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螺纹联接设计：螺栓组联接的受力分析螺栓联接多为成组使用，设计时，常根据被联接件的结构和联接的载荷来确定联接的传力方式、螺栓的数目和布置。
螺栓组联接受力分析的任务是求出联接中各螺栓受力的大小，特别是其中受力最大的螺栓及其载荷。
分析时，通常做以下假设：①被联接件为刚性；②各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（即各螺栓的材料、直径和长度）及预紧力都相同；③螺栓的应变没有超出弹性范围。
下面介绍几种典型螺栓组受力分析的方法。
1. 受轴向力Fz的螺栓组联接图15.5所示为气缸盖螺栓组联接，其载荷通过螺栓组形心，因此各螺栓分担的工作载荷F相等。
设螺栓数目为z，则F=Fz/z (15-19)此外螺栓还受预紧力，其总拉力的求法见本章第15.2.1节。
2. 受横向载荷FR的螺栓组联接图15.10为受横向力的螺栓组联接，螺栓沿载荷方向布置，载荷可通过两种不同方式传递。
图15.10(1) 用受拉螺栓联接螺栓只受预紧力F` ，靠接合面间的摩擦来传递载荷。
假设各螺栓联接接合面的摩擦力相等并集中在中心处，则根据板的平衡条件得或(15-20)式中μs--接合面摩擦系数，对于钢铁零件，当接合面干燥时，μs＝0.10～0.16；当接合面沾有油时，μs＝0.06～0.10；m--接合面数目；z--螺栓数目；kf--考虑摩擦传力的可靠系数，kf＝1.1～1.5。
若z＝1，m=1，并取μs＝0.15，kf＝1.2，则F`＝8FR。
由此可见，这种联接的主要缺点是所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍。
(2) 用受剪螺栓联接时，靠螺栓受剪和螺栓与被联接件相互挤压时的变形来传递载荷。
联接中的预紧力和摩擦力一般忽略不计。
假设各螺栓受均匀载荷Fs，则根据板的静力平衡条件得zF S= F R或F S=F R/z（15-21）3. 受旋转力矩T的螺栓组联接图15.11图15.11为底座承受旋转力矩T的作用，有绕螺栓组形心的轴线O－O旋转的趋势，载荷也可通过两种方式传递。
螺栓组受力分析与计算一．螺栓组联接的设计设计步骤：1．螺栓组结构设计2．螺栓受力分析3．确定螺栓直径4．校核螺栓组联接接合面的工作能力5．校核螺栓所需的预紧力是否适宜确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以与相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法与防松装置等全面考虑后定出。
1. 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。
为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题：1〕联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。
这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比拟均匀。
2〕螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。
对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。
当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力〔如下图〕。
如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力与其结构尺寸。
接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置3〕螺栓排列应有合理的间距，边距。
布置螺栓时，各螺栓轴线间以与螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
扳手空间的尺寸〔如下图〕可查阅有关标准。
对于压力容器等严密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。
扳手空间尺寸螺栓间距t0注：表中d为螺纹公称直径。
4〕分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。
同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应一样。
5〕防止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联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。
螺纹连接受力分析螺纹连接受力分析一、 螺纹强度校核把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：轴向力F ，旋合螺纹圈数z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z 不宜大于10）； 螺纹牙底宽度b ，螺纹工作高度h ，每圈螺纹牙的平均受力为F z ，作用在中径上。
螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为D 、2D 、1D 。
螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为d 、2d 、1d 。
1. 挤压强度螺母一圈挤压面面积为2D h π，螺杆一圈挤压面积为2d h π。
螺母挤压强度2[]pp F F z A D hπσ==≤σ F/zAπDπD2πD1Ab螺母的一圈沿大径展开F/zAπd1πd2πdAb螺杆的一圈沿小径展开[]b σ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[]1~1.2[]b σσ=2. 自锁性能自锁条件vψψ≤，其中，螺旋升角22arctan arctanSnp d d ψππ==，螺距、导程、线数之间关系：S =np ； 当量摩擦角arctan arctancos vv ff ψβ==， 当量摩擦系数cos v f f β=f为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取0.13～0.17；β为牙侧角，为牙型角α的一半，2βα=3. 螺杆强度1、 实心螺杆[]21FF =A d4σσπ=≤2、 空心 按实际情况计算3、 普通螺纹[]22c 1F F F =A H d d -446σσππ==≤⎛⎫⎪⎝⎭cd ：普通螺纹螺栓拉断截面，是一个经验值，其经验计算公式为c1H dd 6=-其中，[]σ为材料的许用拉应力，[]sn σσ=，sσ为屈服应力，为安全系数，一般取3～5。
二、 螺栓连接强度4. 预紧力计算：一般，螺栓预紧应力可达到材料屈服应力的50%~70%。
T ：预紧力矩，0T K F d =⋅⋅，K 为拧紧力系数，d为螺纹公称直径， 0F ：预紧力，00sFA σ=⋅σ：预紧应力，00.5~0.7sσσ=，sσ为材料屈服应力s A ：螺纹部分危险剖面的面积，24ss Ad π=⋅sd ：螺纹部分危险剖面的计算直径，()23s d d d =+，316dd H =-，5. 松螺栓连接松螺栓连接，工作载荷F ，螺栓危险截面强度[]21FF=A d4σσπ=≤6. 紧螺栓连接紧螺栓连接，无工作载荷时。
工程施工中螺杆受力分析
螺杆的受力分析涉及到多个因素，包括力的作用、应力分布、变形等。
在施工中，螺杆通
常承受拉力、压力、剪力等多种力的作用，因此需要进行详细的受力分析，以确保螺杆在
承受最大力时不会发生变形或破坏。
首先，我们可以从力的作用入手，分析螺杆受力的主要方向和大小。
在工程施工中，螺杆
通常用于连接构件，承受拉力或压力。
在受力分析中，我们需要考虑这些力的方向和大小，以确定螺杆的受力情况。
接下来，我们可以分析螺杆的应力分布。
在受力作用下，螺杆表面会产生应力，需要通过
应力分析确定螺杆的安全工作范围。
通常情况下，螺杆处于弯曲应力和剪切应力的作用下，需要根据这些应力的大小确定螺杆的耐力和变形情况。
另外，变形也是螺杆受力分析中需要考虑的因素之一。
在受到外力作用时，螺杆会发生变形，可能会导致连接不牢固或施工质量问题。
因此，在螺杆的受力分析中，我们需要考虑
螺杆的变形情况，并通过适当的方法来补偿变形或加固连接部位。
总的来说，螺杆在工程施工中扮演着重要的角色，受力分析是确保工程质量和安全的关键
步骤。
通过对螺杆受力的详细分析，工程师可以设计出合适的连接结构，确保施工的顺利
进行，为建设安全可靠的工程提供保障。
螺纹连接受力分析一、螺纹强度校核把螺母得一圈螺纹沿大径展开，螺杆得一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：轴向力,旋合螺纹圈数（因为旋合得各圈螺纹牙受力不均,因而不宜大于10）；螺纹牙底宽度,螺纹工作高度,每圈螺纹牙得平均受力为,作用在中径上。
螺母—-内螺纹，大径、中径、小径分别为、、。
螺杆--外螺纹，大径、中径、小径分别为、、。
1.挤压强度螺母一圈挤压面面积为,螺杆一圈挤压面积为。
螺母挤压强度螺杆挤压强度为挤压应力，为许用挤压应力。
2.剪切强度螺母剪切面面积为,螺杆剪切面面积。
螺母，剪切强度螺杆，剪切强度，为材料许用拉应力,为材料屈服应力。
安全系数,一般取３~５.3.弯曲强度危险截面螺纹牙根部，A-A。
螺母,弯曲强度螺杆，弯曲强度其中，：弯曲力臂，螺母，螺杆：弯矩，螺母,螺杆:抗弯模量，螺母,螺杆：螺纹牙得许用弯曲应力，对钢材，4.自锁性能自锁条件，其中，螺旋升角，螺距、导程、线数之间关系：;当量摩擦角,当量摩擦系数为螺旋副得滑动摩擦系数，无量纲,定期润滑条件下,可取0、13~0、17；为牙侧角，为牙型角得一半,5.螺杆强度1、实心螺杆2、空心按实际情况计算3、普通螺纹：普通螺纹螺栓拉断截面,就是一个经验值,其经验计算公式为其中,为材料得许用拉应力，，为屈服应力,为安全系数，一般取3～5。
二、螺栓连接强度6.预紧力计算：一般,螺栓预紧应力可达到材料屈服应力得50％~７０％.：预紧力矩，，为拧紧力系数，为螺纹公称直径，:预紧力，:预紧应力,,为材料屈服应力：螺纹部分危险剖面得面积，:螺纹部分危险剖面得计算直径，,，7.松螺栓连接松螺栓连接,工作载荷，螺栓危险截面强度8.紧螺栓连接紧螺栓连接，无工作载荷时.螺栓危险截面拉伸应力，危险截面扭转切应力根据第四强度理论,螺栓预紧状态下,螺栓危险截面计算应力紧螺栓连接，有轴向工作载荷。
