1、一 螺栓組聯接的設計設計步驟： 1   螺栓組結構設計 2   螺栓受力分析 3   確定螺栓直徑 4   校核螺栓組聯接接合面的工作能力 5   校核螺栓所需的預緊力是否合適 確定螺栓的公稱直徑后，螺栓的類型，長度，精度以及相應的螺母，墊圈等結構尺寸，可根據底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松裝置等全面考慮后定出。 1. 螺栓組聯接的結構設計螺栓組聯接結構設計的主要目的，在于合理地確定聯接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和聯接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。為此，設計時應綜合

2、考慮以下幾方面的問題：1）聯接接合面的幾何形狀通常都設計成軸對稱的簡單幾何形狀，如圓形，環形，矩形，框形，三角形等。這樣不但便于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯接接合面的形心重合，從而保證接合面受力比較均勻。2）螺栓的布置應使各螺栓的受力合理。對于鉸制孔用螺栓聯接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均。當螺栓聯接承受彎矩或轉矩時，應使螺栓的位置適當靠近聯接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力（下圖）。如果同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，應采用銷，套筒，鍵等抗剪零件來承受橫向載荷，以減小螺栓的預緊力及其結構尺寸。   

3、         接合面受彎矩或轉矩時螺栓的布置3）螺栓排列應有合理的間距，邊距。布置螺栓時，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機體壁間的最小距離，應根據扳手所需活動空間的大小來決定。扳手空間的尺寸（下圖）可查閱有關標準。對于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯接，螺栓的間距t0不得大于下表所推薦的數值。           扳手空間尺寸        

4、60;   螺栓間距t0 注：表中d為螺紋公稱直徑。4）分布在同一圓周上的螺栓數目，應取成4，6，8等偶數，以便在圓周上鉆孔時的分度和畫線。同一螺栓組中螺栓的材料，直徑和長度均應相同。5）避免螺栓承受附加的彎曲載荷。除了要在結構上設法保證載荷不偏心外，還應在工藝上保證被聯接件，螺母和螺栓頭部的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直。對于在鑄，鍛件等的粗糙表面上應安裝螺栓時，應制成凸臺或沉頭座（下圖1）。當支承面為傾斜表面時，應采用斜面墊圈（下圖2）等。 圖1 凸臺與沉頭座的應用        

5、               圖2 斜面墊圈的應用2. 螺栓組聯接的受力分析1)受橫向載荷的螺栓組聯接2)受轉矩的螺栓組聯接3).受軸向載荷的螺栓組聯接4)受傾覆力矩的螺栓組聯接     進行螺栓組聯接受力分析的目的是，根據聯接的結構和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進行螺栓聯接的強度計算。    為了簡化計算，在分析螺栓組聯接的受力時，假設所有螺栓的材料，直徑，長度和預緊力均相同；螺栓組的對

6、稱中心與聯接接合面的形心重合；受載后聯接接合面仍保持為平面。下面針對幾種典型的受載情況，分別加以討論。1)受橫向載荷的螺栓組聯接 回首部                                      

7、;         圖所示為一由四個螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯接。橫向載荷的作用線與螺栓軸線垂直，并通過螺栓組的對稱中心。當采用螺栓桿與孔壁間留有間隙的普通螺栓聯接時（圖a）。靠聯接預緊后在接合面間產生的摩擦力來抵抗橫向載荷；當采用鉸制孔用螺栓聯接時（圖b），靠螺栓桿受剪切和擠壓來抵抗橫向載荷。雖然兩者的傳力方式不同，但計算時可近似地認為，在橫向總載荷F的作用下，各螺栓所承擔的工作載荷是均等的。因此，對于鉸制孔用螺栓聯接，每個螺栓所受的橫向工作剪力為    （5-23） 式中z為螺

8、栓聯接數目。對于普通螺栓聯接，應保證聯接預緊后，接合面間所產生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷。假設各螺栓所需要的預緊力均為Qp，螺栓數目為z，則其平衡條件為      或           （5-24） 圖:受橫向載荷的螺栓組聯接式中：f接合面間的摩擦系數，見下表；i接合面數（圖中，i=2）；Ks防滑系數，Ks=1.11.3。由式（5-24）求得預緊力Qp，然后按式（5-14）校核螺栓的強度。     

