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1、31螺纹3.2螺纹连接的基本类型和标准连接3.3螺纹连接的预紧与放松3.4螺纹组连接的设计3.5单个螺栓连接的强度计算3.6提高螺栓连接强度的措施第三章螺纹联接螺纹联接：是利用螺纹零件构成的一种可拆联接螺纹联接：是利用螺纹零件构成的一种可拆联接螺纹螺纹左旋螺纹和右旋螺纹（左旋螺纹和右旋螺纹（常用右旋螺纹）常用右旋螺纹）单线螺纹和多线螺纹（单线螺纹和多线螺纹（单线螺纹自锁性能好；单线螺纹自锁性能好；多线螺纹传递效率高）多线螺纹传递效率高） 螺纹分为内螺纹和外螺纹，主要用于联接和传动。螺纹分为内螺纹和外螺纹，主要用于联接和传动。螺纹的牙型螺纹的牙型1 1 螺纹的类型及特点螺纹的类型及特点三角形三角
2、形矩形矩形梯形梯形锯齿形锯齿形主要用于联接主要用于联接多用于传动多用于传动螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹螺纹的牙型螺纹的牙型矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹1530330螺纹特点螺纹特点1、三角形螺纹特点：特点：螺纹牙根螺纹牙根部的强度较高，部的强度较高，自锁性能好，自锁性能好，用用于联接于联接。按螺距。按螺距的大小
3、分为粗牙的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹。螺纹和细牙螺纹。2、矩形螺纹特点：特点：其传动效率高，其传动效率高，多用于传动。多用于传动。牙根强度低，牙根强度低，螺纹牙磨损螺纹牙磨损后间隙难以后间隙难以补偿。使传补偿。使传动精度降低，动精度降低，故已被梯形故已被梯形螺纹所代替。螺纹所代替。3梯形螺纹特点：特点：比矩形螺纹比矩形螺纹效率略低，但工艺效率略低，但工艺性好、牙根强度高。性好、牙根强度高。在螺旋传动中有广在螺旋传动中有广泛应用泛应用4、锯齿形螺纹特点：特点：它综合了矩它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高形螺纹牙根强度高的优点的优点,能承受较大能承受较大的载荷的载荷,但只能
4、用于但只能用于单向传动。单向传动。按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹
5、三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹 一般一般:n4双线螺纹双线螺纹单线螺纹单线螺纹PSS = 2PPSPS =Pn线螺纹线螺纹:S = nP按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹设计：潘存云外螺纹外螺纹
6、内螺纹内螺纹按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹螺旋传动螺旋传动联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分
7、按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹管螺纹管螺纹螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹螺纹有外螺纹与内螺纹之分螺纹有外螺纹与内螺纹之分螺螺旋旋线线一一动动点点在在一一圆圆柱柱体体的的表表面面上上，一一边边绕绕轴轴线线等等速速旋旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。转，同时沿轴向作等速移动的
8、轨迹。螺螺纹纹一一平平面面图图形形沿沿螺螺旋旋线线运运动动，运运动动时时保保持持该该图图形形通通过过圆柱体的轴线，就得到螺纹。圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹形成螺纹形成d25-1 螺纹大径大径d 是螺纹的公称直径。是螺纹的公称直径。小径小径d1常用于强度计算。常用于强度计算。中径中径d2常用于几何计算。常用于几何计算。螺距螺距P 中径线上，相邻两螺纹中径线上，相邻两螺纹牙上对应点间的轴向距离。牙上对应点间的轴向距离。导程导程S 沿螺纹上同一条螺旋线沿螺纹上同一条螺旋线 转一周所移动的轴向距离，转一周所移动的轴向距离，S =nP。线数线数n 螺纹的螺旋线数目。螺纹的螺旋线数目。牙型角牙型角a在轴
