螺纹联接1-3

4 1.3F2 [ ] 2 d1
10
2、受横向载荷的螺栓组联接
适用范围： 受拉螺栓,受剪螺栓 （1）采用受拉螺栓联接
受力分析： F∑ 通过螺栓预紧后在结合面产生的摩擦力来 平衡外载荷。螺栓只受预紧力。
根据被联接件的平衡条件 F0 F0 F∑/2
F0
F0
F∑/2
F0 f i z kS F kS F F0 f i z
10
9
8
o
7
6
总拉力
F2 F F 1
F2 F0 c1 F c1 c2
1
2
3
o
4
5
4 1.3F2 [ ] 2 d1
16
§5-6
提高螺栓联接强度的措施
主要从两方面考虑：①降低螺栓的实际应力； ②提高其抗疲劳破坏的能力。 下面，从几个方面具体说明：
1、改善螺纹牙间载荷分布
等抗剪件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。
* 当螺栓联接承受M或T时，螺栓应布置在结合面的边缘，远离接 合面中心，以减小螺栓的受力。 T T
5
用抗剪件承受横向载荷
F∑
F∑
F∑
6
3、螺栓的排列应有合理的间距和边距，保证相应的扳手空间。 压力容器螺栓间距:
4、合理选择螺栓联接的结构形式。
第5章 螺纹联接
§5-1 螺纹的参数、类型和应用
§5-2 螺纹联接的类型和螺纹联接件
§5-3 螺纹联接的预紧与防松 §5-4 单个螺栓联接的强度计算 §5-5 螺栓组联接的设计和计算 §5-6 提高螺栓联接强度的措施
1
§5-5 螺栓组联接的设计和计算
一、螺栓组联接设计的一般步骤
二、螺栓组联接的结构设计
（2）
F1
F2
r1
2
O
r2
T
3 4
1
强度计算： Fmax
剪切强度 挤压强度
14
4
受翻转力矩M的螺栓组联接
F1 , F10
M
F2 , F9
适用范围： 受拉螺栓 受力分析：
左边螺栓受的工作载荷为拉力
F2 F2
F4 , F7 F5 , F6 r2 , r9 r4 , r7 r1 , r10 r5 , r6
4F [ ] 2 d0 m F p [ p ] d 0 hmin
12
3 受旋转力矩T的螺栓组联接
对于螺栓，受到横向载荷的作用。 适用范围： 受拉螺栓,受剪螺栓 （1）用受拉螺栓联接 受力分析：
8 7
O T
O
6 5
主要通过螺栓预紧后在接合面产生的摩擦 力矩来平衡T。所以：
20
减小螺栓刚度 C1
0 ~ F F0 ~ F2
保持F1不变
F
F0
F0
F1
F0
F2
增加被联接件刚度 C2
F
F0 F0
F1
F2
保持F1不变
F0
F2 F0
c1 F c1 c2
具体措施见课本P89。
21
5、改善螺栓制造工艺
•采用辗制螺纹螺栓
•采用表面热处理的方法
22
强度计算：
总拉力： F
2
F0
fF0
F0
fF0
F∑
F0
4 1.3F0 [ ] 2 d1
F0
fF0
F0
fF0
11
（2）采用受剪螺栓联接
F∑
受力分析：
主要通过螺栓受剪切和挤压来平衡外载荷。
F 所以每个螺栓所受的剪力为：
F F / z
F 强度计算：
剪力：F
剪切强度
挤压强度
F / z
18
2、减少附加应力
弯曲应力的产生原因：
F e
钩头螺栓
被联接件刚度不够
减少弯曲应力措施：保证螺纹孔的轴线与支承面垂直
抗 弯 力 偶
球面垫圈
斜垫圈
凸台
沉头座
环腰
19
3、减少应力集中
（1）产生部位： 螺纹的牙根和收尾处以及螺栓头与栓杆的交界处。 （2）措施： 增大螺纹牙根处圆角半径； 增大螺栓头杆交界处圆角半径； 在螺纹收尾处用退刀槽 ；
右边螺栓受的工作载荷为压力
平衡条件：为防止底板翻转，左边螺栓对底板
压力产生的力矩与右边螺栓对底板拉力产生的 力矩之和应等于M。 即： F1r1 F2r2 Fz rz M
