机械设计基础第五版第10章连接

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1、机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接概述概述概述概述 任何机械均由若干零件按一定方式相互连接而成。任何机械均由若干零件按一定方式相互连接而成。如果相连接的零件其相对位置在工作时按一定的规律进如果相连接的零件其相对位置在工作时按一定的规律进行变化，此种连接称行变化，此种连接称动连接动连接 。如果相连接的零件在工作。如果相连接的零件在工作时其相对位置固定不变，此种连接称时其相对位置固定不变，此种连接称静连接静连接。例如：例如：机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接静连接静连接动连接动连接运动副运动副与动力与动力源组合源组合零件零件构件

2、构件机构机构机器机器静连接静连接动连接动连接(运动副运动副)可拆连接：可拆连接：不可拆连接不可拆连接：连连接接不损坏连接中的任一零件便可拆不损坏连接中的任一零件便可拆卸的连接，如螺纹连接、键连接、卸的连接，如螺纹连接、键连接、销连接等。销连接等。至少必须损坏连接中的一个至少必须损坏连接中的一个零件才能拆开的零件，如铆零件才能拆开的零件，如铆接、焊接、粘接等。接、焊接、粘接等。连接分类连接分类机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接 10-1 螺纹参数螺纹参数一、螺纹形成一、螺纹形成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速旋转，同时沿轴向作等速

3、移动的轨迹。等速旋转，同时沿轴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过圆柱体的轴线，就得到螺纹。通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹d2机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接二、螺纹及其类型二、螺纹及其类型外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接右旋螺纹右旋螺纹: :顺时针旋入顺时针旋入左旋螺纹左旋螺纹螺纹旋向判断螺纹旋向判断v旋向旋向(螺旋线方向螺旋线方向)：常用右旋，特殊常用右旋，特殊要求时用左旋要求时用左旋v旋向判断旋向判断:(1)

4、轴线垂直放，右边高轴线垂直放，右边高右旋右旋 左左边高边高左旋左旋(2)右手右手旋，前进旋，前进右旋右旋 左左手手旋，前进旋，前进左旋左旋机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接单线螺纹单线螺纹: :用于连接用于连接多线螺纹多线螺纹: :用于传动用于传动判断：横截面有几个螺纹的出判断：横截面有几个螺纹的出口线，就是几线的螺纹口线，就是几线的螺纹 红线是起始端头在后面，红线是起始端头在后面，图示中没有画出来图示中没有画出来 单线螺纹单线螺纹双线螺纹双线螺纹机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接 d2 三、三、 主要参数主要参数v大径大径d、D：最大直径最大直径公称直径公称直径v小径

5、小径d1：外螺纹的危险剖面直径外螺纹的危险剖面直径v 强度直径强度直径v中径中径d2、D2：假想直径，牙型沟槽宽假想直径，牙型沟槽宽与牙的宽度相等与牙的宽度相等 计算直径计算直径v螺距螺距P：相邻两牙轴向距离相邻两牙轴向距离v导程导程S：同一条螺纹线的相邻两牙间同一条螺纹线的相邻两牙间的轴向距离，的轴向距离，S = nPv升角升角y y ：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角v牙型角牙型角a a ：螺纹两侧边的夹角螺纹两侧边的夹角d1D, dSP机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接螺纹的加工方法：螺纹的加工方法：车外螺纹车外螺纹车内螺纹车内螺纹工件工件卡盘

6、卡盘车刀车刀磨削螺纹磨削螺纹滚压螺纹滚压螺纹攻螺纹攻螺纹机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接10-3 10-3 机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹（一）机械设备中的常用螺纹及（一）机械设备中的常用螺纹及牙型牙型1、三角形螺纹、三角形螺纹（2）管螺纹）管螺纹（1）普通螺纹）普通螺纹 牙牙型为型为等边三角形，牙型角等边三角形，牙型角= 60；分为粗牙和细牙两分为粗牙和细牙两种，种，粗牙螺纹用于一般连接，细牙螺纹在相同公称直径时粗牙螺纹用于一般连接，细牙螺纹在相同公称直径时, ,螺距小螺距小, ,螺纹深度浅螺纹深度浅, ,导程和升角也小，自锁性能好，适合用导程和升角也小，自锁性能好，适合用于

