第6章典型机械零件的静强度设计

华南理工大学第6章典型机械零件的静强度设计6.1螺纹衔接件的静强度设计与计算6.2键衔接的静强度设计与计算6.3弹簧的受力、变形与刚度计算6.4链传动的静强度计算6.5滚动轴承静强度计算6.6轴的静强度和刚度计算6.1螺纹衔接件的静强度设计与计算螺纹衔接包括螺栓衔接、双头螺柱衔接和螺钉衔接等类型。下面以螺栓衔接为例分析螺纹衔接的强度计算方法。所采用的方法对双头螺柱衔接和螺钉衔接也同样适用。6.1.1单个螺栓衔接的强度计算1．受拉螺栓衔接受拉螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形和断裂，假设螺纹精度较低或者联接经常装拆，那么螺纹牙也有能够发生滑扣。假设选用的是规范件，那么螺栓的设计主要包括：求出螺纹部分最小截面的直径〔即螺纹小径d1〕或对其强度进展校核。螺栓的其它部分〔螺纹牙、螺栓头、光杆〕和螺母、垫圈的构造尺寸，通常不需求进展强度计算，可按国家规范选定螺栓螺纹的公称直径〔即螺纹大径d〕。受拉螺栓联接分为松螺栓衔接和紧螺栓衔接两大类。〔1〕松螺栓衔接松螺栓衔接在装配时不需求把螺母拧紧。F图6.1起重滑轮的松螺栓衔接假设螺栓拧紧，滑轮架就不能自在转动，将给任务带来不便。(6.1)〔6.2〕式中，d1－螺栓螺纹小径，mm；[]－螺栓的许用拉应力，MPa。当对这类螺栓进展设计时，可经过式〔6.1〕确定螺栓的最小直径假设忽略滑轮及其支架的自重，在接受任务载荷前，螺栓不受力，这是判别这类螺栓联接的根据。当联接接受任务载荷F时，螺栓所受的任务拉力即为F，螺栓最小截面所受的应力应满足的强度条件为〔2〕紧螺栓衔接紧螺栓衔接在装配时必需将螺母拧紧。根据任务载荷作用的方向，紧螺栓衔接又可分为受横向和轴向任务载荷两种情况。①受横向任务载荷的紧螺栓衔接如下图的普通螺栓衔接，接受垂直于螺栓轴线的横向任务载荷F，螺栓杆与孔壁之间有间隙。在螺栓预紧力F′的作用下，由被联接件接合面间产生摩擦力来抵抗任务载荷。这时，螺栓仅接受预紧力的作用，而且在施加任务载荷的前后，螺栓所受的拉力不变，均等于预紧力，这是此类衔接的重要特征。图6.2受横向任务载荷的普通螺栓衔接m=1FFFF/2F/2m=2〔6.3a〕式中，m－接合面的数目；f－接合面间的摩擦系数，可查附表3.1；Kf－防滑可靠性系数，通常取Kf=1.l~1.3。〔6.3b〕或为防止被联接件之间发生相对滑移，其接合面间的摩擦力必需大于或等于横向载荷，即应满足拧紧螺母时，螺栓螺纹部分不仅受预紧力F′所产生的拉应力作用，而且还受摩擦力矩T所产生的改动切应力作用，经实际分析，对于M10～M64普通螺纹的钢制螺栓，0.5。由于螺栓为塑性资料，且受拉伸和改动复合应力，故可按第四强度实际求得螺栓的合成计算应力可见，对于只受预紧力的紧螺栓联接来说，思索扭切应力的影响只需将拉伸载荷加大30%，就可按纯拉伸问题进展计算。〔6.4〕其设计公式为〔6.5〕紧螺栓联接强度条件为②受轴向任务载荷的紧螺栓衔接如下图，这种衔接拧紧后螺栓受预紧力F′，任务时又遭到由被联接件传来的轴向任务载荷F。普通情况下，螺栓所受的总拉力F0并不等于F与F′之和。当应变在弹性范围内时，各零件的受力可根据静力平衡和变形协调条件求出。图6.3压力容器螺栓衔接PDQFF(a)开场拧紧(b)拧紧后F'F'F'F′图6.4a为螺母刚好拧到与被联接件接触，此时螺栓与被联接件均未受力，因此也不产生变形。图6.4螺栓和被联接件的受力-变形图图6.4b是螺母已拧紧，但尚未接受任务载荷的情况。(a)开场拧紧(b)拧紧后δ1δ2F'F'F'F′在F′的作用下，螺栓产生伸长变形1，被联接件产生紧缩变形2。设螺栓和被联接件的刚度分别为C1和C2，那么1=F′/C1，2=F′/C2。图6.4螺栓和被联接件的受力-变形图根据静力平衡条件，螺栓所受拉力应与被联接件所受压力大小相等，均为F′。图6.5螺栓和被联接件的受力—变形关系线图图6.5a为此时螺栓和被联接件的受力一变形关系线图。F'F'δ1δ2(a)拧紧时变形力力(b)a图两图合并δ1δ2F'变形力将图6.5a两图合并得图6.5bF'F'F'图6.4c受任务载荷时Δδ2F0F0F"F"图6.4c和图6.5c是螺栓受任务载荷F时的情况。这时螺栓拉力增大为F0，拉力增量为F0-F'，伸长增量为1；被联接件因螺栓伸长而被放松，其压力减小到F"，称为剩余预紧力。压力减量为F'-F，紧缩变形减量为2。由于弹性体的变形相互制约又相互协调，应有1=2。Δδ1FF"FF"图6.5c受任务载荷时δ1δ2F'C1+C2C1F012FF"(6.6)〔6.8〕〔6.9〕根据螺栓的静力平衡条件，即螺栓所受的总拉力等于剩余预紧力与任务载荷之和，可得F0与F、F′、F〞的关系，可由螺栓和被联接件的变形几何关系求出。由图6.5c得式〔6.9〕是螺栓总拉力的另一表达式，即螺栓总拉力等于预紧力加上部分任务载荷。(6.7)经变换可得C1/〔C1+C2〕称为螺栓的相对刚度，其大小与螺栓及被联接件的资料、尺寸、构造和垫片等要素有关，其值在0~1之间。假设被联接件的刚度很大〔或采用刚性薄垫片〕，而螺栓的刚度很小〔如细长或空心螺栓〕时，那么螺栓的相对刚度趋于0，这时F0F′；反之其值趋于1，这时F0F′+F。

