机械设计 第05章螺栓

1、 机械连接可分为机械动连接(运动副如齿轮、凸轮机构等等)和机械静连接。本篇主要研究的是机械静连接。第二篇第二篇 连连 接接第五章第五章 螺纹连接与螺纹传动螺纹连接与螺纹传动重点：螺纹连接中螺栓组的受力分重点：螺纹连接中螺栓组的受力分析、强度计算析、强度计算难点：螺栓组的受力分析难点：螺栓组的受力分析返回目录前一页后一页退 出第一节第一节 螺螺 纹纹一、螺纹的类型和应用一、螺纹的类型和应用 1、工程应用、工程应用返回目录前一页后一页退 出2、按螺纹牙型分类：、按螺纹牙型分类：返回目录前一页后一页退 出粗牙螺纹：常用螺纹粗牙螺纹：常用螺纹细牙螺纹：螺距小，升角小，细牙螺纹：螺距小，升角小， 自锁性

2、好，强度高，自锁性好，强度高， 但易滑扣。但易滑扣。螺纹螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹普通螺纹：牙型：三角形。普通螺纹：牙型：三角形。 牙型角：牙型角：=60米制螺纹：牙型角米制螺纹：牙型角=60，螺纹分布在锥角为，螺纹分布在锥角为1：16圆锥壁上圆锥壁上管螺纹：牙型：三角形；牙角管螺纹：牙型：三角形；牙角=55。矩形螺纹：牙型：正方形；牙型角：矩形螺纹：牙型：正方形；牙型角：= 0 传动效率高，但牙根强度弱。传动效率高，但牙根强度弱。梯形螺纹：牙型：等腰梯形；牙型角：梯形螺纹：牙型：等腰梯形；牙型角： = 0 效率低于矩形螺纹，但牙根强度高，效率低于矩形螺纹，但牙根强度高， 对中性好，

3、较常用。对中性好，较常用。锯齿形螺纹：牙型：锯齿形；工作面牙侧角为锯齿形螺纹：牙型：锯齿形；工作面牙侧角为3 ；非；非工作面牙侧角为工作面牙侧角为30 ；兼有螺纹传动效率；兼有螺纹传动效率高、梯形螺纹牙根强度高特点。高、梯形螺纹牙根强度高特点。 只用于单向螺旋传动。只用于单向螺旋传动。联接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠联接；传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。二、螺纹主要参数二、螺纹主要参数 螺纹可分左旋和右旋。螺纹可分左旋和右旋。1、大径、大径d：公称直径。公称直径。 2、小径、小径d1：最小直径，强度算用。最小直径，强度算用。 返回目录前一页后一页退 出)(21212

4、ddd动力、运动、几何分析中用动力、运动、几何分析中用。3、中径、中径d2：4 4、线数、线数n n：螺纹的螺旋线数目。：螺纹的螺旋线数目。n4n4。 n效率效率自锁性自锁性，n自锁性越好。自锁性越好。 因此，常用联接的螺纹要求自锁性，一般为单线。因此，常用联接的螺纹要求自锁性，一般为单线。 5 5、螺距、螺距P P：相邻两螺纹牙型上对应点间距离。：相邻两螺纹牙型上对应点间距离。 6 6、导程、导程S S：螺旋线上任一点沿同一条螺旋线旋转一周，该：螺旋线上任一点沿同一条螺旋线旋转一周，该轴线上升的距离轴线上升的距离。 S= nPS= nP7 7、升角、升角 ：螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面

5、间的夹角。22dnPdstg可见，可见，SS效率效率自锁性自锁性。 8 8、牙形角、牙形角：螺纹牙两侧边的夹角，对称牙形，：螺纹牙两侧边的夹角，对称牙形，=2=2， ：牙型侧角。：牙型侧角。返回目录前一页后一页退 出9、工作高度、工作高度h：内外螺纹旋合的接触面的高度。：内外螺纹旋合的接触面的高度。10、效率、效率：)(Vtgtg1111、自锁条件：、自锁条件： 返回目录前一页后一页退 出第二节第二节 螺纹连接的类型及标准联接件螺纹连接的类型及标准联接件一、一、螺纹连接件的类型螺纹连接件的类型螺纹连接件的类型螺纹连接件的类型螺栓连接螺栓连接普通螺栓连接普通螺栓连接铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连