7、薄壁零件和微调装置。于薄壁零件和微调装置。 专用于管件连接的特殊细牙三角形螺纹，专用于管件连接的特殊细牙三角形螺纹，牙型角牙型角= 55= 55 特点：连接密封性好；特点：连接密封性好；牙型牙型:在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。廓形状。牙型牙型机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接 2、矩形螺纹、矩形螺纹 3、梯形螺纹、梯形螺纹 4、锯齿螺纹、锯齿螺纹 牙牙型型多为正方形，牙型角多为正方形，牙型角= 0；传动效率高，但精加工困难，磨传动效率高，但精加工困难，磨损后轴向间隙不易补偿。损后轴向间隙不易补偿。 牙牙型为型为梯形，牙型角梯形，牙型角=30

8、；传传动效率比矩形稍低，但制造工艺性好，动效率比矩形稍低，但制造工艺性好，牙根强度高，定心性好牙根强度高，定心性好 牙侧角牙侧角 两边不等两边不等 ，工作边为，工作边为3非非工作边为工作边为30；综合了矩形螺纹的高效综合了矩形螺纹的高效率和梯形螺纹牙根强度高的优点，率和梯形螺纹牙根强度高的优点，适用适用于单向受载的传动螺旋于单向受载的传动螺旋。机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接二、常用螺纹的立体图二、常用螺纹的立体图应应用用机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接10-4 10-4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件v螺栓连接螺栓连接普通螺栓连接普通

9、螺栓连接铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接v双头螺柱连接双头螺柱连接v螺钉连接螺钉连接v紧定螺钉紧定螺钉v其它连接其它连接：地脚螺栓、吊环螺钉：地脚螺栓、吊环螺钉v螺纹连接类型主要根据受力、结构形式、螺纹连接类型主要根据受力、结构形式、装拆要求等进行选择装拆要求等进行选择 一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接螺栓连接螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接v特点：特点：孔与杆间有间隙、被连接孔与杆间有间隙、被连接件上无需切制螺纹、装拆方便件上无需切制螺纹、装拆方便v适用场合：适用场合：经常装拆的一般场合经常装拆的一般场合铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接v特点

10、：特点：孔与杆间无间隙、被孔与杆间无间隙、被连接件上无需切制螺纹、装连接件上无需切制螺纹、装拆方便拆方便v适用场合：适用场合：承受横向载荷的承受横向载荷的场合场合机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接双头螺柱连接双头螺柱连接v特点：特点：螺杆两端均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，螺杆两端均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母；另一端配以螺母；被连接件之一为光孔、另一个为螺纹被连接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。孔。v适用场合：用于被连接件之一较厚、经常装拆的场合适用场合：用于被连接件之一较厚、经常装拆的场合机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接螺钉连接螺钉连接v特点：特

11、点：被连接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。只用螺被连接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。只用螺钉，不用螺母，直接把螺钉拧进被连接件的螺纹孔中，钉，不用螺母，直接把螺钉拧进被连接件的螺纹孔中，装拆方便。装拆方便。v适用场合：被连接件之一较厚，适用场合：被连接件之一较厚，载荷较轻载荷较轻，且不常装拆且不常装拆的场合。的场合。机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接紧定螺钉连接紧定螺钉连接适用场合：适用场合：v多用于轴上零件的固多用于轴上零件的固定，传递较小的力定，传递较小的力v锥端螺钉连接锥端螺钉连接v平端螺钉连接平端螺钉连接v圆柱端螺钉连接圆柱端螺钉连接特点：特点：利用拧入被连接件螺纹孔中的螺钉

12、末端顶住另一零利用拧入被连接件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面，以固定零件的相对位置。件的表面，以固定零件的相对位置。机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接其他连接其他连接v地脚螺栓连接、地脚螺栓连接、吊环螺栓连接吊环螺栓连接、 T形槽螺栓连接形槽螺栓连接机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接二、螺纹紧固件二、螺纹紧固件1.1.螺螺栓栓 常用的标准螺纹连接件有螺栓、螺钉、常用的标准螺纹连接件有螺栓、螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈和防松零件等。双头螺柱、螺母、垫圈和防松零件等。这些零件的结构形式和尺寸已经标准化。这些零件的结构形式和尺寸已经标准化。机械设计基础第机械设计基础第10