为了降低螺栓的受力，提高联接的承载才干，应使螺栓的相对刚度尽量小些。此值可经过计算或实验确定，普通设计时可参考附表3.2。(c)受任务载荷时(d)任务载荷过大时F0F0F"F"Δδ1F缝隙FFF"FF"Δδ2图6.4d为螺栓任务载荷过大时，联接出现缝隙的情况，这是不允许的。显然，F〞应大于零，以保证联接的刚性或严密性。附表3.3的数据可供选择F〞时参考。〔6.10〕〔6.11〕或设计时，普通先求出F，再根据联接的任务要求选择F〞，然后由式6.6计算F0或由式〔6.8〕求出为保证F〞所需的F′，然后由式〔6.9〕计算F0。求得F0后，即可进展螺栓强度计算。思索到螺栓在外载荷作用下能够需求补充拧紧，故按式(6.4)将总拉力添加30％以思索改动切应力的影响。于是螺栓危险截面的拉伸强度条件为2．受剪螺栓衔接受剪螺栓衔接如图6.6所示。这种衔接利用铰制孔用螺栓来接受横向任务载荷F，螺栓杆与孔壁之间无间隙。衔接能够的失效方式有：螺栓被剪断、螺栓杆或孔壁被压溃等。虽然螺栓杆还受弯曲作用，但在各接合面贴紧的情况下普通不思索。因此，可分别按剪切及挤压强度条件计算。图6.6受剪螺栓衔接FFLmind0〔6.12〕螺栓杆的剪切强度条件为〔6.13〕螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为式中，d0－螺栓剪切面的直径〔螺栓杆直径〕，mm，当d0<30mm时，可取d0=d+l；当d030mm时，可取d0=d+2；m－螺栓抗剪面数目；Lmin——螺栓杆与孔壁挤压面的最小长度，mm，设计时应使Lmin1.25d0；[]——螺栓资料的许用剪切应力，MPa；[p]——螺栓或孔壁资料的许用挤压应力，MPa，考虑到各零件的资料和受挤压长度能够不同，应取Lmin[p]乘积小者为计算对象。图6.2所示的靠摩擦力抵抗横向任务载荷的紧螺栓衔接，由于其构造简单、装配方便而广为运用。但它要求坚持较大的预紧力，由于，根据式〔6.3〕，当m=l、f=0.2、K=1.2时，使接合面不滑移的预紧力F′=6F。从而必然使螺栓的构造尺寸添加。为了防止出现上述问题，可采用下面几种减载零件来承当横向任务载荷。此外，在振动、冲击或变载荷作用下，由于摩擦系数的变动，将使衔接的可靠性降低，有能够出现松脱。由于摩擦系数不稳定和加在扳手上的力难于准确控制，有时能够拧得过紧而导致螺栓断裂，所以对于重要的衔接不宜运用小于M12的螺栓。这些具有减载零件的紧螺栓衔接，其衔接强度按减载零件或被联接件的剪切、挤压强度条件计算，而螺栓只是起保证衔接的作用，不再接受任务载荷，因此预紧力不用很大。〔a〕用减载销〔b〕用减载套筒〔c〕用减载键图6.7接受横向载荷的减载安装3．螺栓衔接件的资料和许用应力螺栓衔接件的常用资料有低碳钢Q215、10号钢和中碳钢Q235、35、45号钢。对于接受冲击、振动或变载荷的螺栓，可采用低合金钢、合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnSi等。对于特殊用途〔如防锈、防磁、导电或耐高温等〕的螺栓，可采用特种钢或铜合金、铝合金等。双头螺柱、螺钉的资料与螺栓根本一样。国家规范规定按资料的机械性能分级，见附表3.4。规定性能等级的螺栓，在图纸中只标出性能等级，不用标出资料牌号。〔6.14〕螺纹衔接件的许用拉应力[]、许用剪应力[]和许用挤压应力[p]确实定：〔6.15〕许用剪应力[]〔6.16〕许用挤压应力[p]对于钢许用拉应力[]对于铸铁〔6.17〕式中，s、B分别为螺纹衔接件资料的屈服极限和强度极限，见附表3.4；S、S、Sp为平安系数，见附表3.5。6.1.2螺栓组衔接的强度计算把两个以上的零件用螺栓来衔接时，经常同时运用假设干个螺栓，称为螺栓组。在强度计算前，先要进展螺栓组的受力分析，找出其中受力最大的螺栓及其所受力的大小。然后，即可按前述单个螺栓衔接的方法进展强度计算。为了简化计算，在分析联接的受力时通常作如下假设：〔1〕各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度及预紧力均一样，即假设各螺栓的资料、直径、长度相等；〔2〕受载后衔接接合面仍坚持为平面；〔3〕螺栓的变形在弹性范围内。对构成整个衔接的螺栓组而言，所受的载荷能够包括轴向载荷、横向载荷、转矩和翻转力矩等。下面就对这四种典型受载情况分别进展受力分析。1．受轴向载荷图6.3为压力容器的螺栓组衔接。轴向总载荷Q经过螺栓组的形心，由于螺栓均布，所以每个螺栓所受的轴向任务载荷F相等。设螺栓数目为z，那么每个螺栓的受力为〔6.18〕2．受横向载荷F∑F∑F∑F∑普通螺栓图6.8受横向载荷的螺栓组衔接(a)图中载荷经过螺栓组的形心，计算时可近似地以为各螺栓所承当的任务载荷是相等的。当采用普通螺栓衔接时，应保证预紧后，接合面间产生的最大摩擦力必需大于或等于横向总载荷F。假设螺栓数目为z，接合面数目为m，那么其平衡条件为因此，每个螺栓所受的预紧力为〔4-19〕式中，f为接合面的摩擦系数；F′为各螺栓的预紧力；Kf为防滑可靠性系数，通常取Kf=l.l~l.3。当采用铰制孔用螺栓衔接时，每个螺栓所受的横向任务剪力为〔6.20〕实践上，由于板是弹性体，两端螺栓所受剪切力比中间螺栓大，所以沿载荷方向布置的螺栓数目不宜超越6个，以免受力严重不均。图6.8受横向载荷的螺栓组衔接(b)3．受转矩图6.9a为受转矩T作用的底板螺栓组衔接，这时底板有绕经过螺栓组形心O〔即底板旋转中心〕并与接合面垂直的轴线转动的趋势。其受力情况与受横向载荷类似。OO图6.9受转矩的螺栓组衔接〔a〕衔接受旋转力矩TT78345612采用受拉的普通螺栓时，靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T〔图6.9b〕。假设各螺栓联接接合面的摩擦力相等，并集中作用在螺栓中心处，与该螺栓的轴线究竟板旋转中心O的连线〔即力臂ri〕垂直。