《螺纹连接机械设计通用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螺纹连接机械设计通用课件（250页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机机 械械 设计设计第二篇 连接上海工程技术大学陆宁老师课件上海工程技术大学陆宁老师课件联接的分类和意义联接的分类和意义静联接静联接动联接动联接可拆联接可拆联接(螺纹联接、键联接）螺纹联接、键联接）不可拆联接不可拆联接（铆接、焊接、胶接）（铆接、焊接、胶接）联接的选择联接的选择（根据使用要求与经济要求来选择、（根据使用要求与经济要求来选择、根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和尺寸等）尺寸等）联接的设计要求联接的设计要求1强度条件（等强度条件）强度条件（等强度条件）2经济性经济性3刚度条件或紧密性条件刚度条件或紧密性条件 螺纹联接和螺旋传动第五
2、章第五章第五章第五章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-1 5-1 螺纹螺纹5-2 5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件5-3 5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-4 5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-5 5-5 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计5-7 5-7 提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施螺纹连接螺纹连接一字螺钉一字螺钉一字螺钉一字螺钉六角螺栓六角螺栓六角螺栓六角螺栓十字螺钉十字螺钉十字螺钉十字螺钉内六角螺栓内六角螺栓内六角螺栓内六角螺栓紧定螺
3、钉紧定螺钉紧定螺钉紧定螺钉自攻螺钉自攻螺钉自攻螺钉自攻螺钉翼形螺钉翼形螺钉翼形螺钉翼形螺钉圆头螺钉圆头螺钉圆头螺钉圆头螺钉六角螺母六角螺母六角螺母六角螺母盖形螺母盖形螺母盖形螺母盖形螺母开槽六角螺母开槽六角螺母开槽六角螺母开槽六角螺母翼形螺母翼形螺母翼形螺母翼形螺母螺纹连接螺纹连接5-0 5-0 引引 言言 由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很多零件需要彼此联接。中很多零件需要彼此联接。 机械零件之间的联接分为：机械零件之间的联接分为：被联接件之间相互完全固定。被联接件之间相互完全固定。（形锁合、摩擦锁合、材料锁合）（形锁合、
4、摩擦锁合、材料锁合）被联接件之间能产生一定的相对运动。被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。例如：运动副。静联接：静联接：动联接：动联接：本课程介绍的联接主要是本课程介绍的联接主要是静联接静联接。联接的类型：联接的类型：螺纹联接螺纹联接键联接、花键联接、销联接键联接、花键联接、销联接弹性环联接等弹性环联接等铆接铆接焊接焊接粘接粘接联联接接可拆可拆联接联接不可拆不可拆联接联接过盈联接过盈联接（介于两者之间）（介于两者之间）螺纹的形成螺纹的形成d d2 2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转，同时沿轴向作等速移动的轨迹同时沿轴
5、向作等速移动的轨迹。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圆柱体的轴线，就得到螺纹。柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹 牙型角为牙型角为6060 , ,牙根较厚，强度较牙根较厚，强度较高。同一公称直径的普通螺纹可分为高。同一公称直径的普通螺纹可分为粗粗牙、细牙牙、细牙。 普通螺纹普通螺纹(M)(M)60螺 纹 牙型角为牙型角为5555 ，牙顶呈圆弧形，牙顶呈圆弧形。其公称。其公称直径近似为管子的孔径，以英寸为单位。旋直径近似为管子的孔径，以英寸为单位。旋合螺纹之间没有径向间隙，紧密性好。合螺纹之间没有径向间隙，紧密性好。如果如果要求连接具
6、有密封性时，需添加密封物。要求连接具有密封性时，需添加密封物。5555非密封管螺纹非密封管螺纹(G)(G)55螺 纹5555非密封管螺纹非密封管螺纹螺 纹 牙型角为牙型角为5555 ，牙顶呈圆弧形，牙顶呈圆弧形。螺纹。螺纹分布在分布在1:161:16的的圆锥管壁圆锥管壁上。内外螺纹配合上。内外螺纹配合时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏，时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏，拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间隙。隙。5555密封管螺纹（密封管螺纹（R R）55螺 纹 牙型为等腰梯型，牙型角为牙型为等腰梯型，牙型角为3030 。梯。梯形螺纹的形螺纹的效率比矩
7、形螺纹低效率比矩形螺纹低，但牙根的强，但牙根的强度较高，易于加工，对中性好，当采用剖度较高，易于加工，对中性好，当采用剖分式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的分式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的间隙。间隙。梯形螺纹梯形螺纹(Tr)(Tr)30螺 纹 牙型为锯齿型，牙型为锯齿型，工作面工作面的牙型边倾斜角的牙型边倾斜角为为3 3 ，非工作面的，非工作面的牙型边倾斜角为牙型边倾斜角为3030 。比梯比梯形螺纹牙根强度高。形螺纹牙根强度高。锯齿形螺纹锯齿形螺纹(B)(B)303螺 纹 以上的螺纹有些只要标注牙型代号，以上的螺纹有些只要标注牙型代号，就能分辨出螺纹种类，称为就能分辨出螺纹种类，称为标准螺