13、章章 连接连接2 2、双头螺柱、双头螺柱机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接3、螺钉、紧定螺钉、螺钉、紧定螺钉机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接4 4. .垫圈垫圈机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接5、特殊螺丝、螺母、特殊螺丝、螺母机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接新型螺丝和螺母新型螺丝和螺母机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接10-5 10-5 螺纹连接的预紧与防松螺纹连接的预紧与防松 一般螺纹连接在装配时都必须拧紧一般螺纹连接在装配时都必须拧紧预紧预紧。 这个预加的作用力这个预加的作用力预紧力预紧力。一、螺纹连接的预紧一、螺纹连接的预

14、紧1 1、预紧、预紧的目的的目的 ：1 1）提高连接的紧密性）提高连接的紧密性2 2）防止连接松动）防止连接松动3 3）提高连接件强度）提高连接件强度2、拧紧力矩的计算、拧紧力矩的计算 拧紧力矩拧紧力矩T T是用以克服螺纹副相对转动的阻力矩是用以克服螺纹副相对转动的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2 ，它与预紧力，它与预紧力Fa间的间的关系为：关系为：对于对于M10-M68M10-M68的粗牙螺纹的粗牙螺纹F Fa a值是由螺纹连接的要求来决定的。值是由螺纹连接的要求来决定的。机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接3 3、控制、控制T T的方法的方法T

15、F T F 拉断、滑扣拉断、滑扣T不能满足工作要求不能满足工作要求控制控制T T的大小的大小一般情况凭经验，拧紧即可。一般情况凭经验，拧紧即可。方法：方法：定力矩扳手定力矩扳手测力矩扳手测力矩扳手冲击扳手冲击扳手机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松螺纹连接件一般采用：螺纹连接件一般采用：单线粗牙的普通螺纹单线粗牙的普通螺纹：能够满足自锁条件：能够满足自锁条件但为什么还要防松？但为什么还要防松？能保证自锁的条件是：静载荷和工作温度能保证自锁的条件是：静载荷和工作温度变化不大的场合。变化不大的场合。在冲击、振动或变载荷作用下，螺纹副间在冲击、振动或变载

16、荷作用下，螺纹副间的摩擦力可能在瞬间减小或消失。的摩擦力可能在瞬间减小或消失。这种现象多次重复后，会使连接松脱。这种现象多次重复后，会使连接松脱。防松的根本原理防松的根本原理防止螺旋副相对转动防止螺旋副相对转动防止螺旋副相对转动防止螺旋副相对转动机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接摩擦防松摩擦防松机械防松机械防松破坏螺纹副的运动关系防松破坏螺纹副的运动关系防松3、防松的方法、防松的方法机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接摩擦防松摩擦防松v使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力矩螺旋副转动的摩擦阻力矩弹簧垫

17、圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母尼龙圈锁紧螺母尼龙圈锁紧螺母机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接机械防松机械防松v用机械装置把螺母和螺栓连成一体，消除了它们之间用机械装置把螺母和螺栓连成一体，消除了它们之间相对转动的可能性相对转动的可能性开口销开口销带翅垫片带翅垫片止动垫片止动垫片机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接其它：其它：破坏螺纹副关系破坏螺纹副关系冲点法冲点法粘合法粘合法机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接焊点法焊点法机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接串连钢丝串连钢丝机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接10-6 10-6 螺栓连接的强度计算

18、螺栓连接的强度计算 螺栓连接强度计算的目的：是根据强螺栓连接强度计算的目的：是根据强度条件确定螺栓直径，而螺栓和螺母的螺度条件确定螺栓直径，而螺栓和螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸均按标准选定。纹牙及其他各部分尺寸均按标准选定。螺栓连接螺栓连接受拉螺栓受拉螺栓受剪螺栓受剪螺栓u松连接：不拧紧，无预紧力松连接：不拧紧，无预紧力F F，仅受工作载荷仅受工作载荷F Fu紧连接：需拧紧紧连接：需拧紧仅受预紧力仅受预紧力F F同时受预紧力同时受预紧力F F和和工作载荷工作载荷F F螺栓的分类螺栓的分类机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接螺栓的主要螺栓的主要失效形式失效形式1、螺栓杆拉断、螺栓杆拉断