10
9
8
o
7
6
（） 1
1
2
3
o
4
5
其中：r1 , r2 , r3 .....为各螺栓中心距翻转轴线o o的距离。
15
3
二、 螺栓组联接的结构设计
内容：合理确定接合面的形状和螺栓的布置形式 目的：力求各螺栓和接合面间受力均匀，便于加工和装配。
主要考虑以下几个问：
1、被联接件接合面一般设计为简单的几何形状，使螺栓组的中心与接
合面中心重合。
4
2、螺栓的布置方式应使各螺栓受力合理
* 铰制孔螺栓联接： Z≤8 F∑ * 普通螺栓联接：当承受较大的横向载荷时，应采用销、套筒、键
根据协调变形条件
F1 , F10
F2 , F9
M
F1 F2 Fz Fmax r1 r2 rz rmax
由以上二式：
（2）
F4 , F7 F5 , F6 r2 , r9 r4 , r7 r1 , r10 r5 , r6
Fmax
强度计算：
Mrmax 2 2 2 r1 r2 rz
13
（2）用受剪螺栓联接 受力分析：
主要通过所有螺栓所受剪力产生的力矩来平衡T。 所以根据平衡条件：
O T
F1r1 F2r2 Fz rz T
根据协调变形条件
（） 1
8 7
O
6 5
F1 F2 F F z max r1 r2 rz rmax 由(1)、(2)：
Fmax Trmax 2 2 2 r1 r2 rz Trmax 2 2 2 r1 r2 rz
8
受载类型：
1、受轴向载荷的螺栓组联接
2、受横向载荷的螺栓组联接 3、受旋转力矩T的螺栓组联接
4、受翻转力矩M的螺栓组联接
9
1、受轴向载荷的螺栓组联接
F
F
D1 D2
F
适用范围： 受力分析：
受拉螺栓
F 每个螺栓的工作载荷为：F Z
强度计算：
总拉力
F2 F F 1
F2 F0 c1 F c1 c2
轴向载荷： 受拉螺栓 横向载荷：受剪螺栓
受拉螺栓 （加减载装置）
5、分布在同一圆周上的螺栓数目应取4、6、8等偶数。
7
三、 螺栓组联接的受力分析
目的：通过受力分析，求出螺栓组中受力最大的螺栓及其 所受的力，然后对其进行强度计算。
工 作 载 假设：（1）被联接件为刚体； 荷
（2）各螺栓的材料、直径、长度都相等,并且预紧力相同； （3）螺栓的应变在弹性范围内。
F5 2 F4 2 F3 2 F2 2 F1 2 F5 2 F4 2 F3 2 F2 2 F1 2
螺 栓 栓 杆
螺 母 母 体
螺母加高
普通螺母
F
F1 F2 F3 F4 F5 F F1 F2 F3 F4 F5
F
17
为使螺纹牙受力比较均匀，可采用下面方法改进螺母结构： 悬置螺母 环槽螺母 内斜螺母
4、降低应力幅
对于受变载荷的螺栓联接，疲劳强度取决于应力幅的大小。
设 F F11 ~ F12 a
2( F1 2 F1 1) c1 c1 c2 d12
F1 F0
c2 F c1 c2
可见：减小螺栓刚度C1或增加被联接件的刚度C2 ，可以减少应力幅； 同时，要适当增大予紧力。
三、螺栓组联接的受力分析
1、受轴向载荷的螺栓组联接 (受拉螺栓) 2、受横向载荷的螺栓组联接 3、受旋转力矩T的螺栓组联接
4、受翻转力矩M的螺栓组联接
(受拉螺栓,受剪螺栓)
(受拉螺栓,受剪螺栓) (受拉螺栓）
2
一、螺栓组联接设计的一般步骤 ① 首先进行结构设计
② ③
然后是受力分析和强度设计； 选择其它附件及防松装置
fF0r1 fF0r2 fF0rz ksT
k sT F0 f (r1 r2 rz ) 式中：
fF0
1
fF0
2
r1
O
r2
T
3 4
r1 , r2 , r3 .....为各螺栓中心距旋转中心的距离。
强度计算： 总拉力 F2 F0
4 1.3F0 [ ] 2 d1