6、接双头螺柱连接双头螺柱连接螺钉连接螺钉连接紧定螺钉连接紧定螺钉连接地脚螺栓地脚螺栓二、标准螺纹连接件二、标准螺纹连接件返回目录前一页后一页退 出常用标准件常用标准件第三节第三节 螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧一、预紧力一、预紧力预紧力预紧力F F0 0: : 绝大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧，使连接在承绝大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧，使连接在承受受工作载荷之前，预先受到力的作用。这个预加作用力称为预工作载荷之前，预先受到力的作用。这个预加作用力称为预紧力。紧力。 预紧目的预紧目的： 在于增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接在于增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙

7、或发生相对滑动。件间出现缝隙或发生相对滑动。 预紧力确定的原则：预紧力确定的原则： 为保证连接的需要，且又要防止螺纹超载而破坏，一般为保证连接的需要，且又要防止螺纹超载而破坏，一般要控制预紧力要控制预紧力F0；螺栓拧紧后，预紧应力不得超过其材料的；螺栓拧紧后，预紧应力不得超过其材料的屈服限屈服限s的的80%。返回目录前一页后一页退 出预紧力的限制预紧力的限制控制预紧力的方法控制预紧力的方法： 利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采用测力矩扳手或定力矩扳手，对于重要的螺栓连接，也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预紧力。返回目录前一页后一页退 出 注意：对于重要的连接，应尽可能不采用直

8、径过小(M12)的螺栓。 预紧力和预紧力矩之间的关系：dFT02 . 0详细推导一般：扳手的长度：L=15d 拧 紧 力：F=200N 拧 紧力 矩：T=FL 螺栓承受的预紧力：F0=15000N第四节第四节 螺纹连接的防松螺纹连接的防松防松的根本问题防松的根本问题：在于防止螺旋副相对转动在于防止螺旋副相对转动。防松方法：防松方法：摩擦防松摩擦防松机械防松机械防松其它防松其它防松返回目录前一页后一页退 出第五节第五节 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计 大多数机器的螺纹连接件都是成组使用的，其中以螺栓大多数机器的螺纹连接件都是成组使用的，其中以螺栓组连接最具有典型性，故以螺栓组连接为例，讨论螺纹

9、连接组连接最具有典型性，故以螺栓组连接为例，讨论螺纹连接的设计和计算问题，其结论对双头螺柱组、螺钉组连接也同的设计和计算问题，其结论对双头螺柱组、螺钉组连接也同样适用。样适用。 螺栓设计步骤：螺栓设计步骤： 1、结构设计：螺栓数目、布置方式。、结构设计：螺栓数目、布置方式。 2、受力分析：找出受力最大的螺栓。、受力分析：找出受力最大的螺栓。 3、强度计算：确定螺栓的直径。、强度计算：确定螺栓的直径。 返回目录前一页后一页退 出一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计 目的目的：确定螺栓数目及布置形式确定螺栓数目及布置形式。 要求要求：设计时综合考虑以下六个方面问题设计时综合考虑以下六个

10、方面问题 1 1、连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几、连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，何形状，如圆形、环形、矩形、三角形等。便于对称布置螺栓，如圆形、环形、矩形、三角形等。便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和连接接合面的形心重合，从而保证连接使螺栓组的对称中心和连接接合面的形心重合，从而保证连接接合面受力比较均匀。接合面受力比较均匀。 2 2、螺栓的布置应使各螺栓的受、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。力合理。 （1 1）对于铰制孔用螺栓连接，不）对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载

11、荷分布布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。过于不均。 返回目录前一页后一页退 出（2）当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠）当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近连接接合面的边缘，以减小螺栓的受力。近连接接合面的边缘，以减小螺栓的受力。（3）当采用普通螺栓连接时，如果螺栓同时承受轴向载荷和）当采用普通螺栓连接时，如果螺栓同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横较大的横向载荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷向载荷 ，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。返回目录前一页后一页退 出3、螺栓的排列

12、应有合理的间距、边距、螺栓的排列应有合理的间距、边距。 各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。据扳手所需活动空间的大小来决定。 4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成偶数，便于在圆周、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成偶数，便于在圆周上钻孔时的分度和画线。上钻孔时的分度和画线。 5、为了便于装配，同一螺栓组中所有螺栓的材料、直径和长、为了便于装配，同一螺栓组中所有螺栓的材料、直径和长度均应相同。度均应相同。 6、避免螺栓承受附加的弯曲载荷、避免螺栓承受附加的弯曲载荷。 返回目录前一页后一页退 出返回目

