螺栓连接选用计算
普通螺栓连接的计算最新实用版
b et
2 eb
t
n
N Ntb
③偏心拉力作用时
An——构件或连接板的净截面面积
(1)受剪螺栓的五种破坏形式
后两种构造满足:选用最小容许端距2d和使螺栓的夹紧长度不超过4～6倍螺栓直径的条件下，均不会产生。
An——构件或连接板的净截面面积
栓杆被拉断，其部位多在被螺纹削弱的截面处。
前三种计算(设计)满足。
An——构件或连接板的净截面面积
① 单个受拉螺栓的承载力设计值
An——构件或连接板的净截面面积
前三种计算(设计)满足。
An——构件或连接板的净截面面积
① 单个受拉螺栓的承载力设计值
前三种计算(设计)满足。 An——构件或连接板的净截面面积
构件净截面
①单个受剪螺栓承载力设计值
An b n1d0 t
N1max
Fe' y1' myI ' 2
N
b t
③螺栓群受弯矩作用时
N1max
Fe' y1' myI ' 2
N
b t
二 普通螺栓连接的计算 1．受剪普通螺栓连接 (1)受剪螺栓的五种破坏形式 ①栓杆剪断 ②孔壁挤压坏 ③钢板拉断 ④端部钢板剪断 ⑤栓杆受弯破坏
后两种构造满足:选用最小容许端距2d和使螺栓的夹紧长度 不超过4～6倍螺栓直径的条件下，均不会产生。
前三种计算(设计)满足。
(2)、计算方法： ①单个受剪螺栓承载力设计值
N Ney 后两种构造满足:选用最小容许端距2d和使螺栓的夹紧长度不超过4～6倍螺栓直径的条件下，均不1'会产生。
N 0 栓杆被拉断，其部位多在被螺纹削弱的截面处。
1 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱin
联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法连接螺栓的选用及预紧力： 已知条件：螺栓的s ＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m 2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式：T=T1+T2=K**d 拧紧扳手力矩T=49N.m其中K 为拧紧力矩系数，为预紧力Nd 为螺纹公称直径mm 其中K 为拧紧力矩系数，为预紧力Nd 为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K 值 有润滑无润滑 精加工表面 0.1 0.12 一般工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.2 0.24 镀锌 0.18 0.22 粗加工表面-0.26-0.3取K ＝0.28，则预紧力＝T/0.28*10*10-3＝17500N0F 0F 0F 0F承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As （mm ）=58mm 2外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm 计算直径d3＝8.16mm螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
=17500N/58*10-6m 2=302MPa剪切应力：=0.5=151MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302=392.6MPa强度条件：=392.6730*0.8=58401sF A σ=1σ≤()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]211.34F ca dσσπ=≤预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限的80%。
螺栓有效联接长度计算公式
螺栓有效联接长度计算公式螺栓是一种常用的联接元件，广泛应用于机械设备、建筑结构、汽车制造等领域。
在螺栓联接中，螺栓的有效联接长度是一个重要的参数，它直接影响着联接的强度和稳定性。
因此，正确计算螺栓的有效联接长度对于确保联接的安全性和可靠性至关重要。
螺栓的有效联接长度指的是螺栓在联接中起作用的实际长度，它包括了螺纹部分和非螺纹部分的长度。
在实际的工程设计中，需要根据具体的情况来计算螺栓的有效联接长度，以确保联接的稳固和安全。
螺栓的有效联接长度计算公式如下：L=LT+L0。
其中，L表示螺栓的有效联接长度，LT表示螺栓的螺纹长度，L0表示螺栓的非螺纹长度。
螺栓的螺纹长度可以根据螺栓的标准规格和要求来确定，通常可以在相关的标准规范中找到。
而螺栓的非螺纹长度则需要根据具体的联接情况和要求来计算。