19、2、螺纹的压溃和剪断、螺纹的压溃和剪断3、经常装拆导致滑扣、经常装拆导致滑扣机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接工作时，螺栓受纯拉伸，工作载荷为工作时，螺栓受纯拉伸，工作载荷为 Fa（N）。）。 校核式校核式 设计式设计式一、松螺栓连接的强度计算一、松螺栓连接的强度计算一、松螺栓连接的强度计算一、松螺栓连接的强度计算特点：特点：装配时，螺母不拧紧；装配时，螺母不拧紧；强度条件强度条件：式中：式中：d d1 1危险截面计算直径危险截面计算直径许用拉应力许用拉应力查手册，选螺栓查手册，选螺栓机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接二、紧螺栓连接的强度计算二、紧螺栓连接的强度计算二、

20、紧螺栓连接的强度计算二、紧螺栓连接的强度计算（1 1 1 1）仅承受预紧力的紧螺栓连接仅承受预紧力的紧螺栓连接仅承受预紧力的紧螺栓连接仅承受预紧力的紧螺栓连接普通螺栓连接（受拉螺栓连接）普通螺栓连接（受拉螺栓连接）特点：特点：特点：特点：装配时，螺母需拧紧装配时，螺母需拧紧,螺栓受预紧力（预加螺栓受预紧力（预加锁紧力）锁紧力）F和螺纹阻力矩和螺纹阻力矩T1的作用。的作用。特点：特点：工作前拧紧，在拧紧力矩工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下，复合应力状态作用下，复合应力状态:强度计算强度计算强度计算强度计算：要考虑到螺栓杆同时受拉应力和扭转剪应力的作用。：要考虑到螺栓杆同时受拉应力和扭转剪应力的作用

21、。螺栓是塑性材料螺栓是塑性材料应按第四强度理论求拉扭合成当量应力：应按第四强度理论求拉扭合成当量应力：预紧力预紧力F 产生拉伸应力产生拉伸应力螺纹摩擦力矩螺纹摩擦力矩T1产生剪应力产生剪应力 机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接系数系数系数系数 1.31.31.31.3的含义是的含义是的含义是的含义是 对于普通螺栓连接的标准螺栓来说，对于普通螺栓连接的标准螺栓来说，虽然同时受拉应力和扭转剪应力作用，但计算时可作为纯拉伸虽然同时受拉应力和扭转剪应力作用，但计算时可作为纯拉伸的情况处理，即只需将拉伸载荷加大的情况处理，即只需将拉伸载荷加大30%30%以考虑扭转剪应力的影以考虑扭转剪应力的

22、影以考虑扭转剪应力的影以考虑扭转剪应力的影响响响响。 校核式校核式 设计式设计式 简化处理如下简化处理如下简化处理如下简化处理如下：对于：对于M10M64的钢制普通螺栓的钢制普通螺栓 、 d2 /d1取取统计平均值、统计平均值、 =arctan0.17 0.5 因此，当量应力为：因此，当量应力为：其中：其中：机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接(2) 受横向载荷的紧螺栓连接受横向载荷的紧螺栓连接 如图所示的螺栓连接，承受垂直于螺栓轴线的横向工作如图所示的螺栓连接，承受垂直于螺栓轴线的横向工作载荷载荷F F，图中螺栓与孔之间留有间隙。工作时，若结合面，图中螺栓与孔之间留有间隙。工作时，

23、若结合面内的摩擦力足够大，则被连接件之间不会发生相对滑动。内的摩擦力足够大，则被连接件之间不会发生相对滑动。因此螺栓所需的轴向压紧力（即预紧力）应满足因此螺栓所需的轴向压紧力（即预紧力）应满足: : 式中：式中：F0为预紧力；为预紧力；C为可靠性系数，通常取为可靠性系数，通常取C=1.1-1.3；m为接合面数目；为接合面数目；f为接合面摩擦系数。为接合面摩擦系数。机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接强度计算强度计算:v校核式校核式 :v设计式设计式:mm mm u讨论讨论:当当f =0.15、C=1.2、 m =1时，时，F08F 即预紧力应为横向工作载荷的即预紧力应为横向工作载荷的

