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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合适

确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，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及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较均匀。

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（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

的预紧力及其结构尺寸。

接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置

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3）螺栓排列应有合理的间距，边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及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（下图）可查阅有关标

准。对于压力容器等紧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。对于在铸，锻件等的粗

糙表面上应安装螺栓时，应制成凸台或沉头座（下图1）。当支承面为倾斜表面时，应采用

斜面垫圈（下图2）等。

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图1凸台与沉头座的应用图2斜面垫圈

的应用

2.螺栓组联接的受力分析

1)．受横向载荷的螺栓组联接

2)．受转矩的螺栓组联接

3).受轴向载荷的螺栓组联接

4)．受倾覆力矩的螺栓组联接

进行螺栓组联接受力分析的目的是，根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺

栓及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。

为了简化计算，在分析螺栓组联接的受力时，假设所有螺栓的材料，直径，长度和预

紧力均相同；螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；受载后联接接合面仍保持为平面。

下面针对几种典型的受载情况，分别加以讨论。

1)．受横向载荷的螺栓组联

接

图所示为一由四个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直，

并通过螺栓组的对称中心。当采用螺栓杆与孔壁间留有间隙的普通螺栓联接时（图a）。靠

联接预紧后在接合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