在计算螺栓的非螺纹长度时，需要考虑到以下几个方面的因素：1. 螺栓的受力情况，螺栓在联接中所承受的受力情况会直接影响其非螺纹长度的计算。
如果螺栓需要承受较大的拉力或压力，那么非螺纹长度需要相应地增加，以确保螺栓联接的稳固和安全。
2. 联接件的厚度，联接件的厚度也会影响螺栓的非螺纹长度的计算。
通常情况下，联接件的厚度越大，螺栓的非螺纹长度就需要相应地增加，以确保螺栓能够完全穿透联接件并有足够的长度用于螺纹连接。
3. 螺栓的预紧力，螺栓的预紧力也是计算非螺纹长度的重要因素。
预紧力越大，非螺纹长度就需要相应地增加，以确保螺栓在预紧状态下不会因为拉伸变形而失去其联接功能。
除了以上几个方面的因素外，还需要考虑到螺栓的材质、表面处理和工作环境等因素，以确保螺栓的有效联接长度计算是准确可靠的。
在实际的工程设计中，通常会根据相关的标准规范和经验数据来进行螺栓的有效联接长度计算。
同时，也需要进行一定的实际测试和验证，以确保螺栓的联接能够满足设计要求和工程需要。
总之，螺栓的有效联接长度是螺栓联接中的重要参数，它直接影响着联接的强度和稳定性。
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。
普通螺栓连接的构造和计算
二、螺栓的排列
端距 中距 中距 边距 边距
A 并列
B 错列
螺栓的排列应满足： 受力要求 构造要求 施工要求
1）受力要求 任意方向的中距、边距和端距不能过小，以防 止钢板截面过度削弱而承载力不足； 对于受压构件，中距不能太大，以防止连接板 件发生鼓曲。
2）构造要求
螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合 不密，潮气侵入腐蚀钢材。 3）施工要求
拼接板强度验算:
N
0.5 N An f
c1 b1 c 3 c2
2 2’ b 2 2’
t1 t
N
对于2 2截面：An b1 m d 0 t 1 ;
2 2 对于2’2’ 截面：An 2c 4 m 1 c1 c 2 m d 0 t 1 ;
i 1 n 2 yi
b Nt
（四）普通螺栓拉、剪联合作用
1、两种破坏形式 螺杆受剪兼受拉破坏 孔壁承压破坏；
NV
e V V
M=Ve
2、拉剪相关曲线 “四分之一圆”
NV
b
1
b a
1 N t N tb
0
为防止螺杆受剪兼受拉破坏，应满足：
NV
Nv Nt 1 Nb Nb v t
☻M作用下螺栓连接按弹性设计，其假定为：
1）连接板件绝对刚性，螺栓为弹性； 2）螺栓群的中和轴位于最下排螺栓的形心处， 各螺栓所受拉力与其至中和轴的距离呈正比。
‘1’号螺栓在M作用下所受拉力最大
1 2 3 4
M
刨平顶紧 承托(板)
M
N1 N2 y N3 y2 1 y N4 3 中和轴
承压高强螺栓的连接计算
承压型高强螺栓的连接计算
（1） 受剪连接
抗剪：
b v 2v b v )4/(p n f d N ⋅⋅=≤P µv 0.9n 1.3×
抗压：
b c min b c f t d N ⋅Σ⋅=；},{min b c b v b vmin N N N β=
要求：
vmax N ≤b vmin N
其中：
v n ——剪切面数；
d ——螺栓直径；当剪切面在螺纹处时，取螺栓的有效直径； b v f ——螺栓抗剪设计强度；
min t Σ——被连接板中受力一侧的总厚度的较小值； b c f ——螺栓承压设计强度 螺栓的有效直径：t d d e 32413−
=，其中t 是螺距； （2） 螺栓杆轴方向受拉的连接
t N ≤0.8P
（3） 同时承受剪力和杆轴方向拉力的连接
2b t t 2b v v )()(N N N N +≤1 且 v N ≤ 1.2/b c N
其中：t v ,N N ——每个承压型高强螺栓所受剪力和拉力；
b c b t b v ,,N N N ——螺栓的抗剪、抗拉和承压承载力设计值。
（4） 强度折减系数
当受力一边螺栓分布长度0115d l >时，会出现较严重的传力不均匀现 象，故采用强度折减系数对螺栓的承载能力进行折减
011501.1d l −=β 当0160d l >时， 取0.7=β。
这样，设计计算时，对受力最大的
螺栓检验max N ≤{}b c b v ,min N N ⋅β。