图6.9受转矩的螺栓组衔接〔b〕用受拉螺栓衔接Tr1r2fF'fF'用受拉螺栓衔接由此可得各螺栓所需的预紧力为〔6.21〕根据底板上各力矩平衡条件得采用受剪的铰制孔用螺栓时，各螺栓所受的任务剪力F也与其力臂ri垂直〔图6.9c〕。忽略联接中的预紧力和螺纹摩擦力，根据底板的力矩平衡条件得78345612图6.9受转矩的螺栓组衔接〔c〕用受剪螺栓衔接Tr1r2F2F1用受剪螺栓衔接根据螺栓的变形协调条件可知：各螺栓的剪切变形量与其力臂大小成正比。由于螺栓的剪切刚度一样，所以各螺栓的剪力也与其力臂成正比，于是有式中：F1，F2，…，Fz－各螺栓的任务剪力，其中最大值为Fmax；r1，r2，…，rz－各螺栓的力臂，其中最大值为rmax。联立求解上两式，可求得受力最大螺栓所受的任务剪力为〔6.22〕图6.10所示的凸缘联轴器，是接受转矩的螺栓组联接的典型部件。各螺栓的受力根据螺栓联接的类型以及r1=r2=…=rz的关系，代入式〔6.21〕或〔6.22〕即可求解。图6.10凸缘联轴器TO4．受翻转力矩图中底板接受力矩前，由于螺栓已拧紧，在预紧力F′的作用下，螺栓均匀伸长，基座均匀紧缩。当力矩M作用在经过x-x轴并垂直于联接接合面的对称平面内时，底板有绕对称轴线O-O翻转的趋势，轴线左侧的螺栓被进一步拉伸而轴向拉力增大，此侧基座被放松。相反，轴线右侧的螺栓被放松而使预紧力减小，这一侧的基座那么被进一步紧缩。OM图6.11受翻转力矩的螺栓组衔接作用在底板两侧一切的力矩之和应与翻转力矩M平衡，即式中：F1、F2、…、Fz为各螺栓的任务拉力，其中最大值为Fmax；z为螺栓数；L1，L2，…，Lz为各螺栓的力臂，其中最大值为Lmax。受翻转力矩的螺栓组联接OOxxOM(a)MFmaxFiLmaxLi图6.11受翻转力矩的螺栓组衔接根据螺栓变形协调条件可知：各螺栓的拉伸变形量与其轴线到螺栓组形心的间隔成正比。由于各螺栓的拉伸刚度一样，所以左边螺栓的任务载荷和右边基座在螺栓处的压力也与这个间隔成正比，于是有联解上两式可求得受力最大螺栓所受的任务拉力为〔6.23〕OOxxOM(a)(b)(c)MFmaxFiLmaxLi图6.11受翻转力矩的螺栓组联接对于这种螺栓组联接，不仅要对单个螺栓进展强度计算，而且还要防止接合面受力最大处被压溃或受压最小处出现间隙，因此应该检查受载后基座接合面压应力的最大值不超越允许值，最小值大于零。在预紧力F′作用下，接合面的挤压应力分布如图6.11b所示，在翻转力矩M作用下，接合面的挤压应力分布如图6.11c所示，即即OOxxOM(a)(b)(c)MFmaxFiLmaxLi图6.11受翻转力矩的螺栓组联接(d)假设忽略联接受载后预紧力F′的变化，那么受载后接合面间总的挤压应力分布如图6.11d所示。显然，接合面左端边缘处的挤压应力最小，而右端边缘处的挤压应力最大。保证接合面最大受压处不压溃的条件为〔6.24〕保证接合面最小受压处不分别的条件为〔6.25〕式中：A－接合面的有效面积mm2；W－接合面的抗弯截面模量，mm3；[p]－接合面资料的许用挤压应力MPa在实践任务中，螺栓组衔接所受的任务载荷经常是以上四种简单受力形状的不同组合。不论受力形状如何复杂，都可以利用静力分析方法将其简化成上述四种简单受力形状，再分别计算出每个螺栓的任务载荷，然后按力的叠加原理求出每个螺栓总的任务载荷。普通来说，对普通螺栓可按轴向载荷或〔和〕翻转力矩确定螺栓的任务拉力，按横向载荷或〔和〕转矩确定联接所需的预紧力，然后求出螺栓的总拉力；对铰制孔用螺栓那么按横向载荷或〔和〕转矩确定螺栓的任务剪力。求出受力最大螺栓及其受力值后，即可进展单个螺栓联接的强度计算。6.1.3提高螺栓衔接强度的途径1．降低应力增量2．改善螺纹牙间的载荷分布3．减少或防止附加应力、减少应力集中1．降低应力增量受变载荷的紧螺栓衔接，在最小应力不变的条件下，应力幅越小，那么螺栓越不容易发生破坏。因此，在预紧力F′不变时，减小螺栓刚度C1，或增大被联接件刚度C2，都可以到达减小应力增量的目的。图6.12a为正常螺栓和被联接件下，预紧力F′、任务拉力F、剩余预紧力F″和任务拉力增量F的表示图。图6.12b和c为分别降低螺栓刚度和增大被联接件刚度的情况，由于剩余预紧力F〞的降低，使螺栓所受的总拉力F〞+F降低，从而导致任务拉力增量F降低。图6.12d为将降低螺栓刚度和增大被联接件刚度并用时，螺栓联接的载荷变化情况。这时预紧力F〞和剩余预紧力F〞均添加，预紧力F〞添加量较大，因此使任务拉力增量F降低。螺栓任务时应满足F′+F=F+F〞的条件。设任务拉力一直不变，那么其他力将随螺栓和被联接件的刚度变化而改动。图6.12提高螺栓联接变应力强度的措施(d)综合F1FF1′F1〞(c)添加被联接件刚度F1FF1′F1〞(b)降低螺栓刚度F1FF1′F1〞(a)正常FFF’F〞F1"﹤F"F1﹤FF"1﹤F"F1﹤FF"1﹥F″F1﹤F为了减小螺栓的刚度，可适当添加螺栓的长度，或采用图6.13所示的腰状杆螺栓和空心螺栓。图6.13腰状杆螺栓与空心螺栓图6.14弹性元件ddc0.7dd0.5d假设在螺母下面安装上弹性元件〔图6.14〕，其效果和采用腰状杆螺栓或空心螺栓时类似。为了增大被衔接件的刚度，可以不用垫片或采用刚度较大的垫片。对于需求坚持严密性的联接，从增大被联接件的刚度的角度来看，采用较软的汽缸垫片〔图6.15a〕并不适宜。此时以采用刚度较大的金属垫片或密封环较好〔图6.15b〕。〔a〕软垫片密封〔b〕密封环密封图6.15汽缸密封元件2．改善螺纹牙间的载荷分布受拉的普通螺栓衔接，其螺栓所受的总拉力是经过螺纹牙面间相接触来传送的。如图6.16所示，当衔接受载时，螺栓受拉，螺距增大，而螺母受压，螺距减小。