制作：陈晓岑,第九章,螺纹联结设计,§9—1 螺 纹,将一倾斜角为λ的直线绕在圆柱体上就形 成一条螺旋线沿着螺旋线做出具有相同剖面 的连续凸起和沟槽就是螺纹在圆柱体表面上 形成的螺纹称外螺纹，在圆柱型孔壁上形成的 螺纹称内螺纹一、螺纹形成原理及主要参数,1、螺纹的形成,2、螺纹的主要参数（以圆柱普通外（内）螺纹为例）,1 ）大径d：外、内螺纹的最大直径，为螺纹的公称直径（管螺纹除外）2 ）小径d1：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱上面的直径 在强度计算中常用作危险截面的计算直径3 ）中径d2：处于大径和小径之间的一个假想圆柱的直径，在该圆柱 的母线上螺纹牙厚度与牙槽宽度相等4 ）螺距P ： 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离5 ）导程S ：螺纹上任一点沿螺旋线绕一周所移过轴向距离S= zP6 ）升角λ ：螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹 角，通常用中径处的升角λ表示其计算式为：,7 ）牙型角α：在螺纹轴线平面内螺纹牙两侧面的夹角α 螺纹牙型 的侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角γ 对于三角形、梯形螺纹等对称牙型，γ =α/2二、螺纹类型,外螺纹——在圆柱外表面上形成的螺纹，如螺栓、 螺钉；,内螺纹——在圆柱空内壁上形成的螺纹，如螺母；,左旋螺纹——自右下方向左上方绕行的螺纹,右旋螺纹——自左下方向右上方绕行的螺纹,普通螺纹—— 牙型角α=60º，当量摩擦系数较大，自锁性能 好，主要用于连接。
矩形螺纹——牙型角α=0º，当量摩擦系数小，效率高，用于传动,梯形螺纹——牙型角α=30º，牙根强度高，效率较高，易保证加 工精度，广泛用于传动锯齿形螺纹—牙型斜角两边不相等，工作面β=3º,非工作面β= 30º，效率较三角形螺纹高，只能用于单向传动圆柱管螺纹—牙型角α=55º，用于压力p≤1.57MPa的管子连接,普通螺纹,圆柱管螺纹,锯齿形螺纹,梯形螺纹,矩形螺纹,二、常用螺纹类型,∴联接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹二、常用螺纹类型,单线螺纹—— Z=1，效率低，自锁性好，易加工,三线螺纹——Z=3，效率高，自锁性差，难加工,双线螺纹——Z=2，效率较Z=1 高,单线螺纹,双线螺纹,三线螺纹,二、常用螺纹类型,§5-2 螺旋副的受力关系、效率和自锁,一、矩形螺纹副（牙型角α=0°）,1）拧紧螺母时——相当于滑块沿斜面等速上升运动拧紧力矩：,效率：,,2）松脱螺母时——相当于滑块沿斜面等速下降放松力矩:,效率：,3）螺旋副的自锁条件,由公式可见，若λ≤ρ，则η‘≤0， 说明此时无论轴向载荷FQ有多大，滑块 (即螺母)都不能沿斜面运动，这种现象称 为自锁(self-locking)。
螺旋副的自锁条件： λ≤ρ,二、其他螺纹（牙型角α≠0°）,矩形螺纹副,非矩形螺纹副,,效率：,非矩形螺旋副的自锁条件： λ≤ρv,引入当量摩擦系数fv，当量摩擦 角ρv，则同矩形螺纹分析情况同理§5-3 螺纹联接的基本类型,1、螺栓联接,一、螺纹联接的基本类型,特点：被联接件通孔和螺栓间有间隙，故通 孔加工精度要求较低，其结构简单、 装拆方便，应用广泛普通螺栓,1）普通螺栓（即受拉螺栓）联接联接承受外载荷时，螺栓受拉力作用螺栓联接是利用螺栓穿过被联接件的孔， 拧上螺母，将被联接件联成一体其被联接件 的孔内不切制螺纹，使用方便常用于被联接 件不太厚，能从被联接件两边进行装配的场合用于要求精确固定被联接件相 对位置，并能承受横向载荷，但孔 的加工精度要求较高2）铰制孔用螺栓（即受剪螺栓）联接,特点：被联接件孔和螺栓杆之间 常采用基孔制过渡配合 （H7/m6，H7/n6）铰制孔用螺栓联接,联接借助螺栓杆承受横向外载 荷，螺栓剪力作用1、螺栓联接,一、螺纹联接的基本类型,特点：将螺栓一端旋紧在一被 联接件的螺纹孔内，另一端穿过另 一被联接件 的孔，旋上螺母，从而 将被联接件联成一体2、双头螺柱联接,应用：用于被联接件之一太厚不 便穿孔，且需经常装拆或结构上受 限制不能采用螺栓联接的场合。
