第5章 螺纹联接 机械设计(机械零件)

1、内螺纹外螺纹Pd1d2d60内螺纹外螺纹Pd1d2d60内螺纹外螺纹Pd1d2d60内螺纹外螺纹Pd1d2d60外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d30Pd1d2d外螺纹内螺纹30Pd1d2d外螺纹内螺纹30Pd1d2d外螺纹内螺纹30Pd1d2d外螺纹内螺纹P330内螺纹外螺纹d1d2dP330内螺纹外螺纹d1d2dP330内螺纹外螺纹d1d2dP330内螺纹外螺纹d1d2d锯齿形螺纹三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹表61 螺纹的主要类型、特点和应用种类牙 型 图特 点 和 应 用联接螺纹普 通螺纹 牙型为等边三角形，牙型角=60,内外螺

2、纹旋合留有径向间隙。外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。同一公称直径按螺距大小 ， 分为粗牙和细牙。细牙螺纹的牙型与粗牙相似，但螺距小，升角小，自琐性较好，强度高，因牙细不耐磨，容易滑扣。一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的联接中，也可作为微调机构的调整螺纹用管螺纹 牙型为等腰三角形，牙型角55，牙顶有较大的圆角，螺纹分布在锥度为1:16的圆锥管壁上。它包括圆锥内螺纹与圆锥外螺纹和圆柱内螺纹与圆锥外螺纹两种联接形式。螺纹旋合后，利用本身的变形就可以保证联接的紧密性，不需要任何填料，密封简单。适用于管子、管接头、旋塞、阀门和其它螺纹联接的附件。传

3、 动螺纹矩形螺纹牙型为矩形，牙型角=0。其传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度较低。为了便于铣、磨削加工，可制成10的牙型角。 矩形螺纹尚未标准化，推荐尺寸:d=5d1/4,P=d1/4。目前已逐渐被梯形螺纹所替代。梯形螺纹牙型为等腰梯形 ，牙型角=30。内外螺纹以锥面贴紧不易松动。与矩形螺纹相比，传动效率低，但工艺性好，牙根强度高，对中性好。如用剖分螺母。还可以调整间隙。梯形螺纹是最常用的传动螺纹。锯齿形螺纹牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角为 3，非工作面的牙侧角为30。外螺纹牙根有较大 的圆角 ，以减小应力集中。内外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对

4、中。这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率高、梯形螺纹牙根强度高的特点，但只能用于单向力的螺纹联接或螺旋传动中，如螺旋压力机。43 . 12maxccadQQpQpmbbmOb力变 形变 形力力bObm变 形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)QpQpmbbmOb力变 形变 形力力bObm变 形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)Ddh6 0dBA60EECCHH用加高螺母用普通螺母第5章 螺纹联接与螺旋传动 51 螺 纹 第二篇 联 接如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同样改变平面图形K，可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹一、螺纹的形成yy

5、KddLyyKddLyyKddLyyKddL按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹按位置： 内螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹在圆柱的外表面形成的螺纹三角形螺纹： 粗牙螺纹一般联接多用粗牙螺纹 细牙螺纹同样的公称直径下，螺距小，自锁性好，适于薄壁、细小零件和冲击变载等根据螺旋线绕行方向： 左旋如图 右旋常用根据螺旋线头数： 单头螺纹（n=1）用于联接 双头螺纹（n=2）如图 多线螺纹（n2）用于传动二、螺纹的类型1）外径（大径）d（D）与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱 面直径，亦称公称直径2）内径（小径）d1(D1) 与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径3）中

6、径d2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱 面的直径，d20.5(d+d1)三、螺纹的主要参数d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh4）螺 距 P 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间 的轴向距离5）导程（L）同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线 上的对应两点间的轴向距离6）线 数 n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4 螺距、导程、线数之间关系：L =nP d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd

7、2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh7）螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋 线轴线的平面的夹角8）牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9）牙型斜角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角22/dnParctgdarctgLd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhvvffarctancostan1)tan(tanv2)tan(2)tan(22dGdFMGFvv螺旋副的自锁条件为：螺旋副的传动效率为：克

8、服轴向力G匀速上升所需的圆周力：四、常用螺纹的种类、特点与应用具体见表5-152 螺纹联接的类型及螺纹联接件 一、螺纹联接主要类型1、螺栓联接a) 普通螺栓联接被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。b) 铰制孔用螺栓联接装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制孔螺栓联接dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b

9、)2、双头螺柱联接螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。拆装时只需拆螺母，而不将双头螺柱从被联接件中拧出。3、螺钉联接适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1特殊联接：地脚螺栓联接 , 吊环螺钉联接4、紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。(a)(b)(a)(b)(

10、a)(b)(a)(b)二、螺纹联接件 2）双头螺柱两端带螺纹 A型有退刀槽 B型无退刀槽1）螺栓 普通螺栓 六角头，小六角头，标准六角头，大六角头, 内六角 铰制孔螺栓螺纹部分直径较无螺纹部分小rdadsklskllgd1530辗制末端esrdadsklskllgd1530辗制末端esbmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型4）紧定螺钉 锥 端适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平 端接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸 圆柱端压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位

11、置轻材料和金属薄板3）螺钉 与螺栓区别要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹nbXdktldRnbXdktldRltnd90Rltnd90R6）螺母 六角螺母：标准，扁，厚 5）自攻螺钉由螺钉攻出螺纹emsd3015emsd3015emsd3015emsd3015圆螺母+止退垫圈带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈

12、斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈7）垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈52 螺纹联接的预紧和防松 一、预紧(拧紧)预紧目的保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要求，防漏气，接触面积要大，靠摩擦力工作，增大刚性等。增大刚性增加联接刚度、紧密性和提高防松能力预紧力QP预先轴向作用力（拉力）螺纹联接：松联接在装配时不拧紧，只在于受外载时才受到力的作用 紧联接在装配时需拧紧，即在承载时，已预先受力，预

13、紧力QP预紧过紧预紧力QP过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度 过松预紧力QP过小，工作不可靠 扳手拧紧力矩T=FHL, 拧紧时螺母：T=T1+T2T拧紧力矩 T1螺纹摩擦阻力矩 T2螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩FH作用于手柄上的力，L力臂2)(21dtgQTvP)(31202030302dDdDQfTpc)(32)(21 20203030221dDdDtgdQTTTvp)(32)(21202030202dDdDdtgddKvdKQTP 一般 K=0.10.3 拧紧力矩系数由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于重要的联接不宜小于M12M16TT2T1TT2T1预紧力QP的控制：

14、测力矩板手测出预紧力矩，如左图定力矩板手达到固定的拧紧力矩T时，弹簧受压将自动打滑，如右图测量预紧前后螺栓伸长量的方法精度较高(LM=LS+Qp/Cb) 12图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手1234二、螺纹防松 1、防松目的实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故 2、防松原理消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。

15、3、防松办法及措施 上螺母螺栓下螺母上螺母螺栓下螺母1）摩擦防松 双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等 弹簧垫圈自锁螺母螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧2）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等3）永久防松：端铆、冲点、点焊4）化学防松粘合 (a )正 确(b )不 正 确(a )正 确(b )不 正 确开槽螺母与开口销圆螺母与止动垫圈串联钢丝(a )正 确(b )不 正 确56 单个螺栓联接的强度计算 针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，而失效形式是设计计算依据和

16、出发点。1、失效形式和原因 受拉螺栓螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂受剪螺栓螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断b）失效原因：应力集中 a）失效形式 工程中螺栓联接多数为疲劳失效 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展2、设计计算准则与思路、松螺栓联接F如吊钩螺栓，工作前不拧紧，无QP，只有工作载荷F起拉伸作用强度条件为：421dF验算用 设计用 d1螺栓危险截面直径（mm）许用拉应力 N/mm2 (MPa) 41Fd见式537二、紧螺栓联接工作前有预紧力QP工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下：预紧力QP