9、向截面内，在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹螺纹牙型高度牙型高度h h牙顶和牙底牙顶和牙底间垂直于轴线的距离间垂直于轴线的距离 螺纹旋向分左旋和右旋，常用右旋螺纹螺纹旋向分左旋和右旋，常用右旋螺纹螺纹升角螺纹升角y螺旋线的切线与螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。角。二、螺纹几何参数二、螺纹几何参数螺纹的主要参数包括：牙型：常见的有三角形、梯形、锯齿形、矩形直径：有三径。线数：有单线和多线。旋向：有左旋和右旋。螺距和导程：单线时S=P，多线时S=nP三、螺纹公差精度三、螺纹公差精度 螺纹公差的大小和公差等级国标将螺纹公差分为螺纹公差
10、的大小和公差等级国标将螺纹公差分为1212个等级，其中个等级，其中1 1级最高，级最高，1212级最低。在这级最低。在这1212个等级中，高个等级中，高端和低端都不用，因此实际使用的等级为端和低端都不用，因此实际使用的等级为3-93-9级，其中对级，其中对内螺纹的中径和小径规定均留下内螺纹的中径和小径规定均留下4 4、5 5、6 6、7 7、8 8共共5 5级。因级。因外螺纹比内螺纹易于加工，故外螺纹的中径规定留下外螺纹比内螺纹易于加工，故外螺纹的中径规定留下3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9共共7 7级，大径留下级，大径留下4 4、6 6、8 8共共螺纹公差的位置和基本偏
11、差螺纹公差的位置和基本偏差 内外螺纹公差带位置是指公差带相对于零线的距离，由内外螺纹公差带位置是指公差带相对于零线的距离，由偏差的大小来确定。国标规定外螺纹的上偏差和内螺纹的下偏差的大小来确定。国标规定外螺纹的上偏差和内螺纹的下偏差为基本偏差。其中内螺纹为偏差为基本偏差。其中内螺纹为G G、H H；外螺纹为；外螺纹为h h、g g、f f、e e四种。四种。 旋合长度：分长（旋合长度：分长（L L）、中（）、中（N N）、短（）、短（S S）三种，其中）三种，其中中等旋合长度省略不标，其余的都标注。中等旋合长度省略不标，其余的都标注。三、螺纹公差精度三、螺纹公差精度螺纹标记的含意螺纹标记的含意
12、 M24X2M24X26H6HL L：表示：长旋合长度中径和小径公差带：表示：长旋合长度中径和小径公差带为为6H6H，单头、右旋、细牙螺距为，单头、右旋、细牙螺距为2mm2mm，公称大径为，公称大径为24mm24mm的的普通内螺纹普通内螺纹. . M30X2 M30X26H/5g6H/5gS: S: 表示：短旋合长度外螺纹中径公表示：短旋合长度外螺纹中径公差带为差带为5g5g，大径公差带为，大径公差带为6g6g，内螺纹中径和小径公差带为，内螺纹中径和小径公差带为6H6H的单头、右旋、细牙螺距为的单头、右旋、细牙螺距为2mm2mm，公称大径为，公称大径为30mm30mm的普的普通螺纹配合通螺纹配
13、合. .&I1O6y,0G,n-(|8C7Y4q6v1l4C9k以矩形螺纹为例：以矩形螺纹为例：以矩形螺纹为例：以矩形螺纹为例：把螺母和重物简化为把螺母和重物简化为把螺母和重物简化为把螺母和重物简化为滑块滑块滑块滑块F F F FQ Q Q Q，螺母处受推，螺母处受推，螺母处受推，螺母处受推力力力力F F F Ft t t t的作用，假想在的作用，假想在的作用，假想在的作用，假想在螺纹中径处展开，得螺纹中径处展开，得螺纹中径处展开，得螺纹中径处展开，得一斜面，一斜面，一斜面，一斜面，FtFtFtFt为作用在为作用在为作用在为作用在中径处的水平推力。中径处的水平推力。中径处的水平推力。中径处的水