13、录前一页后一页退 出二、螺栓组连接的受力分析二、螺栓组连接的受力分析 螺栓组受力分析的目的：螺栓组受力分析的目的：确定螺栓组中受力最大的螺栓及确定螺栓组中受力最大的螺栓及其所承受的工作载荷的大小其所承受的工作载荷的大小 。 1 1、受横向载荷的螺栓组连接、受横向载荷的螺栓组连接 （1 1）采用普通螺栓连接）采用普通螺栓连接 izfFKFKizfFff F 00返回目录前一页后一页退 出保证被连接件接合面不产生滑移保证被连接件接合面不产生滑移 （2 2）采用铰制孔用螺栓连接）采用铰制孔用螺栓连接 若每个螺栓承受的工作载荷均为若每个螺栓承受的工作载荷均为F F，则根据平衡条件得则根据平衡条件得 z

14、FF 2、受扭转力矩的螺栓组连接、受扭转力矩的螺栓组连接 （1）采用普通螺栓连接（假设各螺栓的预）采用普通螺栓连接（假设各螺栓的预紧程度相同紧程度相同,则各螺栓连接处产生的摩擦力均相则各螺栓连接处产生的摩擦力均相等，并假设此摩擦力集中作用在螺栓的中心处）等，并假设此摩擦力集中作用在螺栓的中心处） ziissziirfTKFTKrfF1010TKfrFfrFfrFSz02010返回目录前一页后一页退 出根据底板上力矩平衡条件：根据底板上力矩平衡条件： （2）采用铰制孔用螺栓连接）采用铰制孔用螺栓连接 设底板为刚体，受载后结合面仍为平面，则各螺栓的剪切设底板为刚体，受载后结合面仍为平面，则各螺栓的

15、剪切变形量与该螺栓轴线到螺栓组中心变形量与该螺栓轴线到螺栓组中心O的距离成正比，所以距离的距离成正比，所以距离中心越远，其螺栓剪切变形越大，受力也越大。因此：中心越远，其螺栓剪切变形越大，受力也越大。因此： maxmaxmaxmax/ /rrFFrFrFiiiiziirTrF12maxmax/返回目录前一页后一页退 出 如图所示为气缸盖螺栓组连接，如图所示为气缸盖螺栓组连接，每个螺栓所受的轴向工作载荷每个螺栓所受的轴向工作载荷F： F= F/z思考：思考：各螺栓在工作时所受的总各螺栓在工作时所受的总拉力，是不是等于拉力，是不是等于F与与F0之和？之和？返回目录前一页后一页退 出 3受轴向载荷的

16、螺栓组连接受轴向载荷的螺栓组连接4受倾覆力矩的螺栓组连接受倾覆力矩的螺栓组连接 假定底板为刚体，在假定底板为刚体，在M作用下接合面仍保持平面；地基和螺栓为弹作用下接合面仍保持平面；地基和螺栓为弹性体；底板受翻转力矩性体；底板受翻转力矩M作用后，将绕对称轴作用后，将绕对称轴OO翻转。翻转。 根据力矩平衡条件根据力矩平衡条件 得：得：MLFziii1返回目录前一页后一页退 出 根据变形协调条件根据变形协调条件： iiLFLF/maxmax 可以得到可以得到： ziiLMLF12maxmax返回目录前一页后一页退 出 为了防止接合面受压最大处为了防止接合面受压最大处(如图底板右如图底板右边缘边缘)被

17、压碎或受压最小处被压碎或受压最小处(如图底板左边缘如图底板左边缘)出现间隙，应使受载后地基接合面挤压应力出现间隙，应使受载后地基接合面挤压应力的最大值不超过底板与地基两者中最弱材料的最大值不超过底板与地基两者中最弱材料的许用值，最小值不小于零。也就是的许用值，最小值不小于零。也就是： pppp maxmax：右侧防止压溃0maxmin ppp ：左侧防止离缝AzFp/0式中：式中：WMCCCMWmbm)(1max （接合面产生的附加的最大挤压应力，其中（接合面产生的附加的最大挤压应力，其中W-抗弯截面系数）抗弯截面系数）返回目录前一页后一页退 出 故故： 00min0maxWMAzFWMAzF

