螺栓组联接结构设计的目的：
接合面形状 —— 对称
螺栓布置 —— 合理 间距 边距 扳手空间
接合面与螺栓 —— 受力均匀
加工安装 —— 方便 螺栓材料直径 长度相同
一 螺栓组联接结构设计
横向载荷 轴向载荷
§ 5— 6 螺栓组联接的设计
二 螺栓组联接的受力分析
螺栓组所受载荷类型
螺栓组联接的受力分析的目的：找出受力最大的螺栓
并求出其所受力的大小
转矩（扭矩） 倾覆力矩
平衡条件,f F0 zi≥Ks F∑ Ks— 防滑系数 Ks=1.1~1.3
F0 ≥Ks F∑ ／ zi f i— 接合面的数目
f— 接合面的摩擦系数
螺栓本身受剪切和挤压
各螺栓受力为：
F= F∑ ／ z
z—— 螺栓数目
1）铰制孔用螺栓联接
1 受横向载荷 F∑的螺栓组联接
螺栓本身受预紧拉力 F0
拧紧 → 产生夹紧力 → 接合面间的摩擦力 → 承受载荷
横向载荷 (垂直螺栓轴心线）
2）普通螺栓联接
讨论,
若 f =0.2,z=1,i=1,Ks =1.2,则 F0 =Ks F∑ ／ zi f=6 F∑
1）受横向载荷普通螺栓受力比铰制孔用螺栓 的大，
此时宜采用后者
2）若要采用普通螺栓，靠利用减载键销或减载套筒
螺栓受剪切和挤压来平衡载荷，各螺栓受力为 Fi
1）铰制孔用螺栓联接
2 受转矩 T的螺栓组联接
分析, 受载后接合面仍为平面，螺栓的剪切变形与其到中心的距
离成正比,螺栓刚度相同，故其受剪力 Fi也与与其到中心的距离 ri
成正比。假设此剪力方向垂直其到中心的向径
即：
zi
r
r
FF
r
F
r
F i
i
i
i,..,3,2,1
m a x
m a x
m a x
m a x ???,或
力矩平衡条件：
TrF i
z
i
i ??
? 1
受力最大的螺栓的工作剪力：
2
1
m a x
m a x
i
z
i
r
Tr
F
?
?
?
2）普通螺栓联接
螺栓本身受预紧拉力 F0,，各螺栓要拧紧产生相同的夹紧力
2）普通螺栓联接
分析, 各螺栓预紧拉力均为 F0各螺栓联接处产生相同的
摩擦力，并假设此摩擦力集中作用螺栓中心处,
且方向垂直其到中心的向径。
z— 螺栓数目
ri — 螺栓的向径
Ks— 防滑系数? ?
?
?
?
???
?
z
i
i
s
z
s
rf
TK
rrrf
TK
F
1
21
0
...
力矩平衡条件,f F0 r1+ f F0 r2 +… f F 0 rz ≥KsT
各螺栓所需受预紧拉力
螺栓受拉力为,F= F∑ ／ z
3 受轴向载荷 F∑的螺栓组联接
轴向载荷平行螺栓轴心线，各螺栓平均受力
★, 此时螺栓除了受工作拉力 F外,还受预紧力 F0作用
分析,M作用前：各螺栓受预紧力 F0
M作用后：一侧螺栓拉力增大，
一侧螺栓拉力减少
4 受倾覆力矩 M的螺栓组联接
i
z
i
i LFM ?
?
?
1
平衡条件：1）螺栓的受力
?
?
?
?
??
?
z
i
i
z
i
i
L
ML
F
L
L
FM
1
2
m a x
m a x
1 m a x
2
m a x
?
m a x
m a x
L
L
FF ii ?即：
为平面）：变形协调条件（底板仍
受力最大的螺栓所受工作载荷为
Li—— 螺栓轴线到的底 板轴
线 o— o的距离
受力最大的螺栓的总拉力为
2）被联接件和底板
防止接合面被压溃,σmax=σp+ △ σpmax≤ 〔 σp〕
防止接合面出现缝隙,σmin=σp -△ σpmax ＞ 0
? ?
W
M
A
zF
W
M
A
zF
W
M
CC
C
M
W
p
pp
bm
m
p
??
???
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
0
m i n
0
m a x
m a x
1
?
??
?
则
而
＞ 0
m a x02 FCC
CFF
mb
b
?
??