14、平推力。四、螺旋副的受力分析、效率和自锁F FQ Q轴向力轴向力由FN和fFN合力构成的总反力FR， FR与FN之间夹角 称为摩擦角。 仅与摩擦系数f有关FN 支反力fFN 摩擦力f 摩擦系数VFQFtfFNFNFRFRFtFQ+Ph=nPd2Ft旋转螺母的水平推力由平衡条件可知：螺纹力矩：螺纹力矩：螺纹力矩：螺纹力矩： 由此可以看出，螺纹力矩由此可以看出，螺纹力矩 T T 随工作载荷随工作载荷 FQ FQ 、螺纹升角螺纹升角 和和摩擦角摩擦角 的增大而增大的增大而增大。FRFtFQ+当滑块上升时，当滑块上升时， FRFR与与FQFQ的夹角是的夹角是 + + ，则：则： 自锁：自锁：即指没有外
15、力作用时，物体自己不会下滑。即指没有外力作用时，物体自己不会下滑。 螺旋副自锁：螺旋副自锁：无论轴向载荷无论轴向载荷F FQ Q多大，如无外力矩多大，如无外力矩作用，螺母和螺杆都不会产生相对轴向移动。作用，螺母和螺杆都不会产生相对轴向移动。 当千斤顶举重物到一定的高度，螺母停止转动，当千斤顶举重物到一定的高度，螺母停止转动，释去力矩释去力矩T T，螺母仍停在原处，而不因重物下滑。，螺母仍停在原处，而不因重物下滑。这种现象称为这种现象称为自锁自锁。自锁 滑块在滑块在滑块在滑块在FQFQFQFQ力作用下有下滑趋势时，摩擦力力作用下有下滑趋势时，摩擦力力作用下有下滑趋势时，摩擦力力作用下有下滑趋势时
16、，摩擦力fNfNfNfN将反向。将反向。将反向。将反向。VFQFtfFNFNFRFRFtFQPh=nPd2 - - 滑块在滑块在滑块在滑块在F F F FQ Q Q Q力作用下有下滑趋势时，摩擦力力作用下有下滑趋势时，摩擦力力作用下有下滑趋势时，摩擦力力作用下有下滑趋势时，摩擦力fFfFfFfFN N N N将反向，此将反向，此将反向，此将反向，此时时时时F F F Ft t t t变为支持力。变为支持力。变为支持力。变为支持力。 由平衡条件可知：由平衡条件可知：由平衡条件可知：由平衡条件可知：当 = 时自锁条件：自锁条件：当 时FRFtFQ-由此可见，细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能好。输入功输
17、入功输出功一部分举起重物，另一部分克服摩擦力输出功一部分举起重物，另一部分克服摩擦力有用功有用功 则效率则效率效率效率 当螺母旋转一周，滑块沿力Ft的方向移动了d2的距离。当当 不变时，效率不变时，效率 是是 的函数。的函数。对求导 =0，得 此时，效率 最大最大，但升角过大，制造困难，一般取 25要满足自锁条件 ，则 一般取=6，为了保证自锁，可取 ,故50%，所以自锁螺纹的效率较低。0 =0效率分析 螺纹联接的基本类型和标准连接件螺纹联接的基本类型和标准连接件一一.螺纹联接的类型、特点和应用螺纹联接的类型、特点和应用1.螺栓联接螺栓联接2.双头螺柱联接双头螺柱联接3.螺钉联接螺钉联接4.紧
18、定螺钉联接紧定螺钉联接常见螺纹联接件常见螺纹联接件常用的螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、常用的螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫片等。螺母和垫片等。这些零件都是标准件，结构、这些零件都是标准件，结构、形状、尺寸都制定有国家标准，设计时可根据形状、尺寸都制定有国家标准，设计时可根据有关标准选用。有关标准选用。1.螺栓联接螺栓联接在被联接件上开有通孔，被联接件孔中在被联接件上开有通孔，被联接件孔中不加工螺纹。结构简单，装拆方便，使用不加工螺纹。结构简单，装拆方便，使用时不受被联接件材料的限制，应用极时不受被联接件材料的限制，应用极广广。普通螺栓联接普通螺栓联接螺栓杆与被联接件孔壁之间
19、有间隙。螺栓杆与被联接件孔壁之间有间隙。通孔加工精度低，成本低，应用最广。通孔加工精度低，成本低，应用最广。普通螺栓联接普通螺栓联接孔与螺杆之孔与螺杆之间留有间隙间留有间隙1.螺栓联接螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接螺栓杆与被联接件孔壁之螺栓杆与被联接件孔壁之间无间隙。能精确定位，能间无间隙。能精确定位，能承受横向载荷被联接件需钻承受横向载荷被联接件需钻孔、铰孔，成本高。孔、铰孔，成本高。铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接2.双头螺柱联接双头螺柱联接用两头均有螺纹的螺柱和螺母用两头均有螺纹的螺柱和螺母把被联接件联接起来把被联接件联接起来,被联接件被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。之一为