联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法一．连接螺栓的选用及预紧力：1、已知条件：螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式：T=T1+T2=K*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K＝0.28，则预紧力F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：=0.51σ=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa强度条件：=392.6≤730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。
4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已拧紧并承受预紧力F 0。
普通螺栓长度计算
普通螺纹长度计算
普通螺母要求螺栓要伸出螺母2～3扣，即螺牙外露2～3丝。
普通螺螺纹长度计算公式为：L计=L1+△L，其中L1是连接板层总厚度（mm），△L是附加长度(mm），具体计算方法如下：附加长度△L的计算公式为：△L=m+2s+ip：
m——单个螺母的厚度（mm)；
s——垫片的厚度(mm)，若果是1平垫加1弹簧垫则2S是平垫加弹簧垫的厚度；
i——变量;当L1≤70mm时，i取值为2,当L1>70mm时为，i取值为3;
p——螺纹的螺距(mm)。
根据以上公式计算出螺栓的计算长度；
根据计算长度确定螺纹的实际长度——L实。
当L1≤70mm时，按螺栓长度以5mm为一个规格的规定，将其个位数按2舍3入、7舍8入的原则，计算出实际长度L实；当L计>70mm 时，可按螺栓长度以10mm为一个规格的规定，将其个位数按4舍5入的原则，计算出实际长度L实。
螺栓副个部件名称如下图1：
图1:螺栓副部件图
以图2为例计算螺杆长度，计算过程如下：
取连接板总层厚度L1=70mm；
螺母厚度m=10.8mm；
采用双平垫，垫片厚度S=2mm；
因L1=70mm所以i=2；
螺纹直径p=1.25mm；
带上公式△L=m+2s+ip可得△L=10.8+2×2+2×1.25=17.3mm
由L计=L1+△L
可得L计=70+17.3=87.3即L计70mm，将其个位数按4舍5入的原则，个位数是7，则按10mm的规格取入，L实=90mm。
其它情况按以上步骤带入相应参数进行计算即可。
图2：M12 螺杆长度计算。
螺栓连接实用计算公式
螺栓连接实用计算公式螺栓连接是一种常见的机械连接方式，通常用于连接两个或多个零件。
在工程设计和计算中，我们需要根据实际情况来确定螺栓连接的尺寸和参数，以保证连接的可靠性和安全性。
本文将介绍一些常用的螺栓连接计算公式，以帮助读者更好地理解和应用。
一、螺栓拉力计算公式在螺栓连接中，螺栓的拉力是一个重要的参数。
拉力的大小决定了螺栓的紧固程度，直接影响连接的可靠性。
根据受力分析原理，我们可以使用以下公式计算螺栓的拉力：拉力（F）= 力矩（M）/ 杠杆臂（L）其中，力矩是指施加在螺栓上的力与螺栓中心轴线的垂直距离的乘积，杠杆臂则是指螺栓直径的一半。
通过测量力矩和杠杆臂的数值，我们可以计算出螺栓的拉力大小。
二、螺栓预紧力计算公式螺栓的预紧力是指在紧固过程中施加在螺栓上的力。
预紧力的大小直接影响螺栓连接的紧固程度和稳定性。
根据预紧力的计算公式，我们可以得到以下关系：预紧力（Fp）= 螺栓材料的屈服强度（σy）× 螺栓截面的面积（A）其中，螺栓材料的屈服强度是指螺栓材料在拉伸过程中发生塑性变形的临界应力值，螺栓截面的面积则是指螺栓剖面的有效面积。
通过测量螺栓材料的屈服强度和螺栓截面的面积，我们可以计算出螺栓的预紧力大小。
三、螺栓的剪切强度计算公式在螺栓连接中，除了拉力外，螺栓还要承受剪切力。
螺栓的剪切强度是指螺栓在剪切过程中能够承受的最大应力值。
根据剪切强度的计算公式，我们可以得到以下关系：剪切强度（τ）= 螺栓材料的抗剪强度（σs）× 螺栓剖面的面积（A）其中，螺栓材料的抗剪强度是指螺栓材料在剪切过程中能够承受的最大应力值，螺栓剖面的面积则是指螺栓剖面的有效面积。
通过测量螺栓材料的抗剪强度和螺栓剖面的面积，我们可以计算出螺栓的剪切强度大小。
螺栓连接的实用计算公式涉及到螺栓的拉力、预紧力和剪切强度等参数的计算。
根据这些公式，我们可以根据实际情况来确定螺栓连接的尺寸和参数，以保证连接的可靠性和安全性。
机械设计基础螺纹连接的强度计算
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
防偏载措施：
复习思考题
1．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 ( )。
A .三角形螺纹 B. 梯形螺纹 C .锯齿形螺纹 D . 矩形螺纹
2．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且 联接不需要经常拆卸时，往往采用( )。