18、ppp返回目录前一页后一页退 出 实际中，螺栓组所受的外载荷常常是复合状态，但都可实际中，螺栓组所受的外载荷常常是复合状态，但都可以简化成上述四种简单受力状态，再按力的叠加原理求出螺以简化成上述四种简单受力状态，再按力的叠加原理求出螺栓受力。求得受力最大的螺栓所受的载荷后，即可进行单个栓受力。求得受力最大的螺栓所受的载荷后，即可进行单个螺栓连接的强度计算。螺栓连接的强度计算。三、螺栓连接的强度计算三、螺栓连接的强度计算 返回目录前一页后一页退 出螺栓的失效形式：螺栓的失效形式： 1、受拉螺栓、受拉螺栓 失效形式：失效形式：螺栓杆螺纹部分发生断裂。螺栓杆螺纹部分发生断裂。 设计准则：设计准则：保

19、证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。 420 dF ppLdF min0 SdFAFs211 41 2、受剪螺栓、受剪螺栓失效形式：失效形式：螺栓杆和孔壁的贴合面上出压溃或螺栓杆被剪断。螺栓杆和孔壁的贴合面上出压溃或螺栓杆被剪断。 设计准则：设计准则：保证螺栓的挤压强度和剪切强度。保证螺栓的挤压强度和剪切强度。65%20%15% SdFAFs211 41 Fd4 1 或或 以起重机的吊钩为例，在承受工作载荷前螺纹不预紧，以起重机的吊钩为例，在承受工作载荷前螺纹不预紧，当承受拉伸载荷当承受拉伸载荷F时其拉伸的强度条件为：时其拉伸的强度条件为：返回目录前一页后一页退 出（一）

20、松螺栓连接的强度计算（一）松螺栓连接的强度计算 （二）紧螺栓连接的强度计算（二）紧螺栓连接的强度计算 (承受轴向拉力螺栓强度计算）承受轴向拉力螺栓强度计算） 1 1、仅承受预紧力的紧螺栓强度计算、仅承受预紧力的紧螺栓强度计算危险截面的拉伸应力危险截面的拉伸应力： 21041/dF危险截面的剪应力危险截面的剪应力： 1612)tan(21201ddFWTv 紧螺栓在装配时，除了受预紧力紧螺栓在装配时，除了受预紧力F F0 0产生的拉应力外，还产生的拉应力外，还承受补充扭紧时扭紧力矩承受补充扭紧时扭紧力矩T T1 1产生的扭转剪应力的作用。产生的扭转剪应力的作用。返回目录前一页后一页退 出 对于对

21、于M12M64螺栓：螺栓： 05. 0tan08. 104. 1 17. 0tan12，ddv 由由 此此 可可 得：得： 5 . 0 根据第四强度理论，其计算应力：根据第四强度理论，其计算应力： 3 . 1)5 . 0(332222ca 危险剖面的强度条件是危险剖面的强度条件是： 210413 . 1dFca 系数系数1.3的意义：的意义： 在补充拧紧时，将螺栓所承受的总拉力增大在补充拧紧时，将螺栓所承受的总拉力增大 30%来考虑来考虑扭转产生剪切应力的影响。扭转产生剪切应力的影响。 返回目录前一页后一页退 出 2 2、既承受预紧力又承受工作拉力时紧螺栓强度计算、既承受预紧力又承受工作拉力时

22、紧螺栓强度计算 （1 1）受力分析）受力分析返回目录前一页后一页退 出受力变形动画 （2 2）受力变形图）受力变形图 式中：式中：Cb，Cm联接件与被联接件的联接件与被联接件的刚度。刚度。)(mbCCFFFmbCCF 故故 螺栓所承受的工作力螺栓所承受的工作力F F：螺栓总的拉力：螺栓总的拉力：FFF 02 bCF0FCmCCFbb 0FF 1；mmbbCCtan,tan令令返回目录前一页后一页退 出bbC FtanmmCF tan 式中：mbbCCC为螺栓的相对刚度，其取值范围为 01。说明 残余预紧力为：残余预紧力为：FFF 21FCCCFmbm 0结论：结论：1 1、上述分析可见：螺栓承