17、产生拉伸应力螺纹摩擦力矩T1产生剪应力 复合应力状态:2141dQp5 . 045 . 0461042)(161)(2212123121dQMMdQddtgdtgdQWTPPcvvp当按第四强度理论：3 . 1322ca 强度条件为：43 . 121dQPca 43 . 121dQPca式中：式中：QP P 预紧力（预紧力（N） T1 1 螺纹摩擦力矩，起扭剪作用，又称螺纹扭螺纹摩擦力矩，起扭剪作用，又称螺纹扭矩，矩，N.mm W-截面系数截面系数 1.31.3系数系数 将外载荷提高将外载荷提高30%30%，以考虑螺纹摩，以考虑螺纹摩擦力矩对螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的擦力矩对螺栓联接强度

18、的影响，这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理，大大简化复合应力状态简化为纯拉伸来处理，大大简化了计算手续，故又称简化计算法了计算手续，故又称简化计算法 2、受轴向工作载荷的紧螺栓联接强度计算工作特点：工作前拧紧，有QP；工作后加上工作载荷F 工作前、工作中载荷变化工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F解决问题： a) 保证安全可靠的工作，QP=？ b) 工作时螺栓总载荷， Q=？ 分析： 图1，螺母未拧紧螺栓螺母松驰状态 QpQpQpQpQ pQ pQ pQ pFbmbmQpQpQpQpQ pQ pQ pQ pFbmbm 图，拧紧预紧状态 凸缘压m QP 螺栓杆拉b QP FQQQppbbb

19、b从 图3，加载F后工作状态栓杆继续拉凸缘 放松 ppmmmmQQ从残余预紧力 总载QpQpQpQpQpQpQpQpFbmbm 作图，为了更明确以简化计算（受力变形图）设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比 单个紧螺栓联接受力变形图QpQpmbbmOb力变形变形力力bObm变形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)QpQpmbbmOb力变 形变 形力力bObm变 形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c) 左图拧紧螺母时,螺栓与被联接件的力与变形 右图将上两图合并，并施加工作载荷F从图线可看出，螺栓受工作载荷F时，螺栓总载荷： PPQFQFQ变形协调条件： 凸缘压力减量 PPQQ变形缩

20、小m QpQpQpQpQpQpQpQpFbmbm栓杆拉力增量 QQP变形增大b mb变形协调条件 QpQpmbbmOb力变 形变 形力力bObm变 形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)由图可知，螺栓刚度： FFCQtgCbbbPbb被联接件刚度： FFFCQtgCmmmPmmmbbmbmbCCCFFCCFFFtantanFKFCCCFcmbbmbbcCCCK称螺栓的相对刚度 F 部分工作载荷 FKQQFKQFQQFQQCPPcpp)1 ( p又QpQpmbbmOb力变 形变 形力力bObm变 形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)对残余预紧力的要求，为保证受载后接合面联接的紧密性

21、应使0PQQP的取法: QP =(1.5(1.51.8)F1.8)F有密封要求 一般联接 QP =（0.20.6）F 载荷稳定 QP =（0.61.0）F 载荷不稳定 QPF 地脚螺栓联接 mbbPcPPPCCCFQKFQFQQFQ讨论： ） 最不利的情况 ) 1(CPmbKFQQCC)0(CPmbKQQCC） 最理想的情况 ）不允许的情况有缝隙存在，漏气 0PQ）降低螺栓受力的措施： a) 必须采用刚度小螺栓（空心、加长、细颈）b) 加硬垫片或直接拧在凸缘上均可提高强度 ）为联接紧密、不漏气，要求 0PQFQQFQQPP6）计算时可根据已知条件选择其一进行计算a）轴向静载荷紧螺栓联接强度计算