8、纹标准螺纹。 有些螺纹，必须画出牙型才能加工，有些螺纹，必须画出牙型才能加工，例如方牙螺纹，称为例如方牙螺纹，称为非标准螺纹非标准螺纹。标准螺纹与非标准螺纹标准螺纹与非标准螺纹螺 纹 螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。一半。矩形螺纹不是标准螺纹，没有代号。矩形螺纹不是标准螺纹，没有代号。标注时应注出大径、小径和螺距。标注时应注出大径、小径和螺距。矩形螺纹矩形螺纹螺 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151530303 33030联联接接螺螺纹纹传传动动螺螺纹纹MGTrB粗牙粗牙细牙细牙螺螺 纹纹管管 螺
9、螺 纹纹梯形螺纹梯形螺纹锯锯 齿齿 形形 螺螺 纹纹普普 通通是最常用的联接螺纹是最常用的联接螺纹用于细小的精密或薄壁零件用于细小的精密或薄壁零件用于水管、油管、气管等用于水管、油管、气管等薄壁管子上，用于管路的薄壁管子上，用于管路的联接。联接。用于各种机床的丝杠，做用于各种机床的丝杠，做传动用。传动用。只能传递单方向的动力。只能传递单方向的动力。螺螺 纹纹 种种 类类特征特征代号代号外外 形形 图图用用 途途常用的几种螺纹的特征代号及用途常用的几种螺纹的特征代号及用途外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹螺旋线螺旋线A A A A制在回转体外表面制在回转体外表面的螺纹为的螺纹为外螺纹外螺纹外螺纹外螺纹车刀
10、车刀制在回转体内表面制在回转体内表面的螺纹为的螺纹为内螺纹内螺纹内螺纹内螺纹形成形成卡盘卡盘车外螺纹车外螺纹车内螺纹车内螺纹工件工件卡盘卡盘螺尾和退刀槽螺尾和退刀槽螺纹的加工方法：螺纹的加工方法：车刀车刀螺螺 尾尾开始退刀开始退刀退出车刀退出车刀退刀槽退刀槽车刀车刀车车刀刀内退刀槽内退刀槽外退刀槽外退刀槽退刀纹退刀纹螺纹收尾螺纹收尾 外外螺纹制作：螺纹制作： 把工件车到一把工件车到一定的尺寸，用板牙定的尺寸，用板牙绞出绞出外螺纹；外螺纹； 工程上大量制工程上大量制造的尺寸较小的造的尺寸较小的外外螺纹螺纹件用搓丝机制件用搓丝机制作。作。搓搓搓搓丝丝丝丝机搓板机搓板机搓板机搓板板牙板牙板牙板牙工件
11、工件工件工件内内螺纹制作螺纹制作 首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻丝得到丝得到内螺纹。内螺纹。5-1 螺纹 螺纹的牙型螺纹的牙型三角形三角形 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。的轮廓形状。梯形梯形锯齿形锯齿形常用的有：常用的有：牙型牙型 螺纹的大径、小径和中径螺纹的大径、小径和中径大径大径：与：与外螺纹牙顶外螺纹牙顶或或内螺纹牙底内螺纹牙底相切的相切的 假想圆柱面的直径。假想圆柱面的直径。D D、d d小径小径：与：与外螺纹牙底外螺纹牙底或或内螺纹牙顶内螺纹牙顶相切的相切的 假想圆柱面的直径。假想圆柱面的直径。 D D1 1
12、、d d1 1牙底牙底牙底牙底牙顶牙顶牙顶牙顶小径小径大径大径 外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹牙顶牙顶牙底牙底牙底牙底牙顶牙顶大径大径 D、d小径小径D1、d1中径中径D2、d2螺纹的中径：螺纹的中径： 一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上过牙型上沟槽和凸起宽度相等沟槽和凸起宽度相等的地方。的地方。 螺纹的线数螺纹的线数n n 沿沿一条螺旋线一条螺旋线形成的螺形成的螺纹叫做纹叫做单线螺纹单线螺纹；沿；沿两条或两条或两条以上两条以上在轴向等距分布的在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做螺旋线所形成的螺纹叫做多多线螺纹线螺纹。单线螺纹单线螺纹双线螺纹双线螺纹 螺距
13、和导程螺距和导程 螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离之间的轴向距离P P称为螺距。称为螺距。 同一条螺纹上同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离两点之间的轴向距离P Ph h称为导程。称为导程。单线螺纹：单线螺纹：P=PP=Ph h多线螺纹：多线螺纹：P=PP=Ph h/n/n=导程导程螺距螺距螺距螺距导程导程单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹P = L / nP = L / n螺距螺距(P)(P)导程导程(L)(L) 螺纹的旋向螺纹的旋向右旋右旋(常用常用)左旋左旋注意注意：只有上述各：只有上述各要素完全相同要素完
14、全相同的内、外的内、外 螺纹才能旋合在一起。螺纹才能旋合在一起。螺螺旋旋在在上上方方用用右右旋旋，则则顺顺时时针针方方向向是是搬搬紧紧，合合乎乎用用力力习习惯惯。反反之之，在在下下方方用用左左旋旋则则顺顺时时针针方方向向是是搬搬紧紧，合合乎乎用用力力习习惯惯。5-1 螺纹大径大径d d 是螺纹的公称直径。是螺纹的公称直径。小径小径d d1 1常用于强度计算。常用于强度计算。中径中径d d2 2常用于几何计算。常用于几何计算。螺距螺距P P 相邻两螺纹牙上对应点相邻两螺纹牙上对应点间的轴向距离。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 转一转一周所移动的轴向距离，周所
15、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 a在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。牙型斜角牙型斜角在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂 线之间的夹角。线之间的夹角。（6）螺纹的角度）螺纹的角度螺纹升角螺纹升角y y螺螺旋线的切线与垂直旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面于螺纹轴线的平面间的夹角。间的夹角。A AA A （7 7）螺纹连接的画法）螺纹连接的画法A AA A旋入深度旋入深度画图要点：画图要点： 大径线和大径线对齐；小径线和小径线大径线和大径线对齐；小径