9、;   聯接接合面間的摩擦系數被聯接件接合面的表面狀態摩擦系數f鋼或鑄鐵零件干燥的加工表面010-0.16有油的加工表面006-010鋼結構 軋制表面，鋼絲刷清理浮銹030-035涂富鋅漆035-040噴砂處理045-055鋼鐵對磚料，混凝土或木材干燥表面040-0452)受轉矩的螺栓組聯接                       &

10、#160;                        回首部如下圖所示，轉矩T作用在聯接接合面內，在轉拒T的作用下，底板將繞通過螺栓組對稱中心O并與接合面相垂直的軸線轉動。為了防止底板轉動，可以采用普通螺栓聯接，也可以采用鉸制孔用螺栓聯接。其傳力方式和受橫向載荷的螺栓組聯接相同。 圖：  受轉矩的螺栓組聯接    

11、 采用普通螺栓時，靠聯接領緊后在接合面間產生的摩擦力矩來抵抗轉矩T。假設各螺栓的預緊程度相同，即各螺栓的預緊力均為Qp，則各螺栓聯接處產生的摩擦力均相等，并假設此摩擦力集中作用在螺栓中心處。為阻止接合面發生相對轉動，各摩擦力應與各該螺栓的軸線到由上式可得各螺栓所需的預緊力為                     【525】 式中：f接合面的摩擦系數，見表；   &#

12、160; ri第i個螺栓的軸線到螺栓組對稱中心O的距離； z 螺栓數目；    Ks 防滑系數，同前。 由上式求得預緊力Qp，然后按式（514）校核螺栓的強度。     采用鉸制孔用螺栓時，在轉矩T的作用下，各螺栓受到剪切和擠壓作用，各螺栓所受的橫向工作剪力和各該螺栓軸線到螺栓組對稱中心O的連線（即力臂r。）相垂直（圖b）。為了求得各螺栓的工作剪力的大小，計算時假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面。則各螺栓的剪切變形量與各該螺栓軸線到螺栓組對稱中心O的距離成正比。即距螺栓組對稱中心O越遠，螺栓的剪切變形量越大。如果各螺栓的剪切剛度相同，則螺

13、栓的剪切變形量越大時，其所受的工作剪力也越大。如圖b所示，用ri、rmax分別表示第i個螺栓和受力最大螺栓的軸線到螺栓組對稱中心O的距離；Fi、Fmax。分別表示第i個螺栓和受力最大螺栓的工作剪力，則得             【526】 根據作用在底板上的力矩平衡的條件得 即           .         

14、         【527】 聯解式（526）及（527），可求得受力最大的螺栓的工作剪力為                     【528】圖所示的凸緣聯軸器，是承受轉矩的螺栓組聯接的典型部件。各螺栓的受力根據 r1r2rz的關系以及螺栓聯接的類型，分別代人式（525）或（528）即可求得。 3).受軸向

15、載荷的螺栓組聯接                                                 

16、60;     回首部     下圖為一受軸向總載荷FS的汽缸蓋螺栓組聯接。FS的作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心O。計算時，認為各螺栓平均受載，則每個螺栓所受的軸向工作載荷為 圖：受軸向載荷的螺栓組聯接 4)受傾覆力矩的螺栓組聯接                        

17、;               回首部       下圖a為一受傾覆力矩的底板螺栓組聯接。傾覆力矩M作用在通過xx軸并垂直于聯接接合面的對稱平面內。底板承受傾覆力矩前，由于螺栓已擰緊，螺栓受預緊力Qp，有均勻的伸長；地基在各螺栓的Qp作用下有均勻的壓縮，如圖b所示。當底板受到傾覆力矩作用后，它繞軸線OO傾轉一個角度，假定仍保持為平面。此時，在軸線OO左側，地基被放松，螺栓被進一步拉伸，在右側，螺栓

18、被放松，地基被進一步壓縮。底板的受力情況如圖c所示。圖:受傾覆力矩的螺栓組聯接   聯接接合面材料的許用擠壓應力p,可查下表。 表:聯接接合面材料的許用擠壓應力p 注：l）s為材料屈服權限，MPa; B為材料強度極限,MPa。 2）當聯接接合面的材料不同時，應按強度較弱者選取。 3）聯接承受載荷時，p應取表中較大值；承受變載荷時，則應取較小值    計算受傾覆力矩的螺栓組的強度時，首先由預緊力Qp、最大工作載荷Fmax確定受力最大的螺栓的總拉力Q,由式（518）得         &#