图6.16不同位置螺纹的变形螺母体螺栓杆螺母体螺栓杆F图6.17螺纹受力与改善措施(a)普通螺母加厚螺母因此，接近支撑面的第一圈螺纹遭到的载荷最大，第8~10圈以后，螺纹几乎不受载荷，各圈螺纹载荷分布见图6.17a，因此采用圈数过多的厚螺母并不能提高螺栓联接强度。为改善螺纹牙上的载荷分布不均匀程度，可采用悬置螺母〔图6.17b〕图6.17螺纹受力与改善措施(b)图6.17螺纹受力与改善措施(c)或环槽螺母〔图6.17c〕。3．减少或防止附加应力、减少应力集中当被衔接件、螺母或螺栓头部的支撑面粗糙〔图6.18a〕、被衔接件因刚度不够而弯曲〔图6.18b〕、钩头螺栓〔图6.18c〕以及装配不良等都会使螺栓中产生附加弯曲应力。图6.18减少附加应力的措施对此，应从构造或工艺上采取措施，如规定螺纹紧固件与联接件支撑面的加工精度和要求；在粗糙外表上采用经切削加工的凸台〔图6.19a〕或沉头座〔图6.19b〕；采用球面垫圈〔图6.19c〕或斜垫圈〔图6.19d〕等。螺栓上的螺纹〔特别是螺纹的收尾〕、螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓横截面面积发生变化的部位都会产生应力集中。切削加工支承面为减少应力集中，可采用较大的圆角〔图6.19e〕和卸载构造〔图6.19f〕等措施。r图6.19减少应力集中的措施(a)(b)(c)(d)(e)(f)例6.l一压力容器的螺栓组衔接如图6.3所示。知容器的任务压力p=12MPa，容器内径D=78mm，螺栓数目z=8，采用橡胶垫片。试设计此压力容器的螺栓。图6.3压力容器螺栓联接PDQFF本例属于受轴向载荷的紧螺栓衔接，并有较高严密性的要求。设计时，要根据缸内的任务压力p求出每个螺栓所受的任务拉力F，再根据任务要求选择适宜的剩余预紧力F"，然后计算螺栓的预紧力F'〔作为装配时控制预紧力用〕与总拉力F0，便可按强度条件确定螺栓直径。1．受力分析〔1〕求每个螺栓所受的任务拉力F〔2〕按任务要求选取剩余预紧力F"由于有较高严密性的要求，根据附表3.3，取F"=1.6F=1.6×7168=11469N解：〔3〕求应施加在每个螺栓上的预紧力F'查附表3.2，对橡胶垫片C1/〔C1＋C2〕=0.9，那么C2/〔C1＋C2〕=1-0.9＝0.1，按式〔6.8〕得〔4〕求单个螺栓所受的总拉力F0由式〔6.6〕得2．按强度条件确定螺栓直径〔1〕确定许用应力[]选螺栓资料为5.6级的35号钢，查附表3.4，s=300MPa；查附表3.5，取S=1.3。那么由式〔6.14〕得〔2〕确定螺栓直径由式〔6.11〕得〔3〕选择规范螺纹查手册，选取M14粗牙普通螺纹，其小径d1=11.835>11.56mm。满足强度要求。例6.2如图6.20所示一固定在钢制立柱上的托架。己知载荷P＝5000N，其作用线与垂直线的夹角=50，底板高h＝340mm，宽b＝150mm。试设计此螺栓组衔接。OO220K向hbK160α150280图6.20托架底板螺栓组衔接P解：本例是受横向、轴向载荷和翻转力矩的螺栓组衔接，此时普通采用受拉普通螺栓螺栓。衔接的失效除能够螺栓被拉断外，还能够出现支架沿接合面滑移，以及在翻转力矩作用下，接合面的上边能够离缝，下边能够被压溃。计算方法有两种：一种是按不离缝条件预选F〞，从而求出F′和F0，再确定螺栓直径，然后验算不滑移不压溃等条件；另一种是由不滑移条件先求F′，从而求出F〞和F0，再确定螺栓直径，然后验算不离缝不压溃等条件。本例按后一种方法计算。1．受力分析〔1〕计算螺栓组所受的任务载荷在任务载荷P的作用下，螺栓组接受如下各力和翻转力矩：轴向力 N横向力N翻转力矩Nmm〔2〕计算单个螺栓所受的最大任务拉力F由轴向力PV引起的任务拉力为N在翻转力矩M的作用下，底板有绕OO轴顺时针翻转的趋势，那么OO轴上边的螺栓受加载，而下边的螺栓受减载，故上边的螺栓受力较大。由M引起的最大任务拉力按式〔6.23〕得因此上边的螺栓所受的最大任务拉力为NN〔3〕按不滑移条件求螺栓的预紧力F′在横向力PH的作用下，底板接合面能够产生滑移。翻转力矩M的影响普通不思索，由于在M的作用下，底板一边的压力虽然增大，但另一边的压力却以同样程度减小。思索轴向力产生的拉应力对预紧力的影响，参照式〔6.19〕和〔6.7〕，可以列出底板不滑移的条件为从而预紧力为〔4〕螺栓所受的总拉力F0由式〔6.9〕得N查附表3.1，取f=0.3；查附表3.2，取C1／(C1+C2)=0.2，那么C2／(C1+C2)=1-0.2=0.8；取Kf=1.2，求得N2．按拉伸强度条件确定螺栓直径选择螺栓资料为强度4.6级的Q235，由附表3.4查得S=240MPa。在不控制预紧力的情况下，螺栓的平安系数与其直径有关，这时要采用“试算法〞来计算：设螺栓所需的公称直径d在M6～M16范围内且接近M16，查附表3.5，取S＝4.2，那么许用应力MPa由式〔6.11〕得螺栓危险截面直径为mm查手册，选用M14粗牙普通螺纹，其中d1=11.835＞11.5mm，并且符合原假设，故决议选用M14螺纹。3．校核螺栓组衔接的任务才干〔1〕接合面下端不压溃的校核按式〔6.24〕得查附表3.6，[p]=0.8s=0.8240=192MPa>>1.366MPa，故接合面不会压溃。〔2〕接合面上端不离缝的校核按式〔6.25〕得故接合面不会离缝。6.2键衔接的静强度设计与计算6.2.1平键衔接强度计算平键衔接普通用于相对静止的衔接。平键的衔接主要失效方式是任务面被压溃。当平键衔接用于传送转矩时，衔接中零件的受力情况见图6.21b。通常只需按任务面上的挤压应力进展强度校核计算，只需当严重过载时，才能够出现键沿a-a面被剪断。