16、线和小径线 对齐。对齐。 旋合部分按外螺纹画；其余部分按各自旋合部分按外螺纹画；其余部分按各自 的规定画。的规定画。按不剖画按不剖画内、外螺纹剖面线方向相反内、外螺纹剖面线方向相反为什么？为什么？画图步骤：画图步骤： 画外螺纹画外螺纹 确定内螺纹的端面位置确定内螺纹的端面位置 画内螺纹及其余部分投影画内螺纹及其余部分投影 大径线画粗实线大径线画粗实线 倒角圆不画倒角圆不画小径圆约画小径圆约画3/4圈圈外螺纹剖视画法：外螺纹剖视画法：小径小径大径大径AA螺纹终止线画一小段螺纹终止线画一小段剖面线画到大径线剖面线画到大径线AA小径线画细实线小径线画细实线且画到倒角内且画到倒角内小径小径0.85d螺
17、纹终止线螺纹终止线画粗实线画粗实线螺纹终止线螺纹终止线 大径线画细实线大径线画细实线 小径线画粗实线小径线画粗实线 倒角圆不画倒角圆不画大径圆约画大径圆约画3/4圈圈剖面线画到小径线剖面线画到小径线即粗实线位置即粗实线位置AAAA（8 8）螺纹的标注螺纹的标注 标注的基本格式标注的基本格式特征代号特征代号 公称直径公称直径 导程导程( (P螺距螺距) )旋向旋向公差带代号公差带代号 旋合长度代号旋合长度代号粗牙螺纹不标注螺距。粗牙螺纹不标注螺距。旋合长度为中等时，旋合长度为中等时，“N N”可可省略。省略。右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注LHLH。右旋右旋左
18、旋左旋长：长：L L 中等：中等：N N短：短：S S中中径径和和顶顶径径公差带代号公差带代号单线螺纹单线螺纹 改为改为 。导程导程( (P螺距螺距) )螺距螺距公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代号。公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代号。注意事项 粗牙螺纹不标注螺距。粗牙螺纹不标注螺距。粗牙螺纹不标注螺距。粗牙螺纹不标注螺距。 管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径。 其公差等级代号外螺纹为其公差等级代号外螺纹为其公差等级代号外螺纹为其公差等级代号外螺纹为A A
19、 A A、B B B B两级，内螺纹仅一两级，内螺纹仅一两级，内螺纹仅一两级，内螺纹仅一 种公差等级种公差等级种公差等级种公差等级 ，故不标注。，故不标注。，故不标注。，故不标注。 右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注LH LH LH LH 。 公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代 号。内螺纹号。内螺纹号。内螺纹号。内螺纹G G G G、H H H H两种；外螺纹两种；外螺
20、纹两种；外螺纹两种；外螺纹e e e e、f f f f、g g g g、h h h h四种。四种。四种。四种。 若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。 单线螺纹单线螺纹单线螺纹单线螺纹导程导程(P(P螺距螺距) )螺距螺距改为改为。螺纹各种数据的螺纹各种数据的查表查表G1G1M30M30M30M30M20M20M20M201.5-6g-LH1.5-6g-LH1.5-6g-LH1.5-6g-LHTr24Tr24Tr24Tr2410(p5)10(p5)10(p5)10(p5)B40B
21、40B40B4032(P8)32(P8)32(P8)32(P8)大径大径大径大径小径小径小径小径导程导程导程导程旋向旋向旋向旋向线数线数线数线数标记标记标记标记螺纹螺纹螺纹螺纹名称名称名称名称螺距螺距螺距螺距公称公称公称公称尺寸尺寸尺寸尺寸牙型牙型牙型牙型303026.21126.2113.53.5右右右右1 1普通粗牙普通粗牙普通粗牙普通粗牙螺纹螺纹螺纹螺纹3.53.53030三角形三角形三角形三角形60606060度度度度202018.37618.3761.51.5左左左左1 1普通细牙普通细牙普通细牙普通细牙螺纹螺纹螺纹螺纹1.51.52020三角形三角形三角形三角形60606060度度
22、度度24241010右右右右2 2梯形螺纹梯形螺纹梯形螺纹梯形螺纹5 52424梯形梯形梯形梯形30303030度度度度40403232右右右右4 4锯齿形螺锯齿形螺锯齿形螺锯齿形螺纹纹纹纹8 84040锯齿形锯齿形锯齿形锯齿形30303030度度度度33.24933.24930.29130.2912.3092.309右右右右1 1普通粗牙普通粗牙普通粗牙普通粗牙螺纹螺纹螺纹螺纹2.3092.3091 1英寸英寸英寸英寸三角形三角形三角形三角形55555555度度度度18.5018.50标注示例M2025g6gS LH普通螺纹普通螺纹普通螺纹普通螺纹 大径大径大径大径d d2020 螺距螺距螺
23、距螺距P P=2 (=2 (细牙细牙细牙细牙) ) 短旋合长度短旋合长度短旋合长度短旋合长度 顶径公差带代号顶径公差带代号顶径公差带代号顶径公差带代号中径公差带代号中径公差带代号中径公差带代号中径公差带代号 例例1 1：例例2 2：Tr4014(P7)7HL梯形螺纹梯形螺纹 大径大径D40 导程导程14螺距螺距7线数线数2中径、顶径中径、顶径公差带代号公差带代号长旋合长度长旋合长度 右旋右旋螺纹的标记左旋左旋 M202LH5g6gS普通螺纹普通螺纹大径大径d20螺距螺距P2 (细牙细牙)短旋合长度短旋合长度顶径公差带代号顶径公差带代号左旋左旋中径公差带代号中径公差带代号例例3：例例4：Tr40
24、14(P7)7HL梯形螺纹梯形螺纹大径大径D40导程导程14螺距螺距P7线数线数2中径、顶径中径、顶径公差带代号公差带代号长旋合长度长旋合长度右旋右旋2 2）螺母）螺母3 3）垫圈）垫圈六角螺母六角螺母六角螺母六角螺母六角开槽螺母六角开槽螺母六角开槽螺母六角开槽螺母圆螺母圆螺母圆螺母圆螺母平垫圈平垫圈平垫圈平垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接 4 4）螺纹紧固件的标记方法）螺纹紧固件的标记方法名称名称标准编号标准编号形式与尺寸形式与尺寸材料材料热处理热处理表面处理表面处理螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接例