23、受的总拉力、上述分析可见：螺栓承受的总拉力F2F0+F 2 2、当、当F F0 0及及F F一定时，一定时，F F2 2取决于取决于 Cb/(Cb+Cm) Cb（Cm）螺栓受力螺栓受力F F2 2 ，采用刚度小的螺栓，刚，采用刚度小的螺栓，刚度大的被联接件。度大的被联接件。 3 3、为防止出现缝隙，残余预紧力应大于、为防止出现缝隙，残余预紧力应大于0,0,一般：一般：F F1 1 =(0.21)F; 有密封要求的有密封要求的F0 =(1.51.8)F。FFCCCFmbb 0返回目录前一页后一页退 出（3 3）强度计算）强度计算1 1）工作载荷为静载荷）工作载荷为静载荷在设计时首先计算螺栓的工作

24、载荷在设计时首先计算螺栓的工作载荷F F，再根据连接的要求选取，再根据连接的要求选取F F1 1值，计算螺栓的总拉力值，计算螺栓的总拉力F F2 2，在考虑可能补充拧紧将总拉力增大，在考虑可能补充拧紧将总拉力增大3030后考虑扭切应力的影响。截面的拉伸强度条件是：后考虑扭切应力的影响。截面的拉伸强度条件是： 212123 . 1441/3 . 1FddFca ，或：，或：返回目录前一页后一页退 出 如果不考虑螺纹摩擦力矩的扭转作用如果不考虑螺纹摩擦力矩的扭转作用螺栓的最大拉应力为：螺栓的最大拉应力为： 212max41dF 螺栓的最小拉应力为：螺栓的最小拉应力为：210min41dF 应力幅为

25、应力幅为：21minmax22dFCCCmbba 计算安全系数计算安全系数)2)()(2minmin1maxmaxlimSKKSaamameaeca 由前面知识可知这种应力状态为最小应力等于常数由前面知识可知这种应力状态为最小应力等于常数 min=C返回目录前一页后一页退 出2 2）工作载荷为变载荷工作载荷为变载荷( (螺栓的疲劳强度进行精确校核螺栓的疲劳强度进行精确校核) )工作载荷在工作载荷在0 0F F变化时螺栓总拉力在变化时螺栓总拉力在F F0 0FCmCCFFbb 02之间变化。之间变化。（三）承受工作剪力的紧螺栓连接（三）承受工作剪力的紧螺栓连接这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切力来

26、承受载荷这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切力来承受载荷F的。的。失效形式：螺杆被剪断及螺杆或孔壁被压溃失效形式：螺杆被剪断及螺杆或孔壁被压溃。挤压强度条件为：挤压强度条件为： ppLdF min0螺栓杆的剪切强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：返回目录前一页后一页退 出 第六节第六节 螺纹连接件的材料及许用应力螺纹连接件的材料及许用应力 返回目录前一页后一页退 出国家标准规定了螺纹连接件的性能等级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级，螺母的性能等级分为 7级。在一般用途的设计中，通常选用4.8级左右的螺栓，在重要的或有特殊要求设计中的螺纹连接件，要选用高的性能等级，如在压力容器中常采用8.8级

27、的螺栓。一、螺纹连接件材料常用的螺纹连接件材料为Q215、Q235、35、45等碳素钢。当强度要求高时，还可采用合金钢，如15Cr、40Cr等。性能等级二、螺纹连接件的许用应力1螺纹连接件的许用拉应力2螺纹连接件的许用剪应力和许用挤压应力3螺纹连接件的安全系数见表5-10说明SsSsPsPS（被连接件为钢）PBPS（被连接件为铸铁） 第七节第七节 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施 返回目录前一页后一页退 出 从螺栓总拉力公式从螺栓总拉力公式 可以看出，在预紧力不变可以看出，在预紧力不变的情况下，减小应力幅实际就是减少螺栓的总拉力的情况下，减小应力幅实际就是减少螺栓的总拉力F2，所以

28、有以，所以有以下三种方法：下三种方法： 1）减小连接件的刚度）减小连接件的刚度1、降低影响螺栓连接的应力幅、降低影响螺栓连接的应力幅FCCCFFmbb02 2）增加被连接件的刚度）增加被连接件的刚度 3）适当增加预紧力及减小连接件的刚度和增大被连接件）适当增加预紧力及减小连接件的刚度和增大被连接件的刚度的刚度返回目录前一页后一页退 出减小连接件刚度方法：减小连接件刚度方法：增加螺栓长度，采用腰状螺栓或空心螺栓。增加螺栓长度，采用腰状螺栓或空心螺栓。 增大被连接件刚度的方法：增大被连接件刚度的方法：采用刚度较大的金属气缸垫片或采用密封环。采用刚度较大的金属气缸垫片或采用密封环。返回目录前一页后一