22、 静载荷F不变，Q为静载，但考虑补充拧紧防断 强度条件验算公式： 43 . 121dQca43 . 11Qd设计公式： b）轴向变载荷紧螺栓联接疲劳强度计算( )分析：当工作载荷，由0F 21max4dQQ 螺栓总载，由QpQ QP 21min4dQQPp212121minmax22412/2dFKdFCCCdFCmbba：应力幅Cmin变形力时间QQpQpFFbm螺栓中总拉力的变化3、当验算不满足时措施：add1b) 最好改善结构、降低应力集中。包括：工艺、结构、制造、CmCb，适当提高QP等综合措施a)SKKSatcca)2)()(2minmin13、横向载荷的紧螺栓联接计算主要防止被联接

23、件错动 QpQpRRRRLmind0特点：杆孔间有间隙，靠拧紧的正压力(QP)产生摩擦力来传递外载荷，保证联接可靠(不产生相对滑移)的条件为：（1）普通螺栓联接RKQfizSPizfRKQSP f接缝面间的摩擦系数 见表5-5 i接缝界面数目 KS防滑系数（可靠性系数） KS=1.11.3 强度条件验算公式： 4/13.121dQPca设计公式： 43 . 11PQd分析：由上式可知，当f=0.15,i=1,z=1,KS=1.2则QP=8R，说明这种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠,有可能出现松脱。 为增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力可采用如下减载装置： a)减载销

24、b)减载套筒 c)减载键QpQpRRRRLmind03、铰制孔用螺栓联接防止滑动特点：螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R进行工作420dR螺栓的剪切强度条件为：*螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为： PPLdRmin0 R 横向载荷（N） d0螺杆或孔的直径（mm） Lmin 被联接件中受挤压孔壁的最小高度（mm），如图所示螺栓材料许用剪应力，MPa，P螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，MPa铰制孔螺栓能承受较大的横向载荷，但被加工件孔壁加工精度较高，成本较高三、螺栓材料与许用应力计算 1、材料 螺栓、螺母强度级别： 1）根据机械性能，把螺栓螺母分级并以数字表示，此

25、乃强度级别 2）所依据机械性能为抗拉强度极限Bmin和屈服极限Smin 螺栓级别: 带点数字表示 ， 点前数字为100/minB点后数字为minmin/10Bs螺母级别: 100/minB材料：常用螺栓、螺母材料有Q215、 Q235、 35、45，对于重要的或特殊用途的螺纹联接件：15Cr、 20Cr 、40Cr、 15MnVB、30CrMnSi2、许用应力 许用拉应力： SS已知：不控制QP的紧螺栓联接，易过载。设计时应取较大的安全系数。控制预紧力时可取较小的安全系数S。显然S，与d 有关。（式537） 55 螺栓组联接的设计与受力分析 工程中螺栓皆成组使用，单个使用极少。因此，必须研究螺

26、栓组结构设计和受力分析。螺栓组联接设计的顺序选布局、定数目、力分析、设计尺寸 一、结构设计原则 1、布局要尽量对称分布，螺栓组中心与联接结合面形心重合（有利于分度、划线、钻孔），以受力均匀2、受剪螺栓组（铰制孔用螺栓联接）时，在载荷作用方向上布置的数目不宜超过6个，以免受力严重不均匀；而对于弯扭作用螺栓组，要适当靠近结合面边缘布局，以减小螺栓受力3、合理间距，适当边距，以利用扳手装拆4、避免偏心载荷作用（主要是避免弯曲应力作用） a）被联接件支承面不平突起 b）表面与孔不垂直 c）钩头螺栓联接（引起的弯曲应力很大，应尽量少用）防偏载措施：a）凸台；b）凹坑（沉头座）；c）斜垫圈二、螺栓组受力分

