的斜面与轴线的夹角。
牙型角可以通过牙型参数计算得到：牙型角 = tan⁻¹(芯径 / 螺距)其中，芯径是指螺纹牙顶的径向距离。
4.螺纹公差计算公式：螺纹公差是指螺纹牙的尺寸偏差。
螺纹公差可以通过上下公差和等级计算得到：上公差=基本公差+等级标准公差下公差=基本公差其中，基本公差是指在特定等级下的公差，等级标准公差是根据国际或国内标准规定的值。
5.螺纹强度计算公式：螺纹强度是指螺纹的承载能力。
螺纹强度可以根据公式进行计算：螺纹强度=承载力/（螺距×螺纹牙有效长度）其中，承载力是指由于螺纹受力而能够承受的最大力，螺纹牙有效长度是指螺纹牙的实际承载长度。
以上是几种常见的螺纹计算公式，这些公式可以在设计、制造和使用螺纹连接时提供支持和指导，以确保螺纹的性能和可靠性。
在实际应用中，还需要根据具体的材料、工艺和应力条件进行综合考虑和分析，以避免螺纹的断裂和松动等问题的发生。
螺纹几何参数计算公式
螺纹几何参数计算公式螺纹是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各种机械设备和工具中。
螺纹的几何参数是螺纹设计和加工中的重要参数，对螺纹的性能和质量有着直接的影响。
本文将介绍螺纹的几何参数计算公式，以帮助读者更好地理解和应用螺纹技术。
螺纹的几何参数包括螺距、螺纹高度、螺纹角等。
这些参数的计算公式可以根据螺纹的类型和标准来确定。
下面将分别介绍常见螺纹的几何参数计算公式。
1. 常规螺纹。
常规螺纹是最常见的一种螺纹类型，其几何参数计算公式如下：螺距P = 1/n。
螺纹高度H = P/2 tan(α)。
螺纹角α = arctan(P/πD)。
其中，P为螺距，n为螺纹的每英寸螺纹数，H为螺纹高度，α为螺纹角，D 为螺纹直径。
2. 公制螺纹。
公制螺纹是一种常用的螺纹标准，其几何参数计算公式如下：螺距P = 1/n。
螺纹高度H = 0.6134P。
螺纹角α = 60°。
其中，P为螺距，n为螺纹的每毫米螺纹数，H为螺纹高度，α为螺纹角。
3. 英制螺纹。
英制螺纹是一种常用的螺纹标准，其几何参数计算公式如下：螺距P = 1/n。
螺纹高度H = 0.5413P。
螺纹角α = 60°。
其中，P为螺距，n为螺纹的每英寸螺纹数，H为螺纹高度，α为螺纹角。
4. 锥度螺纹。
锥度螺纹是一种常用的螺纹类型，其几何参数计算公式如下：螺距P = 1/n。
螺纹高度H = P/2 (tan(α1) + tan(α2))。
螺纹角α1 = arctan(P/πD1)。
螺纹角α2 = arctan(P/πD2)。
其中，P为螺距，n为螺纹的每英寸螺纹数，H为螺纹高度，α1和α2分别为两端的螺纹角，D1和D2分别为两端的螺纹直径。
通过以上公式，我们可以计算出不同类型螺纹的几何参数，从而更好地进行设计和加工。
同时，这些参数的计算也为螺纹的检测和质量控制提供了依据。
除了上述几何参数的计算公式外，还需要注意螺纹的公差和表面粗糙度等参数对螺纹质量的影响。
机械设计螺纹连接的强度计算
Ob 螺栓
λb
力
变形
合并后 Ob
θb θm
λb
λm
λm Om 被联接件
tg b C b tg m C m
变形 Om
力与变形线图
△F
预紧且有工作载荷后：
力 B
A
F0
C
θb
θm
Ob △λ
Om
λb
λm
力与变形线图
F1
F
F2
变形
F2 F1F
为保证连接的紧密性，应使残余预紧力F1 ＞0， 一般根据连接的性质确定F1的大小。 推荐采用的F1为： 对于用密封要求的连接，F1=（1.5～1.8）F 对于一般连接，工作载荷稳定时，F1=（0.2～0.6）F
工作载荷不稳定时，F1=（0.6～1.0）F
F
Dp D
各力定义: 1、预紧力F0（拧紧螺母后，作用在螺栓上的拉力和被联件
上压力） 2、工作拉力F（对螺栓联接施加的外载荷） 3、 残余预紧力F1 4、螺栓的总拉力F2
F
Dp D
F0
△F
F1 F F2
力 B
A
Ob θb △λ
λb
C θm Om
λm
F2 F1F （1）
1.3F0
d 1
2
4
1
F 0 f nF
p
F
ds h
p
F
1 4
ds2
m
F0 F f n
d1
41.3F0
取二式计算结果中较 大的ds 选择螺栓
F2F0CbC bCmFF1F
ca
1.3F2
1 4
d12
d1
41.3F2
aCbC bCm2d F 1 2 a
螺纹孔各部分长度计算公式
螺纹孔各部分长度计算公式螺纹孔是一种常见的机械连接方式，它通过螺纹的互相嵌合来实现零件的连接和固定。
在实际的工程设计中，螺纹孔的各部分长度需要精确计算，以保证螺纹的嵌合质量和连接强度。
本文将介绍螺纹孔各部分长度的计算公式，帮助读者更好地理解和应用螺纹孔的设计原理。
1. 螺纹孔的基本结构。
螺纹孔由螺纹底孔、螺纹顶孔和螺纹侧孔三部分组成。
螺纹底孔是螺纹的底部，螺纹顶孔是螺纹的顶部，螺纹侧孔是螺纹的侧面。
在螺纹孔的设计中，需要根据连接零件的要求和螺纹的规格来确定这三部分的长度。
2. 螺纹孔各部分长度的计算公式。
（1）螺纹底孔长度的计算公式：螺纹底孔长度=螺纹直径-D-（0.6495P）。
其中，D为螺纹外径，P为螺距。
螺纹底孔的长度是根据螺纹外径和螺距来计算的，这个长度决定了螺纹的深度和连接的牢固性。
（2）螺纹顶孔长度的计算公式：螺纹顶孔长度=0.5P+0.5（D-0.6495P）。
螺纹顶孔长度是根据螺距和螺纹外径来计算的，它决定了螺纹的嵌合深度和连接的牢固性。
（3）螺纹侧孔长度的计算公式：螺纹侧孔长度=螺纹长度-螺纹底孔长度-螺纹顶孔长度。
螺纹侧孔长度是根据螺纹长度、螺纹底孔长度和螺纹顶孔长度来计算的，它决定了螺纹的侧面嵌合深度和连接的牢固性。
3. 螺纹孔各部分长度的影响因素。
螺纹孔各部分长度的计算需要考虑多个因素，包括连接零件的要求、螺纹的规格、材料的特性等。
在实际的工程设计中，需要根据具体的情况来确定螺纹孔各部分长度，以保证连接的质量和可靠性。
（1）连接零件的要求，不同的连接零件对螺纹孔的长度要求不同，有些需要较深的螺纹孔，有些则需要较浅的螺纹孔。
（2）螺纹的规格，螺纹的规格包括螺距、螺纹角度、螺纹类型等，这些参数会直接影响螺纹孔各部分长度的计算。
（3）材料的特性，材料的硬度、强度、韧性等特性也会影响螺纹孔各部分长度的确定，需要根据材料的特性来进行合理的设计。
4. 螺纹孔各部分长度的设计原则。
在设计螺纹孔各部分长度时，需要遵循以下几个原则：（1）保证螺纹的嵌合质量，螺纹孔的长度需要能够满足螺纹的嵌合要求，保证螺纹的深度和牢固性。
广联达直螺纹连接计算规则
广联达直螺纹连接计算规则摘要：一、引言二、直螺纹连接计算规则概述1.直螺纹连接的定义与应用场景2.直螺纹连接计算的重要性三、广联达直螺纹连接计算规则详解1.材料参数设置a.钢筋种类b.钢筋直径c.钢筋强度2.连接参数设置a.连接方式b.连接长度c.连接间距3.计算公式与应用a.钢筋直螺纹连接数量计算b.钢筋直螺纹连接长度计算c.钢筋直螺纹连接强度计算四、广联达直螺纹连接计算实例演示五、总结与展望正文：一、引言在建筑行业中，钢筋连接方式有多种，其中直螺纹连接因其具有良好的抗拉强度和易于操作的优点而在施工现场得到广泛应用。
为确保直螺纹连接的质量和安全性，对直螺纹连接进行计算分析是必不可少的环节。
本文将详细介绍广联达直螺纹连接计算规则，帮助读者更好地理解和应用这一计算方法。
二、直螺纹连接计算规则概述1.直螺纹连接的定义与应用场景直螺纹连接是指通过钢筋端部的螺纹加工，使两根钢筋相互旋紧，形成一种牢固的连接。
直螺纹连接适用于各种建筑结构中的钢筋混凝土构件，如梁、柱、板等。
2.直螺纹连接计算的重要性直螺纹连接计算是为了确保连接的可靠性和安全性。
合理的计算可以帮助施工人员准确地选用合适的材料、工具和施工方法，从而保证工程质量。
三、广联达直螺纹连接计算规则详解1.材料参数设置在进行直螺纹连接计算前，首先需要设置材料参数。
包括钢筋种类、钢筋直径和钢筋强度。
（1）钢筋种类：根据实际应用场景选择合适的钢筋种类，如HPB300、HRB400等。
（2）钢筋直径：根据设计图纸选取钢筋直径，单位为毫米。
（3）钢筋强度：根据钢筋种类和设计要求选取钢筋强度，单位为MPa。
2.连接参数设置设置连接参数是为了确保连接的稳定性和安全性。
连接参数包括连接方式、连接长度和连接间距。
（1）连接方式：根据实际需求选择连接方式，如单向连接、双向连接等。
（2）连接长度：根据设计图纸和规范要求设置连接长度，单位为毫米。
（3）连接间距：根据设计图纸和规范要求设置连接间距，单位为毫米。
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机械联接
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1