A 螺栓联接 B 螺钉联接 C 双头螺柱联接 D 紧 定螺钉联接
3.两被联接件之一较厚，盲孔且经常拆卸时，常用（）。 A.螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接
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？
（二）受剪切螺栓联接
螺栓受载前后不需预紧， 横向载荷靠源自栓杆与螺栓 孔壁之间的相互挤压传递。
➢挤压强度条件
p
FR
ds
[ p ]
➢剪切强度条件
FR
m ds2
/4
[]
四、螺栓组联接的结构设计和受力分析
工程中螺栓成组使用，单个使用极少。因此，必须研 究栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提 条件。
3.7 普通螺栓连接的性能和计算
钢结构/ 钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.7 普通螺栓连接的性能和计算
15
如果与螺栓直接相连的翼缘板的刚度不是很大，螺栓就会受 到撬开作用使拉力增加为：Nt=N+Q ，式中Q 到撬开作用使拉力增加为：Nt=N+Q ，式中Q称为撬力。撬力 的大小与翼缘板厚度、螺杆直径、螺栓位置、连接总厚度等 因素有关，准确求值非常困难。通过加劲肋增加连接刚度， 可大幅度降低撬动变形，减小撬力，增加抗拉承载能力。 由于确定撬力比较复杂，为了简化计算，规定普通螺栓抗拉强 度设计值只取为螺栓钢材抗拉强度设计值的0.8倍，以考虑这 度设计值只取为螺栓钢材抗拉强度设计值的0.8倍，以考虑这 一不利的影响。这相当于考虑了撬力Q 0.25N，一般来说， 一不利的影响。这相当于考虑了撬力Q＝0.25N，一般来说， 只要翼缘板厚度满足构造要求、且螺栓间距不要过大，这样的 简化处理是可靠的。 单个抗拉螺栓的承载力设计值为： N tb = Ae f t b =
钢结构/ 钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.7 普通螺栓连接的性能和计算
17
螺栓群承受偏心拉力
钢结构/ 钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.7 普通螺栓连接的性能和计算
18
在弯矩M作用下，连接中右侧构件有顺M 在弯矩M作用下，连接中右侧构件有顺M方向旋转的趋势。当 弯矩M较小时，构件绕螺栓群的水平形心轴x 弯矩M较小时，构件绕螺栓群的水平形心轴x旋转，假定在弯 矩M作用下，螺栓受力大小与其到旋转轴的距离成正比，则：
图3-5-6 螺栓群长度方向的内力分布
钢结构/ 钢结构/ 第3章 钢结构的连接 /$3.7 普通螺栓连接的性能和计算
5
因此，如果希望设计计算时尽可能地简便易行，则可考虑将 螺栓的抗剪承载力设计值折减降低、仍按平均值计算。根据 试验结果，此折减系数可归纳为： 当l1≤15d0时，β=1.0 时，β=1.0 当15d0<l1≤60d0时，
螺栓连接的强度计算
强度条件验算公式：
设计公式：
分析：由上式可知，当f=0.2,i=1,KS=1则QP=5R，说明这种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠
为增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力
可采用如下减载装置： 减载销 减载套筒 减载键
2、铰制孔螺栓联接——防滑动
特点：螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R进行工作
1、防松目的
01
开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等
2）机械防松：
自锁螺母——螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧
弹簧垫圈
01
02
开槽螺母
与开口销
永久防松：端铆、冲点、点焊
化学防松——粘合 圆螺母 与止动垫圈 串联钢丝
扳手拧紧力矩——T=FH·L,
拧紧时螺母：T=T1+T2 T——拧紧力矩 T1——螺纹摩擦阻力矩 T2——螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩
FH—作用于手柄上的力，L——力臂
一般 K=0.1~0.3
——拧紧力矩系数
由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于重要的联接不宜小于M10~M14