27、析 目的求受力最大的螺栓受力分析时，通常做以下假设（前提条件）：被联接件为刚性不变形（刚体）各螺栓材料、直径、长度、预紧力均相同（便于装配,提高刚度）受力后材料变形在弹性范围内接合面形心与螺栓组形心重合，受力后其接缝面仍保持平面1、受轴向载荷螺栓组联接 单个螺栓工作载荷为： F=P/Z P轴向外载 Z螺栓个数 PDp2、受横向载荷的螺栓组联接特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载垂直于螺栓轴线、防滑普 通 螺 栓 受拉伸作用铰制孔螺栓受横向载荷剪切、挤压作用。单个螺栓所承受的横向载荷相等 R=R/ZRRRR3、受旋转力矩T的螺栓组联接 （1）圆形接合面：单个螺栓所受横向载荷 rZTR（2）矩

28、形接合面 a)普通螺栓联接 OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFi由静平衡条件0TTKTrfQrfQfQrSZPPP21ZiiSZSPrfTKrrrfKTQ121)(则各个螺栓所需的预紧力为联接件不产生相对滑动的条件为：OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFib)铰制孔用螺栓联接组 由变形协调条件可知，各个螺栓的剪切变形量和受力大小与其中心到接合面形心的距离成正比ZZrFrFrF2211由假设板为刚体不变形，工作后仍保持平面，则剪应变与半径成正比。在材料弹性范围内，应力与应变成正比 iiiirrFFrFrFmaxmaxmaxmax由静平衡条件0TTrFrFrFZZ2211Zi

29、irrTF12maxmax 4、受倾覆（翻转）力矩螺栓组联接 Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxLm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺栓，取板为受力对象，由静平衡条件 设单个螺栓工作载荷为Fi MLFLFLFZZ2211)(1maxmaxmax11LLLFconstLFLFii这里tiiLMLFF12max1max)( 即螺栓杆不拉断的条件 43 . 121maxdQca43 . 1max1Qd设计公式 验算公式 右侧不压溃条件（被联接件） QP作用下接合面的挤压应力 AZQPQPM作用下接合面的挤压应力

30、WMM maxPPMQPPWMAZQLm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx左侧不分离的条件 0minWMAZQPMQPP实际使用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简单受力状态的不同组合。计算时只要分别计算出螺栓组在这些简单受力状态下每个螺栓的工作载荷，然后按向量叠加起来，便得到每个螺栓的总工作载荷，再对受力最大的螺栓进行强度计算即可说明：工程中受力情况很复杂，但均可转化为四种典型情况进行解决。 计算公式在对称分布情况下推导，但不对称也可以用 取转轴不同，公式计算精度不同。 总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）求单个螺栓的最大工作载荷（判

31、断哪个最大）按最大载荷的单个螺栓设计（求d1标准）全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的） 58 提高螺纹联接强度的措施影响联接强度的因素很多，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，而螺栓联接的强度又主要取决于螺栓的强度。 一、改善螺纹牙间载荷分布不均状况 Q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处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减，旋合螺纹间的载荷分布如图所示。所以采用圈数过多的加厚螺母，并不能提高联接的强度。 办法：采用悬置螺母、减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面或采用钢丝螺套a) 悬置螺母 b) 环槽螺母 c)

32、内斜螺母 d)环槽内斜1 01 51 01 5二、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 1、降低螺栓刚度 abbFC,则F2b2b1QpQ2mQp2Qp1FFF1Q112bb1212,aaFF抗疲劳强度得到提高，可用空心杆、细长杆、柔性螺栓联接 2、增大被联接件刚度 ammFC,则bQpQ2F2Qp2m2Qp1F1Q1m1FF12mm1212,aaFF提高了螺栓联接疲劳强度，采用高硬度垫片或直接拧在铸铁 3、同时使用Cb,Cm同时适当增加QPb2b1Qp1Qp2F2Qpm2QFF1m11212,mmbb12FF12aa提高被联接件刚度Cm降低螺栓刚度Cb , 同时QP2QP1 理想方法 三、减小应力集