20、光孔、另一个为螺纹孔。适用于被联接件之一厚度很大，适用于被联接件之一厚度很大，而又不宜钻通孔，但又经常拆而又不宜钻通孔，但又经常拆卸的地方。卸的地方。2.双头螺柱联接3.螺钉联接螺钉联接被联接件之一为光孔、另被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。只用螺钉，一个为螺纹孔。只用螺钉，不用螺母，直接把螺钉拧不用螺母，直接把螺钉拧进被联接件的螺钉中。进被联接件的螺钉中。适适用于载荷较轻，且不经常用于载荷较轻，且不经常装拆的场合。装拆的场合。3. 螺钉联接4.紧定螺钉联接紧定螺钉联接利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面，以固定零件端顶住另一零件的表面，以固定
21、零件的相对位置，可传递不大的力或扭矩。的相对位置，可传递不大的力或扭矩。4. 紧定螺钉联接二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件圆螺母常与圆螺母常与止动垫圈配止动垫圈配用，装配时用，装配时将垫圈内舌将垫圈内舌插入轴上的插入轴上的槽内，而将槽内，而将垫圈的外舌垫圈的外舌嵌入圆螺母嵌入圆螺母的槽内，螺的槽内，螺母即被锁紧。母即被锁紧。二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件二、标准螺纹二、标准螺纹联接件联接件螺栓、螺螺栓、螺柱、螺钉柱、螺钉联接件头联接件头部形状有部形状有圆头、扁圆头、扁圆头、六圆头、六角头、圆角头、圆柱头和沉柱头和
22、沉头等。头头等。头部起子槽部起子槽有一字槽、有一字槽、十字槽和十字槽和内六角孔内六角孔等形式等形式二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件紧定螺钉、螺紧定螺钉、螺母。尖端适用母。尖端适用于被紧定零件于被紧定零件的表面硬度较的表面硬度较低或不经常拆低或不经常拆卸的场合；平卸的场合；平端接触面积大，端接触面积大，不伤零件表面，不伤零件表面，常用于顶紧硬常用于顶紧硬度较大的平面度较大的平面或经常拆卸的或经常拆卸的场合；圆柱端场合；圆柱端压入轴上的凹压入轴上的凹坑中，适用于坑中，适用于坚定空心轴上坚定空心轴上的零件位置。的零件位置。二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件垫圈。用于同一垫圈。用于同一螺纹直径的
23、垫圈螺纹直径的垫圈又分为特大、大、又分为特大、大、普通和小的四种普通和小的四种规格，特大垫圈规格，特大垫圈主要在铁木结构主要在铁木结构上使用。斜垫圈上使用。斜垫圈只用于倾斜的支只用于倾斜的支承面上。承面上。二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件、螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松1、螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧在实际使用中，绝大多数在实际使用中，绝大多数的螺纹联接都必须在装配的螺纹联接都必须在装配时将螺母拧紧，称为紧联时将螺母拧紧，称为紧联接。预紧可以使螺栓在承接。预紧可以使螺栓在承受工作载荷之前就受到预受工作载荷之前就受到预紧力的作用，以防止联接紧力的作用，以防止联接受载后被联接件之间出
24、现受载后被联接件之间出现间隙或横向滑移，也可以间隙或横向滑移，也可以防松。所需预紧力的大小防松。所需预紧力的大小与工作载荷有关。与工作载荷有关。、预紧力过大，会使整个联接的结构尺寸增大；也会使联接在装配时因过载而断裂。、预紧力不足，则又可能导致联接失效，重要的螺栓联接应控制预紧力。？预紧力的大小如何控制拧紧的目的拧紧的目的1.1.提高联接的紧密性提高联接的紧密性2.2.防止联接松动防止联接松动3.3.提高联接件强度提高联接件强度v 预紧力的控制：预紧力的控制：1螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧定力矩扳手定力矩扳手2.螺纹联接的防松螺纹联接的防松防松的实质防松的实质限制螺
