机械设计螺栓组强度计算求合力公式

螺栓组受力分析与计算前言螺栓组是机械结构中常用的连接元件，常见于机器零件和设备中。

在机械结构中，螺栓组的受力分析和计算是非常重要的。

其中，螺栓组受力的大小和方向，不仅决定了螺栓的抗拉强度，还决定了整个机械结构的稳定性和可靠性。

在本文中，我们将介绍螺栓组的受力分析和计算，包括螺栓组的受力特点、受力方向、计算公式和实际案例。

螺栓组受力特点螺栓组是由若干个螺栓组成的一种连接结构。

在受到外力作用时，螺栓组的受力特点主要表现为：1.拉力：螺栓组一般是在拉伸状态下进行工作的，拉力是螺栓组受力的主要形式。

2.压力：螺栓组在受到工作装置的压力时，螺栓头和垫圈会承受一定的压力。

3.剪力：螺栓组在受到横向力或剪切力时，螺栓会发生剪切变形。

4.扭矩：螺栓组在受到扭矩力时，螺栓会扭转变形。

螺栓组受力方向螺栓组的受力方向可以分为两种类型：轴向力和剪力。

轴向力轴向力是螺栓组最常见的受力形式，是指沿着螺栓中心线方向的受力。

当受到轴向拉力和压力时，螺栓组会发生轴向变形，通过计算轴向力和剪力的大小和方向，可以确定螺栓组的破坏形式。

剪力剪力是指横向力或者剪切力在螺栓组上的作用。

当受到横向力或者剪切力时，螺栓组会承受剪切变形，通过计算剪力和轴向力的大小和方向，可以确定螺栓组的破坏形式。

螺栓组的计算公式为了确定螺栓组的受力方向和大小，可以使用材料力学的基本公式进行计算。

下面是螺栓组的计算公式。

轴向力的计算公式轴向拉力的计算公式如下：F = A * σ其中，F表示轴向拉力；A表示螺栓的截面积；σ表示螺栓材料的拉伸强度。

轴向压力的计算公式如下：F = A * σ其中，F表示轴向压力；A表示螺栓的截面积；σ表示螺栓材料的压缩强度。

剪力的计算公式剪力的计算公式如下：F = A * τ其中，F表示剪切力；A表示螺栓的截面积；τ表示螺栓材料的剪切强度。

实例分析螺栓组的实际应用非常广泛，下面介绍几个实际案例。

案例1：车轮螺栓的受力分析和计算车轮螺栓是汽车结构中常见的连接元件，其受力情况如下图所示：在这个情况下，车轮螺栓的轴向拉力如下所示：F = A * σ = 3.14 * (12.52/2)^2 * 780 = 23161.3 N其中，A表示螺栓的截面积；σ表示螺栓材料的拉伸强度。

螺栓是应用广泛的可拆卸紧固件，实际工程中经常需要进行螺栓强度校核和选型。

机械设计手册中给出了螺栓选型的经验公式，这些公式是合理有效的，但需要明确输入螺栓的轴向和横向载荷，这些载荷通常很难用理论计算或经验估计方法确定。

有限元分析能够处理螺栓连接的结构，但有限元分析中的螺栓连接通常是做了大量简化，导致螺栓应力结果不准确，无法作为螺栓校核选型的依据。

因此，本文考虑将经验公式与有限元分析相结合来进行螺栓校核选型。

通过有限元分析来确定螺栓所受的轴向和横向载荷，以此作为经验公式的输入，完成螺栓校核选型计算。

关于螺栓选型，需要明确最小拉力载荷和保证载荷这两个概念。

当试验拉力达到最小拉力载荷时，要求螺栓不得发生断裂。

在试件上施加保证载荷后，其永久伸长量(包括测量误差)，不应大于12.5微米。

最小拉力载荷和保证载荷的具体数值参见GB/T 3098.1-2000~ GB/T 3098.17-2000。

跟螺栓选型相关的几个标准规范如下：•GB/T 3098-2000 紧固件机械性能•GB/T 16823.1-1997 螺纹紧固件应力截面积和承载面积•QC/T 518-2007 汽车用螺纹紧固件紧固扭矩•GB/T 5277-1985 紧固件螺栓和螺钉通孔2. 螺栓强度校核经验公式2.1 受横向载荷普通紧螺栓在预紧力作用下，压紧被连接件，被连接件间产生摩擦力，抵抗横向载荷。