〔 σp〕 查表 5— 7
W— 抗弯截面系数
一 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅
§ 5— 8 提高螺栓联接强度的措施
1 降低螺栓的刚度,⑴增加螺栓长度
⑵采用腰状杆螺栓或空心螺栓
2 增大被联接件的刚度：不用垫片或采用
刚度较大的垫片
二 改善螺纹牙上载荷分布不均匀的现象
原因：⑴螺母与螺栓的变形性质不同
⑵螺母与螺栓的刚度不同
改善措施,
⑴采用均载螺母（悬置螺母、内斜螺母
等）使螺母受拉或改变螺母牙受载位置
⑵采用钢丝螺套，利用其弹性来均载
三 减少应力集中的影响
采用冷镦和滚压方法，提高疲劳强度
措施：采用大圆角、卸载槽，加工
支承、加球面垫圈
四 采用合理的制造工艺方法
接合面形状 —— 对称
螺栓布置 —— 合理 间距 边距 扳手空间
接合面与螺栓 —— 受力均匀
加工安装 —— 方便 螺栓材料直径 长度相同
一 螺栓组联接结构设计
横向载荷 轴向载荷
§ 5— 6 螺栓组联接的设计
二 螺栓组联接的受力分析
螺栓组所受载荷类型
螺栓组联接的受力分析的目的：找出受力最大的螺栓
并求出其所受力的大小
转矩（扭矩） 倾覆力矩
平衡条件,f F0 zi≥Ks F∑ Ks— 防滑系数 Ks=1.1~1.3
F0 ≥Ks F∑ ／ zi f i— 接合面的数目
f— 接合面的摩擦系数
螺栓本身受剪切和挤压
各螺栓受力为：
F= F∑ ／ z
z—— 螺栓数目
1）铰制孔用螺栓联接
1 受横向载荷 F∑的螺栓组联接
螺栓本身受预紧拉力 F0
拧紧 → 产生夹紧力 → 接合面间的摩擦力 → 承受载荷
横向载荷 (垂直螺栓轴心线）
2）普通螺栓联接
讨论,
若 f =0.2,z=1,i=1,Ks =1.2,则 F0 =Ks F∑ ／ zi f=6 F∑
1）受横向载荷普通螺栓受力比铰制孔用螺栓 的大，
此时宜采用后者
2）若要采用普通螺栓，靠利用减载键销或减载套筒
螺栓受剪切和挤压来平衡载荷，各螺栓受力为 Fi
1）铰制孔用螺栓联接
2 受转矩 T的螺栓组联接
分析, 受载后接合面仍为平面，螺栓的剪切变形与其到中心的距
离成正比,螺栓刚度相同，故其受剪力 Fi也与与其到中心的距离 ri
成正比。假设此剪力方向垂直其到中心的向径
即：
zi
r
r
FF
r
F
r
F i
i
i
i,..,3,2,1
m a x
m a x
m a x
m a x ???,或
力矩平衡条件：
TrF i
z
i
i ??
? 1
受力最大的螺栓的工作剪力：
2
1
m a x
m a x
i
z
i
r
Tr
F
?
?
?
2）普通螺栓联接
螺栓本身受预紧拉力 F0,，各螺栓要拧紧产生相同的夹紧力
2）普通螺栓联接
分析, 各螺栓预紧拉力均为 F0各螺栓联接处产生相同的
摩擦力，并假设此摩擦力集中作用螺栓中心处,
且方向垂直其到中心的向径。
z— 螺栓数目
ri — 螺栓的向径
Ks— 防滑系数? ?
?
?
?
???
?
z
i
i
s
z
s
rf
TK
rrrf
TK
F
1
21
0
...
力矩平衡条件,f F0 r1+ f F0 r2 +… f F 0 rz ≥KsT
各螺栓所需受预紧拉力
螺栓受拉力为,F= F∑ ／ z
3 受轴向载荷 F∑的螺栓组联接
轴向载荷平行螺栓轴心线，各螺栓平均受力
★, 此时螺栓除了受工作拉力 F外,还受预紧力 F0作用
分析,M作用前：各螺栓受预紧力 F0
M作用后：一侧螺栓拉力增大，
一侧螺栓拉力减少
4 受倾覆力矩 M的螺栓组联接
i
z
i
i LFM ?
?
?
1
平衡条件：1）螺栓的受力
?
?
?
?
??
?
z
i
i
z
i
i
L
ML
F
L
L
FM
1
2
m a x
m a x
1 m a x
2
m a x
?
m a x
m a x
L
L
FF ii ?即：
为平面）：变形协调条件（底板仍
受力最大的螺栓所受工作载荷为
Li—— 螺栓轴线到的底 板轴
线 o— o的距离
受力最大的螺栓的总拉力为
2）被联接件和底板
防止接合面被压溃,σmax=σp+ △ σpmax≤ 〔 σp〕
防止接合面出现缝隙,σmin=σp -△ σpmax ＞ 0
? ?
W
M
A
zF
W
M
A
zF
W
M
CC
C
M
W
p
pp
bm
m
p
??
???
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
0
m i n
0
m a x
m a x
1
?
??
?
则
而
＞ 0
m a x02 FCC
CFF
mb
b
?
??
〔 σp〕 查表 5— 7
W— 抗弯截面系数
一 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅
§ 5— 8 提高螺栓联接强度的措施
1 降低螺栓的刚度,⑴增加螺栓长度
⑵采用腰状杆螺栓或空心螺栓
2 增大被联接件的刚度：不用垫片或采用
刚度较大的垫片
二 改善螺纹牙上载荷分布不均匀的现象
原因：⑴螺母与螺栓的变形性质不同
⑵螺母与螺栓的刚度不同
改善措施,
⑴采用均载螺母（悬置螺母、内斜螺母
等）使螺母受拉或改变螺母牙受载位置
⑵采用钢丝螺套，利用其弹性来均载
三 减少应力集中的影响
采用冷镦和滚压方法，提高疲劳强度
措施：采用大圆角、卸载槽，加工
支承、加球面垫圈
四 采用合理的制造工艺方法