24、8 8倍，所以螺栓连倍，所以螺栓连接靠摩擦力来承担横向载荷时，其尺寸是较大的。接靠摩擦力来承担横向载荷时，其尺寸是较大的。机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接 为了避免上述缺点，可用键，套筒或销承担横向工作为了避免上述缺点，可用键，套筒或销承担横向工作载荷时，而螺栓仅起连接作用。也可以采用螺杆与孔之载荷时，而螺栓仅起连接作用。也可以采用螺杆与孔之间没有间隙的铰制孔用螺栓来承受横向载荷。这些减载间没有间隙的铰制孔用螺栓来承受横向载荷。这些减载装置中的键，套筒，销和铰制孔用螺栓可按受剪切和受装置中的键，套筒，销和铰制孔用螺栓可按受剪切和受挤压进行强度校核。挤压进行强度校核。机械设计基础第

25、机械设计基础第10章章 连接连接(3) 受轴向载荷的紧螺栓连接受轴向载荷的紧螺栓连接v受载荷形式受载荷形式拧紧过程中拧紧过程中: 轴向总拉伸轴向总拉伸Fa 、扭力、扭力Tv工作时，工作时，再承受工作载荷再承受工作载荷FEv此时，螺栓所受的总拉力此时，螺栓所受的总拉力:vFa = F0+FE ?TF0F0FEFEFaFav须根据静力平衡方程和变形协调条件求解须根据静力平衡方程和变形协调条件求解机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接受力和变形关系受力和变形关系b0c0 TF0F0FEFEFaFaF0F0FRFR预紧预紧F0受载受载F螺栓螺栓被连接件被连接件拉力拉力F0，伸长，伸长b0压力压

26、力F0，压缩，压缩c0拉力拉力Fa, 伸长伸长b0 + + 压力压力FR, 压缩压缩c0 - 未预紧未预紧 未受力、无变形未受力、无变形未受力、无变形未受力、无变形v变形协调条件变形协调条件:v 1= 2= FaE +F0 FaE +FR机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接FR：残余预紧力：残余预紧力u结论结论: :当螺栓受到轴向外载荷当螺栓受到轴向外载荷FE的作用，被连接件的作用，被连接件则要产生回弹变形则要产生回弹变形, ,预紧力预紧力F0要减小至要减小至FR。 在受轴向工作载荷的螺栓连接中，螺栓实际承受在受轴向工作载荷的螺栓连接中，螺栓实际承受的总拉伸载荷的总拉伸载荷为为: 连

27、接不出现缝隙，应满足连接不出现缝隙，应满足 FR 0注意注意:有紧密性要求的连接，取有紧密性要求的连接，取 FR =( 1.51.8 ) F对不太重要的连接对不太重要的连接:若外载荷稳定，取若外载荷稳定，取FR=（0.20.6）F 若外载荷有变动，取若外载荷有变动，取FR=（0.61.0）F机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接强度计算强度计算:v校核式校核式 :v设计式设计式:机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接三、受剪螺栓连接三、受剪螺栓连接特点特点特点特点: :孔和杆之间无间隙，多用配孔和杆之间无间隙，多用配合尺寸，能精确定位，但加工合尺寸，能精确定位，但加工精度要求高

28、。精度要求高。加横向载荷加横向载荷F后，靠挤压和后，靠挤压和剪切承担载荷。剪切承担载荷。主要失效形式主要失效形式主要失效形式主要失效形式为：压溃、剪为：压溃、剪断。断。强度计算：强度计算：挤压强度条件：挤压强度条件：剪切强度条件：剪切强度条件：dsd0机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接10-7 螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力v材料：材料：一般用途：一般用途：低碳钢或中碳钢低碳钢或中碳钢 (3545及及Q235Q275)重要连接：重要连接：合金钢（合金钢（ 40Cr、30CrMnTi ）v国标国标(GB/T 3098.1-2000)规定螺栓按材料的力学性规定螺栓按材料的力学