螺栓杆受拉伸扭转综合作用。

如果连接件之间的摩擦力不足以抵消横向载荷，则被连接件发生横向错动，螺杆可能被剪断。

其强度校核计算公式如下：螺栓所受横向外载荷为F A。

为产生足够的摩擦力抵抗F A，所需最小预紧力F p为：上式中，K f为可靠性系数，一般取1.1-1.3；m为结合面数目；f为结合面摩擦系数。

按照最小预紧力F p计算螺栓应力σ，进而确定所需的螺栓屈服强度σs，最终可选定螺栓公称直径和强度等级。

其中，d1为螺纹小径；S s为安全系数，取值参见表1。

参考材料：螺栓的性能等级8.8指材料的抗拉强度极限800MPa，屈服极限640MPa。

螺栓、螺柱、螺柱的性能等级共分10个等级：自3.6至12.9。

小数点前面的数字代表材料的拉强度极限的1／100，小数点后面的代表材料的屈服极限与抗拉强度极限之比的10倍。

螺母的性能等级分7个等级，从4到12。

数字粗略表示螺母保证能承受的最小应力的1／100。

对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级：1B、2B 和3B级，全部都是间隙配合。

等级数字越高，配合越紧。

1、1A和1B级，非常松的公差等级，其适用于内外螺纹的允差配合。

2、2A和2B级，是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。

3、3A和3B级，旋合形成最紧的配合，适用于公差紧的紧固件，用于安全性的关键设计。

公制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：4h、6h和6g，内螺纹有三种螺纹等级：5H、6 H、7H。

螺纹配合最好组合成H/g、H/h或G/h，对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹，标准推荐采用6H/6g的配合.碳钢：强度等级标记代号由“?”隔开的两部分数字组成。

标记代号中“?”前数字部分的含义表示公称抗拉强度，如4.8级的“4”表示公称抗拉强度400N/MM2 的1/100。

标记代号中“?”和点后数字部分的含义表示屈强比，即公称屈服点或公称屈服强度与公称抗拉强度之比。

如4.8级产品的屈服点为320 N/mm2。

不锈钢产品强度等级标志由“—”隔开的两部分组成。

标志代号中“—”前符号表示材料。

如：A2，A4等标志“—”后表示强度，如：A2-70碳钢：公制螺栓机械性能等级可分为：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9共10个性能等级钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 等10 余个等级，其中8.8 级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。

螺栓强度计算方法详解螺栓强度计算方法详解（（附公式附公式））
螺栓强度计算是利用公式对螺栓连接强度进行有效计算，确定螺栓的受力状况。

不同的螺栓强度计算的方法和公式也不相同。

下面，世界泵阀网为大家汇总螺栓强度计算方法公式。

以供学习参考。

螺栓强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态等条件，确定螺栓的受力;然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。

螺栓强度计算：
承载力=强度 x 面积;
螺栓有螺纹，以M24螺栓为例，其横截面面积不是24直径的圆面积，而是353平方毫米，称之为有效面积。

普通螺栓C 级(4.6和4.8级)抗拉强度是170N/平方毫米。

那么承载力就是：170x353=60010N 。

换算一下，1吨相当于1000KG ，相当于10000N ，那么M24螺栓也就是可以承受约6吨的拉力。

紧螺栓强度校核与设计计算式：
松螺栓强度计算：
危险截面拉伸强度条件为：
d1——螺纹小径，mm; F——螺栓承受的轴向工作载荷，N：;[σ]——松螺栓联接的许用应力，N/m㎡。