19、160;        【538】 然后接式（519）進行強度計算。 確定螺栓直徑                                      回

20、首部    首先選擇螺栓材料，確定其性能等級，查出其材料的屈服極限，并查出安全系數，計算出螺栓材料的許用應力= s/S。    根據以下公式計算螺紋小徑d1：             最后按螺紋標準，選用螺紋公稱直徑。 螺紋聯接件的材料     適合制造螺紋聯接件的材料品種很多，常用材料有低碳鋼Q215、10號鋼和中碳鋼Q235、35、45號鋼。對于承受沖擊、振動或變載荷的螺紋聯接件，可采用低合金鋼、合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnsi

21、等。對于特殊用途（如防銹蝕、防磁、導電或耐高溫等）的螺紋聯接件，可采用特種鋼或銅合金、鋁合金等。 表：螺栓的性能等級（摘自 GB 3098.1-82） 注:規定性能等級的螺栓、螺母在圖紙中只標出性能等級，不應標出材料牌號。 表:螺母的性能等級（摘自GB 3098.2-82）  4.校核螺栓組聯接接合面的工作能力，是根據實際情況，對螺栓進行強度校核。5.校核螺栓所需的預緊力。采用公式為：碳素鋼螺栓   合金鋼螺栓   式中：ss螺栓材料的屈服極限； A1螺栓危險截面的面積。式(5-14)松螺紋聯接強度計算拉伸強度條件為： 【514】  式中：F-螺栓工作載

22、荷，N；       d1-螺栓危險截面的直徑，mm；       -螺栓材料的許用拉應力，MPa. 緊螺栓聯接強度計算1   僅承受預緊力的緊螺栓聯接 拉伸強度條件為： 式中：Qp螺栓所受預緊力，N 。       其余符號意義同前。    2.    承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯接拉伸強度條件為： 式中：Q螺栓總拉力，N 。    

23、   其余符號意義同前。   螺栓總拉力的計算：   Q=Qp+Cb/(Cb+Cm)·F   式中：Cb/(Cb+Cm)稱為螺栓的相對剛度，一般設計時，可按下表推薦的數據選取。 螺栓的相對剛度Cb/(Cb+Cm) 被聯接鋼板間所用墊片類別 Cb/(Cb+Cm) 金屬墊片（或無墊片） 020.3 皮革墊片 07 銅皮石棉墊片 08 橡膠墊片 09 疲勞強度計算 對于受軸向變載荷的重要聯接，應對螺栓的疲勞強度作精確校核，計算其最大應力計算安全系數：    式中： s-1tc  螺栓材料的對稱循環拉壓

24、疲勞極限，MPa ， s-1tc 值見表試件的材料特性，即循環應力中平均應力的折算系數，對于碳素鋼，        =0.10.2，對于合金鋼，  =0.20.3； 拉壓疲勞強度綜合影響系數，如忽略加工方法的影響，則K=k/e，K此處為有效應力集中系數，見表 e 為尺寸系數，見附表；   S  安全系數。 螺紋聯接件常用材料的疲勞極限（摘自GB38-76） 材料疲勞極限（MPa）s-1s-1tc10Q215354540Cr 1602201702202203002503403204401

25、20150120160170220190250240340螺紋聯接的安全系數 S 受載類型靜載荷變載荷松螺栓聯接1.21.7緊螺栓聯接受軸向及橫向載荷的普通螺栓聯接不考慮預緊力的簡化計算 M6M16M16M30M30M60 M6M16M16M30M30M60碳鋼5442.52.52碳鋼12.58.58.58.512.5合金鋼5.7553.43.43合金鋼106.86.86.810考慮預緊力的計算1.21.51.21.5(Sa=2.54) 鉸制孔用螺栓聯接鋼：Sr=2.5,Sp1.25鑄鐵：  Sp=2.02.5鋼：Sr=3.55,Sp1.5鑄鐵：Sp=2.53.03   承受工作剪力的緊螺栓聯接 螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為 螺栓桿的剪切強度條件為 式中：F   螺栓所受的工作剪力，N；      d0  螺栓剪切面的直徑（可取為螺栓孔的直徑），mm；      Lmin 螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，mm，設計時應使Lmin1.25d