29、页退 出 2、改善螺纹牙上载荷分布不均的现象、改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 返回目录前一页后一页退 出 由于螺栓和螺母的刚度和变形的性质不同，即使制造和由于螺栓和螺母的刚度和变形的性质不同，即使制造和装配都很精确，各圈螺纹牙上受力也是不同的。装配都很精确，各圈螺纹牙上受力也是不同的。 当连接受载时，螺栓受拉伸，外螺纹螺距增大，而螺母被压当连接受载时，螺栓受拉伸，外螺纹螺距增大，而螺母被压缩，内螺纹螺距减小。缩，内螺纹螺距减小。 螺纹的螺距变化，第一圈最大，以后各圈递减。经试验证明：螺纹的螺距变化，第一圈最大，以后各圈递减。经试验证明：约有约有1/3的载荷集中在第一圈上，第八圈以后，螺纹几乎不

30、承的载荷集中在第一圈上，第八圈以后，螺纹几乎不承受载荷。受载荷。改善螺纹牙载荷分布方法。改善螺纹牙载荷分布方法。 1) 采用悬置螺母（如图采用悬置螺母（如图a）所示，使螺母受拉，其性质与）所示，使螺母受拉，其性质与螺栓完全相同，从而减小两者间的螺距差，使螺纹牙上的载荷螺栓完全相同，从而减小两者间的螺距差，使螺纹牙上的载荷分布均匀。分布均匀。 2) 采用环槽螺母（如图采用环槽螺母（如图b所示），使螺母下端（螺栓旋所示），使螺母下端（螺栓旋入端）局部受拉，其作用和悬置螺母相似。入端）局部受拉，其作用和悬置螺母相似。 3) 内斜螺母（如图内斜螺母（如图c所示），螺母下端受力大的几圈螺纹所示），螺母下

31、端受力大的几圈螺纹处制成处制成1015的斜角，使螺栓螺纹牙的受力面由上而下逐的斜角，使螺栓螺纹牙的受力面由上而下逐渐外移。使载荷分布均匀。渐外移。使载荷分布均匀。 4）图）图d所示结构，兼有环槽螺母和内斜螺母的作用。所示结构，兼有环槽螺母和内斜螺母的作用。 返回目录前一页后一页退 出3减小应力集中的影响减小应力集中的影响 增大过渡圆角或采用卸载结构增大过渡圆角或采用卸载结构 4、避免或减小附加载荷、避免或减小附加载荷返回目录前一页后一页退 出返回目录前一页后一页退 出四、合理的制造工艺四、合理的制造工艺采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法，可以显著提高螺栓的采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法

32、，可以显著提高螺栓的疲劳强度。冷镦螺栓头、滚压螺纹牙、强化处理。疲劳强度。冷镦螺栓头、滚压螺纹牙、强化处理。五、采用高强度钢制造螺栓五、采用高强度钢制造螺栓返回目录前一页后一页退 出作业作业 5-5返回目录前一页后一页退 出例题1、图示塔接板，用8个普通螺栓联接，每个螺栓危险剖面面积为225mm2，作用在联接板上的横向外力F=18000N，接合面间的摩擦系数F=0.15，防滑系数KS=1.2，求螺栓承受的最小工作应力。解：1）求每个螺栓施加的预紧力。 NfziFKFZFKfziFSS180004215. 0180002 . 14002）求螺栓工作应力 a0MP 1045 .225180003

33、. 13 . 1AFcaNF18000min0返回目录前一页后一页退 出例题2、图示凸缘联轴器，用六个普通螺栓将两半联轴器相联，被联轴的转速n=960r/min，传递的功率P= 1.5kW，联轴器接合面间摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2，螺栓材料屈服极限s=320Mpa，安全系数S=1.5，计算螺栓直径。解：1）联轴器所传递转矩mmNnPT.105 . 1960151055. 91055. 94662）螺栓所承受的预紧力F0 NFNzfrTKFS1500： 15001002 . 0610152 . 1040取TKfzrFs0返回目录前一页后一页退 出3）求许用应力 asMPs3 .21