25、例: :螺纹规格螺纹规格d=M12d=M12，公称长度，公称长度L=80L=80，性能等级，性能等级为为4.84.8级，不进行表面处理，全螺纹，级，不进行表面处理，全螺纹，C C级的级的六角头螺栓：六角头螺栓：螺栓螺栓 GB/T GB/T 5780-2000 M12805780-2000 M1280a a）螺栓）螺栓标记标记: : 螺栓螺栓螺栓螺栓 标准号标准号标准号标准号 螺纹规格螺纹规格螺纹规格螺纹规格 有效长度有效长度有效长度有效长度螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接例例: :螺纹规格螺纹规格D=M12D=M12，性能等级为，性能等级为1010级，级，不经表面处理，不经表面处理，A A级的六角
26、螺母。级的六角螺母。 螺母螺母 GB/T GB/T 6170-2000 M126170-2000 M12b b）螺母螺母标记标记: : 螺母螺母 标准号标准号 螺纹规格螺纹规格螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接例例: : 标准系列，公称尺寸标准系列，公称尺寸d=8d=8，性能等级为，性能等级为140HV140HV，不经表面处理的平垫圈，不经表面处理的平垫圈垫圈垫圈 GB/T GB/T 97.1-2000 897.1-2000 8c c）垫圈）垫圈标记标记: : 垫圈垫圈 标准号标准号 公称直径公称直径螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接螺纹的类型螺纹的类型螺纹分为螺纹分为外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹圆柱螺纹圆柱
27、螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹左旋左旋右旋右旋常用右旋常用右旋效率较高，主要用于螺旋传动效率较高，主要用于螺旋传动此外，还有此外，还有 管螺纹：管螺纹： 主要用于管路的联主要用于管路的联接接。按牙型的不同分为按牙型的不同分为普通螺纹：普通螺纹：矩形螺纹矩形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹效率低，易自锁，多用于联接效率低，易自锁，多用于联接。？?F Fa ad2dd1y y过大的螺旋升角制造困难过大的螺旋升角制造困难,而且而且当角度大于当角度大于25度后效率相差不度后效率相差不大了大了.一般取不大于一般取不大于20-25度度.传动应效率高传动应效率高,希望螺旋升角大希望螺旋升角大紧固要求自锁紧固要
28、求自锁,希望螺旋升角小希望螺旋升角小牙型角小摩擦就小，易于传牙型角小摩擦就小，易于传动，但太小则牙根强度不够。、动，但太小则牙根强度不够。、牙型角大摩擦就大，易于紧固牙型角大摩擦就大，易于紧固连接，但太大拧紧费力连接，但太大拧紧费力 V5-2 螺纹联接的类型和标准联接件一基本类型一基本类型（请掌握各联接的请掌握各联接的特点特点及及适用场合适用场合）1螺栓联接螺栓联接 普通螺栓联接（受拉螺栓联接普通螺栓联接（受拉螺栓联接） 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接受剪螺栓联接)2双头螺柱联接（常拆场合）双头螺柱联接（常拆场合）3螺钉联接（不常拆场合）螺钉联接（不常拆场合）4紧定螺钉联接紧定
29、螺钉联接普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。螺纹紧固件连接的基本形式有：螺纹紧固件连接的基本形式有：螺栓连接螺栓连接双头螺柱连接双头螺柱连接螺钉连接螺钉连接普通螺栓连接l计计=t=t1 1+t+t2 2+0.15d(+0.15d(垫圈厚垫圈厚) ) +0.8d( +0.8d(螺母厚螺母厚)+
30、0.3d)+0.3d 螺栓、垫圈、螺母按不剖画螺栓、垫圈、螺母按不剖画 螺栓的有效长度按下式计算螺栓的有效长度按下式计算计算后查表取标准值计算后查表取标准值 两块板的剖面线方向相反两块板的剖面线方向相反t t1l0.3d t t2 被连接件的孔径被连接件的孔径=1.1d=1.1d普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接 普通螺栓联接普通螺栓联接（受拉螺栓联接）（受拉螺栓联接） 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接受剪螺栓联接)螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型螺纹余留
31、长度螺纹余留长度l1 静载荷静载荷l1=(0.30.5)d;变载荷变载荷l1=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l1 d;铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓l1 0;螺纹伸出长度螺纹伸出长度a=(0.20.3)d; 螺栓轴线到边缘的距离螺栓轴线到边缘的距离e=d+(36) mmL1铰制孔螺栓铰制孔螺栓dL1铰制孔螺栓铰制孔螺栓 双头螺柱联接双头螺柱联接不能采用螺栓的场合,例如:连接件之一太厚不宜采用通孔,材料又比较软.t tbmll计计= t +0.15d+0.8d+0.3d bm同螺钉同螺钉, ,由被联接件的材由被联接件的材料决定。料决定。螺柱长度螺柱长度:设计：潘存云螺栓联接螺栓联接基
32、基本本类类型型座端拧入深度座端拧入深度H，当螺孔材料为：，当螺孔材料为：ae ee e双头螺柱联接双头螺柱联接钢或青铜钢或青铜 H=d;铸铁铸铁 H=(1.251.5)d铝合金铝合金 H=(1.52.5)d螺纹孔深度螺纹孔深度 H1=H+(22.5)P;钻孔深度钻孔深度 H2=H1+(0.51)d;参数参数l1 、e、a与螺栓相同与螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2d螺钉联接螺钉联接 螺钉联接螺钉联接多用于受力不大且不需要经常拆卸的场合t tbml0.5d bm: 钢钢： bm=d铸铁铸铁: bm=1.25d或或1.5d铝铝: : bm=2d