材料 螺栓级别: 点后数字为 螺母级别:
螺母、螺栓强度级别：
1）根据机械性能，把栓母分级并以数字表示，此乃强度级别
带点数字表示 ， 点前数字为 注意：选择对螺母的强度级别应低于螺栓材料的强度级别，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于20~40HB）
2）所依据机械性能为抗拉强度极限σBmin和屈服极限σSmin
作图，为了更明确以简化计算（受力变形图） 设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比
螺栓连接的计算方法
承压型 —— 连接件间允许相互滑动。传力开始 时在标准荷载作用下动连接件间无滑动，剪力由摩 擦力和螺杆抗剪共同传递。但当荷载很大时，连接 件间有较大塑性变形。接近破坏时，连接件间有相 对滑动，摩擦只起推迟滑移作用。剪力由螺杆传递， 其特点与普通螺栓相同。因此，有与普通螺栓相同 的极限状态 — 螺栓剪坏，孔壁挤压坏，构件被拉断。 变形大，不适于受动荷载的连接。
o
1
P=768kN
一个摩擦型高强螺栓的抗剪设计承载力按式（3-55） 并引入后计算， b Nv = 0.9nt(P-1.25Nt) =0.89×0.9×1×0.45(155-1.25×48)=34kN 一个螺栓承受的剪力 b Nv=V/n=665/16=41.6kN＞Nv = 34kN (不可)
(2).构件净截面强度验算
N
+ + N+ + + + + + + + + +
N
N
N′
N′
A
孔前传力分析
N n1 N (1 0.5 ) f An n An
受剪连接计算 一个螺栓抗剪承载力 连接所需螺栓数
n N b NV
b NV 0.9nf μ P
净截面强度：考虑50％孔前传力
N, n1 N σ ＝ ＝（ 1 0.5 ） f An n An
高强螺栓群在扭矩作用下的计算公式与普通螺 栓同。高强螺栓的直径系列、连接中螺栓的排列及 有关构造要求与普通螺栓同。
V=60KN,选用10.9级M20摩擦型高强螺栓，钢材选用 Q235钢，接触面采用喷砂处理。验算此连接强度
e=300
改用M22，孔24，P=190kN，于是=0.906，这样： b Nv = 0.9nt(P-1.25Nt) =0.906×0.9×1×0.45(190-1.25×48)=48kN b Nv=41.6kN＜Nv = 48kN (可)
螺栓螺钉连接位置度公差计算
螺栓、螺钉连接位置度公差计算一、螺栓连接的计算公式用螺栓连接丙个或两个以上的零件，且被连接零件均为光孔，其计算计算公式为：T≤KZZ=D MIN-d MAXT——位置度公差值Z——孔与紧固件之间的间隙D MIN——最小孔径d MAX——螺栓或螺钉的最大直径K——间隙利用系数推荐值：不需调整的固定连接K=1需调整的固定连接K=0.8或0.6若考虑结构、加工等因素，被连接零件采用不相等的位置度公差T a 、T b时，则必须满足：T a+T b≤2T二、螺钉连接的计算公式被螺钉连接的零件中有一个是螺孔(或其它不带间隙的过盈配合孔).而其它均为光孔,其计算公式为：T≤0.5KZZ=D MIN-d MAX若考虑结构、加工等因素，被连接零件采用不相等的位置度公差T a 、T b时，螺孔（或过盈配合孔）与任一零件的位置度公差的组合必须满足：T a+T b≤2T注：圆整后取标准公差值摘自机械工业出版社《机械工业最新基础标准应用手册》1988年出版位置度公差值的计算-形状和位置公差位置度公差GB 13319-1991本章给出适用于呈任何分布形式的内、外相配要素，为保证装配互换而给定位置度公差的公差值计算方法。
1 代号t--位置度公差值（公差带的直径或宽度）S--光孔与紧固件之间的间隙--光孔的最小直径Dmindmax--螺栓、螺钉或销轴的最大直径K--间隙利用系数2 螺栓连接的计算方式2.1 用螺栓连接两个或两个以上的零件，且被连接零件均为光孔，其孔径大于螺栓直径，如图45。
计算公式: t=K*S ---------------------------(1)式中：S=Dmin -dmaxK的推荐值为：不需调整的连接：K=1；需要调整的连接：K=0.8或K=0.6。
注：K值的选择应根据连接件之间所需要的调整间隙量确定。
例如：某个采用螺栓连接的部位，其光孔与紧固件之间的间隙为1mm：a. 若设计只要求装配时螺栓能顺利地穿入被被连接件的光孔，各被连接件不需作相互错动的调整；此时，选K=1，则t=1mm。