25、旋副的相对转动；限制螺旋副的相对转动；以防止联接的松动，影响正常工作。以防止联接的松动，影响正常工作。 防松方法：防松方法：、摩擦防松；、摩擦防松；、机械防松；、机械防松；、破坏螺纹副的永久防松。、破坏螺纹副的永久防松。摩擦防松摩擦防松：弹簧垫圈：弹簧垫圈，结构简单、使用方便。，结构简单、使用方便。弹簧垫圈防松弹簧垫圈防松尼龙圈锁紧螺母尼龙圈锁紧螺母对顶螺母防松对顶螺母防松摩擦防松摩擦防松：对顶螺母，结构简单、使用方便。：对顶螺母，结构简单、使用方便。自锁螺母防松自锁螺母防松摩擦防松摩擦防松：紧锁螺母。：紧锁螺母。结构简单、使用方便。结构简单、使用方便。、机械防松、机械防松在联接中加入其它机械
26、元件，开口销、在联接中加入其它机械元件，开口销、止动垫圈，串联铁丝等。止动垫圈，串联铁丝等。适用于冲击振动载荷，重要场合使用，适用于冲击振动载荷，重要场合使用，成本高。成本高。开口销与开槽六角螺母开口销与开槽六角螺母止动垫圈止动垫圈止动垫圈止动垫圈带翅垫片带翅垫片串联钢丝串联钢丝串联钢丝机械防松机械防松止动垫片防松止动垫片防松机械防松机械防松机械防松机械防松止动垫片防松止动垫片防松永久防松：永久防松：粘、铆、焊等。粘、铆、焊等。焊接焊接 铆冲铆冲 不可拆卸防松不可拆卸防松冲点法粘合法焊点法2024/9/23机械设计基础75螺栓组连接的结构设计螺栓组连接的受力分析与计算螺栓组连接的设计2024/
27、9/23机械设计基础761、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单几何形状2024/9/23机械设计基础772、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理2024/9/23机械设计基础783、螺栓的排列应有合理的间距、边距2024/9/23机械设计基础79扳手空间2024/9/23机械设计基础804、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取4,6,8等偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线2024/9/23机械设计基础815、避免螺栓承受偏心载荷产生偏心载荷的原因2024/9/23机械设计基础82斜垫圈的应用凸面和沉头座的应用避免偏载的结构2024/9/23机械设计基础83螺栓组联接的基本受载类型：2受横向载荷FS
28、FS4受倾覆力矩OM3受转矩riOT1受轴向载荷FFS假设：假设：所有螺栓的刚度和预紧力均相同；所有螺栓的刚度和预紧力均相同； 被联接件为刚体；各零件的变形被联接件为刚体；各零件的变形 在弹性范围内。在弹性范围内。二、螺栓组连接的受力分析与设计2024/9/23机械设计基础845-4螺栓组联接受力分析1、承受轴向载荷的螺栓组连接 如图所示为压力容器的螺栓组连接，所受轴向总载荷FQ通过螺栓组形心，螺栓组各螺栓所受的工作载荷 相等。螺栓数目注：如 FQ不通过螺栓组的形心，应向形心平移后再计算。轴向外载荷受轴向载荷的螺栓组连接2024/9/23机械设计基础85受横向载荷12、承受横向载荷的螺栓组连接
29、）普通螺栓连接 螺栓预紧后在被联接件的接触面上产生正压力，靠由此产生的摩擦力承受 。 保证被联接件不相对滑动，须满足：则所需预紧力为式中：K可靠性系数 结合面的摩擦因数m结合面数受横向载荷的螺栓组连接2024/9/2386受横向载荷2）受铰制孔螺栓连接各螺栓承受的横向力 相等。分别进行剪切强度和挤压强度计算。3 3、承受转矩、承受转矩 T T 的螺栓组连接的螺栓组连接连接受载后有绕螺栓组形心转动的趋势，螺栓受力情况与承受横向工作载荷的螺栓连接类似承受转矩的螺栓组连接2024/9/23机械设计基础87承受转矩T时1）普通螺栓连接 靠结合面上的摩擦力承受T 。 保证底板在 T 作用下不转动，须满足