33、螺钉长度：螺钉长度：l计计=bm+t0.2d2.5:1d0.4d0.25d 2.5:1 柱端紧定螺钉柱端紧定螺钉利利用端部小圆柱插入机用端部小圆柱插入机件上的小孔或环槽起件上的小孔或环槽起定位、固定作用。定位、固定作用。 紧定螺钉分紧定螺钉分锥端锥端、柱端柱端、平端平端三种。三种。 锥端紧定螺钉锥端紧定螺钉靠靠端部锥面顶入机件上端部锥面顶入机件上的小锥坑起定位、固的小锥坑起定位、固定作用。定作用。 平端紧定螺钉平端紧定螺钉靠靠其端平面与击机件的其端平面与击机件的摩擦力起定位作用。摩擦力起定位作用。螺钉联接螺钉联接螺钉联接螺钉联接螺钉联接螺钉连接螺钉连接螺钉拧入深度H: 钢或青铜 Hd 铸铁 H
34、=(1.251.5)d 铝合金 H=(1.52.5)d双头螺柱连接其他螺纹连接类型紧定螺钉连接地脚螺栓连接吊环螺栓连接T型槽螺栓连接紧定螺钉连接紧定螺钉连接地脚螺栓连接吊环螺栓连接吊环螺栓连接T型槽螺栓连接例：已知被连接件例：已知被连接件例：已知被连接件例：已知被连接件: : : :板厚板厚板厚板厚1 1 1 12 2 2 230303030板宽板宽板宽板宽60606060螺栓螺栓螺栓螺栓 GB/T 5782-2000 GB/T 5782-2000 GB/T 5782-2000 GB/T 5782-2000 24L24L24L24L（螺栓长度）（螺栓长度）（螺栓长度）（螺栓长度）垫圈垫圈垫圈垫
35、圈 GB/T 93-1987 24GB/T 93-1987 24GB/T 93-1987 24GB/T 93-1987 24螺母螺母螺母螺母 GB/T 6170-2000 GB/T 6170-2000 GB/T 6170-2000 GB/T 6170-2000 24242424 为了提高画图速度，螺纹连接件各部分的为了提高画图速度，螺纹连接件各部分的尺寸（除公称长度外）都可用尺寸（除公称长度外）都可用d d（或（或）的的一一定比值定比值画出，称为画出，称为比例画法比例画法。螺栓连接螺栓连接螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接螺栓连接件的简化画法螺栓连接件的简化画法d1.1d0.9d0.7d120.8d
36、L(1.5-2)d2d2.2d1.5d(0.20.3)d0.15d0.2d75螺栓长度的选取被连接件被连接件1 1的厚度的厚度 1 1 =30=30被连接件被连接件2 2的厚度的厚度 2 2 =30=30螺栓长度螺栓长度L L =1 12 20.2d0.2d0.8d0.8d0.3d0.3d = 30+30+(0.15 = 30+30+(0.150.80.80.2)240.2)24 = 91.2 = 91.2 将将L L圆整圆整为标准螺栓系列长为标准螺栓系列长度度100 100 螺纹部分长度螺纹部分长度 = 2d = 224 = 48= 2d = 224 = 48d1.1d0.85d0.7d12
37、0.8dL(1.5-2)d2d2.2d(0.20.3)d0.15d螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件末端末端结构结构头部头部结构结构螺母螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圆螺母圆螺母螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件1.扩大接触面、降低紧固力对扩大接触面、降低紧固力对被紧固件的应力集中，防止损被紧固件的应力集中，防止损坏被紧固件。坏被紧固件。2.拧紧螺母时不会划伤被紧固拧紧螺母时不会划伤被紧固件。件。3.花垫和弹簧垫还有防止螺母花垫和弹簧垫还有防止螺母松脱的作用。松脱的作用。 垫圈垫圈平垫圈平
38、垫圈薄平垫圈薄平垫圈A型平垫圈型平垫圈B型平垫圈型平垫圈螺纹紧固件螺纹紧固件斜垫圈斜垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈作用：增加支撑面积以减作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。伤表面、防松。1精度等级：精度等级：A、B、C （精度由高（精度由高低）低）A类用于要求配合精确、防止振动的重要场合类用于要求配合精确、防止振动的重要场合B类用于受载大且常拆、调整或变载荷的场合类用于受载大且常拆、调整或变载荷的场合C类用于一般的螺纹联接的场合类用于一般的螺纹联接的场合一预紧目的一预紧目的1增加联接可靠性增加联接可靠性2增加联接紧密性增加联接紧
39、密性5-35-35-35-3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二拧紧力矩二拧紧力矩Tdo预紧力预紧力F0三控制方法（控制三控制方法（控制预紧力预紧力QP的大小）的大小）测力矩扳手测力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手测力矩扳手测力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手dF2 .0dDdDFf31)(tg2dFTTT0202030300cv2021-+=+=y复习:FF0FRF0FLT2r12r2rdrF0dF2 .0dDdDFf31)(tg2dFTTT0202030300cv2021-+=+=yT1为螺旋副间的摩擦力矩为螺旋副间的摩擦力矩T2为螺母与支承面间的摩擦力矩为螺母与支承面间的摩擦力
40、矩当当F=200N,则则F0=1500N,很大的力和力矩很大的力和力矩.所以对于重所以对于重要螺栓不用过小的直径要螺栓不用过小的直径.当当F=200N,则则F0=1500N,很大的力和力矩很大的力和力矩.所以对于重所以对于重要螺栓不用过小的直径要螺栓不用过小的直径.测量伸长量（测量伸长量（QP=l*Cb）一防松目的一防松目的防松根本问题防松根本问题：防止螺旋副的相对转动：防止螺旋副的相对转动二防松方法：有三种（图例见下页）二防松方法：有三种（图例见下页）1摩擦防松摩擦防松2机械防松机械防松3铆冲防松（破坏螺纹副）铆冲防松（破坏螺纹副）5-45-45-45-4螺纹联接的防松螺纹联接的防松螺纹联接