(整理)联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法一．连接螺栓的选用及预紧力：1、已知条件：螺栓的 s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式：T=T1+T2=K*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm取K＝0.28，则预紧力F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：=0.51σ=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa强度条件：=392.6≤730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。
4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。
作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。
()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已知条件：电机及支架总重W1=190Kg ，叶轮组总重W2=36Kg ，假定机壳固定，电机及支架、叶轮组重心到机壳左侧结合面L=194mm. 考虑冲击载荷，倾翻力矩M 为：M=W1*(1+6.7)*0.22-W2*(1+6.7)*0.118=190*7.7*0.22-36*7.7*0.118=319.64N.m L1=0.258m L2=0.238m L3=0.166 L4=0.099m螺栓最大工作载荷：12222112233442222ML Fa i L i L i L i L =+++ 2222319.64x0.2582x1x0.2582x2x0.2382x2x0.1662x2x0.099Fa =+++ =167.26N式中：M ……螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m ） i ……每行螺栓数量L ……螺栓到接合面对称轴到距离(m)； z ……螺栓数量；5、 承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算： 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++＝17500＋0.3*167.26＝17550N螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。
钢结构螺栓连接计算例题
290
225
190
155
100
10.9
280
230
175
150
125
80
8.8
M30
M27
M24
M22
M20
M16
螺 栓 公 称 直 径（mm）
螺栓的性能 等 级
一个高强螺栓设计预拉力P值（kN）
表3-10
4、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数
连接板接触面之间摩擦力的大小与摩擦系数有关，称为抗滑移系数，与表面处理方式有关。
图示连接受偏拉及剪力作用，由于没有支托板，剪力由螺栓本身承担即要承担拉力，同时要承担剪力，即螺栓受剪和拉。
或
对于螺栓受拉剪同时作用的承载能力，按实验结果可用相关关系计算：
或者，螺栓的破坏是拉和剪共同作用下的破坏。另外螺栓的对孔壁的挤压破坏同时可能出现。
解： （1）承托承受全部剪力
先计算单个螺栓所能承受的拉力设计值。
查p276附表8和p249附表1-3：Ae=245mm2，ftb=170N/mm2
V
e
4×100
50
50
1
5
180
M
N1
N2
N3
N5
N4
y1
y2
y3
y4
这时，螺栓群只承受剪力所产生的弯矩 M=Ve=250×0.14=35kNm。 这时应当按螺栓的抵抗弯矩绕最下边一排螺栓转动。设螺栓为M20,螺栓为5排2列，共10个。
在式中各个系数的含义：使螺栓中的拉应力接近于所用材料的屈服点（f0.2）,考虑材料不均匀系数0.9、超张拉系数0.9和剪应力（拧螺母时产生）引起的承载力降低系数1.2,按5kN的模数，予拉力计算列表
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% 液压油缸螺栓连接选用计算
% M文件中的表16-10和表16-11见参考文献[1]：郭仁生，魏宣燕等. 机械设计基础[M].北京：清华大学出版社，2011第3版
% 已知条件：最大油压（最小油压为0）、油缸内径、螺栓数目、剩余预紧力系数
pm=1;D=500;z=12;Cy=1.6;
% 1-按照静载荷强度条件计算螺栓直径
Fm=pi*D^2*pm/4;
fprintf(' 液压油缸最大压力Fm = %3.4f N \n',Fm);
