螺纹联接组的设计

螺栓组连接的结构设计原则有一、引言螺栓组连接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各种工程领域中。

在设计螺栓组连接时，需要考虑多个因素，以确保其可靠性和安全性。

本文将从结构设计原则、材料选择、预紧力计算等方面探讨螺栓组连接的设计要点。

二、结构设计原则1. 螺纹尺寸的选择螺纹尺寸应根据受力情况和连接件的材料来确定。

通常情况下，螺纹直径越大，受力面积越大，承载能力也就越强。

但是过大的螺纹直径可能会导致连接件出现裂纹或变形等问题。

因此，在选择螺纹尺寸时需要进行合理的权衡。

2. 螺栓头形状的选择螺栓头形状有六角头、圆头和方头等多种形式。

其中，六角头是最常见的一种形式，其优点是易于拧紧和拆卸，并且可以使用扳手进行操作。

圆头适用于需要在紧凑空间内进行安装的场合，而方头则适用于需要与板材配合使用的场合。

3. 螺栓长度的选择螺栓长度应该略长于连接件厚度的1.5倍左右，以确保预紧力充分。

如果螺栓长度过长，则会增加松动的风险；如果螺栓长度过短，则可能会导致预紧力不足。

4. 螺母的选择螺母应该与螺纹相匹配，并且具有足够的承载能力。

通常情况下，高强度螺母比普通螺母更适合用于高强度连接。

5. 螺栓组连接的数量和布局在设计螺栓组连接时，需要考虑到受力情况和连接件的形状等因素。

通常情况下，至少需要使用两个以上的螺栓进行连接，并且需要合理布局以确保受力均匀。

三、材料选择1. 螺栓材料常见的螺栓材料包括碳钢、合金钢、不锈钢等。

在选择材料时，需要考虑到受力情况、使用环境和成本等因素。

一般来说，高强度钢比普通钢更适用于高强度连接。

2. 连接件材料连接件材料的选择也需要考虑到受力情况和使用环境等因素。

通常情况下，连接件应该与螺栓材料相匹配，并且具有足够的承载能力。

3. 表面处理为了增加螺栓组连接的耐腐蚀性和抗疲劳性，可以对其进行表面处理。

常见的表面处理方式包括镀锌、热浸镀锌、喷涂等。

四、预紧力计算在设计螺栓组连接时，需要计算出预紧力以确保连接的可靠性和安全性。

§5-5 螺栓组联接的结构设计工程中螺栓皆成组使用，单个使用极少。

因此，须研究螺栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提条件。

螺栓组联接设计的顺序——选布局、定数目、力分析、设计尺寸。

结构设计原则1、布局要尽量对称分布，螺栓组中心与形心重合，使受力均匀图5－14 螺栓的对称布置2、受剪螺栓组（铰制孔螺栓联接）时，不要在外载作用方向布置8个以上，以免载荷分布过于不均。

弯、扭作用螺栓组，要适当靠近联接接合面边缘布局，避免受力太大。

图5－15 接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置3、合理间距，适当边距，以利于扳手装拆。

对压力容器其间距t如下表5－1所示：表5－1 螺栓间距4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和划线。

同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。

5、避免螺栓承受附加的弯曲载荷。

除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被连接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线垂直。

在铸，锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或沉头座(5-16a)。

当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈（图5-16b），特殊情况下，也可采用斜面垫圈或球面垫圈（图5-17）等。

图5－16 凸台与沉头座的应用图5－17 斜面垫圈与球面垫圈的应用防偏载措施：a）凸合；b）凹坑（鱼眼坑）；c）斜垫片；d）球形垫片8．5 螺栓组联接的结构设计与受力分析螺栓组联接的设计过程，一般是先根据联接用途和被联接件结构选定螺栓数目及布局形式，然后分析各螺栓的受力情况，求出受力最大的螺栓及其所受力的大小；最后对受力最大的螺栓进行强度计算，并确定螺栓联接的结构尺寸。

本节主要讨论如何合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓布局形式，使各螺栓和联接接合面间受力均匀且便于加工、装配(即螺栓组联接的结构设计)，并对螺栓组联接进行受力分析，为螺栓联接强度计算作好准备。

8．5．1 螺栓组联接的结构设计(1)联接接合面的几何形状应与机器的结构形状相适应，一般可设计成轴对称的简单几何形状，以便加工制造和对称布置螺栓(见机械设计手册)，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，保证联接接合面受力较均匀。