41、的防松螺纹联接的防松摩擦防松摩擦防松1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龙圈锁紧螺母尼龙圈锁紧螺母弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母机械防松机械防松开口销与六开口销与六角开槽螺母角开槽螺母圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈止动垫圈止动垫圈串联钢丝串联钢丝止动垫圈止动垫圈串联钢丝串联钢丝11.5P用冲头冲用冲头冲23点点冲点防松法冲点防松法一一普通螺栓普通螺栓联接的强度计算联接的强度计算5-55-55-55-5单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算失效形式：失效形式：螺纹部分的塑变或螺纹部分的塑变或断裂，断裂，危险截面为螺纹小危险截面为螺纹小
42、径径d1所对应的面积所对应的面积A=d21/4设计准则：设计准则：保证静强度或疲保证静强度或疲劳强度劳强度d1(一一)松螺栓联接的强度计算松螺栓联接的强度计算（螺母不需要拧紧、在承受工作载荷前，螺栓不受力）螺母不需要拧紧、在承受工作载荷前，螺栓不受力）(二二)紧螺纹联接的强度计算紧螺纹联接的强度计算（螺母需要拧紧、承受工作载荷前，螺栓受预紧力）（螺母需要拧紧、承受工作载荷前，螺栓受预紧力）1仅受预紧力时紧螺栓联接仅受预紧力时紧螺栓联接只有横向载荷只有横向载荷,没有轴向拉力没有轴向拉力FFFF/2F/2stss3 .1322ca+=由第四强度理论得到由第四强度理论得到64M10M普通螺纹的钢制螺
43、栓对虽然同时承受拉应力和剪切应力，但只按拉应力计算，虽然同时承受拉应力和剪切应力，但只按拉应力计算，增加百分之三十拉应力做为对剪切应力的影响的考虑。增加百分之三十拉应力做为对剪切应力的影响的考虑。FFF0 1.3的含义的含义危险截面在小径危险截面在小径d1处处计算求得计算求得d1后应查后应查标准标准d1 ,然后确定然后确定大径大径d如何求出预紧力如何求出预紧力F0？实际中何种情况使用上述公式？实际中何种情况使用上述公式？问问注意注意pFFD2受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接2受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接A单个螺栓受力变形图单个螺栓受力
44、变形图F松弛松弛状态状态受载受载变形变形预紧预紧状态状态松弛松弛状态状态受载受载变形变形预紧预紧状态状态F0F1FF2FF0力变形螺栓螺栓 F0 F1+F螺栓预紧力螺栓预紧力 F0 F1被连接件被连接件 F0 F1螺栓和被连接螺栓和被连接件受力与变形件受力与变形的关系即刚度的关系即刚度式中FFF2cccccFF2ccccccccccFFF20mbbmb0mbbmbmbbmb10+0推荐：推荐：受轴向变载荷（受轴向变载荷（工作拉力）工作拉力）作用的紧螺栓作用的紧螺栓联接的计算联接的计算 为什么上述螺栓联接的强度计算仅对螺栓杆进行？为什么上述螺栓联接的强度计算仅对螺栓杆进行？ 当工作载荷为变载荷时
45、，强度计算如何进行？当工作载荷为变载荷时，强度计算如何进行？受轴向变载荷（受轴向变载荷（工作拉力）工作拉力）作用的紧螺栓联接的作用的紧螺栓联接的强度计算：不仅要进行静强度计算，还要进行疲劳强强度计算：不仅要进行静强度计算，还要进行疲劳强度计算。度计算。问题问题螺母和螺栓是等强度的螺母和螺栓是等强度的,而螺栓的小径更小而螺栓的小径更小.所以主要讨论螺栓的连接强度所以主要讨论螺栓的连接强度.如图为一受轴向工作载荷的紧螺栓连接工作时力和变形的如图为一受轴向工作载荷的紧螺栓连接工作时力和变形的关系关系,问问:(1)螺栓刚度和被连接件的刚度大小对螺栓受力螺栓刚度和被连接件的刚度大小对螺栓受力F2有何影响
46、有何影响?(2)若预紧力若预紧力F0=800N,工作载荷工作载荷F=1000N,Cm=4Cb求求:螺栓上螺栓上的总载荷的总载荷F2以及残余预紧力以及残余预紧力F1F2FF1F0解:(1)减小减小Cb增大增大Cm可以使总载荷可以使总载荷F2下降下降(2)F2FF1F0想一想会出现想一想会出现什么情况什么情况?间隙间隙 某某气气缸缸缸缸体体与与缸缸盖盖间用用10个个M20（d1=17. 294mm）的的普普通通螺螺栓栓联接接。缸缸体体内内径径D250mm，缸缸内内工工作作压力力p为01MPa之之间变化化，螺螺栓栓的的屈屈服服极极限限S S=340 =340 MPa,MPa,安安全全系系数数取取S=
47、2S=2。1）若若结合合面面上上的的残残余余预紧力力F1为工工作作载荷荷的的1.5倍倍，试校校核核该螺栓的静螺栓的静强强度。度。2）仍按上述条件，）仍按上述条件，计算汽缸工作算汽缸工作时螺栓危螺栓危险剖面上的最剖面上的最大拉大拉应力，最小拉力，最小拉应力，平均力，平均应力和力和应力幅力幅.（已知螺栓的（已知螺栓的相相对刚度度0.5 ） 校核该螺栓的静强度校核该螺栓的静强度螺栓总拉力螺栓总拉力:应力应力(计入切应力计入切应力):安全安全螺栓应力在螺栓应力在F2与与F0之之间波动间波动一降低应力幅一降低应力幅1降低降低cb2增大增大cm方法方法： 增加螺栓长度增加螺栓长度 腰状杆螺栓或空心螺栓腰状
48、杆螺栓或空心螺栓 螺母下装弹性元件螺母下装弹性元件方法方法：采用刚度较大的金属垫片或密封环：采用刚度较大的金属垫片或密封环3同时降低同时降低cb，增大，增大cm和和Qp5-65-65-65-6提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施1降低降低cb(减小减小 )F0F1FF2F2螺栓总拉力的变动范围螺栓总拉力的变动范围(应力幅应力幅)下降下降F0FF2F0FF22增大增大cm( )也也可可使使应应力力幅幅下下降降3同时降低同时降低cb，增大，增大cm和和F0F0二改善螺纹牙上载荷分布不均现象二改善螺纹牙上载荷分布不均现象1改善螺母结构：改善螺母结构
49、：悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母2采用钢丝螺套采用钢丝螺套3合理选配材料合理选配材料二改善螺纹牙上二改善螺纹牙上载荷分布不均现象载荷分布不均现象三减小应力集中的影响三减小应力集中的影响四采用合理的制造工艺方法四采用合理的制造工艺方法1采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的方法。采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的方法。2采用强化处理的方法（氮化、氰化、喷丸）采用强化处理的方法（氮化、氰化、喷丸）1采用大圆角和卸载结构。采用大圆角和卸载结构。2在设计、制造及装配上避免产生附加在设计、制造及装配上避免产生附加弯曲应力弯曲应力圆角和卸栽结构圆角和卸栽结构5-7 铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓联接的