aaLBd(a)bthNkNOdTy≈d/2(b)图6.21普通平键衔接受力图设键任务面上载荷均匀分布，挤压应力应满足下式〔6.26〕式中，T－传送的转矩，Nmm；k－键与轮毂键槽的接触高度，k0.5h，此处h为键的高度，mm；l－键的任务长度，mm，圆头平键l=L-b，平头平键l=L，这里L为键的公称长度，mm；b－键的宽度，mm；d－轴的直径，mm；[p]－键、轴、轮毂三者中最弱资料的许用挤压应力，MPa。导向平键衔接和滑键衔接〔图6.22〕常用于动衔接。起键螺孔固定螺钉起键螺孔固定螺钉图6.22导向平键联接其主要失效方式是任务面的过度磨损。因此应限制其任务面上的压强。按任务面上的压力进展条件性的强度校核计算，应满足下式：式中，[p]－键、轴、轮毂三者中最弱资料的许用压力，MPa，键的资料普通采用抗拉强度不小于600MPa的钢，通常为45号钢。〔6.27〕6.2.2半圆键衔接强度计算半圆键常用于锥形轴端与轮毂的辅助联接，其受力情况如图6.23所示。半圆键主要失效方式是任务面被压溃。通常按任务面的挤压应力进展强度校核计算，强度条件同式〔6.26〕所应留意的是：半圆键的接触高度k应根据键的尺寸从规范中查取；半圆键的任务长度l近似地取其等于键的公称长度L。任务面图6.23半圆键衔接的受力情况LRky≈d/2TddNb6.2.3楔键衔接强度计算楔键衔接上、下两面为任务面，装配后的情况如图6.24a所示，受力情况见图6.24b。任务面图6.24楔键联接〔a〕1:100未任务时，可以以为键的上下外表的压力是均匀分布的，当传送转矩时，由于这时轴与轮毂有相对转动的趋势，轴与轮毂也将产生微小的改动变形，故沿键的任务长度l及沿宽度b上的压力分布情况均较以前发生了变化，压力的合力N不再经过轴心。为了简化，把键和轴视为一体，并将下方分布在半圆柱面上的径向压力用集中力N替代。图6.24楔键衔接〔b〕NNfNfNNxby≈d/2Td可得到任务面上压力的合力为：计算时假设压力沿键长均匀分布，沿键宽为三角形分布，取xb/6，yd/2，由键和轴一体对轴心的受力平衡条件：式中，T－传送的转矩，Nmm；d－轴的直径，mm；b－键的宽度，mm；l－键的任务长度，mm；f－摩擦系数，普通取f=0.12~0.17；[p]－键、轴、轮毂中最弱资料的许用挤压应力，MPa，见附表5.1。〔6.28〕楔键的主要失效方式是相互楔紧的任务面被压溃，故应校核各任务面的抗挤压强度。那么楔键衔接的挤压强度条件为：6.2.4切向键衔接强度计算切向键由一对楔键组成，其主要失效方式是任务面被压溃。假设把键和轴看成一体，那么当键衔接传送转矩时，受力情况如图6.25所示。图6.25切向键联接受力情况d120˚TtNNyfN设压力在键的任务面上均匀分布，取y=(d-t)/2，t=d/10，按一个切向键计算，由键和轴一体对轴心的受力平衡条件得到任务面上压力的合力为那么切向键衔接的挤压强度条件为〔6.29〕式中，T为传送的转矩，Nmm；d为轴的直径，mm；l为键的任务长度，mm；t为键槽的深度，mm；C为键的倒角，mm；f为摩擦系数，普通取f=0.12-0.17；[p]为键、轴、轮毂三者中最弱资料的许用挤压应力，MPa，见附表5.1。在进展强度校核后，假设强度不够时，可采用双键。这时应思索键的合理布置。两个平键最好布置在沿周向相隔180；两个半圆键应布置在轴的同一条母线上；两个楔键那么应布置在沿周向相隔90~120。思索到两键上载荷分配的不均匀性，在强度校核中只按1.5个键计算。假设轮毂允许适当加长，也可相应地添加键的长度，以提高单键联接的承载才干。但是，由于传送转矩时键上载荷沿其长度分布不均，故键不宜过长。当键的长度大于2.25d时，其多出的长度实践上被以为并不接受载荷，故普通采用的键长不宜超越〔1.6~1.8〕d。6.2.5花键衔接的强度计算由轴和毂孔上的多个键齿组成的衔接叫花键衔接。花键有矩形花键、渐开线花键等。1．矩形花键衔接矩形花键已规范化，对大径为Ф14~Ф125mm的矩形花键联接，GB/T1144-1995规定以小径定心〔图6.26a〕。它的优点是能经过磨削消除热处置变形，定心精度高。矩形花键键齿的任务高度hg和平均直径Dm按下式计算：式中，c－倒角尺寸，mm；D－花键外径，mm；d－花键内径，mm。图6.26花键衔接定心方式〔a〕矩形花键2．渐开线花键衔接渐开线花键〔图6.26b〕两侧曲线为渐开线，其压力角规定有30和45两种。渐开线花键根部强度大，应力集中小，承载才干大。渐开线花键键齿的任务高度hg和平均直径Dm按下式计算：α图6.26花键衔接定心方式〔b〕渐开线花键式中，m－模数，mm；Df－花键分度圆直径，mm。3．强度计算花键衔接是规范零件，它的设计计算与键衔接类似，先选定类型及尺寸，然后校核强度。花键衔接的强度计算公式：〔6.30〕式中，T为传送的转矩，Nmm；为各键齿间载荷不均匀系数，常取0.7~0.8；z为齿数；hg为键齿的任务高度，mm；lg为键齿的任务长度，mm；Dm为平均直径，mm；[p]为键、轴、轮毂三者中最弱资料的许用挤压应力，MPa，见附表5.2。〔6.31〕式中，[p]－键、轴、轮毂三者中最弱资料的许用压力，MPa，见附表5.2。知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支承点间，齿轮和轴的资料都是锻钢，用键构成静衔接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d=70mm，齿轮轮毂宽度为100mm，需传送的转矩T=2200Nm。载荷有细微冲击。试设计此键衔接。例题解：1．