29、性能分出十个等级：能分出十个等级：v3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9v规则：规则：小数点前数字表示小数点前数字表示s sB/100, 小数点后数字表小数点后数字表示示10s sS/s sBv如：如：5.8级：表示级：表示s sB=500MPa ，s sS=400MPav许用应力：许用应力：表表10-6机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接10-8 10-8 提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施 螺栓连接承受轴向变载荷时，其损坏形式螺栓连接承受轴向变载荷时，其损坏形式

30、多为螺栓杆部分的疲劳断裂，通常都发生在多为螺栓杆部分的疲劳断裂，通常都发生在应力集中较严重之处，即螺栓头部，螺纹收应力集中较严重之处，即螺栓头部，螺纹收尾部和螺母支承平面所在处的螺纹。尾部和螺母支承平面所在处的螺纹。影响连接强度的因素很多，如材料、结构、尺寸、影响连接强度的因素很多，如材料、结构、尺寸、工艺、螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能等。工艺、螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能等。 机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接1、减少螺栓应力幅、减少螺栓应力幅 当螺栓所受轴向工作载荷变化时，将引起螺栓的总当螺栓所受轴向工作载荷变化时，将引起螺栓的总拉力和应力变化。螺栓的最大应

31、力一定时，应力幅越小，拉力和应力变化。螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，疲劳强度越高。疲劳强度越高。 在工作载荷和剩余预紧力不变的情况下，减小螺栓在工作载荷和剩余预紧力不变的情况下，减小螺栓刚度或增大被连接件的刚度都能达到减小应力幅的目的。刚度或增大被连接件的刚度都能达到减小应力幅的目的。 工程上减小螺栓刚度的具体措施工程上减小螺栓刚度的具体措施采用细长杆螺栓采用细长杆螺栓 使用空心螺栓使用空心螺栓利用弹性元件利用弹性元件机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接工程上增大被连接件刚度的方法工程上增大被连接件刚度的方法 被连结件本身的刚度是较大的，但被连结件的接合面被连结件本身的刚度是较大

32、的，但被连结件的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度。若采用金属薄因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度。若采用金属薄垫片或采用垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连结形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连结件原来的刚度。件原来的刚度。 机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接2、改善螺纹牙间载荷分布不均匀状况、改善螺纹牙间载荷分布不均匀状况 工作中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受压工作中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减。其余各圈依

33、次递减。 办法：降低螺母刚性，易变形、增办法：降低螺母刚性，易变形、增加协调性，以缓和矛盾加协调性，以缓和矛盾 悬置螺母；悬置螺母；环槽螺母；环槽螺母；内斜螺母；内斜螺母；组合螺母（环槽与内斜组合等）。组合螺母（环槽与内斜组合等）。具体改善措施具体改善措施机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接3 3、减小应力集中、减小应力集中 螺纹的牙根、螺栓头部与栓杆交接处，都有应力集螺纹的牙根、螺栓头部与栓杆交接处，都有应力集中，是产生断裂的危险部位。其中螺纹牙根的应力集中中，是产生断裂的危险部位。其中螺纹牙根的应力集中对螺栓的疲劳强度影响很大。对螺栓的疲劳强度影响很大。 工程上具体措施工程上具体

34、措施增大螺纹牙根的圆角半径增大螺纹牙根的圆角半径卸载过渡结构卸载过渡结构切制卸载槽切制卸载槽机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接 4 4、避免或减小附加应力、避免或减小附加应力 由于设计、制造或安装上的由于设计、制造或安装上的疏忽，有可能使螺栓受到附加弯疏忽，有可能使螺栓受到附加弯曲应力，这对螺栓疲劳强度的影曲应力，这对螺栓疲劳强度的影响很大，应设法避免。响很大，应设法避免。 工程上具体措施工程上具体措施采用凸台或沉头座等结构采用凸台或沉头座等结构经切削加工后可获得平经切削加工后可获得平整的支承面整的支承面机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接5 5、采用合理的制造工艺方法、