50、强度计算联接的强度计算A失效形式失效形式： 1螺栓杆剪断螺栓杆剪断 2螺栓杆与被联接件孔壁的压溃螺栓杆与被联接件孔壁的压溃1剪切强度条件剪切强度条件螺杆的螺杆的2挤压强度条件挤压强度条件联接的联接的B强度条件强度条件式中：式中：如何正确理解联接的挤压强度公式？如何正确理解联接的挤压强度公式？问问注意：注意：取取Lmin及及 p小者代入计算小者代入计算投影面积投影面积A=d0*Lmin5-85-85-85-8 性能等级及许用应力性能等级及许用应力联接件材料联接件材料常用常用 Q235 103545冲击振动时冲击振动时15Cr40Cr30CrMnTi性能等级性能等级螺栓螺栓例如例如： 4.6抗拉强
51、度极限抗拉强度极限400MPa,屈服极限与抗拉强度极限之比屈服极限与抗拉强度极限之比为为0.6,可知屈服极限为可知屈服极限为:许用应力许用应力有有 s 、 t 、 s p三种一般而言螺栓与螺母的性能要相配一般而言螺栓与螺母的性能要相配一螺栓组联接的结构设计一螺栓组联接的结构设计1宜对称宜对称2受力合理受力合理3有合理的间距、边距有合理的间距、边距4尽量取偶数，且规格相同尽量取偶数，且规格相同5避免偏心避免偏心5-95-95-95-9螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计足够的扳手空间足够的扳手空间避免偏心避免偏心球面垫圈球面垫圈斜面处理斜面处理二螺栓组联接的受力分析二
52、螺栓组联接的受力分析目的目的：找到受力最大的螺栓及其所受的力：找到受力最大的螺栓及其所受的力假设假设：各螺栓规格相同各螺栓规格相同各螺栓预紧力相同各螺栓预紧力相同螺栓组中心与接合面形心重合螺栓组中心与接合面形心重合各螺栓在弹性限度内工作各螺栓在弹性限度内工作1受横向载荷时：分两种情况受横向载荷时：分两种情况A采用普通螺栓联接时采用普通螺栓联接时（结合面不滑移）（结合面不滑移）FFFFa)通过由预紧力所产生的结合面上的摩擦力通过由预紧力所产生的结合面上的摩擦力来平衡横向外载荷来平衡横向外载荷F，式中式中设每个螺栓预紧力都是F0B采用铰制孔用螺栓联接采用铰制孔用螺栓联接（结合面不滑移）（结合面不滑
53、移）b)通过剪切力通过剪切力F来平衡外载荷来平衡外载荷F，因此每个螺因此每个螺栓中受力相等，皆为栓中受力相等，皆为F。问题：问题： 受横向载荷时螺栓联接的强度如何进行计算？受横向载荷时螺栓联接的强度如何进行计算？1采用普通螺栓联接时按采用普通螺栓联接时按仅受预紧力仅受预紧力时的紧螺栓联时的紧螺栓联接的强度计算方法计算。接的强度计算方法计算。2采用铰制孔用螺栓联接时按铰制孔用螺栓联接的采用铰制孔用螺栓联接时按铰制孔用螺栓联接的强度计算强度计算方法计算。方法计算。2受旋转力矩时：分两种情况受旋转力矩时：分两种情况A采用普通螺栓联接采用普通螺栓联接（不发生转动）（不发生转动）O通过由预紧力通过由预紧
54、力F0所产生的结合面上的所产生的结合面上的摩擦力矩摩擦力矩来来平衡外载荷平衡外载荷T，因此每个螺栓中受力相等，皆为因此每个螺栓中受力相等，皆为F0ri越大，所需越大，所需F0就越小，所以应远距离分布。就越小，所以应远距离分布。讨论讨论问题：问题： 受旋转力矩时普通螺栓联接的强度如何受旋转力矩时普通螺栓联接的强度如何 进行计算？进行计算？采用普通螺栓联接时按采用普通螺栓联接时按仅受预紧力仅受预紧力时时的紧螺栓联接的强度计算方法计算的紧螺栓联接的强度计算方法计算B采用铰制孔用螺栓联接采用铰制孔用螺栓联接（不发生转动）（不发生转动）O通过剪切力通过剪切力F所产生的所产生的力矩力矩来平衡外载荷来平衡外
55、载荷T，由于此时由于螺栓的位置不同，因此每个由于此时由于螺栓的位置不同，因此每个螺栓的受力不相等，关键是找受力最大的螺螺栓的受力不相等，关键是找受力最大的螺栓所受到的力栓所受到的力Fmax变形协调条件变形协调条件：每个螺栓受到的剪切力与其到中心点的距每个螺栓受到的剪切力与其到中心点的距离成正比。离成正比。由变形协调条件可知：由变形协调条件可知：问题：问题： 受旋转力矩时铰制孔用螺栓联接的强度如何进行计受旋转力矩时铰制孔用螺栓联接的强度如何进行计算？算？采用铰制孔用螺栓联接时采用铰制孔用螺栓联接时首先首先找受力最找受力最大的螺栓所受到的力大的螺栓所受到的力Fmax，然后然后按铰制孔用按铰制孔用螺
56、栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算方法计算方法计算FGF”FTr单个螺栓所受最大横向力单个螺栓所受最大横向力螺栓很多,应取按照余弦定理合成所得最大的摩擦力即普通螺栓组同时受普通螺栓组同时受外力和外力矩作用外力和外力矩作用时预紧力的计算时预紧力的计算转距产生的切向力转距产生的切向力F”FTr单个螺栓所受最大横向力铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓连接连接FG3受轴向载荷时受轴向载荷时普通螺栓联接普通螺栓联接根据假设可知，每个螺栓所承担的工作拉力根据假设可知，每个螺栓所承担的工作拉力皆相等为皆相等为F，即：，即：问题：问题：受轴向载荷时受轴向载荷时普通普通螺栓联接的强度如何螺栓联接的强度如何进行计算？进行计
57、算？求出工作拉力求出工作拉力F后按后按受预紧力和工作受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接拉力的紧螺栓联接的强度计算的强度计算方法计算。方法计算。4受倾覆力矩时受倾覆力矩时普通螺栓联接普通螺栓联接O12345678O12345678M通过左右两侧螺栓与地基间所产生的力通过左右两侧螺栓与地基间所产生的力F形成的力形成的力偶来平衡外载荷偶来平衡外载荷M，由于此时由于螺栓的位置不同，由于此时由于螺栓的位置不同，因此每个螺栓的受力不相等，关键是找受力最大的因此每个螺栓的受力不相等，关键是找受力最大的螺栓所受到的力螺栓所受到的力Fmax变形协调条件变形协调条件：每个螺栓受到的工作拉力：每个螺栓受到的工作拉力与其