螺栓组连接的结构设计原则一、引言作为机械零部件中常用的连接方式之一，螺栓组连接在机械结构设计中扮演着重要的角色。

其连接方式简单、可拆卸、可调整，广泛应用于各个领域。

螺栓组连接的结构设计原则对于确保连接的可靠性和安全性至关重要。

本文将从各个方面深入探讨螺栓组连接的结构设计原则。

二、强度设计原则2.1 根据受力情况选用适当的螺栓在设计螺栓组连接时，首先需要根据受力情况来选择适当的螺栓。

受力情况包括正向拉力、剪力、弯曲力等。

根据不同的受力情况，可以选择不同类型的螺栓，如普通螺栓、高强度螺栓、预应力螺栓等。

2.2 根据预紧力确定螺纹连接方式在螺栓组连接中，预紧力的大小对连接的可靠性和安全性有重要影响。

预紧力是通过拉伸螺栓产生的。

根据预紧力的大小，可以选择不同的螺纹连接方式，如粗螺纹连接、细螺纹连接等。

2.3 螺栓预紧力的控制控制螺栓的预紧力是保证连接可靠的关键。

预紧力的控制可以通过拧紧力矩进行，也可以通过使用特殊的螺母进行控制。

在设计螺栓组连接时，需要确保预紧力的大小在设计要求的范围内，并避免超过螺栓和材料的承载能力。

三、刚度设计原则3.1 螺栓间隙的设计螺栓组连接中，螺栓和孔洞之间的间隙对连接的刚度有重要影响。

间隙过大会导致连接松动，间隙过小则会增加拧紧力矩。

根据设计要求和材料特性，合理确定螺栓和孔洞之间的间隙，以实现合适的刚度。

3.2 螺栓的数量和排布方式螺栓的数量和排布方式也会对连接的刚度产生影响。

合理确定螺栓的数量和排布方式可以增加连接的刚度，并提高连接的可靠性。

通过分析受力情况和材料特性，选择适当的螺栓数量和排布方式。

3.3 螺栓和孔洞的配合方式螺栓和孔洞的配合方式也会影响连接的刚度。

对于要求较高的连接，可以采用配合精度较高的配合方式，如配合孔加工配合销等。

通过选择合适的配合方式，可以实现更高的连接刚度。

四、可靠性设计原则4.1 螺栓和螺母的材质选择在螺栓组连接的结构设计中，螺栓和螺母的材质选择直接影响连接的可靠性。

机械设计2-螺栓连接螺纹连接§2-1 概述§2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级§2-3 螺纹连接的预紧和防松§2-4 螺栓连接的强度计算§2-5 螺栓组连接的设计§2-1 概述在通用机械中，连接件占总零件数的20~50%。

如Boeng747中有250万个紧固连接件。

一、连接(joint)分类1. 按运动关系分静连接：只固定，无相对运动。

如螺纹连接、普通平键连接。

动连接：彼此有相对运动。

如滑键、螺旋传动等。

――运动副2. 按传载原理分靠摩擦力：如螺栓、过盈连接。

非摩擦：靠连接零件的相互嵌合传载，如平键。

材料锁合连接：利用附加材料分子间作用，如粘接、焊接。

3. 按拆开时是否损坏零件分可拆连接：如螺纹连接（最广泛的可拆连接）。

不可拆连接：如焊接、铆接等。

二、螺纹基本知识1. 螺纹的主要参数1) 直径大径d：公称直径。

M20→d=20mm 小径d1：螺纹的最小直径中径d2：齿厚=齿槽宽处直径2) 线数n：n =1时用于连接；n＞1时用于传动；n↑→ ↑，但为便于制造n≤4 3) 牙形角：螺纹牙两侧面夹角4) 螺距P5) 升角2. 螺纹的类型三角形螺纹连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。

§2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级一、螺纹连接主要类型1. 螺栓连接装拆方便，成本低，打通孔，应用最广。

F F普通螺栓铰制孔螺栓2. 双头螺柱连接3. 螺钉连接螺柱不用拆下，用于被连接件之一较厚（盲孔）或材料较软，且经常拆装的场合。

无螺母，结构紧凑，经常拆装时，容易损伤螺纹孔。

多用于受力不大或无需经常拆装的场合。

4. 紧定螺钉连接螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。

二、螺纹连接件的材料性能等级螺栓（钉、柱）的力学性能等级(GB/T3098.1-2022年, 3098.2-2022年)5.6 性能3.6 4.6 4.86.8 8.8 9.8 10.9 5.8 等级抗拉300 400 400 500 600 800 900 1000 强度b/MPa 屈服300 180 240 320 480 640 720 900 强度400 s/MPa12.912001080§2-3 螺纹连接的预紧和防松一、预紧受载之前拧紧螺母↑连接刚度预紧目的↑防松能力↑紧密性预紧力F0二、防松实质是防止螺纹副发生相对转动。