选择键衔接的类型和尺寸普通8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应采用平键联接。由于齿轮不在轴端，应选用圆头普通平键〔A型〕。根据d=70mm从规范中查得键的截面尺寸为：宽度b=20mm，高度h=12mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=90mm比轮毂宽度小些〕。2．校核键衔接的强度键、轴和轮毂的资料都是钢，由附表5.1查得许用挤压应力[p]=100~120MPa。取平均值[p]=110MPa键的任务长度l=L-b=90-20=70mm键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.512=6mmp=149.7MPa>[p]=110MPa可见联接的挤压强度不够。思索到相差较大，因此改用双键，相隔180布置。双键的任务长度l=1.570=105mm。由式〔6.26〕可得p=99.8MPa<[p] 〔适宜〕由式〔6.26〕可得6.3弹簧的受力、变形与刚度计算6.3.1螺旋弹簧中的应力图6.27a所示为一接受轴向力F的圆柱紧缩螺旋弹簧。设D为弹簧中径，d为簧丝直径。如今假想沿弹簧某点切开，移去其中一部分，而以内力来替代移去部分的影响〔图6.27b〕。如下图，移去的部分将对弹簧留下的部分施加不断接剪切力F和扭矩T。图6.27弹簧受力图(a)轴向受载的螺旋弹簧DFFd(b)内部受力情况FFT〔6.32〕运用叠加原理，可以用下式计算簧丝的最大应力：式中，T=FD/2为力F产生的力矩；D为弹簧中径；r为簧丝半径，r=d/2，d为簧丝直径；J为簧丝的极惯性矩，J=πd4/2；A为簧丝的面积，A=πd2/4。〔6.33〕从而得式中表示最大剪应力的角标由于不需求而删去。保管式〔6.32〕的正号，因此式〔6.33〕给出的是弹簧内侧纤维的剪应力。〔6.34〕〔6.37〕那么如今定义弹簧指数〔或旋绕比〕C为〔6.35〕将式〔6.34〕代入式〔6.33〕整理，可得〔6.36〕假设令式中，Ks称为剪应力倍增系数。对于常用的C值，可以从附图5.1查得Ks值。对于大多数弹簧，C值大约在6~12之间。式〔6.37〕对于静、动载荷都适用。公式给出的是在弹簧内侧纤维产生的最大剪应力。〔d〕直接剪应力、改动剪应力和曲率剪应力的合成应力〔6.38〕另外，也可以利用如下的应力公式式中，K称为瓦尔〔Wahl〕修正系数。这个系数既思索了直接剪切力的影响，又思索了曲率的影响。如图6.28所示dd弹簧轴线D2/2dd弹簧轴线D2/2〔a〕纯改动剪应力〔b〕直接剪应力；〔c〕直接剪应力和改动剪应力的合成应力；K值可由下式求得或从附图5.1查得。〔6.39〕利用式〔6.37〕或〔6.38〕，弹簧的强度校核公式可写为：〔6.40〕或〔6.41〕式中，[]－弹簧资料的许用剪应力。利用式〔6.40〕或〔6.41〕，也可以对弹簧的直径D或簧丝直径d进展设计。图6.29单位长度螺旋弹簧的变形6.3.2螺旋弹簧的变形如今研讨一下簧丝外表上与弹簧丝轴线平行的线段ab。变形后，ab转过了角度到达新的位置ac。为了得到螺旋弹簧的变形公式，将研讨由两个相邻横剖面所组成的簧丝单元体。图6.29所示为从直径d的簧丝上截取的长度为dx的单元体。根据改动虎克定律，得〔6.42〕式中，值由式〔6.38〕求出，取瓦尔修正系数K=1。间隔ab等于dx，一个剖面相对于另一个剖面转过的角度d为〔6.43〕假设弹簧的有效圈数为n，那么簧丝的总长度为Dn。将式〔6.42〕的代入式〔6.43〕并积分，那么簧丝的一端相对于另一端的角变形为〔6.44〕载荷F的力臂是D/2，所以变形为〔4-45〕6.3.3弹簧刚度利用式〔6.45〕可得：〔6.46〕式中，k称为弹簧刚度。〔6.46〕刚度表示使弹簧产生单位变形时所需的力。弹簧的刚度愈大，使其变形的力愈大，那么弹簧的弹力亦愈大。从式〔6.46〕可知，k与C的三次方成反比，因此C值对k的影响很大。所以，合理地选择C值就能控制弹簧的弹力。另外，k还和资料剪切模量G、簧丝直径d、圈数n有关。弹簧刚度k是弹簧性能的最重要参数和设计的主要目的。因此，对弹簧刚度k进展设计时，要综合思索这些要素。〔6.46〕6.4链传动的静强度计算假设不思索动载荷，链在传动中的主要作用力有任务拉力、离心拉力和悬垂拉力。任务拉力Fe取决于传送的功率P〔kw〕和链速v〔m/s〕，可按下式计算〔6.47〕离心拉力Fc与单位长度链条的质量q〔kg/m〕和链速v〔m/s〕有关〔6.48〕当v<4m/s时，Fc可忽略不计。式中q可查附表10.3。悬垂拉力Fy主要取决于传动的布置方式及链条松边的垂度，见图6.30。计算如下〔6.49〕式中：a－链传动的中心距，近似等于链悬空下垂部分的长度，m；g－重力加速度，g=9.81m/s2；Ky－垂度系数，即当链条松边一定下垂度y时的拉力系数，Ky值可查附表10.2。表中为两轮中心连线与程度线的倾斜角。图6.30链的布置方式及松边的垂度由此得链的紧边拉力F1和松边拉力F2分别为：〔6.50〕作用在轴上的力〔简称压轴力〕FQ可近似地取为紧边和松边总拉力之和。故近似取式中，KA－任务情况系数，查附表10.1。当链速v<0.6m/s时，传动的主要失效方式是链条受静力拉断，故应进展静强度校核。静强度平安系数S应满足下式要求：〔6.51〕式中，S－链的抗拉静力强度的计算平安系数；Q－单排链的极限拉伸载荷，kN，查附表10.3；n－链的排数；KA为任务情况系数，查附表10.1；Fl－链的紧边任务拉力，kN。