一、螺栓的材料
（1）常用材料：Q215、35、45等碳素钢；
（2）冲击振动场合用：40Cr、30CrMnSi等合 金钢； （3）普通垫圈：Q235、15、35； （4）弹圈：65Mn；
（5）特殊用途(防磁、导电): 特殊钢、铜合 金、铝合金等。
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28
四、螺纹联接的强度计算
4.紧螺栓轴向载荷（7）--相对刚度系数
相对刚度系数：
Cb Cb C m
橡胶 0.9
金属垫片或无垫片 皮革 铜皮石棉 垫片类型 相对刚度系数 0.2-0.3 0.7 0.8
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2
二、螺纹联接件的许用应力
1.性能等级（1）--定义
（1）螺纹联接件是按其性能等级选用的，一 定性能等级对应一定的强度极限； （2）性能等级分为10级； （3）等级代号小数点前面数字=材料抗拉强度 的百分之一（σ B/100）后面数字=10Xσ s/σ B。
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3
二、螺纹联接件的许用应力
1.性能等级（2）--螺栓的等级
P220表5-3
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4
二、螺纹联接件的许用应力
1.性能等级（3）--螺母的等级
P220表5-4
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5
二、螺纹联接件的许用应力
1.性能等级（4）--选用
（1）一般用途通常选用4.8级左右的螺栓；
17
四、螺纹联接的强度计算
3. 紧螺栓横向载荷（1）--模型
F
F0
F
F0
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18
四、螺纹联接的强度计算
3. 紧螺栓横向载荷（2）--公式
校核 1.3Fo [ ] 设计 2 d 公式 公式 1 /4
d1 4 X 1.3Fo ห้องสมุดไป่ตู้[ ]
考虑摩擦力矩T1产生的剪切应 力，按第四强度理论将应力合成 式中: F0----预紧力 N；
12
三、螺纹联接的失效形式
2.受剪螺栓（1）--失效形式
螺栓杆和被联接件中弱者的结合面被 压溃或螺栓杆被剪断
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13
三、螺纹联接的失效形式
2.受剪螺栓（2）--设计准则
保证挤压强度和螺栓杆（或被联接件） 的剪切强度
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14
四、螺纹联接的强度计算
（2）在联接中，组成螺纹副的螺母的性能等级
不能低于螺栓的性能等级；
（3）重要场合要选用高的性能等级（如在压力
容器中常采用8.8级的螺栓）。
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6
二、螺纹联接件的许用应力
2.许用应力（1）--考虑的因素
螺纹联接件许用应力与载荷性质(静、 变载荷)、装配情况(松、紧联接)、材料、 结构尺寸有关。
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16
四、螺纹联接的强度计算
2.受拉松螺栓（2）--公式
校核 公式
F
d / 4
2 1
[ ]
设计 公式
d1
4F
[ ]
式中: d1----螺纹小径 mm ； F----轴向载荷 N； [σ]----许用应力 MPa；
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22
四、螺纹联接的强度计算
4.紧螺栓轴向载荷（1）--模型
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四、螺纹联接的强度计算
4.紧螺栓轴向载荷（2）--受力分析
机械联接
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四、螺纹联接的强度计算
4.紧螺栓轴向载荷（3）--计算公式 设计 公式