34、35 . 1/320/4）求螺栓直径 mmdmmFddFca41. 3：41. 33 .21315003 . 143 . 14413 . 1101210取返回目录前一页后一页退 出例题3 、气缸盖联接结构如图所示，气缸内径D=250mm，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹内径15.294mm、中径16.376mm，许用拉应力 =120MPa，取残余预紧力为工作拉力的1.5倍，求气缸所能承受的最大压强。 解：1.单个螺栓所能承受的总的拉力NdFdFca2 .169493 . 1120294.1525. 03 . 141413 . 122122122.单个螺栓所承受的工作力NFFFFFF

35、FF68.67795 . 2/5 . 25 . 1212 F 返回目录前一页后一页退 出3. 气缸盖所承受的总的拉力NzFF16.8135668.6779124.气缸所能承受的最大压强。 aMPDFAFp658. 1)2250(16.81356)2(22max返回目录前一页后一页退 出例题4、一紧螺栓联接，已知 ， ，加工作载荷F后，螺栓又伸长1mm，此时螺栓受到轴向总载荷F2=5000kN，求螺栓的预紧力F0、工作载荷F、残余预紧力F1大小？ mmKNCb/1000mmKNCm/2000解：受轴向工作载荷的紧螺栓联接预紧时的受力-变形图。 NCCFFFmbmb30001)20001000()

36、(tantanNFCCCFFFCCCFFmbbmbb400030003150002002NFFF20003000500021 F返回目录前一页后一页退 出例题5、如图所示，为龙门起重导轨托架，两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为P=20kN，载荷有较大的变动。试问，此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？=100MPa，=150MPa解：1、螺栓受力分析 根据力的平移原理，将力P转化为在形心上的力P和力矩T。 T=PL=200000.3=6000N.m 2、螺栓受力 F1=P/8=20000/8=2500N 转矩作用在螺栓上的力NrTFrFT707022

37、1508100060008822返回目录前一页后一页退 出如图所示，受力最大的螺栓为最右侧两螺栓。其最大切向力为：NFFFFF9050135cos70702500270702500135cos2222122213、设计螺栓 1）采用铰制孔螺栓， mmdmmFddF7 .10 7 .10441min0020返回目录前一页后一页退 出螺栓直径：mmFd48.24150543003 . 143 . 140min1413 . 1210dFca2)采用普通螺栓联接不发生滑移条件： NifFKFFKiFfvSSv543002 . 090502 . 100返回目录前一页后一页退 出例题6 、如图所示结构，用

38、四个M16普通螺栓联接，d1=13.835mm，螺栓材料的许用应力=88Mpa，各接合面的摩擦系数f=0.3，防滑系数Ks=1.2，接合面不滑移条件求该结构能够承担的最大载荷 F。（设：) 1mbbCCC解：先将F简化到I中心O。 MI=500F FI=F设螺栓的预紧力为F0I。按接合面不发生滑移条件， FFzfFKFFKZfFsIsI23.022.100返回目录前一页后一页退 出在倾覆力矩作用下，受力最大螺栓1所承受的工作载荷F工作 FFMFI33. 8302305003023022工作螺栓1所承受总的轴向载荷 ： FFCCCFFmbbII33.1002工作由强度公式：NFFdFI 1 .9

39、8588835.134133.103 . 1413 . 121212返回目录前一页后一页退 出FFFrTFRIIIII5 .1010220022再计算处：将F简化到中心。 T=200F F=F螺栓4受横向载荷最大。由不滑移条件：（螺栓预紧力Q） FfRKFRKfFIISIIIISII42: 00可行由强度公式： NFdFII9 .242: 413 . 1210得所以接合面处最危险，且最大载荷为：F=242.29N返回目录前一页后一页退 出在倾覆力矩作用下，受力最大螺栓1所承受的工作载荷F工作 FFMFI33. 8302305003023022工作螺栓1所承受总的轴向载荷 ： FFCCCFFmbbII33.1002工作由强度公式：NFFdFI 1 .98588835.134133.103 . 1413 . 12121259螺纹传动螺纹传动螺旋千斤顶螺旋千斤顶返回目录前一页后一页退 出螺旋千斤顶作业任务书螺旋千斤顶作业任务书 一、题目：螺旋千斤顶 项 目 设 计 方 案1234567890最大起重量F（kN）20253035404550556065最大起升高度H(mm)150 160 170 180 190 200 210 220 230 240原始数据：二、工作量： 1）总装配图一张（M1：1） 2）计算说明书一份返回目录前一页后一页退 出