6.5滚动轴承静强度计算滚动轴承的根本额定静载荷是对任务在静载荷下不旋转的滚动轴承的界限，通常用C0表示。当外载荷不超越这一根本额定值时，静载下的滚动轴承因接触应力所产生的外表塑性变形缺乏以对轴承呵斥明显的影响。当静载荷过大时，在轴承的接触区将会产生明显的凹坑影响滚动轴承正常任务，乃至导致滚动轴承失效。因此对任务在静载荷下不旋转的滚动轴承需求对其进展静强度设计。1．滚动轴承的根本额定静载荷2．滚动轴承的额定静载荷滚动轴承的额定静载荷是在一定条件下确定的。径向额定静载荷C0r是最大载荷在滚动体与滚道接触中心处产生的载荷，与以下计算接触应力相当的径向静载荷；调心轴承的C0r为4600MPa；其他向心球轴承的C0r为4200MPa；向心滚子轴承的C0r为4000MPa。轴向额定静载荷C0a是最大载荷在滚动体与滚道接触中心处产生的载荷，与以下计算接触应力相当的中心轴向静载荷；推力球轴承的C0a为4200MPa；其他向心球轴承的C0a为4200MPa；推力滚子轴承的C0r为4000MPa。对既接受径向载荷又接受轴向载荷的滚动轴承，那么须将实践载荷换算为当量静载荷。假设用R和A分别表示滚动轴承所受的径向和轴向载荷，那么当量静载荷P0为P0=X0R+Y0A〔6.52〕式中，X0和Y0－当量静载荷的轴向和径向系数，其数值可参考有关机械零件设计手册。R－径向载荷；A－轴向载荷。3．静强度校核为限制滚动轴承在过载和冲击载荷下产生的永久变形，应按静载荷作校核计算。按静载荷进展校核的公式如下：或 〔6.53〕式中，S0－静载荷平安系数〔见附表9.6〕；C0－额定静载荷〔查机械零件设计手册〕；P0－当量静载荷；下标r为径向载荷；下标a为轴向载荷。6.6轴的静强度和刚度计算通常轴所受的载荷是变化的，因此以疲劳强度分析为主。但是，当载荷的变化很小时，那么应按静强度进展分析。另外，在轴较细或较长的情况下，要思索轴的刚度问题。6.6.1轴的受力分析经过轴的构造设计，轴的主要构造尺寸、轴上零件的位置、外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的弯矩和扭矩可以求得，因此可按弯扭组合强度条件对轴进展强度校核和计算。其计算步骤如下：〔1〕作出轴的力学简图，如图6.31a所示。ABCDFrFaFtR’V1RV2RV1RH2RH2ωT力学简图a→L1L2L3〔2〕画出程度面的受力图，并求出程度面上的支反力，再作出程度面上的弯矩图MH，如图6.31b所示。〔1〕作出轴的力学简图，如图6.31a所示。ABCDRH2RH1FrFaFtR’V1RV2RV1RH2RH2程度面受力及弯矩图b→ωTL1L2L3MHMH力学简图a→〔2〕画出程度面的受力图，并求出程度面上的支反力，再作出程度面上的弯矩图MH，如图6.31b所示。〔1〕作出轴的力学简图，如图6.31a所示。〔3〕画出垂直面的受力图，求出垂直面上的支反力，再作出垂直面上的弯矩图MV，如图6.31c所示。ABCDRH2RH1FrFaFtR’V1RV2RV1RH2RH2RV2RV1Fr程度面受力及弯矩图b→铅垂面受力及弯矩图c→ωTR′V1FaMa=FarL1L2L3MHMHMV1MV2力学简图a→〔2〕画出程度面的受力图，并求出程度面上的支反力，再作出程度面上的弯矩图MH，如图6.31b所示。〔1〕作出轴的力学简图，如图6.31a所示。〔3〕画出垂直面的受力图，求出垂直面上的支反力，再作出垂直面上的弯矩图MV，如图6.31c所示。〔4〕求出总弯矩并作出总弯矩图M，如图6.31d所示。ABCDRH2RH1FrFaFtR’V1RV2RV1RH2RH2RV2RV1Fr程度面受力及弯矩图b→铅垂面受力及弯矩图c→程度铅垂弯矩合成图d→ωTR’V1FaMa=FarL1L2L3MHMHMV1MV2M1M2力学简图a→〔2〕画出程度面的受力图，并求出程度面上的支反力，再作出程度面上的弯矩图MH，如图6.31b所示。〔1〕作出轴的力学简图，如图6.31a所示。〔3〕画出垂直面的受力图，求出垂直面上的支反力，再作出垂直面上的弯矩图MV，如图6.31c所示。〔4〕求出总弯矩并作出总弯矩图M，如图6.31d所示。〔5〕作出扭矩图T，如图6.31e所示。ABCDRH2RH1FrFaFtR’V1RV2RV1RH2RH2RV2RV1Fr程度面受力及弯矩图b→铅垂面受力及弯矩图c→程度铅垂弯矩合成图d→扭矩图e→ωTR’V1FaMa=FarL1L2L3MHMHMV1MV2M1M2aT力学简图a→〔2〕画出程度面的受力图，并求出程度面上的支反力，再作出程度面上的弯矩图MH，如图6.31b所示。〔1〕作出轴的力学简图，如图6.31a所示。〔3〕画出垂直面的受力图，求出垂直面上的支反力，再作出垂直面上的弯矩图MV，如图6.31c所示。〔4〕求出总弯矩并作出总弯矩图M，如图6.31d所示。〔5〕作出扭矩图T，如图6.31e所示。〔6〕作出计算弯矩图。ABCDFrFaFtR’V1RV2RV1RH2RH2ωTL1L2L3Mca2McaMca1计算弯矩图f→6.6.2按静强度准确校核静强度校核的目的在于检查轴对塑性变形的才干。有时轴所受的瞬时过载即使作用的时间很短和出现次数很少，虽不至于引起疲劳，但却能使轴产生塑性变形。静强度校核的强度条件为〔6.54〕式中，SSca－危险截面静强度的计算平安系数；SS－按屈服强度的设计平安系数〔见附表8.3〕。SS－弯曲平安系数，按下式计算〔6.55〕SS为改动平安系数，按下式计算〔6.56〕式中，s、s－资料的抗弯和抗扭屈服极限，MPa；s=〔0.55~0.62〕s；Mmax、Tmax－轴的危险截面上所受的最大弯矩和最大扭矩，Nm；Famax－轴的危险截面上所受的最大轴向力，N；A－轴的危险截面的面积，mm2；W、WT－分别为危险截面的抗弯和抗扭截面系数，mm3，见附表8.2。