4 X 1.3F2 [ ]
d1
P223中部文字
工况 有密封要求 稳定载荷 不稳定载荷 地脚螺栓
机械联接
F1= （1.5-1.8）F （0.2-0.6）F （0.6-1.0）F ≥F
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四、螺纹联接的强度计算
4.紧螺栓轴向载荷（6）--总拉力F2公式2
Cb F2 F0 F Cb Cm Cb 相对刚度系数 Cb C m
校核 公式
1.3F2 2 [ ] d1 / 4
机械联接
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25
四、螺纹联接的强度计算
4.紧螺栓轴向载荷（4）--总拉力F2公式1
F2 F1 F
F1 为残余预紧力
F
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为轴向外载荷
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26
四、螺纹联接的强度计算
4.紧螺栓轴向载荷（5）--残余预紧力的确定
1.工作内容
（1）螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺 寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采 用标准件时，这些部分都不需要进行强度计 算。 （2）螺栓联接的计算主要是确定螺纹小 径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺 距P等。
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15
四、螺纹联接的强度计算
2.受拉松螺栓（1）--模型
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19
四、螺纹联接的强度计算
3. 紧螺栓横向载荷（3）--不足
（1）当承受横向工作载荷
F F0 F F0
时， 预紧力F0导致接合面 所产生的摩擦力应大于横 向载荷F；
（2）由于摩擦系数f的关系，预紧力F0很大。
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20
四、螺纹联接的强度计算
机械联接
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二、螺纹联接件的许用应力
2.许用应力（2）--公式
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二、螺纹联接件的许用应力
2.许用应力（3）--屈服极限
P220表5-3
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二、螺纹联接件的许用应力
2.许用应力（4）--安全系数
P221表5-5
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三、螺纹联接的失效形式
1.受拉螺栓（1）--失效形式
15% 20% 65%
螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂
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11
三、螺纹联接的失效形式
1.受拉螺栓（2）--设计准则
保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度
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3. 紧螺栓横向载荷（4）--改进1
采用键、套筒、销承担横向工作载荷。
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21
四、螺纹联接的强度计算
3. 紧螺栓横向载荷（4）--改进2
校核 F [ ] p p d 0 Lmin 公式
F
2 d0
4
采用铰制孔螺栓。
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