F1=0;F2=Fm/z;
fprintf(' 螺栓最小工作载荷F1 = %3.4f N \n',F1);
fprintf(' 螺栓最大工作载荷F2 = %3.4f N \n',F2);
Qp=Cy*F2;Q=F2+Qp;
fprintf(' 螺栓剩余预紧力Qp = %3.4f N \n',Qp);
fprintf(' 螺栓总轴向载荷Q = %3.4f N \n',Q);
sigma_s=input(' 表16-10：选择螺栓材料的屈服极限（MPa）sigma_s = ');
sigma_b=input(' 表16-10：选择螺栓材料的强度极限（MPa）sigma_b = ');
S=input(' 表16-11：选择控制预紧力时的安全系数S = ');
sigma_p=sigma_s/S;
fprintf(' 螺栓的许用应力sigma_p = %3.4f MPa \n',sigma_p);
dj=sqrt(5.2*Q/(pi*sigma_p));
disp(' 按照静载荷强度条件计算螺栓小径(mm)：'),dj
d=input(' 选择螺栓公称直径（mm）： d = ');
d1=input(' 对应螺栓小径（mm）：d1 = ');
P=input(' 对应螺栓螺距（mm）：P = ');
计算结果：
液压油缸最大压力Fm = 196349.5408 N
螺栓最小工作载荷F1 = 0.0000 N
螺栓最大工作载荷F2 = 16362.4617 N
螺栓剩余预紧力Qp = 26179.9388 N
螺栓总轴向载荷Q = 42542.4005 N
表16-10：选择螺栓材料的屈服极限（MPa）sigma_s = 600
表16-10：选择螺栓材料的强度极限（MPa）sigma_b = 400
表16-11：选择控制预紧力时的安全系数S = 2
螺栓的许用应力sigma_p = 300.0000 MPa
按照静载荷强度条件计算螺栓小径(mm)：
dj =
15.3206
选择螺栓公称直径（mm）： d = 18
对应螺栓小径（mm）：d1 = 15.835
对应螺栓螺距（mm）：P = 2
% 2-按照变载荷计算螺栓应力幅
Kc=input(' 螺栓连接相对刚度系数Kc = ');
Q0=Q-Kc*F2;
fprintf(' 螺栓的预紧力Q0 = %3.4f N \n',Q0);
Fa=(Q-Q0)/2;
fprintf(' 螺栓轴向载荷变化幅Fa = %3.4f MPa \n',Fa);
sigma_a=Fa/(pi*d1^2/4);
fprintf(' 螺栓的应力变化幅sigma_a = %3.4f MPa \n',sigma_a);
xd=[12 16 20 24 30 36 42 48 56 64]; % 螺栓直径列表数据ye=[1 0.87 0.80 0.74 0.65 0.64 0.60 0.57 0.54 0.53]; % 尺寸因数列表数据epsilon=interp1(xd,ye,d,'spline'); % 3次样条插值
fprintf(' 螺栓的尺寸因数epsilon = %3.4f \n',epsilon);
Kt=input(' 表16-1：选择螺纹制造工艺因数Kt = ');
Ku=input(' 表16-1：选择螺纹受力不均匀因数Ku = ');
sigma_t=input(' 表16-1：选择螺栓试件疲劳极限sigma_t = ');
Ks=input(' 表16-1：选择螺纹的应力集中因数Ks = ');
Sa=input(' 表16-1：选择螺栓的安全因数Sa = ');
sigma_ap=epsilon*Kt*Ku*sigma_t/(Ks*Sa);
fprintf(' 螺栓的许用应力幅sigma_ap = %3.4f MPa \n',sigma_ap);
if sigma_a<=sigma_ap
disp (' @ 螺栓满足变载荷强度条件')
else
disp (' @ 螺栓不满足变载荷强度条件')
end
计算结果：
螺栓连接相对刚度系数Kc = 0.8
螺栓的预紧力Q0 = 29452.4311 N
螺栓轴向载荷变化幅Fa = 6544.9847 MPa
螺栓的应力变化幅sigma_a = 33.2340 MPa
螺栓的尺寸因数epsilon = 0.8309
表16-1：选择螺纹制造工艺因数Kt = 1.25
表16-1：选择螺纹受力不均匀因数Ku = 1
表16-1：选择螺栓试件疲劳极限sigma_t = 230
表16-1：选择螺纹的应力集中因数Ks = 3.9
表16-1：选择螺栓的安全因数Sa = 1.8
螺栓的许用应力幅sigma_ap = 34.0294 MPa
@ 螺栓满足变载荷强度条件。