注意：被联接件上螺纹孔底部正确绘制d,2、双头螺柱联接,特点：螺钉联接不用螺母， 而是直接将螺钉拧入被联接件 之一的螺纹孔内，从而实现联接3、螺钉联接,应用：用于被联接件之一较 厚、不经常装拆联接的场合注意：被联接件上螺纹孔底部正确绘制3、螺钉联接,特点：紧定螺钉联接， 是利用紧定螺钉旋入一零 件，并以其末端顶紧另一 零件（或该零件的的凹坑 内）来固定两零件之间的 相互位置4、紧定螺钉联接,应用：用于传递不大的力及转 矩，多用于轴和轴上零件的联接紧定螺钉联接,4、紧定螺钉联接,1.螺栓、螺柱、螺钉联接件,二、螺纹联接件,2.紧定螺钉、螺母,3.垫圈,3、垫圈,平垫圈,斜垫圈,弹簧垫圈,圆螺母用带翘垫圈,4、地脚螺栓,地脚螺栓,螺钉头部结构型式,外六角头,内六角头,一字槽沉头,十字槽沉头,十字槽半圆头,——是将机座固定在地基上一种特殊螺栓5、螺母,螺纹联接在安装时需要拧紧螺母，从而使螺栓和 被联接件在承受工作载荷 (externalloads) 前就受到预 紧力(preload)F‘的作用§9—4 螺纹联接的预紧和防松,一、螺纹联接的预紧,预紧目的：增加联接的可靠性、紧密性和防松能力。
二、螺纹联接的防松,防松的根本目的在于防止螺纹副间的相对转动 防松的措施很多，按工作原理可分为如下三类预紧力,,这类防松措施是使拧紧的螺纹之间不因外载荷变化 而失去压力，即始终有摩擦阻力防止联接松脱这种方 法不十分可靠，故多用于冲击和振动不剧烈场合常用 的有如下几种：,弹簧垫圈,1．摩擦防松,弹簧垫圈,开口方向：斜向右下方,1．摩擦防松,双螺母,1．摩擦防松,1．摩擦防松,2、机械防松,机械防松的措施是，利用各种止动零件，以阻止拧紧的螺纹零 件产生相对转动这类防松方法相当可靠，应用很广常用的方法有：,槽形螺母和开口销,带翅垫片,2、机械防松,止动垫片,2、机械防松,冲点法,2、机械防松,串联钢丝,2、机械防松,焊点法,2、机械防松,将粘合剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后，粘合剂能自行固化，防松效果好3、粘合防松,螺栓与螺母底面的支承面应平整，并与螺栓轴线相垂直，为减 小和避免弯曲应力，被联接件支承面可经机械加工后制成的凸台或 沉头座或斜面垫圈注意：,凸台,沉头座,斜面垫圈,1）支承面应平整,2）扳手空间,螺栓排列应有合理的钉距、边距，注意留必要的板 手空间板手空间的具体尺寸可查有关手册要有合理的边距,要有合理的间距,一、螺栓联接强度计算的目的,二、螺栓联接的失效形式及计算准则,2 、受剪螺栓（受横向载荷的铰制孔螺栓）,1 、受拉螺栓（受轴向载荷或横向载荷的普通螺栓）,§5-4 螺栓联接的强度计算,——确定螺栓的公称直径d。
主要破坏形式为螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性 变形或断裂；计算准则是：保证螺栓的静力（或疲 劳）拉伸强度主要破坏形式为螺栓杆与孔壁间压溃或螺栓杆被剪 断，计算准则是：保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强 度其联接的挤压强度对联接的可靠性起决定性的作用受剪变形,三、螺栓联接的强度计算,按装配情况 可分为两类,,松螺栓联接——装配时不需拧紧螺母如吊环螺栓联接紧螺栓联接——装配时必须将螺母拧紧，应用广泛 如气缸盖螺栓联接等吊环螺栓联接（松）,螺栓危险剖面的抗拉强度条件为：,1、松螺栓联接,工作载荷前，螺栓并不受力；,工作时受拉力FQ（由外加载荷产生）— 松螺栓联接的许用应力，MPa；对钢制螺栓 d1 — 螺栓危险剖面直径，即螺纹小径，mm；,吊环螺栓联接,2、紧螺栓联接,在装配时必须将螺母拧紧，加外载荷之前，螺栓已经受有预紧 力FQ0，螺栓的实际受力情况，取决于紧螺栓联接所受外载荷的种类1）受横向外载荷（力作用线与螺栓轴线垂直）的螺栓联接,普通螺栓（即受拉螺栓）联接,铰制孔用螺栓（即受剪螺栓）联接,铰制孔用螺栓联接,普通螺栓联接,（1）采用普通螺栓联接承受横向外载荷F,被连接件间不发生相对滑移的条件：其接合面之间的摩擦力必 须大于横向载荷，即：,结构特点：螺栓杆与孔间有间隙,承载原理：靠被连接件接合面间的 摩擦力来承横向外载荷,螺栓受力：螺栓所受拉力不变，均 等于预紧力FQ0,预紧力FQ0大小：根据防止被连接件 间发生相对滑移所需要的接合面之 间的摩擦力Ff来决定。
预紧力FQ0计算式：,S —— 防滑系数，常取S=1.1～1.3 ；,f —— 被联接件接合面之间的摩擦系数；,n ——被联接件接合面的面数螺栓危险剖面的抗拉强度条件为：,设计 计算式：,式中：,1.3 —— 考虑拧紧螺母时，螺栓在力矩T作用下，扭剪应力影 响，将拉力增大30%σV —— 紧螺栓的当量拉应力；,（2）采用铰制孔用螺栓联接承受横向外载荷F,结构特点：螺栓杆与被连接件孔间无间隙；,螺栓受力：螺栓杆受剪切力F，螺栓杆与被连接件配合面受挤压力F承载原理：靠螺栓杆受剪切及螺栓杆与被连接件受挤压承受横向外 载荷；,螺栓的剪切强度条件：,螺栓杆与被连接件配 合面的强度条件：,式中：,d0 — 螺栓剪切面直径（螺栓杆直 径），mm；,h — 计算对象的受压高度，mm;,2）受轴向外载荷（力作用线与螺栓轴线平行）的螺栓联接,螺栓强度计算 —— 略,谢 谢,。