33、中的影响drdr0.51.0dr2hr1r= 0.2dr0.2dr10.15d ;r21.0d ;h0.5d ;1）加大过渡处圆角(图1) 2）改用退刀槽3）卸载槽，(图2) 4）卸载过渡结构。（图3） 四、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3040% 2）冷作硬化，表层有残余应力（压）、氰化、氮化、喷丸等可提高疲劳强度3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度提高70100 %，此法具有优质、高产、低消耗功能例例1 设计一轴承座螺栓组联接，轴承座及底板材料皆为铸铁。载荷设计一轴承座螺栓组联接，轴承座及底板材料皆为铸铁。载荷P作用在通过接合面纵向对称轴线，并垂

34、直于接合面的平面内，采作用在通过接合面纵向对称轴线，并垂直于接合面的平面内，采用普通螺栓联接，螺栓数目用普通螺栓联接，螺栓数目Z=4,对称布置，各部分尺寸如图。对称布置，各部分尺寸如图。NsinP2000FQmm.NllM799200FF1Q2RNZF50042000FQ13464FRcosP解：解：一、分析螺栓组联接的载荷一、分析螺栓组联接的载荷横向载荷：横向载荷：轴向载荷：轴向载荷：翻转力矩：翻转力矩：二、计算受力最大的螺栓承受的工作载荷二、计算受力最大的螺栓承受的工作载荷FFQ使每个螺栓受的工作载荷：使每个螺栓受的工作载荷：M使对称轴线左边二螺栓处的工作拉力增大：使对称轴线左边二螺栓处的

35、工作拉力增大：NlMlF142714041407992004222NFFF192721RQF)F(smbmPkcccZQfNcccfkZQmbmsp8344)FF(1QRNQp8500三、确定每个螺栓所需要的预紧力三、确定每个螺栓所需要的预紧力Qp取取四、求螺栓直径四、求螺栓直径d螺栓的总拉力螺栓的总拉力NFcccQQmbbp9078选用选用4.8级螺栓级螺栓MPaS320 MPaSs2135 . 1320 mmQd4 . 83 . 141查手册，选查手册，选M12的螺栓。的螺栓。例例2 如图所示，如图所示，15mm厚的矩形钢板，用厚的矩形钢板，用4个螺栓悬臂固定在个螺栓悬臂固定在250mm宽

36、的槽钢上，承受宽的槽钢上，承受16KN的外载荷，确定螺栓直径。的外载荷，确定螺栓直径。KNFR16mNFTR.6800)75350(解：解：一、载荷分析一、载荷分析横向载荷横向载荷旋转力矩旋转力矩二、采用受剪螺栓联接二、采用受剪螺栓联接1、计算受力最大螺栓的横向工作载荷、计算受力最大螺栓的横向工作载荷FR作用：作用：KNZFFRSR4416T作用：作用：mmr96607522KNrTrFST7 .17964966800422KNFFFFFSTSRSTSRS21cos222MPaS400 MPaSS1605 . 2400 mmFdSs93.1241、2受力最大：受力最大：2、求螺栓直径、求螺栓直

37、径选用选用5.8级螺栓级螺栓选用选用M1245的螺栓。的螺栓。mmL8minMPaS320 MPaSp25625. 132025. 1 psSPMPaLdF9 .20181310213min3、校核杆与孔壁的挤压强度、校核杆与孔壁的挤压强度槽钢槽钢35#所选螺栓合适。所选螺栓合适。 三、若采用普通螺栓联接三、若采用普通螺栓联接1、确定、确定Qp2、求螺栓直径、求螺栓直径选用选用5.8级螺栓级螺栓MPaS400 MPaSs67.2665 . 1400 mmQdp6 .213 . 141选用选用M30的螺栓。的螺栓。sspFKfQ KNQp841、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺

38、栓组、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓中的螺栓 。A、必受剪切力作用、必受剪切力作用B、必受拉力作用、必受拉力作用C、同时受到剪切与拉伸、同时受到剪切与拉伸D、即可能受剪切，也可能受挤压作用、即可能受剪切，也可能受挤压作用2、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的应将拉伸载荷增加到原来的 倍。倍。A、1.1B、1.3C、1.25D、0.33、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是 。A、提高强度、提高强