35、采用合理的制造工艺方法1）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度提高）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度提高3040% 2）冷冷作作硬硬化化，表表层层有有残残余余应应力力（压压）、氰氰化化、氮氮化化、喷喷丸丸等等可提高疲劳强度可提高疲劳强度3）热热处处理理后后再再进进行行滚滚压压螺螺纹纹，效效果果更更佳佳，强强度度提提高高70100%，此法具有优质、高产、低消耗功能，此法具有优质、高产、低消耗功能机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接1、螺旋传动的组成与功用、螺旋传动的组成与功用组成：组成：螺旋传动是由螺杆与螺母构成的螺旋传动是由螺杆与螺母构成的功用：功用：将回转运动转变为直线运动将回

36、转运动转变为直线运动运运动动形形式式螺杆螺杆螺母螺母螺螺杆杆螺螺母母（旋旋转转）螺杆（转动螺杆（转动并移动）并移动）螺母螺母螺杆螺杆螺母螺母（转动（转动并移动）并移动）螺杆转动螺杆转动螺母移动螺母移动螺杆固螺杆固定螺母转定螺母转动和移动动和移动螺母固螺母固定螺杆转定螺杆转动和移动动和移动螺母转动螺母转动螺杆移动螺杆移动10.9 10.9 螺旋传动螺旋传动螺旋传动螺旋传动机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接2二、螺旋传动的类型与特点二、螺旋传动的类型与特点按照螺纹按照螺纹副的摩擦副的摩擦性质分类性质分类滑动螺旋滑动螺旋传动传动滚动螺滚动螺旋传动旋传动静压螺静压螺旋传动旋传动按照螺旋按照

37、螺旋传动的用传动的用途分类途分类传力传力螺旋螺旋传导传导螺旋螺旋调整调整螺旋螺旋优点：结构优点：结构简单、制造方便、简单、制造方便、传动平稳、噪声传动平稳、噪声小，可获得很大小，可获得很大的减速比，从而的减速比，从而能够承受较大的能够承受较大的轴向载荷，并可轴向载荷，并可实现自锁。实现自锁。缺点：磨损大、缺点：磨损大、效率低。效率低。优点：摩擦损失优点：摩擦损失比滑动螺旋小，故而比滑动螺旋小，故而效率高；效率高；缺点：滚动体需缺点：滚动体需要返回通道，体积大，要返回通道，体积大，制造成本高。制造成本高。优点：传动摩优点：传动摩擦损失和磨损都很擦损失和磨损都很小，效率很高；小，效率很高；缺点：需

38、要有缺点：需要有一套油路装置，结一套油路装置，结构复杂。构复杂。主要用来传主要用来传递动力的螺递动力的螺旋传动旋传动.主要用来传主要用来传递运动的螺递运动的螺旋传动旋传动.主要用于主要用于调整、固调整、固定零件位定零件位置的螺旋置的螺旋传动传动.螺旋面间注螺旋面间注入静压油，入静压油，为液体摩擦为液体摩擦状态。状态。螺旋面间装有滚动螺旋面间装有滚动体的螺旋传动，为体的螺旋传动，为滚动摩擦状态滚动摩擦状态.螺杆与螺母直接螺杆与螺母直接接触，彼此间为接触，彼此间为滑动摩擦状态滑动摩擦状态.机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接返回通道返回通道反向器反向器（返返回通道）回通道）机械设计基础第

39、机械设计基础第10章章 连接连接螺旋传动应用螺旋传动应用螺旋启闭机螺旋启闭机机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接10-11 键连接和花键连接键连接和花键连接机械设计基础第机械设计基础第10章章 连接连接小结小结1.1.掌握常用螺纹的类型、特点、和主要参数；掌握常用螺纹的类型、特点、和主要参数； 2.2.掌握螺纹连接的掌握螺纹连接的预预紧和防松；紧和防松； 3.3.掌握掌握螺栓的失效形式螺栓的失效形式单个螺栓连接的受力分析单个螺栓连接的受力分析和强度计算；和强度计算； 4.4.了解螺纹连接件的材料和许用应力；了解螺纹连接件的材料和许用应力； 5.5.掌握掌握提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施; ;6.6.了解了解螺旋传动螺旋传动;7.7.掌握掌握键连接和花键连接键连接和花键连接