30、则所需预紧力螺栓组连接的设计r1、r2、rz各螺栓中心与螺栓组形心间的距离。2024/9/2388承受转矩T时2） 铰制孔螺栓连接各螺栓所受的工作剪力 与其中心到底板中心的距离 成正比。底板的静力平衡方程为联立两式求解，得最大工作剪力即2024/9/2389受翻转力矩M时13 3、承受倾翻力矩、承受倾翻力矩 M M 的螺栓组连接的螺栓组连接 在 M 作用下，底板有绕通过螺栓组形心的轴线 O 转动的趋势。 在前述假设下，各螺栓所受的工作拉力 与其中心到翻转轴线的距离 成正比。底板的静力平衡方程为联立两式求解，得最大工作拉力2024/9/23机械设计基础90受翻转力矩M时2为防止结合面受压最小处出
31、现间隙，要求：为防止结合面受压最大处被压溃，要求：式中：A结合面的面积（mm2）W结合面的抗弯截面模量（mm3）许用挤压应力（Mpa）实际中，螺栓组往往同时承受两种或两种以上的载荷。 工作时承受外载荷FP 轴向载荷FV横向载荷FH翻转力矩M受拉螺栓连接的强度计算受拉螺栓连接的强度计算铰制孔螺栓铰制孔螺栓（受剪螺栓）（受剪螺栓）连接的强度计算连接的强度计算螺纹连接件的许用应力螺纹连接件的许用应力单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算5-3单个螺栓联接的强度l本节以螺栓联接为代表，讨论强度计算问题，其方法和结本节以螺栓联接为代表，讨论强度计算问题，其方法和结论也适用于其他形式的螺纹联接。论也
32、适用于其他形式的螺纹联接。l螺栓联接螺栓联接强度计算的目的强度计算的目的是：确定防止失效所需的螺栓直径。是：确定防止失效所需的螺栓直径。l联接的联接的强度计算内容强度计算内容，根据其可能的失效形式而定。，根据其可能的失效形式而定。螺纹联接的受载形式基本分为：螺纹联接的受载形式基本分为：采用受拉螺栓采用受拉螺栓可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓。可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓。轴向载荷（沿轴线方向）：轴向载荷（沿轴线方向）：横向载荷（横向载荷（轴线方向）轴线方向）：下面按螺栓类型和受载形式的不同，分别讨论其强度计算方下面按螺栓类型和受载形式的不同，分别讨论其强度计算方法。法。单个螺栓连接的强度计算单个螺
33、栓连接的强度计算以吊钩为例：以吊钩为例： 松螺栓联接装配时，松螺栓联接装配时，松螺栓联接装配时，松螺栓联接装配时，不需把螺栓拧紧，螺栓在承受载荷不需把螺栓拧紧，螺栓在承受载荷不需把螺栓拧紧，螺栓在承受载荷不需把螺栓拧紧，螺栓在承受载荷前螺栓不受力。前螺栓不受力。前螺栓不受力。前螺栓不受力。 此时，一般按最大载荷计算确此时，一般按最大载荷计算确此时，一般按最大载荷计算确此时，一般按最大载荷计算确定螺栓的直径或校核危险截面的强定螺栓的直径或校核危险截面的强定螺栓的直径或校核危险截面的强定螺栓的直径或校核危险截面的强度度度度。F FQ Q0 01 1、 松螺栓联接的受力分析松螺栓联接的受力分析F F
34、Q Q0 0强度公式：强度公式： MpaMpa设计公式：mmmmFQOQO：最大载荷N；材料的许用应力Mpa；d1 1:螺栓的最小直径mm。F FQ Q0 0F FQ Q0 0受拉螺栓的强度1 1）受横向工作载荷的受拉螺栓连接受横向工作载荷的受拉螺栓连接 受拉螺栓的失效受拉螺栓的失效形式主要是：形式主要是：螺纹部分的塑性变形。螺纹部分的塑性变形。螺杆的疲劳断裂。螺杆的疲劳断裂。2.2.紧螺栓连接紧螺栓连接1 1）仅受预紧力）仅受预紧力 FF的紧螺栓联接的紧螺栓联接F Fs s为横向工作载荷；为横向工作载荷； s s为被连接件结合为被连接件结合面间的摩擦因数，面间的摩擦因数，m m为结合面个数；
35、为结合面个数；K K为为可靠性因子，通常可靠性因子，通常K K1.3 1.3 F引起的拉应力：引起的拉应力：拧紧力矩拧紧力矩 M M 引起的切应力引起的切应力经分析推导可知：经分析推导可知：仅受预紧力的螺栓联接按第四强度理论计算当量应力，则按第四强度理论计算当量应力，则强度条件为：强度条件为：设计式为：设计式为：验算用验算用设计用。设计用。查手册，选螺栓查手册，选螺栓当s、m1、K时，则F 8Fs。可见，要想传递一定的外载荷，可见，要想传递一定的外载荷，需在螺栓上施加需在螺栓上施加8 8倍于外载荷的预紧力，倍于外载荷的预紧力，这将导致螺栓与连接的结构尺寸过大。这将导致螺栓与连接的结构尺寸过大。