假设轴的刚度缺乏，在任务中就会产生过大的变形，从而影响轴上零件的正常任务。对于普通的轴颈，假设由于弯矩所产生的偏转角过大，就会引起轴承上的载荷集中，呵斥不均匀的磨损和过度发热；轴上安装齿轮的地方如有过大的偏转角或改动角，也会使轮齿啮合发生偏载。因此，在设计有刚度要求的轴时，必需进展刚度的校核计算。轴的改动刚度以改动角来量度；弯曲刚度以挠度或偏转角来量度。轴的刚度校核计算通常是计算出轴在受载时的变形量，并控制其不大于允许值。6.6.3轴的刚度计算当轴受弯矩作用时，会发生弯曲变形，产生挠度y和偏角，如图6.32所示。1．轴的弯曲刚度lθ1θ2FR1R2y图6.32轴的弯曲变形圆光轴的挠度或偏转角可直接用资料力学中的公式计算。对阶梯圆轴，可利用当量直径法把阶梯转轴化成当量直径为dV的光轴，然后再计算其挠度或偏转角。当量直径的计算如下：mm〔6.57〕式中，li－阶梯轴第i段的长度，mm；di－阶梯轴第i段的直径，mm；L－阶梯轴计算长度，mm；z－阶梯轴计算长度内的轴段数。轴的弯曲刚度条件为：挠度yymm 〔6.58〕偏转角rad 〔6.59〕式中，y－轴的允许挠度，mm，见附表8.4；－轴的允许偏转角，rad，见附表8.4。2．轴的改动刚度如下图，与轴线平行的轴外表的直线在改动后变成螺旋线ab′。从轴端面看，夹角bOb′称为改动角，用来表示。Oab图6.33轴的改动变形TTb′bOa

l从资料力学可知，对n段阶梯圆轴，其单位长度改动角的计算公式为：〔6.60〕式中，Ti－第i段轴上所受的扭矩，Nmm；G－轴的资料的剪切弹性模量，MPa，对于钢材，G=8.1104MPa；Ipi－第i段轴­­切面的极惯性矩，mm4，对于圆轴，Ip=〔d4/32〕；Li－阶梯轴受扭矩作用的长度，mm；n－阶梯轴受扭矩作用的轴段数。轴的改动刚度条件为〔6.61〕式中，－轴每米长的允许改动角，与轴的运用场合有关，见附表8.4。附表3.1联接接合面间的摩擦系数f被联接件接合面表面状态摩擦系数钢或铸铁零件干燥机加工表面0.10~0.16有油机加工表面0.06~0.10钢结构零件喷砂处理表面0.45~0.55涂覆锌漆表面0.35~0.40轧制、经钢丝刷清理浮锈0.30~0.35铸铁对砖料、混凝土或木材干燥表面0.40~0.45前往图6.2受横向任务载荷的普通螺栓联接m=1FFFF/2F/2m=2前往〔6.3a〕〔6.3b〕前往性能等级（标记）3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9抗拉强度极限

Bmin(MPa)33040042050052060080090010401220屈服极限

Smin(MPa)1902403403004204806407209401100硬度HBSmin90109113134140181232269312365推荐材料低碳钢低碳钢或中碳钢中碳钢，淬火并回火中碳钢，低、中碳合金钢，淬火并回火合金钢前往附表3.4螺栓的性能等级〔摘自GB3098.l-82〕前往附表3.5螺纹联接的平安系数S联接类型S松螺栓联接1.2~1.7受轴向和横向载荷的普通螺栓联接不控制预紧力M6~M16M16~M30M30~M60碳钢5~44~2.52.5~2合金钢5.7~55~3.43.4~3控制预紧力1.2~1.5铰制孔螺栓联接钢：S

=2.5；Sp=1.25；铸铁：Sp=2.0~2.5前往图6.3压力容器螺栓联接PDQFF附表3.3不同联接工况下剩余预紧力与任务载荷的比值要求联接情况F″/F一般联接稳定工作载荷0.2~0.6变动工作载荷0.6~1.0有紧密性要求的联接1.5~1.8地脚螺栓联接

1前往性能等级（标记）3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9抗拉强度极限

Bmin(MPa)33040042050052060080090010401220屈服极限

Smin(MPa)1902403403004204806407209401100硬度HBSmin90109113134140181232269312365推荐材料低碳钢低碳钢或中碳钢中碳钢，淬火并回火中碳钢，低、中碳合金钢，淬火并回火合金钢附表3.4螺栓的性能等级〔摘自GB3098.l-82〕前往前往附表3.5螺纹联接的平安系数S联接类型S松螺栓联接1.2~1.7受轴向和横向载荷的普通螺栓联接不控制预紧力M6~M16M16~M30M30~M60碳钢5~44~2.52.5~2合金钢5.7~55~3.43.4~3控制预紧力1.2~1.5铰制孔螺栓联接钢：S

=2.5；Sp=1.25；铸铁：Sp=2.0~2.5〔6.19〕〔6.7〕前往附表3.1联接接合面间的摩擦系数f被联接件接合面表面状态摩擦系数钢或铸铁零件干燥机加工表面0.10~0.16有油机加工表面0.06~0.10钢结构零件喷砂处理表面0.45~0.55涂覆锌漆表面0.35~0.40轧制、经钢丝刷清理浮锈0.30~0.35铸铁对砖料、混凝土或木材干燥表面0.40~0.45前往性能等级（标记）3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9抗拉强度极限

Bmin(MPa)33040042050052060080090010401220屈服极限

Smin(MPa)1902403403004204806407209401100硬度HBSmin901091131341401812322693123