螺栓受力4个量，预紧力，工作载荷，残余预紧力，受载时螺栓总拉力。
螺纹连接受力分析
一、 螺纹强度校核
把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：
轴向力F ，旋合螺纹圈数z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z 不宜大于10）； 螺纹牙底宽度b ，螺纹工作高度h ，每圈螺纹牙的平均受力为F z ，作用在中径上。
螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为D 、2D 、1D 。
螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为d 、2d 、1d 。
F/z
A
πD
πD
2πD
1
A
b
螺母的一圈沿大径展开F/z
A
πd
1
πd
2
πd
A
螺杆的一圈沿小径展开
1. 挤压强度
螺母一圈挤压面面积为2D h π，螺杆一圈挤压面积为2d h π。
螺母挤压强度2[]p p F F z A D h πσ=
=≤σ 螺杆挤压强度2[]p p F F z A d h
σσπ=
=≤ p σ为挤压应力， []p σ 为许用挤压应力。
2. 剪切强度
螺母剪切面面积为Db π，螺杆剪切面面积1d b π。
螺母，剪切强度[]F F z A Db
ττπ=
=≤
螺杆，剪切强度1[]F F z A d b
ττπ=
=≤ []0.6[]τσ=，[]s
n
σσ=
为材料许用拉应力，s σ为材料屈服应力。
安全系数，一般取3～5。
3. 弯曲强度
危险截面螺纹牙根部，A-A 。
螺母，弯曲强度23[]b b M Fh W Db z
σσπ=
=≤ 螺杆，弯曲强度213[]b b M Fh W d b z
σσπ=
=≤ 其中，L ：弯曲力臂，螺母22D D L -=
，螺杆2
2
d d L -= M ：弯矩，螺母22D D F M F L z -=⋅=
⋅，螺杆2
2
d d F M F L z -=⋅=⋅ W ：抗弯模量，螺母2
6
Db W π=
，螺杆2
16
d b W π=
[]b σ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[]1~1.2[]b σσ=
4. 自锁性能
自锁条件v ψψ≤， 其中，螺旋升角22
arctan
arctan S np d d ψππ==，螺距、导程、线数之间关系：S =np ； 当量摩擦角arctan arctan
cos v v f
f ψβ
==， 当量摩擦系数cos v f f β=
f 为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取0.13～0.17；
β为牙侧角，为牙型角α的一半，2βα=
5. 螺杆强度
1、 实心
螺杆[]21F F =A d 4
σσπ=≤ 2、 空心
按实际情况计算 3、 普通螺纹
[]22c 1F F F =
A H d d -446σσππ==≤⎛⎫
⎪⎝⎭
c d ：普通螺纹螺栓拉断截面，是一个经验值，其经验计算公式为c 1H
d d 6
=-
其中，[]σ为材料的许用拉应力，[]s
n
σσ=
，s σ为屈服应力，为安全系数，一般取3～5。
二、 螺栓连接强度
6. 预紧力计算：
一般，螺栓预紧应力可达到材料屈服应力的50%~70%。
T ：预紧力矩，0T K F d =⋅⋅，K 为拧紧力系数， d 为螺纹公称直径，
0F ：预紧力，00s F A σ=⋅
0σ：预紧应力，00.5~0.7s σσ=，s σ为材料屈服应力
s A ：螺纹部分危险剖面的面积，2s s A d π=⋅
s d ：螺纹部分危险剖面的计算直径，()23s d d d =+，316d d H =-，
7. 松螺栓连接
松螺栓连接，工作载荷F ，螺栓危险截面强度[]21F F
=
A d 4
σσπ=≤
8. 紧螺栓连接
紧螺栓连接，无工作载荷时。
螺栓危险截面拉伸应力0
2
1F =
d 4
σπ，危险截面扭转切应力 ()020
232
111tan 2tan tan 20.5161tan tan 4
V V V F d F d d d d ψψψψτσπψψπ+⋅+=
=⋅⋅≈-⋅ 根据第四强度理论，螺栓预紧状态下，螺栓危险截面计算应力 ()2
2
2
2
2
11.3330.5 1.3[]4
ca F d σστσσσσπ=+=+≈=
≤ 紧螺栓连接，有轴向工作载荷。
螺栓受力4个量，预紧力0F ，工作载荷F ，残余预紧力1F ，受载时螺栓总拉力2F 。
螺栓和被连接件的受力与变形关系，如图。
F 0
F
F 1
F 2
F
max
λ b
Δλ
λ'm
λ m
F
λ
θ b
θ m
ΔF
O m
O b
（1） 受载前，螺栓仅受预紧力0F 即为螺栓拉力，被连接件压力为0F 。
仅受预紧力时，螺栓伸长量为b λ，被连接件压缩量为m λ。
其中，螺栓刚度0
tan b b b
F C θλ=
=，被连接件刚度0
tan m m m
F C θλ=
=。
（2） 受载后，被连接件压力为1F ，螺栓总拉力210F F F F F =+=+∆。