36、为避免上述缺点可为避免上述缺点可采用减载装置，如减采用减载装置，如减载销、减载套等，或采用铰制孔用螺栓载销、减载套等，或采用铰制孔用螺栓连接。连接。减载装置减载装置a) a) 减载销减载销 b) b) 减载减载套套 承受轴向载荷的紧螺栓联接2 2）受轴向工作载荷的受拉螺栓连接）受轴向工作载荷的受拉螺栓连接如图所示的气缸盖上的联接如图所示的气缸盖上的联接即属此种类型。即属此种类型。虽然，这种螺栓是在受预紧力虽然，这种螺栓是在受预紧力FF的基础上，又受的基础上，又受工作拉力F 。但是，但是，螺栓的总拉力单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算受力分析受力分析？承受轴向载荷的紧螺栓2预紧时受工作
37、载荷后F F剩余预紧力剩余预紧力螺栓：被联接件：螺栓的总拉力为螺栓的总拉力为bFd单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算承受轴向载荷的紧螺栓3可用载荷变形图分析各力之间的关系。可用载荷变形图分析各力之间的关系。螺栓的刚度 ： Cb 被联接件的刚度：Cm力变形力变形力变形则则螺栓的总拉力或写成：或写成：受力变形动画单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算承受轴向载荷的紧螺栓4令，称为螺栓的相对刚度为保证联接的紧密性，应使F0。通常根据工作拉力F 的性质确定F。l 设计中， 根据F确定F计算满足F所需的F计算总拉力计算螺栓的强度。受轴向静载荷时螺栓连接的强度计算受轴向静载荷时螺栓连接的强
38、度计算强度验算：强度验算：设计式为：设计式为：单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算3.3.受轴向循环载荷时螺栓连接的强度计算受轴向循环载荷时螺栓连接的强度计算静强度计算（同上）静强度计算（同上）疲劳强度计算疲劳强度计算螺栓的工作载荷在螺栓的工作载荷在0 0F F之间循环变化之间循环变化时，螺栓所受的总拉力将在时，螺栓所受的总拉力将在F F F F0 0之间循环变化之间循环变化 a受轴向循环载荷螺栓的受轴向循环载荷螺栓的拉力变化拉力变化受剪螺栓的强度螺栓杆的螺栓杆的剪切强度剪切强度条件为：条件为：式中：Fs螺栓所受的工作剪力（N）；ds螺栓剪切
39、面的直径（mm）；m螺栓受剪面数；螺栓的许用切应力。铰制孔螺栓联接的强度计算铰制孔螺栓联接的强度计算其主要其主要失效形式为失效形式为：螺栓被剪断螺栓被剪断孔壁被压溃孔壁被压溃螺栓杆与孔壁的螺栓杆与孔壁的挤压强度挤压强度条件为：条件为：式中： h计算对象（即最小者）的挤压面高度（mm）；计算对象的许用挤压应力（Mpa)三、螺纹联接件的许用应力三、螺纹联接件的许用应力螺纹连接的许用应力受诸多因素的影响，如材料性能、螺纹连接的许用应力受诸多因素的影响，如材料性能、热处理工艺、结构尺寸、载荷性质、使用工况等。必热处理工艺、结构尺寸、载荷性质、使用工况等。必须综合上述各因素确定许用应力，须综合上述各因素
40、确定许用应力，一般设计时可参阅一般设计时可参阅P47表。表。提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施1、机理工作时，螺栓受拉，p螺母受压，p两者产生螺距差一、改善螺纹牙间受力分配一、改善螺纹牙间受力分配第一圈：p最大，受力最大第810圈后几乎不受力各圈受载不均 采用加高螺母不能 提高联接强度。2、办法采用受拉螺母（变形一致） 减小螺栓螺母螺距变化差二、减小附加弯曲应二、减小附加弯曲应力力螺纹牙根弯曲应力断裂螺纹孔不正、被联件表面不平、发生变形等。引起附加弯曲应力因素：措施：垫圈、凸台、沉孔等。思考：采用凸台、沉孔的目的？三、减轻应力集中三、减轻应力集中收尾：退刀槽； 增大牙根处过渡圆角半径。四、降低应力幅四、降低应力幅a amax 一定时：a疲劳强度当F、F”不变时： c1 或 c2。措施： 1）螺栓长度 2）光杆直径 3）采用柔性螺栓1、降低螺栓刚度c1 12人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