39、度B、提高刚度、提高刚度C、防松、防松D、减小每圈螺纹牙上的受力、减小每圈螺纹牙上的受力4、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了了 。A、受力均匀、受力均匀B、便于装配、便于装配C、外形美观、外形美观D、降低成本、降低成本5、螺栓的材料性能等级标成、螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字代表级，其数字代表 。A、对螺栓材料的强度要求、对螺栓材料的强度要求B、对螺栓的制造精度要求、对螺栓的制造精度要求C、对螺栓材料的刚度要求、对螺栓材料的刚度要求D、对螺栓材料的耐腐蚀性要求、对螺栓材料的耐腐蚀性要求6、螺栓强度等级为、螺

40、栓强度等级为6.8级，则该螺栓材料的最小屈服极限近似级，则该螺栓材料的最小屈服极限近似为为 。A、480MPaB、6MPaC、8MPaD、0.8MPa7、不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因、不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为为 。A、直径小，易过载、直径小，易过载B、直径小，不易控制预紧力、直径小，不易控制预紧力C、直径大，材料缺陷多、直径大，材料缺陷多D、直径大，安全、直径大，安全8、在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，、在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是可采取的措施是 。A、增大螺栓刚度、增大螺栓

41、刚度C1，减小被联接件刚度，减小被联接件刚度C2B、减小、减小C1，增大，增大C2C、增大、增大C1和和C2D、减小、减小C1和和C29、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座或凸台，其目的是制做沉头座或凸台，其目的是 。A、避免螺栓受附加弯曲应力作用、避免螺栓受附加弯曲应力作用B、便于安装、便于安装C、为安置防松装置、为安置防松装置D、为避免螺栓受拉力过大、为避免螺栓受拉力过大10、若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可、若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可 。A、在被联接件间加橡胶垫片、在被

42、联接件间加橡胶垫片 B、增大螺栓长度、增大螺栓长度C、采用精制螺栓、采用精制螺栓D、加防松装置、加防松装置11、在螺栓、螺钉和双头螺柱联接中，被联接件的光孔直径为什、在螺栓、螺钉和双头螺柱联接中，被联接件的光孔直径为什么比螺纹外径大？么比螺纹外径大？可以降低孔的加工精度要求；安装方便；可避免在装拆时碰坏螺可以降低孔的加工精度要求；安装方便；可避免在装拆时碰坏螺栓的螺纹。栓的螺纹。12、铰制孔螺栓的螺纹外径为什么比无螺纹部分的直径小？、铰制孔螺栓的螺纹外径为什么比无螺纹部分的直径小？为了确保无螺纹部分承受横向载荷，且可避免损坏螺栓螺纹和铰为了确保无螺纹部分承受横向载荷，且可避免损坏螺栓螺纹和铰制

43、孔。制孔。59 螺旋传动一、螺旋传动的类型、特点与应用 1、应用 螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动或将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力。 2、传动形式： a)螺杆转螺母移（机床进给丝杆） b)螺杆又转又移（螺母固定）用得多（千斤顶、螺旋压力机、拉伸实验机） 按用途分三类： 1）传力螺旋举重器、千斤顶传递动力为主 特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、自锁 2）传导螺旋机床进给丝杠传递运动和动力 特点：速度高、连续工作、精度高 3）调整螺旋机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。 特点：是受力较小且不经常转动 3、螺旋传动类型螺旋传动按螺旋副的摩擦性质不同分： 1、滑动螺旋（滑动摩擦）：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁缺 点 ：磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），摩擦损耗大，传动效率低（3040%）传动精度低二、滑动螺旋的材料1、螺杆材料（足够强度和耐磨性、良好的加工性能） 2、螺母材料（足够强度、摩擦系数小以及耐磨） 材料牌号材料牌号