第6章 螺纹连接2

1、第第6章章 螺纹连接螺纹连接6.1 螺纹副的主要参数与受力特征螺纹副的主要参数与受力特征6.2 单个螺纹连接的设计单个螺纹连接的设计6.3 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计6.4 螺旋传动螺旋传动联联 接接 在机械中许多零、部件间以一定的在机械中许多零、部件间以一定的 方式组合成一个方式组合成一个整体整体, 这就构成了联接。这就构成了联接。常用的机械联接有两大类常用的机械联接有两大类： 动联接动联接 动联接动联接动联接动联接在机器工作时，被联接的诸零、部件之间可以在机器工作时，被联接的诸零、部件之间可以有相对位置的变化，如有相对位置的变化，如:各种运动副各种运动副静联接静联接在机器工作时，被联

2、接的诸零、在机器工作时，被联接的诸零、 部件之间的部件之间的相对位置是固定不变的，不允许有相对运动相对位置是固定不变的，不允许有相对运动 可拆连接可拆连接 不可拆连接不可拆连接-如如: : 螺纹、键、销连接等螺纹、键、销连接等-铆、焊、粘接等铆、焊、粘接等（永久连接）（永久连接）联接目的联接目的: 便于机器的制造、安装、运输、维修以及便于机器的制造、安装、运输、维修以及提高劳动生产率。提高劳动生产率。螺纹联接螺纹联接键、花键、销联接键、花键、销联接楔联接楔联接弹性环联弹性环联 联联接接 过盈联接过盈联接铆接铆接 焊接焊接 胶接胶接可拆联接可拆联接 不可拆联接不可拆联接 其共同特点是装拆方便，其

3、共同特点是装拆方便，而且经多次装拆无损于使而且经多次装拆无损于使用用永久联接不能拆开重新使用永久联接不能拆开重新使用 过盈联接介于可拆联接于不可拆过盈联接介于可拆联接于不可拆联接之间，一般用于不可拆联接联接之间，一般用于不可拆联接,因一因一经拆开经拆开,虽仍可使用虽仍可使用,但承载能力有所但承载能力有所降低降低.过盈量小时则可多次使用影响较过盈量小时则可多次使用影响较小小.外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹潘存云教授研制外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹螺旋副螺旋副螺纹联接的设计螺纹联接的设计 螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆联接，它的主螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆联接，它的主要功能是把若干个零件联接在一起。

4、要功能是把若干个零件联接在一起。 属于可拆联结，结构简单、拆装方便、适用范围广属于可拆联结，结构简单、拆装方便、适用范围广d1d1ac螺纹的形成螺纹的形成6.1 螺纹副的主要参数和受力特征螺纹副的主要参数和受力特征1、螺纹的种类及主要参数、螺纹的种类及主要参数（1） 种类：种类：按螺旋方向：左旋、右旋按螺旋方向：左旋、右旋右旋右旋左旋左旋左旋左旋右旋右旋按螺纹的线数：单线、双线、多线，按螺纹的线数：单线、双线、多线， 一般不超过一般不超过4线线按位置：内螺纹（按位置：内螺纹（ 如螺母）、外螺纹（如螺钉）如螺母）、外螺纹（如螺钉）按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹双线螺

5、纹双线螺纹单线螺纹单线螺纹 圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹按牙型：按牙型：三角形螺纹三角形螺纹常用于联接常用于联接矩形螺纹矩形螺纹用于传动用于传动梯梯 形螺纹形螺纹常用于螺旋传动常用于螺旋传动锯齿形螺纹锯齿形螺纹常用于单向传动常用于单向传动管螺纹管螺纹常用于紧密连接常用于紧密连接按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分303矩形螺纹矩形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹梯形螺纹梯形螺纹30普通螺纹普通螺纹60管螺纹管螺纹55连接螺纹连接螺纹传动螺纹传动螺纹潘存云教授研制潘存云教授研制按螺纹作用分按螺纹作用分连接螺纹连接螺纹传动螺纹传动螺纹 中径中径 d2d1d2d 小径小径 d1螺纹的主要参数：螺纹的主要参数：-

6、在标准中定为公称直径在标准中定为公称直径 大径大径 d-强度计算中常作为螺杆危险截面的强度计算中常作为螺杆危险截面的 计算直径计算直径 三三径径d1d2d 导程导程（升距）（升距）S 螺距螺距 PSP二二距距n-螺纹的线数螺纹的线数单线螺纹单线螺纹: S = P 多线螺纹多线螺纹: S = nPd1d2dSP 牙形角牙形角 牙形斜角牙形斜角 （牙侧角）（牙侧角）d2S 螺旋升角螺旋升角二二角角tan =d2 S d2 nP = -中径圆柱上螺旋线的切中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面线与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角之间的夹角 线数（头数）线数（头数）n -螺纹的螺旋线数目螺纹的螺旋

7、线数目单线螺纹单线螺纹 自锁性好自锁性好 多用于连接多用于连接；多线螺纹多线螺纹 传动效率高传动效率高 多用于传动。多用于传动。为了便于制造，一般螺纹的线数为了便于制造，一般螺纹的线数 n44tan =d2 nP Sd2 =普通螺纹普通螺纹细牙细牙粗牙粗牙 普通螺纹同一公称直径可以有多种螺距，其中螺普通螺纹同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为距最大的称为粗牙螺纹粗牙螺纹，其余的统称为，其余的统称为细牙螺纹细牙螺纹。缺点：缺点：不耐磨易滑扣。不耐磨易滑扣。应用：应用：薄壁零件、受变载荷的连接和微调机构。薄壁零件、受变载荷的连接和微调机构。Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙tg=d2

8、nP 自锁性更好、连接更可靠；且螺纹深度自锁性更好、连接更可靠；且螺纹深度浅，强度高。浅，强度高。细牙螺纹细牙螺纹 v P P , ,由于制造简单，一般连接常用。由于制造简单，一般连接常用。p ， ，优点：优点：粗牙螺纹粗牙螺纹三角形螺纹三角形螺纹： = 2 = 600, 自锁性好，用于联接自锁性好，用于联接 粗牙：一般常用粗牙：一般常用 细牙：自锁性好，易滑扣，适用于薄壁小零件或载荷小细牙：自锁性好，易滑扣，适用于薄壁小零件或载荷小矩形螺纹矩形螺纹： = 00, 效率高，用于传动，常被梯形代替效率高，用于传动，常被梯形代替梯形螺纹梯形螺纹： = 2 = 300, 易于制造，对中性好，常用于易

9、于制造，对中性好，常用于 螺旋传动螺旋传动锯齿形螺纹锯齿形螺纹： = 30, 效率高，易加工，承载大，单向传效率高，易加工，承载大，单向传 动动管螺纹管螺纹： 用于紧密联接，用于紧密联接， = 550, 管子内径为公称直径管子内径为公称直径圆锥管螺纹圆锥管螺纹： = 550和和 = 660，锥度为，锥度为1：16，用于高，用于高 温高压系统的管件联接温高压系统的管件联接2、螺纹副的受力关系、效率和自锁、螺纹副的受力关系、效率和自锁矩形螺纹的受力分析矩形螺纹的受力分析:F- 轴向载荷轴向载荷Ft-中径处的水平推力中径处的水平推力 -螺纹升角螺纹升角 -摩擦角摩擦角Fn-法向支反力法向支反力（1）

10、 矩形螺纹矩形螺纹矩形螺纹牙型斜角矩形螺纹牙型斜角 vFtFv FnR Fntt设计：潘存云FtFFtd2+ FR拧紧螺纹时，既滑块等速上升时：拧紧螺纹时，既滑块等速上升时：Ft设计：潘存云 FnRvFtd2SF+ + FnF -阻力，阻力，Ft- 驱动力驱动力 Fn -摩擦力摩擦力, 沿斜面朝下沿斜面朝下由平衡条件得：由平衡条件得：Ft = F tan ( + )(22tgFd22dFT 驱动力矩：驱动力矩：螺纹放松时，即滑块等速下滑时：螺纹放松时，即滑块等速下滑时：由平衡条件，得：由平衡条件，得：Ft = F tan ( - ) 设计：潘存云设计：潘存云 FnF- RvRFFnFt- -F

11、t F -驱动力，驱动力，Ft-支持力支持力 Fn -摩擦力摩擦力, 沿斜面朝上沿斜面朝上 驱动力矩：驱动力矩：)(2222tgFddFTt螺母螺母螺杆螺杆轴轴线线轴线轴线螺杆螺杆螺母螺母Fn=FFFn=F/cos FnF（2）非）非矩形螺纹矩形螺纹摩擦阻力可写为：摩擦阻力可写为： F / cos = F / cos = e F 拧紧时：拧紧时： Ft = F tan ( + e ) 松开时：松开时： Ft = F tan ( - e)传动效率：传动效率：螺母旋转一周做的总功螺母旋转一周做的总功:螺母旋转一周做的有用功螺母旋转一周做的有用功: 拧紧时：拧紧时： = tan / tan( + e

12、) 松开时：松开时： = tan / tan( - e)21)(2dFtgTWetgdFFsW22s拧紧时拧紧时(Ft)主动：主动： = tan / tan( + e)松开时松开时(F主动主动)： = tan( - e) / tan )(22eFtgdT若若 e e ，则则T T为正值，其方向与螺为正值，其方向与螺 母运动方向相反，是母运动方向相反，是阻力阻力；若若e e ，则则T T为负值，方向相反，其为负值，方向相反，其方向与预先假定的方向相反，而与螺母方向与预先假定的方向相反，而与螺母运动方向相同，成为放松螺母所需外加运动方向相同，成为放松螺母所需外加的的驱动力矩。驱动力矩。自锁条件：自

13、锁条件： e ett设计：潘存云FtFFtd26.2 单个螺纹联接的设计单个螺纹联接的设计1、螺纹紧固件和材料、螺纹紧固件和材料 螺栓螺栓 双头螺柱双头螺柱 螺钉螺钉 紧定螺钉紧定螺钉 螺母螺母/垫片垫片螺栓的结构形式螺栓的结构形式LL0d六角头六角头LdL0小六角头小六角头dL0L1LL1 -座端长度座端长度L0 -螺母端长度螺母端长度双头螺柱双头螺柱末端末端结构结构头部头部结构结构螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉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用于经常拆装易磨损之处。用于尺寸受限制之处。垫圈垫圈 作用：作用： 增加支撑面积以增加支撑面积以减小压强，避

14、免拧紧螺减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。母擦伤表面、防松。平垫圈平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按机械性能等级分十级：按机械性能等级分十级： 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9 点前是点前是 Bmin/100, 点后是点后是10 Smin/ Bmin制造精度分制造精度分： 精密极（精密极（4-6级）：用于精密联接和配合变动小的场合级）：用于精密联接和配合变动小的场合 中等级（中等级（7级）：一般用途级）：一般用途 粗糙级（粗糙级（78级）：精度要求不高的场

15、合级）：精度要求不高的场合 螺栓常用材料：螺栓常用材料： 中碳刚、低碳刚：如中碳刚、低碳刚：如A2, A3, 10, 35, 45 合金刚：重要场合，合金刚：重要场合， 如如15Cr, 40Cr, 30CrMnSi螺母常用中碳刚螺母常用中碳刚2、螺纹联接的基本类型和画法、螺纹联接的基本类型和画法(1)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: a) 普通螺栓联接普通螺栓联接: 被联接件的被联接件的孔中不切制螺纹，装拆方便，应用孔中不切制螺纹，装拆方便，应用最广最广, 可承受横向和纵向载荷可承受横向和纵向载荷孔与螺杆之间孔与螺杆之间留有间隙留有间隙普通螺栓连接普通螺栓连接结构简单，

16、装拆结构简单，装拆方便，应用最广方便，应用最广d0db) 铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接: 适合承受横向载荷适合承受横向载荷螺栓杆与孔壁之间没有间隙，适合于承受横向载荷。螺栓杆与孔壁之间没有间隙，适合于承受横向载荷。d0 双头螺柱联接双头螺柱联接 结构紧凑，适用于较厚的被联接件（结构紧凑，适用于较厚的被联接件（盲孔的连接）盲孔的连接） 避免多次拆装损坏被联接件的螺纹孔避免多次拆装损坏被联接件的螺纹孔d 螺钉联接螺钉联接结构简单；结构简单； 不宜多次拆装，适于盲孔的连接。不宜多次拆装，适于盲孔的连接。 紧定螺钉联接紧定螺钉联接固定两零件间的相对位置固定两零件间的相对位置传递不大的力或力矩传递不大的

17、力或力矩潘存云教授研制紧定螺钉紧定螺钉（2）螺纹连接的画法中要注意的问题）螺纹连接的画法中要注意的问题： 剖切通过标准件时均不剖剖切通过标准件时均不剖 两零件接触画一条线，否则不论间隙两零件接触画一条线，否则不论间隙 大小画两条线大小画两条线 旋合部分按外螺纹画：外粗里细旋合部分按外螺纹画：外粗里细 内螺纹部分：里粗外细内螺纹部分：里粗外细 螺纹底孔不应大于螺纹内径，螺纹底孔不应大于螺纹内径， 深度大于螺纹深度，夹角深度大于螺纹深度，夹角1200， 装配图中倒角和退刀槽可省略装配图中倒角和退刀槽可省略 试找出题图中螺纹连接结构中的错误，并就图改正。试找出题图中螺纹连接结构中的错误，并就图改正。

18、已知被连接件材料均为已知被连接件材料均为Q235，连接件均为标准件。，连接件均为标准件。 a) 普通螺栓连接普通螺栓连接 b) 螺钉连接螺钉连接 c) 双头螺柱连接双头螺柱连接 d) 紧定螺钉连接紧定螺钉连接 3、螺纹联接的主要失效形式和设计准则、螺纹联接的主要失效形式和设计准则螺栓的主要失效形式：螺栓的主要失效形式： 螺栓联接的松动螺栓联接的松动 螺栓杆拉断螺栓杆拉断 螺纹被压溃螺纹被压溃 剪断剪断 因磨损而发生滑扣因磨损而发生滑扣螺纹牙及各部分的尺寸是根据等强度原则和使用经验确螺纹牙及各部分的尺寸是根据等强度原则和使用经验确定的，计算只需确定小径，然后选取大径和螺距，其它定的，计算只需确定

19、小径，然后选取大径和螺距，其它尺寸不必计算尺寸不必计算断裂断裂4、螺栓联接的拧紧和放松、螺栓联接的拧紧和放松(1) 螺栓联接的拧紧螺栓联接的拧紧 紧联接紧联接：在装配时拧紧在装配时拧紧 预紧力预紧力F：紧联接螺栓在工作前所受到的轴向力：紧联接螺栓在工作前所受到的轴向力 拧紧时所需力矩拧紧时所需力矩T： 克服螺纹副的螺纹力矩克服螺纹副的螺纹力矩T1和螺母与支承面的摩擦力矩和螺母与支承面的摩擦力矩T2 ferFdFTTT2/)tan(221对于不同直径，若取对于不同直径，若取 e=tan e=0.15， =0.15，可简化：可简化：T 0.2FdTF F0 0d0dD01)1)凭手感经验；凭手感经

20、验；2)2)测力矩扳手；测力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)测定伸长量。测定伸长量。操作简单操作简单, ,但准确性较差但准确性较差 预紧力控制方法预紧力控制方法: :测力矩扳手测力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手达到固定的拧紧力矩时，卡盘不转动达到固定的拧紧力矩时，卡盘不转动(2) 螺栓联接的放松螺栓联接的放松防松防松：三角螺纹具有自锁性，但是在冲击、振动和变载三角螺纹具有自锁性，但是在冲击、振动和变载荷以及温度变化的条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，荷以及温度变化的条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，从而联接发生松脱从而联接发生松脱防松的根本问题：防止螺纹副的相对转动防松的根本问题：

21、防止螺纹副的相对转动具体方法有三种：具体方法有三种：2）机械防松：）机械防松：开口销、止动垫片、串连钢丝开口销、止动垫片、串连钢丝3）永久防松：）永久防松：焊、粘、冲焊、粘、冲1）摩擦防松：）摩擦防松：双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母防松的方法：防松的方法： 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防松防松-防止螺旋副相对转动防止螺旋副相对转动 开口销与六开口销与六角开槽螺母角开槽螺母串连钢丝串连钢丝2） 采用专门防松元件防松采用专门防松元件防松圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈潘存云教授研制止动垫圈止动垫圈开口销

22、与槽形螺母3） 其他方法防松其他方法防松11.5P用冲头冲用冲头冲23点点冲点防松法冲点防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合剂涂粘合剂5. 松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算松联接松联接：只有外载荷的拉力，没有预紧力只有外载荷的拉力，没有预紧力强度条件强度条件：计算应力：计算应力 许用应力许用应力4/21dF/ss s-材料的屈服极限材料的屈服极限S安全系数，未淬火钢安全系数，未淬火钢取取1.2，淬火钢取，淬火钢取1.6。6. 受横向工作载荷的紧螺栓联接强度计算受横向工作载荷的紧螺栓联接强度计算（1）普通螺栓联接）普通螺栓联接不受外载之前：不受外载之前： 螺栓受力：预紧力、螺纹力矩螺栓受力：预紧

23、力、螺纹力矩受外载之后：受外载之后： 应力仍为拉、剪应力应力仍为拉、剪应力 拉应力拉应力 = 4F /（ d12） 螺纹力矩：螺纹力矩： 2/)tan(21dFT剪应力：剪应力： = 16T1/( d13)对于对于M10M68的螺纹取的螺纹取d1,d2, 的平均值，的平均值，且且15. 0arctan可得：可得： 2/)tan(21dFTe15. 0arctane普通受拉螺栓的强度条件为普通受拉螺栓的强度条件为： （即校核式）（即校核式）)4/(3 . 121dFe3 . 1)3(2/122e3141Fd设计式为：设计式为： 按第四强度理论，当量应力为：按第四强度理论，当量应力为： /ssS

24、s-材料的屈服极限材料的屈服极限SS安全系数，见表安全系数，见表6-2(2) 铰制孔螺栓联接：铰制孔螺栓联接：剪切强度条件剪切强度条件：挤压强度条件挤压强度条件：)/(42mdFR/minpRpdhF FR 螺栓所受建立螺栓所受建立 d螺栓抗剪面直径螺栓抗剪面直径hmin 被连接件中受挤压孔壁的最小长度被连接件中受挤压孔壁的最小长度 m螺栓抗剪面数量螺栓抗剪面数量 螺栓许用剪应力，螺栓许用剪应力，Mpa。7. 受轴向工作载荷的紧螺栓联接强度计算受轴向工作载荷的紧螺栓联接强度计算（1）螺栓总拉力）螺栓总拉力F0的计算的计算 预紧力为预紧力为F，工作载荷为，工作载荷为F 当应变在弹性范围之内时，各

25、零件的受力可根据当应变在弹性范围之内时，各零件的受力可根据力平衡和变形协调条件求出。力平衡和变形协调条件求出。设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云松弛松弛状态状态受载受载变形变形预紧预紧状态状态 1FF 2F0F0FEFEFE FE设计：潘存云FFFF 特别注意，轴向载荷：特别注意，轴向载荷：F0 F+F加预紧力后加预紧力后螺栓受拉伸长螺栓受拉伸长 1被联接件受压缩短被联接件受压缩短 2加载加载 FE 后后:螺栓总伸长量增加为螺栓总伸长量增加为: 总拉力为：总拉力为：被联接件压缩量减少为：被联接件压缩量减少为： 残余预紧力减少为：残余预紧力减少为： F 很显然很显然: F 0可参考

26、：静载荷可参考：静载荷 F=(0.20.6)F 变载荷变载荷 F=(0.61.0)F 压力容器的紧密联接压力容器的紧密联接 F=(1.51.8)F 且保证剩余预紧力大于压力容器的工作压力且保证剩余预紧力大于压力容器的工作压力（2） 静强度计算静强度计算 强度条件强度条件：)4/(3 . 1210dF/ssS（3）疲劳强度计算）疲劳强度计算当工作载荷在当工作载荷在F1和和F2之间变化时，螺栓拉力将在之间变化时，螺栓拉力将在F01和和F02之间，螺栓的拉力变幅为：之间，螺栓的拉力变幅为：21121020122cccFFFFFa疲劳强度条件为疲劳强度条件为：)(22112121aacccdFF8.

27、提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施 设计：潘存云设计：潘存云（1 1）改善螺纹牙间的载荷分布改善螺纹牙间的载荷分布措施措施: 采用采用悬置悬置( (均载均载) )螺母螺母。加厚螺母不能提高联接强度。加厚螺母不能提高联接强度。普通螺母普通螺母加厚螺母加厚螺母螺螺栓栓杆杆螺螺母母体体螺螺栓栓杆杆螺螺母母体体螺螺栓栓杆杆F Fa aF F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2F F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2螺螺母母体体螺螺栓栓杆杆F FF=FF=F1 1+F+F2 2

28、+F+F3 3+F+F4 4+F+F5 5F F1 1FF2 2FF3 3FF4 4FF5 5螺螺栓栓杆杆F F F F螺螺栓栓杆杆螺母体螺母体假设螺母为刚体，则螺纹牙变形与普通螺木相同。但实际上螺母也是弹性体，受载也被拉长，变形螺纹牙产生回弹，从而减小两者螺距变化，使受载均匀。10圈以后，螺母牙几乎不承受载荷。（2） 避免附加应力避免附加应力设计：潘存云设计：潘存云支承面不平支承面不平采用凸台或沉孔结构采用凸台或沉孔结构切削加工支承面切削加工支承面被联接件变形太大被联接件变形太大(a)(a)采用球面垫圈（采用球面垫圈（b b）采用斜垫圈（）采用斜垫圈（c c）采用凸台（）采用凸台（d d）采

29、用沉头座（）采用沉头座（e e）采用环腰）采用环腰使栓杆减免弯曲应力的措施使栓杆减免弯曲应力的措施 （3）减小应力集中）减小应力集中1.1.增大过渡圆角增大过渡圆角2.2.切制卸载槽切制卸载槽r r（4） 减小螺栓应力幅减小螺栓应力幅可减少螺栓的总拉力可减少螺栓的总拉力因此因此, 可减少螺栓刚度或增大被连接件刚度可减少螺栓刚度或增大被连接件刚度具体措施具体措施:1）增大螺杆长度）增大螺杆长度, 减少部分螺杆直径减少部分螺杆直径, 中空螺杆，中空螺杆，柔性螺栓柔性螺栓; 2110cccFFFd0.8d0.7dd2）在需要密封的情况下）在需要密封的情况下, 采用刚度大的垫片采用刚度大的垫片3）若是

30、紧密连接）若是紧密连接, 可采用密封环结构可采用密封环结构.（5） 选择恰当的预紧力并保持不减退选择恰当的预紧力并保持不减退（6） 采用合理的制造工艺采用合理的制造工艺oF 压缩变形压缩变形 压缩变形压缩变形o 冷镦头部、辗压螺纹冷镦头部、辗压螺纹表面处理：表面处理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲劳强度。提高疲劳强度。疲劳强度提高疲劳强度提高30% 比车削 6.3 螺栓组联接的计算螺栓组联接的计算 螺栓组联接设计的一般次序是：螺栓组联接设计的一般次序是：首先进行结构设计，即确定接合面的形状，螺栓的布置首先进行结构设计，即确定接合面的形状，螺栓的布置方式，联接的结构型式及螺栓的数目，然后按

31、其所受的方式，联接的结构型式及螺栓的数目，然后按其所受的外载荷（力、力矩）分析螺栓组中的各个螺栓受力，以外载荷（力、力矩）分析螺栓组中的各个螺栓受力，以便找出其中受力最大的螺栓，再按单个螺栓进行强度计便找出其中受力最大的螺栓，再按单个螺栓进行强度计算。并根据强度计算来决定螺栓直径。算。并根据强度计算来决定螺栓直径。螺栓组一般是由几个同样的螺栓螺栓组一般是由几个同样的螺栓(或螺钉、螺柱或螺钉、螺柱)组成的。组成的。 大多数情况下大多数情况下, 螺纹联接都是成组使用的。由于螺纹联接都是成组使用的。由于联接的结构形式及外载荷情况不同，螺栓的受力也不联接的结构形式及外载荷情况不同，螺栓的受力也不同。同

32、。螺栓组结构设计：螺栓组结构设计：确定螺栓的布置方式和数目时，应使受力合理，力求各螺确定螺栓的布置方式和数目时，应使受力合理，力求各螺栓受力较小且均匀，利于加工和装配的等。应按以下几方栓受力较小且均匀，利于加工和装配的等。应按以下几方面考虑：面考虑：1、从加工角度，联接接合面的几何形状应尽量简单。螺、从加工角度，联接接合面的几何形状应尽量简单。螺栓组的形心与联接接合面的形心最好相重合，最好有两个栓组的形心与联接接合面的形心最好相重合，最好有两个对称轴，可使加工方便，计算也比较容易。通常采用环状对称轴，可使加工方便，计算也比较容易。通常采用环状或条状结合面，可以减少加工量和接合面不平的影响，同或

33、条状结合面，可以减少加工量和接合面不平的影响，同时增加了联接刚度。时增加了联接刚度。2、受力矩时螺栓应尽量远离对称轴布置，以减少螺栓受、受力矩时螺栓应尽量远离对称轴布置，以减少螺栓受力力, 增加联接的可靠性增加联接的可靠性; 同一圆周上螺栓的数目应偶数，同一圆周上螺栓的数目应偶数，可便于划线和分度。可便于划线和分度。3、力求螺栓受力合理，对于受横向载荷的普通螺栓组、力求螺栓受力合理，对于受横向载荷的普通螺栓组, 沿沿受力方向布置螺栓不宜超过受力方向布置螺栓不宜超过68个个,。4、装配时，对于紧螺栓应使每个螺栓的预紧程度一样，、装配时，对于紧螺栓应使每个螺栓的预紧程度一样，使预紧力在接合面产生均

34、匀压力，因此相邻螺栓的中心间使预紧力在接合面产生均匀压力，因此相邻螺栓的中心间距距 t 一般应小于一般应小于10d t 10d （d螺栓公称直径）对于有螺栓公称直径）对于有紧密性要求的联接，可查手册。确定紧密性要求的联接，可查手册。确定 t 值时必须考虑扳值时必须考虑扳手空间。手空间。 1 1、各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度及预紧力都相同、各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度及预紧力都相同 2 2、联接件和被联接件中的应力均在弹性极限内、联接件和被联接件中的应力均在弹性极限内 3 3、预紧力在接合面间产生的压力是均布的、预紧力在接合面间产生的压力是均布的1 1、受轴向力、受轴向力F FQ Q的螺栓组联接的螺

35、栓组联接 载荷通过螺栓组形心，各螺栓所受的载荷为：载荷通过螺栓组形心，各螺栓所受的载荷为： F = FF = FQ Q / z / z假假设设2 2、受横向力、受横向力F FR R的螺栓组联接的螺栓组联接 载荷通过螺栓组形心载荷通过螺栓组形心 1) 普通紧螺栓联接普通紧螺栓联接 靠摩擦传递载荷，只承受预紧力靠摩擦传递载荷，只承受预紧力 RfsFkmzF)/()(mzFkFsRf s为摩擦因数，为摩擦因数， kf为可靠性系数为可靠性系数（2）铰制孔用螺栓联接）铰制孔用螺栓联接 靠剪切和挤压来传递载荷假设每个螺栓所受载荷均靠剪切和挤压来传递载荷假设每个螺栓所受载荷均为为Fs ，则，则RsFzF z

36、FFRs/再进行铰制孔螺栓的计算和选择再进行铰制孔螺栓的计算和选择.3、受旋转力矩、受旋转力矩T的螺栓组联接的螺栓组联接 （1）普通螺栓联接）普通螺栓联接 TkrFrFrFfzsss.21)/(1zisfrTkFr1, r2, ，rz为各螺栓中心至螺栓组形心的距离为各螺栓中心至螺栓组形心的距离Fs12365478ToooFs12365478To1SF2SF1r3SF（2 2）铰制孔用螺栓联接）铰制孔用螺栓联接 TrFrFrFzszss.2211TrFizsi1根据螺栓的协调变形条件，即各螺栓的剪切变形量与根据螺栓的协调变形条件，即各螺栓的剪切变形量与螺栓中心至螺栓组形心的距离成正比，得：螺栓中

37、心至螺栓组形心的距离成正比，得：2max2822211max/)./(isrTrrrrTrFconstrFrFrFrFSnSnSSmaxmax2211若忽略预紧力和摩擦力，得：若忽略预紧力和摩擦力，得：4. 受翻转力矩受翻转力矩M的螺栓组联接的螺栓组联接 MrFrFrFzz.2211iirFMzzrFrFrF/./2211)./(21022211101rrrMrFF2maxmax/irMrF根据螺栓的协调变形条件，得：根据螺栓的协调变形条件，得：联立以上各式，得：联立以上各式，得：12365478oo910M10, 1r9 , 2r7 , 4r6 , 5r机座左半边螺栓的紧固力增大，右半边的反

38、机座左半边螺栓的紧固力增大，右半边的反抗压力同样大小增大，根据机座的静力平衡抗压力同样大小增大，根据机座的静力平衡条件，得：条件，得：Moo接合面的受力情况接合面的受力情况:在在F作用下产生的压应力作用下产生的压应力AFZF在在M作用下产生的弯曲应力作用下产生的弯曲应力WMM合成后的应力分布合成后的应力分布保证接合面最大受压处不压溃保证接合面最大受压处不压溃的条件是的条件是:PPWMAFZmax保证接合面最小受压处不出间隙保证接合面最小受压处不出间隙的条件是的条件是:0minWMAFZP受翻转力矩受翻转力矩 M 作用的螺栓组联接作用的螺栓组联接不但要对螺栓组进行受力分析，不但要对螺栓组进行受力

39、分析，还还要对接合面的受力情况进行受力分要对接合面的受力情况进行受力分析，防止接合面被压溃或分离。析，防止接合面被压溃或分离。5. 受任意载荷的螺栓组联接受任意载荷的螺栓组联接 实际上，螺栓组所受载荷往往是上述四种情况实际上，螺栓组所受载荷往往是上述四种情况的不同组合，分析步骤如下：的不同组合，分析步骤如下：1）将载荷简化到螺栓组的几何形心）将载荷简化到螺栓组的几何形心2）按四种典型的螺栓组连接受力分析方法，求）按四种典型的螺栓组连接受力分析方法，求出各简化载荷下螺栓的受力，并将其叠加。出各简化载荷下螺栓的受力，并将其叠加。3）求出受力最大的螺栓及其载荷）求出受力最大的螺栓及其载荷4）进行螺栓

40、的强度计算。）进行螺栓的强度计算。xzyFzF Fx xFyo oT Tz zMMx xMMy y螺栓组受力分析螺栓组受力分析 3 3个方向，个方向，6 6种载荷：种载荷： 横向力：横向力：F Fx x、F Fy y 轴向力：轴向力：F Fz z 翻转力矩：翻转力矩：M Mx x、M My y 转矩：转矩：T Tz z受复合载荷的螺栓组联接受复合载荷的螺栓组联接横向载荷横向载荷+ +轴向载荷轴向载荷受复合载荷的螺栓组联接受复合载荷的螺栓组联接横向载荷横向载荷+ +旋转力矩旋转力矩受复合载荷的螺栓组联接受复合载荷的螺栓组联接计算时应求出受力最大螺栓的受力计算时应求出受力最大螺栓的受力见见p209

41、例题，例题， 作业作业: 6-28、6-336.4 螺旋传动螺旋传动用途：回转运动和直线运动的转换用途：回转运动和直线运动的转换 传递力和力矩传递力和力矩 调整零件的相互位置调整零件的相互位置一、螺旋传动的应用和分类一、螺旋传动的应用和分类 按螺杆与螺母的相对运动方式，螺旋传动可以有以下四种基按螺杆与螺母的相对运动方式，螺旋传动可以有以下四种基本运动方式：本运动方式：(1) 螺母固定不动，螺杆转动并做往复直线运动螺母固定不动，螺杆转动并做往复直线运动这种结构占据空间固定螺母为固定支撑，结构简单，但这种结构占据空间固定螺母为固定支撑，结构简单，但大。常用于螺旋压力机，螺旋千斤顶等。大。常用于螺旋压力机，螺旋千斤顶等。(2) 螺杆转动，螺母做往复螺杆转动，螺母做往复直线运动直线运动这种结构占据空间小，适这种结构占据空间小，适合于长行程螺杆。螺杆两合于长行程螺杆。螺杆两端的轴承和螺母防转机构端的轴承和螺母防转机构较复杂。车床丝杠、刀架较复杂。车床丝杠、刀架移动机构多采用这种运动移动机构多采用这种运动形式。形式。防转机构防转机构(3) 螺母旋