螺栓与螺母统计计算公式螺栓和螺母是机械连接中常用的零件，它们的质量和尺寸对于机械设备的安全运行至关重要。

在工程设计中，需要对螺栓和螺母进行统计计算，以确保其符合设计要求并能够承受相应的载荷。

本文将介绍螺栓与螺母的统计计算公式，并探讨其在工程设计中的应用。

螺栓与螺母的统计计算公式主要涉及到其受力分析和强度计算。

在实际工程中，螺栓和螺母通常承受拉力、剪力和扭矩等多种受力形式，因此需要综合考虑各种受力情况下的强度计算。

下面将分别介绍螺栓和螺母的统计计算公式。

螺栓的统计计算公式：1. 拉力计算公式。

螺栓在受拉力作用下，其拉力计算公式为：F = P / A。

其中，F为螺栓的拉力，P为受力，A为螺栓的横截面积。

根据受力情况和螺栓的材料性能，可以确定螺栓的横截面积A，从而计算出螺栓的拉力。

2. 剪力计算公式。

螺栓在受剪力作用下，其剪力计算公式为：V = T / (d π)。

其中，V为螺栓的剪力，T为受力，d为螺栓的直径，π为圆周率。

根据受力情况和螺栓的材料性能，可以确定螺栓的直径d，从而计算出螺栓的剪力。

3. 扭矩计算公式。

螺栓在受扭矩作用下，其扭矩计算公式为：T = F r。

其中，T为螺栓的扭矩，F为螺栓的拉力，r为螺栓的臂长。

根据受力情况和螺栓的材料性能，可以确定螺栓的臂长r，从而计算出螺栓的扭矩。

螺母的统计计算公式：1. 拉力计算公式。

螺母在受拉力作用下，其拉力计算公式与螺栓相似，为：F = P / A。

其中，F为螺母的拉力，P为受力，A为螺母的横截面积。

根据受力情况和螺母的材料性能，可以确定螺母的横截面积A，从而计算出螺母的拉力。

2. 剪力计算公式。

螺母在受剪力作用下，其剪力计算公式与螺栓相似，为：V = T / (d π)。

其中，V为螺母的剪力，T为受力，d为螺母的直径，π为圆周率。

根据受力情况和螺母的材料性能，可以确定螺母的直径d，从而计算出螺母的剪力。

3. 扭矩计算公式。

螺母在受扭矩作用下，其扭矩计算公式与螺栓相似，为：T = F r。

第五章螺纹连接和螺旋传动受拉螺栓连接1、受轴向力FΣ每个螺栓所受轴向工作载荷：zFF/∑=z：螺栓数目；F：每个螺栓所受工作载荷2、受横向力FΣ每个螺栓预紧力：fizFKF s∑>f：接合面摩擦系数；i：接合面对数；sK：防滑系数；z：螺栓数目3、受旋转力矩T每个螺栓所受预紧力：∑=≥niisrfTKF10sK：防滑系数；f：摩擦系数；4、受翻转力矩M螺栓受最大工作载荷：≥zMLF maxmax5、受横向力FΣ每个螺栓所受工作剪力：F==ii1螺栓连接强度计算松螺栓连接：]σπσ≤=421d只受预紧力的紧螺栓连接：[]σπσ≤=43.121dF受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接：受轴向静载荷：[]σπσ≤=43.1212dF受轴向动载荷：[]pmbba dFCCCσπσ≤∙+=212受剪力的铰制孔用螺栓连接剪力：螺栓的剪切强度条件：[]σπτ≤=4/2dF螺栓与孔壁挤压强度：[]pp LdFσσ≤=min螺纹连接的许用应力许用拉应力：[]S Sσσ=许用切应力：[]τστSS=许用挤压应力： 钢：[]PS P S σσ=铸铁：[]PB P S σσ=S σ：螺纹连接件的屈服极限；B σ：螺纹连接件的强度极限；p S S S ⋅⋅τ：安全系数第六章 键、花键、无键连接和销连接普通平键强度条件：[]p p kldT σσ≤⨯=3102 导向平键连接和滑键连接的强度条件：p kldT p ≤⨯=3102T ：传递的转矩，N.mkl ：键的工作长度，d ：轴的直径，mmMPa静连接强度条件：[]p mp zhld T σϕσ≤⨯=3102动连接强度条件：[]p zhld T p m≤⨯=ϕ3102ϕ：载荷分配不均系数，与齿数多少有关，一般取8.0~7.0=ϕ，齿数多时取偏小值z ：花键齿数l ：齿的工作长度，mm h ：齿侧面工作高度，C dD h 22--=，C 倒角尺寸m d ：花键的平均直径，矩形花键2dD d m +=，渐开线花键1d d m =，1d 为分度圆直径，mm[]pσ：花键许用挤压应力，MPa[]p ：花键许用压力，MPa第八章 带传动1、带传动受力分析的基本公式2001F F F F -=-201eF F F +=1F ：紧边接力，N ； N ； e F ：有效拉力，N ； αf eec F ：临界摩擦力，N ； αf F ：临界有效拉力，N ； f ：摩擦系数，N ； α：带在轮上的包角，rad 3、带的应力分析 紧边拉应力：A F 11=σ 松边拉应力：AF 22=σ 离心拉应力：Aqv A F e c 2==σ带绕过带轮产生的弯曲应力：db d hE=σA ：带的横剖面面积，mm 2； q ：带的单位长度质量，kg/m ；v ：带速，m/s ； E ：带的弹性模量，N/mm2； h ：带的厚度，mm ； d d ：带轮基准直径，mm带的最大应力发生在紧边绕入小带轮之处：b c σσσσ++=1max第十章 齿轮传动直齿轮 圆周力：1112d T F t = αcos 1t n F =向力：βtan t a F F = 法向力直齿轮齿根弯曲疲劳强度校核公式：[]F Sa Fa t F F bmY Y Y F K σσε≥=1设计计算公式[]32112F SaFa d F Y Y z Y T K m σφε∙≥ Fa Y ：齿形系数；Sa Y 应力校正系数； F K 弯曲疲劳强度计算载荷系数，βF Fa v A F K K K K K =εY 弯曲疲劳计算的重合度系数直齿圆柱齿轮齿面疲劳接触强度计算[]H Z H d H H T Z Z uu d T K σφσε≤±∙=12311 设计计算公式321112⎪⎪⎭⎫⎝⎛∙±∙≥HE H d H Z Z Z u u T K d σφε斜齿轮齿根弯曲疲劳强度校核公式[]F n d Sa Fa F F Z m Y Y Y Y T K σφβσβε≤=21321cos 2设计计算公式[]32121cos 2F SaFa d F n Y Y z Y T K m σφββ⋅≥锥齿轮轮齿受力分析 圆周力112m t d T F =径向力211cos tan a t r F F F ==δα 轴向力211cos tan r t a F F F ==δα 法向载荷αcos tn F F =齿根弯曲疲劳强度校核计算公式()[]F R R SaFa F F u zm Y Y T K σφφσ≤+-=15.01221321设计计算公式()[]32212115.01F SaFa R R F Y Y u zT K m σφφ∙+-≥齿面接触疲劳强度校核计算公式()[]H R R H EH H ud T K Z Z σφφσ≤-=31215.014 设计计算公式[]()321215.014u T K Z Z d RR H HEH φφσ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥ 第十一章 蜗杆传动 蜗杆圆周力11212d T F F a t ==]H K ：载荷系数，v A K K K K β=，A K 使用系数，βK 齿向载荷分布系数，v K 动载系数[]H H σσ/：分别为蜗轮齿面的接触应力和许用接触应力，MPa蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核公式[]F Fa F Y Y md d KT σσβ≤=221253.1 设计公式[]βσY Y z KT d m Fa F 221253.1≥F σ：蜗轮齿根弯曲应力，MPa2Fa Y ：蜗轮齿形系数[]F σ：蜗轮的许用弯曲应力，MPa第十二章滑动轴承一、不完全液体润滑径向滑动轴承计算在设计时，通常已知轴承所受的径向载荷F<N>，轴颈转速n<r/min>，轴颈直径d<mm>，进行以下验算： 1、验算轴承平均压力p<MPa>MPa pv 许用值MPa.m/s[]v ：许用滑动速度，m/s二、不完全液体润滑止推滑动轴承的计算在设计止推轴承时，通常已知轴承所受轴向载荷Fa ，轴颈转速n ，轴颈直径2d 和轴承孔直径1d 以及轴环数目z ，处于混合润滑状态下的止推轴承需校核p 和pv 。