58、到中心点的距离成正比。与其到中心点的距离成正比。A 轴向工作载荷轴向工作载荷F式中式中Li各螺栓轴线到螺栓组对称中心的垂直距离各螺栓轴线到螺栓组对称中心的垂直距离 （ Li与与ri 含义不同）含义不同）由变形协调条件可知：由变形协调条件可知：单个螺栓工作拉力单个螺栓工作拉力B.倾覆力矩时倾覆力矩时普通螺栓普通螺栓联接的强度如何进行计算联接的强度如何进行计算？首先首先找受找受力最大的螺栓力最大的螺栓所受到的力所受到的力Fmax然后按然后按受受预紧力和工作预紧力和工作拉力的紧螺栓拉力的紧螺栓联接联接的强度计的强度计算算方法计算。方法计算。C承受倾覆力矩条件下接合面可靠工作条件承受倾覆力矩条件下接合
59、面可靠工作条件先算出倾覆力矩和轴向工作拉力产生的合力先算出倾覆力矩和轴向工作拉力产生的合力F轴向轴向受倾覆力矩作用的零件与底板不滑移的条件是残余预受倾覆力矩作用的零件与底板不滑移的条件是残余预紧力所产生的摩擦力大于滑移方向总外力紧力所产生的摩擦力大于滑移方向总外力不不滑滑移移用防滑移条件用防滑移条件算预紧力算预紧力FO受倾覆力矩作用的零件与底板不滑移的条件是残余预受倾覆力矩作用的零件与底板不滑移的条件是残余预紧力所产生的摩擦力大于滑移方向总外力紧力所产生的摩擦力大于滑移方向总外力不不滑滑移移 不不压压溃溃无无间间歇歇F1残余应力残余应力单个螺栓受轴向拉力：单个螺栓受轴向拉力：弯矩产生最大轴向力
60、弯矩产生最大轴向力工作载荷工作载荷在实际使用中，螺栓组所受的载荷是以上四种简在实际使用中，螺栓组所受的载荷是以上四种简单受力状态的不同组合，但不论如何复杂，都可以将单受力状态的不同组合，但不论如何复杂，都可以将其简化成上述简单受力状态，从而分别计算每个螺栓其简化成上述简单受力状态，从而分别计算每个螺栓的工作载荷，然后将其进行向量迭加得到每个螺栓的的工作载荷，然后将其进行向量迭加得到每个螺栓的总的工作载荷。总的工作载荷。对普通螺栓可按对普通螺栓可按轴向载荷以及倾覆力矩轴向载荷以及倾覆力矩来确定螺来确定螺栓的栓的工作拉力工作拉力，按，按横向载荷以及转矩横向载荷以及转矩来确定联接所需来确定联接所需的
61、的预紧力预紧力，最后求出螺栓的，最后求出螺栓的总拉力总拉力Q。对受力最大的对受力最大的对受力最大的对受力最大的螺栓进行强度计算。螺栓进行强度计算。螺栓进行强度计算。螺栓进行强度计算。对铰制孔用螺栓按对铰制孔用螺栓按横向载荷以及转矩横向载荷以及转矩来确定螺栓来确定螺栓的的工作剪力工作剪力，对受剪力最大的螺栓进行强度计算对受剪力最大的螺栓进行强度计算对受剪力最大的螺栓进行强度计算对受剪力最大的螺栓进行强度计算。说明：说明：教材例题教材例题 图示为一固定在立柱上的铸铁拖架图示为一固定在立柱上的铸铁拖架,总总载荷载荷F=4800N ,作用线与垂直方向夹角呈作用线与垂直方向夹角呈50O,设计设计此螺栓组
62、连接此螺栓组连接.34015022015050OF160M340150220105107Ncm3677N3085NMbHh查表得摩擦系数为则按不滑移条件确定预紧力取取得72.44N/cm2=0.72MPa0184.6N/cm2=1.84MPa不压溃不压溃无间隙无间隙单个螺栓直径的确定单个螺栓直径的确定单个螺栓受轴向拉力：单个螺栓受轴向拉力：弯矩产生最大轴向力弯矩产生最大轴向力工作载荷工作载荷单个螺栓直径单个螺栓直径这里选材料这里选材料Q235，性，性能等级能等级4.6，查表得：，查表得：注意注意:工作拉力是即考虑外部轴向拉力也考虑倾覆力矩所产工作拉力是即考虑外部轴向拉力也考虑倾覆力矩所产生的单
63、个螺栓承受的最大工作拉力生的单个螺栓承受的最大工作拉力,用以设计计算螺栓强度用以设计计算螺栓强度的的.而计算是否滑移仅取决于轴向工作拉力所造成的残余预而计算是否滑移仅取决于轴向工作拉力所造成的残余预紧力紧力.FF6个普通螺栓连接个普通螺栓连接,承受承受F=1000N的载荷的载荷,取接合面摩擦系取接合面摩擦系数数f=0.15,防滑系数防滑系数 K S=1.2,通过计算判断哪个方案合理通过计算判断哪个方案合理?50010001000FFTT200200100右侧最大为两者相加右侧最大为两者相加Fmax=1200N按照余弦定理合按照余弦定理合成矢量得成矢量得:可见用圆形分布可以预紧力小些可见用圆形分
64、布可以预紧力小些用绞制孔螺栓呢用绞制孔螺栓呢?F两者相加得螺栓受到两者相加得螺栓受到的最大横向力的最大横向力1000N。按照余弦定理合按照余弦定理合成矢量得成矢量得:可见用圆形分布可以预紧力小些可见用圆形分布可以预紧力小些153.43O产生要求的摩擦力产生要求的摩擦力所需要的预紧力为所需要的预紧力为:设计螺栓设计螺栓:普通螺栓普通螺栓:铰制孔螺栓铰制孔螺栓:单个螺栓所受的最单个螺栓所受的最大横向外力大横向外力(即应有即应有的摩擦力的摩擦力)单个螺栓所单个螺栓所受的最大横受的最大横向外力向外力仅受预紧力作仅受预紧力作用的螺栓强度用的螺栓强度计算计算设计一钢制汽缸盖螺栓组连接设计一钢制汽缸盖螺栓组
65、连接,已知汽缸内的工作已知汽缸内的工作压强为压强为P=01 Mpa,35号钢号钢,螺栓性能级别螺栓性能级别5.6,螺螺栓相对刚度栓相对刚度0.8,残余预紧力残余预紧力F1=1.5F, 应力集中系数为应力集中系数为K= =3 试试确定确定:(1)螺栓直径螺栓直径d和个数和个数z(2)验算密封要求验算密封要求(3)用图解法核算螺栓是否安全用图解法核算螺栓是否安全初选初选14个螺栓个螺栓参考表参考表12162010.86310.10614.70113.83518.37617.294dd2d1螺栓性能级别螺栓性能级别5.6250f工作拉力工作拉力F单个螺栓所受最大拉力为单个螺栓所受最大拉力为:F=49087/14=3506N350螺栓外径螺栓外径d则中径则中径0.9d小径小径0.8d取取M12螺栓螺栓工作压强小于工作压强小于1.6Mpa, 要保证气密性就必须螺栓间距小要保证气密性就必须螺栓间距小于于7d即即250f350实际间距小于规定间距可保实际间距小于规定间距可保证气密性证气密性M12螺栓螺栓:解出解出作图作图螺栓组计算小结螺栓组计算小结轴向力轴向力横向力横向力普通螺栓普通螺栓旋转力矩旋转力矩倾覆力矩倾覆力矩受力性质受力性质铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓
