螺纹联接和轴毂联接课件

第二章

螺纹联接和轴毂联接第二章

螺纹联接和轴毂联接1目录第一节螺纹第二节螺纹联接的基本类型和标准联接件第三节螺纹联接的预紧和防松第四节螺栓组联接的结构设计及受力分析第五节单个螺栓的强度计算第六节提高螺栓连接强度的措施第七节键、花键和销联接目录第一节螺纹第二节螺纹联接的基本类型和标准2机械动联接和静联接为了便于机器的制造、修理、装配及运输等，在机器上广泛地使用着各种联接。机械联接分两大类：机械动联接：被联接的零(部)件之间可以有相对的运动；机械静联接：被联接的零件之间不允许有相对运动。在此书中的联接通常指静联接。机械动联接和静联接为了便于机器的制造、修理、装配及运输等，在3可拆联接和不可拆联接按照拆开时是否需要破坏联接件或被联接件来分，联接又可分为：可拆联接螺纹联接、键与花键联接、销联接属于可拆联接。不可拆联接铆接、焊接、粘接属于不可拆联接。过盈配合联接依装配方法不同，分为可拆和不可拆两种。螺纹联接是应用最广泛的可拆联接。可拆联接和不可拆联接按照拆开时是否需要破坏联接件或被联接件来4第一节螺纹螺纹的分类：外螺纹：在外表面上的螺纹内螺纹：在内表面上的螺纹内外螺纹组成螺纹副，用来联接或者传动。按母体形状分为：圆柱螺纹：最常用圆锥螺纹第一节螺纹螺纹的分类：5螺纹的分类按牙型分为：三角形矩形梯形锯齿形三角形牙型用于联接，而其它三种螺纹主要用于传动。按螺旋线方向分为：左旋右旋（常用）按线数分为：单线多线螺纹的分类按牙型分为：按螺旋线方向分为：6常用螺纹介绍常用螺纹按用途分为联接螺纹和传动螺纹两大类，另外也可用于测量和调整。联接螺纹：牙型为三角形，当量摩擦角大、自锁性好、强度高。主要类型有：普通螺纹管螺纹圆锥螺纹传动螺纹：常用梯形螺纹，它具有强度高、精度高的特点，另外也有矩形螺纹和锯齿形螺纹。常用螺纹介绍常用螺纹按用途分为联接螺纹和传动螺纹两大类，另外7常用螺纹介绍——普通螺纹特点牙型角α=60o8.8以上精度外螺纹牙底制成弧形同一公称直径d分为粗牙和细牙粗牙螺纹强度高、经济性好细牙螺纹螺距小、自锁性好、但易滑扣应用用于联接、精密测量和调整。粗牙螺纹应用最为广泛；细牙用于薄壁零件、受冲击变载零件或者微调机构。常用螺纹介绍——普通螺纹特点应用8常用螺纹介绍——管螺纹特点牙型角α=55o（英制）或者60o（米制）分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹牙顶有较大圆弧，内外螺纹公称牙型间无间隙，紧密性好圆锥管螺纹在拧紧时靠变形可以保证好的紧密性应用应用于管路系统的联接。其公称直径近似于管子内径，而不是螺纹大径。常用螺纹介绍——管螺纹特点应用9常用螺纹介绍——矩形螺纹特点牙型角α=0o，效率高精确制造困难螺纹副磨损后，间隙难以补偿对中精度低牙根强度弱没有标准化应用主要用于传力或传动螺旋常用螺纹介绍——矩形螺纹特点应用10常用螺纹介绍——梯形螺纹特点牙型角α=30o牙根强度高制造工艺性好对中性好，不易松动用剖分螺母，可以消除和调整间隙效率低于矩形螺纹应用主要用于传力或传动螺旋常用螺纹介绍——梯形螺纹特点应用11常用螺纹介绍——锯齿形螺纹特点牙型角α=33o，（承载面为3o，非承载面为30o）综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点外螺纹牙底为较大圆弧，减小应力集中螺旋副大径处无间隙，便于对中应用主要用于单向受力的传力螺旋常用螺纹介绍——锯齿形螺纹特点应用12联接螺纹联接螺纹13传动螺纹传动螺纹14螺纹的主要参数图螺纹的主要参数图15螺纹的主要参数螺纹的主要参数16螺纹的主要参数1．大径D、d(内螺纹用大写，外螺纹用小写，下同)螺纹的最大直径，即与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。大径的基本尺寸是该螺纹的公称直径。2．小径D1、d1螺纹的最小直径，即与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱顶直径，强度计算时可近似作为螺杆的危险截面的计算直径。3．中径D2、d2一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上牙厚和牙间宽度相等的地方。螺纹的主要参数1．大径D、d(内螺纹用大写，外螺纹用小写，下17螺纹的主要参数4．牙型角α含轴截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。5．牙型斜角β含轴截面内，螺纹牙型‘侧边与螺纹轴线的垂直线之间的夹角6．工作高度h内外螺纹旋合后的接触面径向高度。7．螺距P螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。8．导程s同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离。s=nP。螺纹的主要参数4．牙型角α含轴截面内，螺纹牙型两侧边的18螺纹的主要参数9．螺纹线数n螺纹的螺旋线数目。沿一条螺旋线所形成的螺纹称单线螺纹；沿两条或两条以上，在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹称双线或多线螺纹。10．螺纹升角ψ在小径圆柱上螺旋线的展开线与垂直螺纹轴线的平面的夹角。有：螺纹的主要参数9．螺纹线数n螺纹的螺旋线数目。19第二节螺纹联接的基本类型和标准联接件一、螺纹联接的类型螺纹联接的主要形式有：螺栓联接（普通螺栓、铰制孔螺栓）螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接另外，还有一些其他的螺纹联接形式地脚螺栓联接吊环螺栓联接T型槽螺栓联接第二节螺纹联接的基本类型和标准联接件一、螺纹联接的类型20普通螺栓联接应用特点、范围当被联接件不太厚时，用普通螺栓贯穿两个或多个被联接件的孔，拧紧螺母形成联接。这种联接，孔壁上不制作螺纹，所以结构较简单，拆装方便，成本较低，而且不受被联接件材料限制，因而应用最广。普通螺栓联接应用特点、范围21铰制孔螺栓联接应用特点、范围螺栓杆和孔多采用基孔制过渡配合(H7／m6)。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。铰制孔螺栓联接应用特点、范围22螺钉联接应用特点、范围如果被联接件之一较厚，不宜采用螺柱联接时，可以来用螺钉联接。这种联接不用螺母，螺杆不外露，外观整齐。由于其中一个较厚的被联接件要做出螺纹孔，这种联接形式比普通螺柱联接构造复杂。螺钉拧入被联接件的深度与螺钉及被联接件的材料有关。可以查相关手册给出。螺钉联接不适用于经常拆装的联接，常拆装会使螺纹孔磨损而导致被联接件报废或修理困难。螺钉联接应用特点、范围23双头螺柱联接应用特点、范围这种联接用于结构上不能采用螺栓联接的场合，如被联接件之一较厚而又经常拆装的场合。这种联接拆装时只需拆下螺母，不必将双头螺柱从被联接件中拧出，避免了被联接件磨损失效。这种联接结构比较复杂，设计时应注意，双头螺柱必须拧紧，应保证拧松螺母时，双头螺柱在螺孔中不得转动。双头螺柱联接应用特点、范围24紧定螺钉联接应用特点、范围将螺钉拧入一个零件的螺纹孔，使螺钉的末端顶住另一个零件表面或顶入相应的坑穴。紧定螺钉联接主要用于固定两个零件的相互位置，不宜于传递很大的力或力矩。紧定螺钉联接应用特点、范围25其它螺纹联接T型槽螺栓联接吊环螺钉联接地脚螺栓联接其它螺纹联接T型槽螺栓联接吊环螺钉联接地脚螺栓联接26二、螺纹联接标准件常用的标准联接零件有：六角头螺栓、双头螺柱螺钉、紧定螺钉、自攻螺钉六角螺母、圆螺母垫圈及其它防松零件设计时应尽量选用标准联接件。这些标准联接件品种、类型很多，它们的结构特点和有关尺寸可参考设计手册。在选用时应考虑常见的几个问题。二、螺纹联接标准件常用的标准联接零件有：27六角头螺栓、螺母六角头螺栓、螺母28双头螺柱双头螺柱29螺母螺母30螺钉螺钉31垫片垫片32选用螺纹联接标准件应考虑的问题(1)螺栓和螺钉的头部形状螺栓和螺钉的头部有六角头、方头、圆径头、盘头、沉头、半圆头等。为拧紧螺钉，头部上开有一字槽、十字槽、内六角相等。——根据具体结构条件、所需拧紧力矩和是否自动装配来选择。(2)双头螺柱和螺钉的拧入深度确定螺钉或螺柱的长度时，应拧入一定深度以保证联接强度。对于钢制螺钉，被联接件为钢时，拧入零件的螺纹长度，H=d；用于铸铁，H=(1.25~1.5)d;用于铝合金，H=d2d。选用螺纹联接标准件应考虑的问题(1)螺栓和螺钉的头部形状33选用螺纹联接标准件应考虑的问题(3)紧定螺钉头部和尾部形状结构特点是头部和尾部的形式较多，常用的尾部形状有锥端、平端和圆柱端，按所需拧紧力矩大小和结构要求(如是否要求头部不外露)进行选择，尾部应有一定的硬度。(4)螺母形状螺母形状有六角形、方形和圆形等，其中六角螺母应用最广。六角螺母精度分为A、B、C三级，A级精度最高。按拧紧力矩大小和使用的拧紧方法选择。(5)垫圈形状垫圈是螺纹联接中常用的附件，放在螺母与按联接件支承面之间，可以保护支承面不因转动螺母而被刮伤，有的可起防松作用。选用螺纹联接标准件应考虑的问题(3)紧定螺钉头部和尾部形状34螺纹联接标准件的性能等级国家标准规定螺纹紧固件按机械性能分级。一、螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级：3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9——点前数字σB/100，点后数字为10(σS／σB)。此处，σB为材料的拉伸强度极限，σS为屈服极限。（Mpa）例如：对于6.8级精度的螺栓，其：σB=6×100=600MpaσS=6×8×10=480Mpa二、螺母性能等级按螺母高度m不同有两类M>=0.8D456891012级0.5D<=m<0.8D0405级三、螺母等级与螺栓、螺柱、螺钉等级之间的相配关系标准中也有规定，如4——3.6、4.6、4.8。8——8.8等。螺纹联接标准件的性能等级国家标准规定螺纹紧固件按机械性能分级35螺纹联接标准件的材料一、螺栓、螺柱和螺钉的材料可按不同的性能等级选取3.6———低碳钢（Q215、Q235）4.6—6.8——低碳钢或中碳钢（35、45）8.8、9.8———中碳钢或低碳合金钢10.9——中碳钢、低碳或中碳合金钢12.9———合金钢8.8和8.8级以上的中碳钢、低碳或中碳合金钢都须经淬火并回火处理。二、螺母材料为中碳钢，最高含碳量4、5、6三级为0.5％，其余各级为0.58％。有防蚀或导电等要求时，螺纹紧固件材料也可用铜及其合金以及其他有色金属。今年来，发展了高强度塑料螺栓和螺母。螺纹联接标准件的材料一、螺栓、螺柱和螺钉的材料可按不同的性能36第三节螺纹联接的预紧和防松一、预紧预紧：在机器中使用的螺纹联接，绝大多数都要拧紧到一定程度．称为预紧。预紧力：预紧后螺栓所受轴向拉力，称为预紧力。这种联接称为紧螺栓联接。预紧的作用：使被联接件接合面间压力增大，因此提高了联接的紧密性和可靠性，以防止被联接件受载后产生缝隙或发生相对滑移并能承受一定的横向载荷，还能起到防松作用。预紧的注意点：预紧力过大会导致结构尺寸增大，也会使联接件易被拉断，因此为保证所需预紧力又不使螺纹联接件过载。对重要的螺纹联接，控制预紧力。第三节螺纹联接的预紧和防松一、预紧37拧紧力矩的组成在拧紧螺母时，其拧紧力矩分为两部分：用于克服螺旋副的摩擦阻力矩T1和螺母环形端面与被联接件(或垫圈)支承面件的摩擦阻力矩T2。拧紧力矩的组成在拧紧螺母时，其拧紧力矩分为两部分：用于克服螺38拧紧力矩的大小整理后，得：对于常用钢制M10~M64的粗牙普通螺纹，各参数取平均值，代入上式，得：拧紧力矩的大小整理后，得：对于常用钢制M10~M64的粗39控制拧紧力矩的方法控制拧紧力矩可用测力矩扳手定力矩扳手（当达到要求的拧紧力矩T值时，弹簧受压将自动打滑）。测量预紧前后螺栓的伸长量或测量应变（当需要精确控制预紧力或大型的螺栓联接时）根据拧紧螺母的转角估计（用于不重要的螺栓联接，精确性差，但简单直观）。控制拧紧力矩的方法控制拧紧力矩可用40测力矩扳手和定力矩扳手测力矩扳手和定力矩扳手41定力矩扳手实例定力矩扳手实例42测力矩扳手实例测力矩扳手实例43二、螺纹联接的防松一、在静载荷、恒温下，螺纹联接不会松脱对于联接用的单线螺纹，螺纹升角ψ（1~3度）小于其当量摩擦角Φv（6~10度），所以联接自锁。紧螺栓联接在螺母、螺栓头部等处有摩擦力防松。二、螺纹联接需要防松的原因在冲击、振动、变载作用下，螺旋副间摩擦力可能减小或瞬间消失，多次作用，导致松脱。在高温、温变较大的情况下，螺旋副间摩擦力可能减小，也能导致松脱三、螺纹防松的本质

防止螺旋副的相对运动二、螺纹联接的防松一、在静载荷、恒温下，螺纹联接不会松脱44防松的方法螺纹防松的方法根据防松原理主要分为三类：摩擦防松：使螺旋副中产生不随外载荷变化的纵向或横向的压紧力，因而始终有摩擦力矩防止相对转动。机械防松：在螺纹联接中靠附加零件的形状或结构阻止螺旋副的相对转动。破坏螺纹副防松：改变或破坏螺纹副的形状，排除相对运动的可能性。防松的方法螺纹防松的方法根据防松原理主要分为三类：45摩擦防松(双螺母)原理：

两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。

特点：

结构简单，适用于平稳、低速和重载的固定装置的联接。摩擦防松(双螺母)原理：

两螺母对顶拧紧后，46摩擦防松(弹簧垫圈)原理：

螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的弹性反力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口的尖端抵住螺母与被联接件的支承面。

特点：

结构简单，使用方便，但在振动冲击载荷作用下，防松效果较差，一般用于不甚重要的联接。摩擦防松(弹簧垫圈)原理：

螺母拧紧后，靠47摩擦防松(自锁螺母)原理：螺母一端制成非圆形收口或开封后径向收口。当螺母拧紧后，收口涨开，利用收口的回弹力使旋合螺纹间压紧。

特点：结构简单，防松可靠，可多次装卸而不降低防松性能摩擦防松(自锁螺母)原理：螺母一端制成非圆形收口或开封后径向48摩擦防松实例摩擦防松实例49机械防松的装置结构图特点：结构简单，使用方便，防松可靠，结构稍复杂。六角槽形螺母、单耳止动垫圈等防松零件都有国家标准。机械防松的装置结构图特点：50机械防松(串联钢丝)原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。但需注意钢丝的穿入方向。

特点：适用于螺钉组联接，但是拆卸不方便。机械防松(串联钢丝)原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺51机械防松(止动垫圈)原理：螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，即可将螺母锁住。若两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫圈，使两个螺母相互制动。

特点：结构简单，使用方便，防松可靠机械防松(止动垫圈)原理：螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分52机械防松(六角开槽螺母)原理：六角开槽螺母拧紧后，将开口销穿入螺栓尾部小孔和螺母的槽内，并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧。

特点：适用于有较大冲击、振动的高速机械中运动部件的联接。机械防松(六角开槽螺母)原理：六角开槽螺母拧紧后，将开口销穿53破坏螺纹副防松的装置结构图特点：不能重复使用。破坏螺纹副防松的装置结构图特点：不能重复使用。54第四节螺栓组联接的结构设计及受力分析螺栓组联接设计的步骤：1、确定螺栓数目及布置形式2、确定联接的结构尺寸3、螺栓的强度校核一、螺栓组联接的结构设计目的：确定接合面的几何形状和螺栓的布置形式。要求：使各螺栓受力均匀而且较小，避免螺栓受各种附加载荷，还应有利于加工和装配等。第四节螺栓组联接的结构设计及受力分析螺栓组联接设计的步55结构设计应注意的问题接合面的形状应力求简单，最好是矩形、圆形或方形，同一圆周上的螺栓数目应采用4、6、8、12等，以便于加工时分度。受力矩作用的螺拴组，螺栓应尽量远离对称轴，以减少螺栓受力．增加联接的可靠性。受横向力的螺栓组，沿受力方向布置的螺拴不宜超过6—8个，以免各螺栓受力严重不均匀。同一螺栓组紧固件的形状、尺寸、材料等应尽量一致，以便于加工和装配。螺栓的布置应有合理的间距、边距。螺栓的周围应留有足够的空间，以方便装配。对于压力容器等紧密性要求高的联接，间距要合理。结构设计应注意的问题接合面的形状应力求简单，最好是矩形、圆形56螺栓组结构设计1.联接结合面形状应和机器的结构形状相适应螺栓组结构设计1.联接结合面形状应和机器的结构形状相适应57螺栓组结构设计2.螺栓的布置应使各螺栓受力合理。螺栓组结构设计2.螺栓的布置应使各螺栓受力合理。58螺栓组结构设计3.螺栓的排列应有合理的间距、边距扳手空间

——其尺寸可查阅有关设计手册螺栓组结构设计3.螺栓的排列应有合理的间距、边距扳手空间

59螺栓组结构设计4、分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便于分度和画线5、同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同6、结构设计上避免螺栓承受附加的弯曲载荷螺栓组结构设计4、分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便60二、螺栓组联接的受力分析目的：确定螺栓组中受力最大的螺栓，及所受工作载荷的大小。——成组的螺栓，设计时按受力最大的螺栓进行强度计算，确定尺寸。为了便于装配，对组中所有的螺栓都取同一规格（精度、材料、直径、长度等）为了简化计算，作如下假设：1)同一螺栓组的螺栓直径、长度、材料和预紧力均相同。2)被联接件为刚体，即受载前后接合面保持为平面。3)螺栓的应力不超过屈服极限。二、螺栓组联接的受力分析目的：确定螺栓组中受力最大的螺栓，及61（一）受轴向载荷的螺栓组联接若外载荷通过螺栓组中心，方向与螺栓轴线平行，螺栓均布。则，每个螺栓所受的轴向工作载荷相等，有：（一）受轴向载荷的螺栓组联接若外载荷通过螺栓组中心，方向与螺62（二）受横向载荷的螺栓组联接若外载荷R通过螺栓组中心，方向与螺栓轴线垂直，即属于这种情形。有两种联接方式：（1）普通螺栓联接（2）铰制孔螺栓联接（二）受横向载荷的螺栓组联接若外载荷R通过螺栓组中心，方向与63普通螺栓联接传递横向载荷普通螺栓传递横向载荷，是靠预紧力产生的摩擦力来平衡外载荷的，以保证接合面间不滑移。普通螺栓联接传递横向载荷普通螺栓传递横向载荷，是靠预紧力产生64普通螺栓联接传递横向载荷的缺点缺点：若横向载荷较大，使预紧力大，要保证强度，将使结构尺寸增大。在摩擦系数变动的情况下，易降低可靠性，甚至松脱。改善方法：使用减载零件（销、键、套筒等）来承担横向载荷，螺栓只用来联接。普通螺栓联接传递横向载荷的缺点缺点：65减载装置——套筒减载减载装置——套筒减载66减载装置——销钉减载减载装置——销钉减载67减载装置——键减载减载装置——键减载68铰制孔螺栓联接传递横向载荷联接靠螺栓杆受剪切力和挤压来平衡外载荷R，设被联接件为刚体，则各螺栓所受的剪力相等。若每个螺栓剪切力为FS，根据板的平衡条件有：注意：实际上被联接件是弹性体，每个螺栓所受的剪力并不相等，两端的较大，设计时沿载荷方向的螺栓数不宜超过6，以免受力严重不均．铰制孔螺栓联接传递横向载荷联接靠螺栓杆受剪切力和挤压来平衡外69（三）受扭转力矩的螺栓组联接若扭转力矩T的作用下，被联接件有过螺栓组中心与接合面垂直的轴线回转的趋势。相当于每个螺栓受横向载荷，也有两种联接方式：（1）普通螺栓联接（2）铰制孔螺栓联接（三）受扭转力矩的螺栓组联接若扭转力矩T的作用下，被联接件有70普通螺栓联接传递扭转力矩普通螺栓传递扭转力矩，是靠每个螺栓预紧力产生的摩擦力相对于中心的力矩来平衡外载荷的，有：r1r212345678O普通螺栓联接传递扭转力矩普通螺栓传递扭转力矩，是靠每个螺栓预71铰制孔螺栓联接传递扭转力矩铰制孔螺栓传递扭转力矩，是靠每个螺栓剪切力FSi相对于中心的力矩来平衡外载荷的，由平衡条件有：r1r2Fs1Fs212345678T铰制孔螺栓联接传递扭转力矩铰制孔螺栓传递扭转力矩，是靠每个螺72（四）受翻转力矩的螺栓组联接翻转力矩M，作用于对称平面内，假设机座为刚体，受力保持平面，地基和螺栓为弹性体，机座有绕对称轴O—O翻转的趋势。每个螺栓的预紧力为QP，M作用后，O—O轴：左侧的螺栓拉力增大，右侧螺栓预紧力减小；左侧机座的压力减小，右侧机座的压力增大。左侧螺栓拉力的增加等于右侧机座压力的增加。（四）受翻转力矩的螺栓组联接翻转力矩M，作用于对称平面内，假73受翻转力矩螺栓的最大受力考虑机座，两侧增加之力对O—O轴的力矩正好平衡M，有：受翻转力矩螺栓的最大受力考虑机座，两侧增加之力对O—O轴的力74受M螺栓的接合面考虑条件在确定受M螺栓组的预紧力时，应考虑接合面的受力情况：接合面左侧边缘不应出现缝隙；右侧边缘处的挤压应力不应超过支承面材料的许用挤压应力。受M螺栓的接合面考虑条件在确定受M螺栓组的预紧力时，应考虑接75预紧力在接合面上的挤压应力分布当M未作用在机座上时，由于预紧力QP的作用，接合面间的挤压应力σP分布如图示。预紧力在接合面上的挤压应力分布当M未作用在机座上时，由于预紧76M在接合面上的挤压应力分布考虑地基刚度CF和螺栓刚度CL，由M产生的最大挤压应力为：在翻转力矩M作用下，接合面间的挤压应力分布如图，图中左半部分表示接合面挤压应力减小，右半部分表示挤压应力增加。由M产生的最大挤压应力为：M在接合面上的挤压应力分布考虑地基刚度CF和螺栓刚度CL，由77合成挤压应力分布将上两项挤压应力相叠加，合成挤压应力如图所示。合成挤压应力分布将上两项挤压应力相叠加，合成挤压应力如图所示78不分离、不压溃条件保证左侧接合面最小受压处不分离，即：保证右侧接合面最大受压处不压溃，即：不分离、不压溃条件保证左侧接合面最小受压处不分离，即：保证右79螺栓组复杂受力的分析在实际应用中，作用于螺栓组的载荷往往是以上四种基本情况的某种组合。对各种组合载荷都可按单一基本情况求出每个螺栓受力，再按力的叠加原理分别把螺栓所受的轴向力和横向力进行矢量叠加，最后求出螺栓的实际最大受力。螺栓组复杂受力的分析在实际应用中，作用于螺栓组的载荷往往是以80第五节单个螺栓的强度计算每个螺栓的受力因螺栓联接类型不同，可以分为两类，即普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接，它们分别直接承受轴向载荷或横向载荷。因此也分别称为受拉螺拴联接和受剪螺栓联接。普通螺栓联接大多在承受工作载荷之前应预紧，称为紧螺拴联接。单个紧螺栓按承载情况也分为两种类型：只受预紧力作用的螺栓(受横向载荷的螺拴组或受扭转力矩的螺栓组联接)受预紧力和轴向工作载荷作用的螺栓(受轴向载荷的螺栓组或受翻转力矩的螺栓组联接)也有少数普通螺栓联接不预紧，称为松螺拴联接。第五节单个螺栓的强度计算每个螺栓的受力因螺栓联接类型81螺栓的失效情况螺栓的失效情况主要为：普通螺栓（受拉螺栓）：静载荷螺栓的损坏多为螺纹部分的塑性变形和断裂。变裁荷螺栓的损坏多为栓杆部分的疲劳断裂。如果螺纹精度低或联接时常装拆，很可能发生滑扣现象。铰制孔螺栓（受剪螺栓）：螺杆被剪断螺杆或孔壁被压溃螺栓的失效情况螺栓的失效情况主要为：82螺杆被剪断螺杆被剪断83一、普通螺栓（受拉螺栓）联接1、松螺栓联接的强度计算这种联接螺栓不预紧，只能受静载荷。螺栓在工作时才工作拉力F。如图所示的起重滑轮螺栓，其螺纹部分的拉伸强度条件为：一、普通螺栓（受拉螺栓）联接1、松螺栓联接的强度计算842、紧螺栓联接将普通螺栓拧紧，螺栓杆受到两个方面的应力：拉应力σ：由预紧力QP产生扭转剪应力τF：由螺纹副间摩擦力矩T1产生2、紧螺栓联接将普通螺栓拧紧，螺栓杆受到两个方面的应力：85紧螺栓的计算应力螺栓材料为塑性材料，受到拉伸—扭转的复合应力时，按第四强度理论计算其计算应力，即：应用：紧螺栓在考虑复合应力的强度时，其计算可以作为纯拉伸应力考虑，只是将拉力增大30%以考虑扭转应力的影响。紧螺栓的计算应力螺栓材料为塑性材料，受到拉伸—扭转的复合应力86（1）只受预紧力QP的紧螺栓这种情况包括受横向载荷的普通螺栓联接或受扭转力矩的普通螺栓联接。因为是紧螺栓，拉伸扭转的复合应力考虑为计算应力，即1.3倍的拉伸应力。（1）只受预紧力QP的紧螺栓这种情况包括受横向载荷的普通螺栓87（2）受预紧力和轴向载荷的紧螺栓联接（2）受预紧力和轴向载荷的紧螺栓联接88（2）受预紧力和轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的螺栓组或受翻转力矩的螺栓组联接，属于这种情况。紧螺栓先受预紧力QP的作用，在受到轴向载荷F作用以后，螺栓总的拉力：（2）受预紧力和轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的螺栓组或受翻89受预紧力和轴向载荷的紧螺栓联接未拧紧螺母前：螺栓与被联接件都不受力，没有变形.受预紧力和轴向载荷的紧螺栓联接未拧紧螺母前：螺栓与被联接件都90受预紧力和轴向载荷的紧螺栓联接拧紧螺母后：螺栓受预紧拉力Qp,伸长量为δL，被联接件受其反作用力，即预紧压力Qp，压缩量为δF。受预紧力和轴向载荷的紧螺栓联接拧紧螺母后：螺栓受预紧拉力Qp91受轴向载荷紧螺栓的变形过程图联接承受工作载荷F：螺栓总拉力Q，拉力增量为Q-QP

，伸长增量为△δL；被联接件随之放松，其压力减小为残余预紧力QP',压力减量为QP－QP',压缩减量为△δF受轴向载荷紧螺栓的变形过程图联接承受工作载荷F：螺栓总拉92受轴向载荷紧螺栓的变形过程（A）开始拧紧：螺母刚好与被联接件接触，无受力，无变形；（B）拧紧后：在预紧力QP的作用下螺栓：受拉、伸长，伸长量为：δL=QP/CL被联接件：受压、压缩，压缩量为：δF=QP/CF（C）受轴向载荷后：在轴向工作载荷F的作用下：螺栓：受拉、再伸长，伸长量为：ΔδL=F/CL，此时螺栓的拉力由QP变为总的Q（大小？）。被联接件：放松、压缩量减少，减少量为：ΔδF=ΔδL，使预紧力减小：受轴向载荷紧螺栓的变形过程（A）开始拧紧：螺母刚好与被联接件93受预紧力的力—变形关系图螺栓刚度为CL，CL=tgγL=QP/δL被联接件刚度为CF，CF=tgγF=QP/δF变形力力受预紧力的力—变形关系图螺栓刚度为CL，CL=tgγL=94受轴向力后的力—变形关系图螺栓总变形为：δL+ΔδL被联接件总变形为：

δF-ΔδL力受轴向力后的力—变形关系图螺栓总变形为：力95工作载荷过大的情况在上述受力变形过程中，在工作载荷过大而预紧力过小时，若满足：ΔδL>δF工作载荷过大的情况在上述受力变形过程中，在工作载荷过大而预紧96（a）受轴向静载荷紧螺栓强度计算基本步骤：（1）求工作载荷F（2）求剩余预紧力（3）求螺栓总的拉力Q（a）受轴向静载荷紧螺栓强度计算基本步骤：97计算步骤：（1）校核最大静载强度（或初定螺栓直径）（2）校核疲劳强度若工作载荷在（F1~F2）之间变化，则螺栓总拉力在Q1~Q2之间变化。螺栓疲劳强度主要取决于其应力幅，因此通常疲劳强度是校核螺栓的应力幅是否小于其许用值。（b）受轴向变载荷紧螺栓强度计算计算步骤：（b）受轴向变载荷紧螺栓强度计算98轴向变载荷紧螺栓拉力幅变化图力变形时间时间螺栓中总拉力的变化螺栓工作拉力的变化轴向变载荷紧螺栓拉力幅变化图力变形时间时间螺栓中总拉力99轴向变载荷紧螺栓拉力幅计算轴向变载荷紧螺栓拉力幅计算100二、受剪的铰制孔螺栓联接失效形式为被剪断或被压溃。忽略预紧力和摩擦力的影响。二、受剪的铰制孔螺栓联接失效形式为被剪断或被压溃。101三、螺纹联接件的许用应力（1）许用应力的影响因数有：载荷性质螺纹联接件材料结构尺寸装配质量使用条件（2）具体数值情况请查阅书中表格三、螺纹联接件的许用应力（1）许用应力的影响因数有：102第六节

提高螺栓连接强度的措施螺栓联接强度主要取决于螺栓强度。影响螺栓强度的因素有：螺纹牙间载荷分配应力变化幅度制造工艺应力集中附加弯曲应力材料的机械性质各因素分别对应不同的改善措施第六节提高螺栓连接强度的措施螺栓联接强度主要取决于螺栓强度103一、改善螺纹牙间的载荷分配即使是制造和装配精确的螺栓和螺母，传力时其各圈螺纹牙的受力也是不均匀的。图中：靠近受力点的第一圈牙变形最大，依次减之。旋合圈数越多，载荷分布不均匀越严重。改善办法有采用：悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母、钢丝螺套一、改善螺纹牙间的载荷分配即使是制造和装配精确的螺栓和螺母，104螺纹牙间的载荷分配的改善办法（1）a）是悬置螺母，使螺母与螺杆同受拉力，使变形协调，载荷分布趋于均匀b）是环槽螺母，其工作原理a）相近。c）是内斜螺母，螺母旋入端有10o~15o的内斜角，原受力较大的下面几圈螺纹牙受力点外移，使刚性减小，受载后易变形，载荷向上面几圈螺纹转移，使各图载荷分布趋于均匀。螺纹牙间的载荷分配的改善办法（1）a）是悬置螺母，使螺母与螺105螺纹牙间的载荷分配的改善办法（2）钢丝螺套由菱形截面钢丝绕成，类似螺旋弹簧，装于螺纹孔或螺母中，有减轻螺纹牙受力不均和冲击振动的作用，可提高螺钉或螺栓疲劳强度。螺套装入螺纹孔中后，即将安装柄根缺口折断。锁紧型螺套还有防止旋入的螺钉松脱的作用，因此，钢丝螺套也是一种防松零件。螺纹牙间的载荷分配的改善办法（2）钢丝螺套由菱形截面钢丝绕成106螺纹牙间载荷改善措施螺纹牙间载荷改善措施107二、减小螺栓应力幅螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，疲劳强度越高。在工作载荷和剩余预紧力保持不变情况下，降低螺栓刚度或提高被联接件刚度，可减小螺栓应力幅。降低螺栓刚度方法：

适当增加螺栓长度减少栓光杆部分横截面——柔性螺栓在螺母下安装弹性元件提高被联接件刚度方法：改进被联接件结构刚度大的硬垫片有紧密性要求时，不用软垫片，而用密封环二、减小螺栓应力幅螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，疲劳强度108柔性螺栓柔性螺栓受力时变形量大，吸收能量作用强，也适于承受冲击和振动。柔性螺栓柔性螺栓受力时变形量大，吸收能量作用强，也适于承受冲109在螺母下安装弹性元件在螺母下面安装弹性元件，当工作载荷由被联接件传来时，由于弹性元件的较大变形，也能起到柔性螺栓的效果。在螺母下安装弹性元件在螺母下面安装弹性元件，当工作载荷由被联110密封垫片与密封环的比较为了增大被联接件的刚度，不宜用刚度小的密封垫片。上图所示的紧密联接，就以用密封环为佳。密封垫片与密封环的比较为了增大被联接件的刚度，不宜用刚度小的111减小螺栓应力幅（加弹性元件）减小螺栓应力幅（加弹性元件）112减小螺栓应力幅（加硬垫片）减小螺栓应力幅（加硬垫片）113三、减小应力集中的影响螺栓有应力集中部位主要有：螺纹牙根部螺纹收尾处杆截面变化处杆与头连接处减少应力集中措施：加大螺纹根部圆角半径加大钉头过渡部分圆角半径切制卸载槽采用卸载过度圆弧螺纹收尾改为退刀槽三、减小应力集中的影响螺栓有应力集中部位主要有：114减小应力集中的影响的结构图减小应力集中的影响的结构图115减小应力集中的影响减小应力集中的影响116四、避免附加弯曲应力引起弯曲应力的原因：制造、安装误差被联接件变形支撑面倾斜螺纹孔不正减小、避免弯曲应力的措施：斜垫圈平台或沉头座采用环腰采用球面垫圈四、避免附加弯曲应力引起弯曲应力的原因：减小、避免弯曲应力的117附加弯曲应力现象结构图（1）附加弯曲应力现象结构图（1）118附加弯曲应力现象结构图（2）附加弯曲应力现象结构图（2）119改善附加弯曲应力结构图（1）改善附加弯曲应力结构图（1）120改善附加弯曲应力结构图（2）改善附加弯曲应力结构图（2）121改善附加弯曲应力结构图（3）改善附加弯曲应力结构图（3）122五、采用合理的制造工艺目前应用较多的滚压螺纹工艺，比车制螺纹工艺好，螺纹表面的纤维分布合理。螺杆头部以冷镦工艺为好。对螺纹表面进行渗氮、碳氮共渗等表面硬化处理工艺，也可提高螺栓的疲劳强度。五、采用合理的制造工艺目前应用较多的滚压螺纹工艺，比车制螺纹123第七节键、花键和销联接一、键联接键联接是一类应用最广泛的轴毂联接形式，通过键联接可实现轴和轮毂（轴上零件）间周向固定并传递运动和转矩。某些键可使轴上零件轴向固定或轴向移动。键联接按键的形状可分为：平键联接半圆键联接楔键联接切向镶联接第七节键、花键和销联接一、键联接1241、平键联接及特点平键联接：两侧面为工作平面并用于传递转矩，键上部有间隙为非工作面。特点：结构简单，对中性好，装卸方便，不能轴向定位。1、平键联接及特点平键联接：特点：125平键类型及用途平键分为三大类：普通平键导向平键滑键普通平键按轴向截面形状分为：圆头平键（A型）方头平键（B型）单圆头平键（C型）普通平键用于静联接；导向平键和滑键用于动联接。平键类型及用途平键分为三大类：126圆头平键（A型）特点：键槽需用指状铣刀加工，轴向定位好，安装方便，但圆头部不能承担载荷，且应力集中较严重。圆头平键（A型）特点：键槽需用指状铣刀加工，轴向定位好，127方头平键方头平键（B型）：键槽用圆盘铣刀加工，应力集中较小，但键在轴上的轴向定位不好，可用紧定螺钉进行固定。方头平键方头平键（B型）：键槽用圆盘铣刀加工，应力集中较小128单圆头平键单圆头平键（C型）：多用于端部轴和轮毂的联接。单圆头平键单圆头平键（C型）：多用于端部轴和轮毂的联接。129导向平键导向平键是较长的键，用于动联接。安装时用螺钉将其固定在轴上的键槽中，轮毂可沿导键作轴向移动，键长应大于轮毂长度与移动距离之和。为方便拆卸，通常在键上留有顶出螺孔。导向平键导向平键是较长的键，用于动联接。安装时用螺钉将其固定130导向平键导向平键131方头滑键滑键用于移动距离较大时的动联接。滑键固定于毂上，工作时与轮毂一起沿轴向移动。为使键容易装配，轴上键槽至少应有一端开通。方头滑键滑键用于移动距离较大时的动联接。滑键固定于毂上，工作132圆头滑键圆头滑键1332、半圆键联接半圆键联接为静联接，两侧面为工作面。键槽用专用铣刀加工。半圆键联接特点：定心性好，装配方便，尤适于锥形轴的联接；但键槽深，对轴强度削弱较大。2、半圆键联接半圆键联接为静联接，两侧面为工作面。键槽用专用1343、楔键联接及分类楔键按形状可分为：普通楔键钩头楔键普通楔键按其瑞部形状又可分为：圆头楔键方头楔键楔键联接用于静联接，上下面为工作面，靠工作面间的摩擦力传递转矩，同时可承受单方向的轴向载荷，键两侧面与槽不接触。键上表面与槽底面有1：100斜度。3、楔键联接及分类楔键按形状可分为：楔键联接用于静联接，上下135楔键楔键136楔键联接的装配圆头楔键装配：先将键装入键槽中，然后打紧轮毂。当轮毂零件较大时这种装配方式不方便。方头楔键、钩头楔键装配：先将轮毂装到轴上适当位置，然后将键装入并打紧。用于轴端方便，用于轴中部则所需键槽太长。楔键联接的装配圆头楔键装配：先将键装入键槽中，然后打紧轮毂。137楔键联接的特点及场合特点：楔键联接由于楔紧作用使轴与轮毂的间隙偏向一侧，破坏了轴与轮毂的对中性。楔键联接结构简单，能承受单向轴向力，且轴向固定不需要其他零件。楔键联接应用场合：主要用于低速、轻载、不要求严格对中的联接，在农业机械、建筑机械中使用较多。楔键联接的特点及场合特点：1384、切向键联接的结构图4、切向键联接的结构图139切向键联接特点及应用切向键联接由两斜度为1：100楔键组成，两键拼合后的上、下两平行平面为工作面，其一在轴心平面。切向键主要靠工作面间的挤压传递转矩。切向键装配联接时，从两端打入两键；单组切向键只能传递单向转矩，若要传递双向转矩，需用两组切向键，错开120o~130o

切向键应用于轴径较大，对中性要求不严而载荷很大的重型机械。切向键联接特点及应用切向键联接由两斜度为1：100楔键组成，140键的选择和平键的强度计算键联接的设计包括：选择键联接的类型、尺寸、材料和热处理方式，校核键联接的承载能力。1、键联接类型选择的依据传递的转矩大小、载荷性质、转速高低轮毂在轴上的位置、安装空间大小需要移动及移动距离的长短是否需要实现轮毂的轴向固定传动对定心精度等工作要求结合各种类型链联接的特点键的选择和平键的强度计算键联接的设计包括：选择键联接的类型、1412、键联接的尺寸选择键联接尺寸主要包括：剖面尺寸(bxh)和长度L，选择原则如下：剖面尺寸(bxh)：按所在轴的直径d选取；键长L：按轮毂宽度选取，L一般略短于轮毂宽度并为标准值。导向平键的长度选择还应考虑键的移动距离。国标中规定了键在宽度方向与键槽的三种不同方式的配合：一般键联接：通常的静联接中使用。较紧键联接：要求较高时或承受较大冲击载荷时可使用，装拆较困难。较松键联接：滑键及导向键联接中可选用。2、键联接的尺寸选择键联接尺寸主要包括：剖面尺寸(bx142键的选择键的类型:由工作情况选键的尺寸由轴的直径选键的高度和宽度由轮毂宽度选键长键的选择键的类型:由工作情况选键的尺寸由轴的直径选键的高度和143键A

16×100

GB1096-79国家标准键长度键宽度b圆头普通平键A型由轮毂宽度决定由轴径决定键的尺寸键A16×100GB1096-79国家标准键长度键宽度1443、平键联接的强度计算使用表明平键联接的失效形式主要有：工作面压溃（静联接）工作面过度磨损（动联接）键被剪断（很少发生）计算准则：通常按工作面上挤压应力（动联接为压强）进行条件性校核。3、平键联接的强度计算使用表明平键联接的失效形式主要有：145平键联接的强度计算公式平键静联接的强度，主要考虑其挤压应力，假设键与键槽侧面的压力均匀分布，并假设合力的作用点在轴半径处，强度条件为：若为动联接，将挤压应力换成压强，公式不变。若强度不够，可采用相错180o两平键联接，计算时按1.5个计算。平键联接的强度计算公式平键静联接的强度，主要考虑其挤压应力，146二、花键联接花键联接由内花键和外花键组成，联接靠轴上多个多个键的侧面与轮毂槽上相应表面间的挤压传递运动和转矩。适于动、静联接。二、花键联接花键联接由内花键和外花键组成，联接靠轴上多个多个147花键联接的优缺点与平键联接相比较，花键联接的主要优点是：(1)接触齿数多，接触面积大，承载能力大；(2)齿槽浅，齿根应力集中小；(3)花键制造工艺保证各键沿周向均匀分布，各齿受力均匀；(4)定心表面具有较高的加工精度，轴与轮毂对中性好；(5)用于动联接具有良好的导向性。花键联接的主要缺点是：需专用加工设备，成本高。花键联接的优缺点与平键联接相比较，花键联接的主要优点是：148花键联接的类型花键联接按照横截面形状分为：1、矩形花键联接内外键靠小径定心。按齿的尺寸和数量分为轻系列和中系列。2、渐开线花键联接齿形为渐开线，靠齿面定心，定心精度高，齿根较厚，强度高，有较大的承载能力。花键联接的类型花键联接按照横截面形状分为：2、渐开线花键联接149花键联接设计选择与失效形式花键联接的设计方法与键联接相似：根据使用要求的特点选择花键联接的类型根据轴的直径选择花键联接的截面尺寸根据轮毂宽度选择花键长度进行强度校核花键联接的主要失效形式是：压溃(静联接)过度磨损(动联接)计算准则：强度校核中只校核挤压应力(静联接)和压强(动联接)花键联接设计选择与失效形式花键联接的设计方法与键联接相似：150花键联接的强度计算假设齿面工作载荷均布，各面压力合力作用于平均直径dm处，且引入系数ψ考虑载荷不均，则强度条件为：花键联接的强度计算假设齿面工作载荷均布，各面压力合力作用于平151三、销联接销联接通常只传递不大的载荷，或作为安全装置中的过载剪断元件(安全销)。销的另一个重要用途是固定零件的相互位置(定位销)，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。三、销联接销联接通常只传递不大的载荷，或作为安全装置中的过载152安全销结构图安全销：作为安全装置中的过载剪断元件。安全销结构图安全销：作为安全装置中的过载剪断元件。153定位销结构图定位销：固定零件的相互位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。定位销结构图定位销：固定零件的相互位置，它是组合加工和装配时154销的类型销的基本类型为：圆柱销圆锥销圆柱和圆锥的槽销开口销弹性圆柱销内螺纹、外螺纹圆锥销开尾圆锥销销的类型销的基本类型为：155圆柱销圆柱销：靠微量过盈固定在铰光的销孔中，这种销如经多次装拆就会破坏联接的可靠性和定位的精确性。圆柱销圆柱销：靠微量过盈固定在铰光的销孔中，这种销如经多次装156圆锥销圆锥销：具有1:50的锥度，在受横向力时能可取地自锁。锥销安装方便，定位精度比圆柱销高，多次装拆对定位精度的影响也较小。圆锥销比圆柱销应用较广。圆锥销圆锥销：具有1:50的锥度，在受横向力时能可取地自锁。157槽销槽销：沿圆柱或圆锥的母线方向开有沟槽的销，沟槽用滚压或模锻的方法制出；槽销压入销孔后，它的凹槽被压缩变形，故可借材料的弹性而固定在销孔中，安装槽销的孔不需精确加工。槽销近来应用较为普遍，并适用于受振动载荷的联接。在很多场合下槽销可以代替键、螺栓、圆锥销来使用。槽销槽销：沿圆柱或圆锥的母线方向开有沟槽的销，沟槽用滚压或模158槽销的应用槽销的应用159弹性圆柱销弹性圆柱销：用弹簧钢带卷成并经淬火的纵向开缝的圆管，依靠高的弹性均匀地挤紧在销孔中，即使在冲击载荷下，仍能保持较大的紧固力。这种销比实心销轻。用这种销无需铰孔，可多次装拆，但因其刚性较差，不适用于高精度定位。这种销还可做为螺栓的抗剪套筒。弹性圆柱销弹性圆柱销：用弹簧钢带卷成并经淬火的纵向开缝的圆管160弹性圆柱销作为抗剪套筒弹性圆柱销作为抗剪套筒161开口销开口销：是一种防松零件(如用于螺纹联接的防松)或用做次要零件的轴向定位。开口销开口销：是一种防松零件(如用于螺纹联接的防松)或用做次162内螺纹、外螺纹圆锥销圆柱销或圆锥销用于盲孔或拆卸因难的场合时，销上需制出螺纹(内螺纹或外螺纹)，以便于拆卸。内螺纹、外螺纹圆锥销圆柱销或圆锥销用于盲孔或拆卸因难的场合时163螺纹圆锥销的应用螺纹圆锥销的应用164开尾圆锥销有时在圆锥销的小端有螺纹或开槽，是为防止在冲击振动、变裁荷或高速工况下松脱。开尾圆锥销有时在圆锥销的小端有螺纹或开槽，是为防止在冲击振动165销联接类型的选择销连接的类型通常根据工作要求来选择。1、联接销：其直径由联接结构特点，按经验、规范确定，必要时进行强度（剪切、挤压应力）校核。2、定位销：因为不受载荷或载荷很小，直径按结构确定。3、安全销：按过载剪断条件确定直径。销联接类型的选择销连接的类型通常根据工作要求来选择。166第二章

螺纹联接和轴毂联接第二章

螺纹联接和轴毂联接167目录第一节螺纹第二节螺纹联接的基本类型和标准联接件第三节螺纹联接的预紧和防松第四节螺栓组联接的结构设计及受力分析第五节单个螺栓的强度计算第六节提高螺栓连接强度的措施第七节键、花键和销联接目录第一节螺纹第二节螺纹联接的基本类型和标准168机械动联接和静联接为了便于机器的制造、修理、装配及运输等，在机器上广泛地使用着各种联接。机械联接分两大类：机械动联接：被联接的零(部)件之间可以有相对的运动；机械静联接：被联接的零件之间不允许有相对运动。在此书中的联接通常指静联接。机械动联接和静联接为了便于机器的制造、修理、装配及运输等，在169可拆联接和不可拆联接按照拆开时是否需要破坏联接件或被联接件来分，联接又可分为：可拆联接螺纹联接、键与花键联接、销联接属于可拆联接。不可拆联接铆接、焊接、粘接属于不可拆联接。过盈配合联接依装配方法不同，分为可拆和不可拆两种。螺纹联接是应用最广泛的可拆联接。可拆联接和不可拆联接按照拆开时是否需要破坏联接件或被联接件来170第一节螺纹螺纹的分类：外螺纹：在外表面上的螺纹内螺纹：在内表面上的螺纹内外螺纹组成螺纹副，用来联接或者传动。按母体形状分为：圆柱螺纹：最常用圆锥螺纹第一节螺纹螺纹的分类：171螺纹的分类按牙型分为：三角形矩形梯形锯齿形三角形牙型用于联接，而其它三种螺纹主要用于传动。按螺旋线方向分为：左旋右旋（常用）按线数分为：单线多线螺纹的分类按牙型分为：按螺旋线方向分为：172常用螺纹介绍常用螺纹按用途分为联接螺纹和传动螺纹两大类，另外也可用于测量和调整。联接螺纹：牙型为三角形，当量摩擦角大、自锁性好、强度高。主要类型有：普通螺纹管螺纹圆锥螺纹传动螺纹：常用梯形螺纹，它具有强度高、精度高的特点，另外也有矩形螺纹和锯齿形螺纹。常用螺纹介绍常用螺纹按用途分为联接螺纹和传动螺纹两大类，另外173常用螺纹介绍——普通螺纹特点牙型角α=60o8.8以上精度外螺纹牙底制成弧形同一公称直径d分为粗牙和细牙粗牙螺纹强度高、经济性好细牙螺纹螺距小、自锁性好、但易滑扣应用用于联接、精密测量和调整。粗牙螺纹应用最为广泛；细牙用于薄壁零件、受冲击变载零件或者微调机构。常用螺纹介绍——普通螺纹特点应用174常用螺纹介绍——管螺纹特点牙型角α=55o（英制）或者60o（米制）分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹牙顶有较大圆弧，内外螺纹公称牙型间无间隙，紧密性好圆锥管螺纹在拧紧时靠变形可以保证好的紧密性应用应用于管路系统的联接。其公称直径近似于管子内径，而不是螺纹大径。常用螺纹介绍——管螺纹特点应用175常用螺纹介绍——矩形螺纹特点牙型角α=0o，效率高精确制造困难螺纹副磨损后，间隙难以补偿对中精度低牙根强度弱没有标准化应用主要用于传力或传动螺旋常用螺纹介绍——矩形螺纹特点应用176常用螺纹介绍——梯形螺纹特点牙型角α=30o牙根强度高制造工艺性好对中性好，不易松动用剖分螺母，可以消除和调整间隙效率低于矩形螺纹应用主要用于传力或传动螺旋常用螺纹介绍——梯形螺纹特点应用177常用螺纹介绍——锯齿形螺纹特点牙型角α=33o，（承载面为3o，非承载面为30o）综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点外螺纹牙底为较大圆弧，减小应力集中螺旋副大径处无间隙，便于对中应用主要用于单向受力的传力螺旋常用螺纹介绍——锯齿形螺纹特点应用178联接螺纹联接螺纹179传动螺纹传动螺纹180螺纹的主要参数图螺纹的主要参数图181螺纹的主要参数螺纹的主要参数182螺纹的主要参数1．大径D、d(内螺纹用大写，外螺纹用小写，下同)螺纹的最大直径，即与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。大径的基本尺寸是该螺纹的公称直径。2．小径D1、d1螺纹的最小直径，即与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱顶直径，强度计算时可近似作为螺杆的危险截面的计算直径。3．中径D2、d2一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上牙厚和牙间宽度相等的地方。螺纹的主要参数1．大径D、d(内螺纹用大写，外螺纹用小写，下183螺纹的主要参数4．牙型角α含轴截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。5．牙型斜角β含轴截面内，螺纹牙型‘侧边与螺纹轴线的垂直线之间的夹角6．工作高度h内外螺纹旋合后的接触面径向高度。7．螺距P螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。8．导程s同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离。s=nP。螺纹的主要参数4．牙型角α含轴截面内，螺纹牙型两侧边的184螺纹的主要参数9．螺纹线数n螺纹的螺旋线数目。沿一条螺旋线所形成的螺纹称单线螺纹；沿两条或两条以上，在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹称双线或多线螺纹。10．螺纹升角ψ在小径圆柱上螺旋线的展开线与垂直螺纹轴线的平面的夹角。有：螺纹的主要参数9．螺纹线数n螺纹的螺旋线数目。185第二节螺纹联接的基本类型和标准联接件一、螺纹联接的类型螺纹联接的主要形式有：螺栓联接（普通螺栓、铰制孔螺栓）螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接另外，还有一些其他的螺纹联接形式地脚螺栓联接吊环螺栓联接T型槽螺栓联接第二节螺纹联接的基本类型和标准联接件一、螺纹联接的类型186普通螺栓联接应用特点、范围当被联接件不太厚时，用普通螺栓贯穿两个或多个被联接件的孔，拧紧螺母形成联接。这种联接，孔壁上不制作螺纹，所以结构较简单，拆装方便，成本较低，而且不受被联接件材料限制，因而应用最广。普通螺栓联接应用特点、范围187铰制孔螺栓联接应用特点、范围螺栓杆和孔多采用基孔制过渡配合(H7／m6)。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。铰制孔螺栓联接应用特点、范围188螺钉联接应用特点、范围如果被联接件之一较厚，不宜采用螺柱联接时，可以来用螺钉联接。这种联接不用螺母，螺杆不外露，外观整齐。由于其中一个较厚的被联接件要做出螺纹孔，这种联接形式比普通螺柱联接构造复杂。螺钉拧入被联接件的深度与螺钉及被联接件的材料有关。可以查相关手册给出。螺钉联接不适用于经常拆装的联接，常拆装会使螺纹孔磨损而导致被联接件报废或修理困难。螺钉联接应用特点、范围189双头螺柱联接应用特点、范围这种联接用于结构上不能采用螺栓联接的场合，如被联接件之一较厚而又经常拆装的场合。这种联接拆装时只需拆下螺母，不必将双头螺柱从被联接件中拧出，避免了被联接件磨损失效。这种联接结构比较复杂，设计时应注意，双头螺柱必须拧紧，应保证拧松螺母时，双头螺柱在螺孔中不得转动。双头螺柱联接应用特点、范围190紧定螺钉联接应用特点、范围将螺钉拧入一个零件的螺纹孔，使螺钉的末端顶住另一个零件表面或顶入相应的坑穴。紧定螺钉联接主要用于固定两个零件的相互位置，不宜于传递很大的力或力矩。紧定螺钉联接应用特点、范围191其它螺纹联接T型槽螺栓联接吊环螺钉联接地脚螺栓联接其它螺纹联接T型槽螺栓联接吊环螺钉联接地脚螺栓联接192二、螺纹联接标准件常用的标准联接零件有：六角头螺栓、双头螺柱螺钉、紧定螺钉、自攻螺钉六角螺母、圆螺母垫圈及其它防松零件设计时应尽量选用标准联接件。这些标准联接件品种、类型很多，它们的结构特点和有关尺寸可参考设计手册。在选用时应考虑常见的几个问题。二、螺纹联接标准件常用的标准联接零件有：193六角头螺栓、螺母六角头螺栓、螺母194双头螺柱双头螺柱195螺母螺母196螺钉螺钉197垫片垫片198选用螺纹联接标准件应考虑的问题(1)螺栓和螺钉的头部形状螺栓和螺钉的头部有六角头、方头、圆径头、盘头、沉头、半圆头等。为拧紧螺钉，头部上开有一字槽、十字槽、内六角相等。——根据具体结构条件、所需拧紧力矩和是否自动装配来选择。(2)双头螺柱和螺钉的拧入深度确定螺钉或螺柱的长度时，应拧入一定深度以保证联接强度。对于钢制螺钉，被联接件为钢时，拧入零件的螺纹长度，H=d；用于铸铁，H=(1.25~1.5)d;用于铝合金，H=d2d。选用螺纹联接标准件应考虑的问题(1)螺栓和螺钉的头部形状199选用螺纹联接标准件应考虑的问题(3)紧定螺钉头部和尾部形状结构特点是头部和尾部的形式较多，常用的尾部形状有锥端、平端和圆柱端，按所需拧紧力矩大小和结构要求(如是否要求头部不外露)进行选择，尾部应有一定的硬度。(4)螺母形状螺母形状有六角形、方形和圆形等，其中六角螺母应用最广。六角螺母精度分为A、B、C三级，A级精度最高。按拧紧力矩大小和使用的拧紧方法选择。(5)垫圈形状垫圈是螺纹联接中常用的附件，放在螺母与按联接件支承面之间，可以保护支承面不因转动螺母而被刮伤，有的可起防松作用。选用螺纹联接标准件应考虑的问题(3)紧定螺钉头部和尾部形状200螺纹联接标准件的性能等级国家标准规定螺纹紧固件按机械性能分级。一、螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级：3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9——点前数字σB/100，点后数字为10(σS／σB)。此处，σB为材料的拉伸强度极限，σS为屈服极限。（Mpa）例如：对于6.8级精度的螺栓，其：σB=6×100=600MpaσS=6×8×10=480Mpa二、螺母性能等级按螺母高度m不同有两类M>=0.8D456891012级0.5D<=m<0.8D0405级三、螺母等级与螺栓、螺柱、螺钉等级之间的相配关系标准中也有规定，如4——3.6、4.6、4.8。8——8.8等。螺纹联接标准件的性能等级国家标准规定螺纹紧固件按机械性能分级201螺纹联接标准件的材料一、螺栓、螺柱和螺钉的材料可按不同的性能等级选取3.6———低碳钢（Q215、Q235）4.6—6.8——低碳钢或中碳钢（35、45）8.8、9.8———中碳钢或低碳合金钢10.9——中碳钢、低碳或中碳合金钢12.9———合金钢8.8和8.8级以上的中碳钢、低碳或中碳合金钢都须经淬火并回火处理。二、螺母材料为中碳钢，最高含碳量4、5、6三级为0.5％，其余各级为0.58％。有防蚀或导电等要求时，螺纹紧固件材料也可用铜及其合金以及其他有色金属。今年来，发展了高强度塑料螺栓和螺母。螺纹联接标准件的材料一、螺栓、螺柱和螺钉的材料可按不同的性能202第三节螺纹联接的预紧和防松一、预紧预紧：在机器中使用的螺纹联接，绝大多数都要拧紧到一定程度．称为预紧。预紧力：预紧后螺栓所受轴向拉力，称为预紧力。这种联接称为紧螺栓联接。预紧的作用：使被联接件接合面间压力增大，因此提高了联接的紧密性和可靠性，以防止被联接件受载后产生缝隙或发生相对滑移并能承受一定的横向载荷，还能起到防松作用。预紧的注意点：预紧力过大会导致结构尺寸增大，也会使联接件易被拉断，因此为保证所需预紧力又不使螺纹联接件过载。对重要的螺纹联接，控制预紧力。第三节螺纹联接的预紧和防松一、预紧203拧紧力矩的组成在拧紧螺母时，其拧紧力矩分为两部分：用于克服螺旋副的摩擦阻力矩T1和螺母环形端面与被联接件(或垫圈)支承面件的摩擦阻力矩T2。拧紧力矩的组成在拧紧螺母时，其拧紧力矩分为两部分：用于克服螺204拧紧力矩的大小整理后，得：对于常用钢制M10~M64的粗牙普通螺纹，各参数取平均值，代入上式，得：拧紧力矩的大小整理后，得：对于常用钢制M10~M64的粗205控制拧紧力矩的方法控制拧紧力矩可用测力矩扳手定力矩扳手（当达到要求的拧紧力矩T值时，弹簧受压将自动打滑）。测量预紧前后螺栓的伸长量或测量应变（当需要精确控制预紧力或大型的螺栓联接时）根据拧紧螺母的转角估计（用于不重要的螺栓联接，精确性差，但简单直观）。控制拧紧力矩的方法控制拧紧力矩可用206测力矩扳手和定力矩扳手测力矩扳手和定力矩扳手207定力矩扳手实例定力矩扳手实例208测力矩扳手实例测力矩扳手实例209二、螺纹联接的防松一、在静载荷、恒温下，螺纹联接不会松脱对于联接用的单线螺纹，螺纹升角ψ（1~3度）小于其当量摩擦角Φv（6~10度），所以联接自锁。紧螺栓联接在螺母、螺栓头部等处有摩擦力防松。二、螺纹联接需要防松的原因在冲击、振动、变载作用下，螺旋副间摩擦力可能减小或瞬间消失，多次作用，导致松脱。在高温、温变较大的情况下，螺旋副间摩擦力可能减小，也能导致松脱三、螺纹防松的本质

防止螺旋副的相对运动二、螺纹联接的防松一、在静载荷、恒温下，螺纹联接不会松脱210防松的方法螺纹防松的方法根据防松原理主要分为三类：摩擦防松：使螺旋副中产生不随外载荷变化的纵向或横向的压紧力，因而始终有摩擦力矩防止相对转动。机械防松：在螺纹联接中靠附加零件的形状或结构阻止螺旋副的相对转动。破坏螺纹副防松：改变或破坏螺纹副的形状，排除相对运动的可能性。防松的方法螺纹防松的方法根据防松原理主要分为三类：211摩擦防松(双螺母)原理：

两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。

特点：

结构简单，适用于平稳、低速和重载的固定装置的联接。摩擦防松(双螺母)原理：

两螺母对顶拧紧后，212摩擦防松(弹簧垫圈)原理：

螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的弹性反力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口的尖端抵住螺母与被联接件的支承面。

特点：

结构简单，使用方便，但在振动冲击载荷作用下，防松效果较差，一般用于不甚重要的联接。摩擦防松(弹簧垫圈)原理：

螺母拧紧后，靠213摩擦防松(自锁螺母)原理：螺母一端制成非圆形收口或开封后径向收口。当螺母拧紧后，收口涨开，利用收口的回弹力使旋合螺纹间压紧。

特点：结构简单，防松可靠，可多次装卸而不降低防松性能摩擦防松(自锁螺母)原理：螺母一端制成非圆形收口或开封后径向214摩擦防松实例摩擦防松实例215机械防松的装置结构图特点：结构简单，使用方便，防松可靠，结构稍复杂。六角槽形螺母、单耳止动垫圈等防松零件都有国家标准。机械防松的装置结构图特点：216机械防松(串联钢丝)原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。但需注意钢丝的穿入方向。

特点：适用于螺钉组联接，但是拆卸不方便。机械防松(串联钢丝)原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺217机械防松(止动垫圈)原理：螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，即可将螺母锁住。若两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫圈，使两个螺母相互制动。

特点：结构简单，使用方便，防松可靠机械防松(止动垫圈)原理：螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分218机械防松(六角开槽螺母)原理：六角开槽螺母拧紧后，将开口销穿入螺栓尾部小孔和螺母的槽内，并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧。

特点：适用于有较大冲击、振动的高速机械中运动部件的联接。机械防松(六角开槽螺母)原理：六角开槽螺母拧紧后，将开口销穿219破坏螺纹副防松的装置结构图特点：不能重复使用。破坏螺纹副防松的装置结构图特点：不能重复使用。220第四节螺栓组联接的结构设计及受力分析螺栓组联接设计的步骤：1、确定螺栓数目及布置形式2、确定联接的结构尺寸3、螺栓的强度校核一、螺栓组联接的结构设计目的：确定接合面的几何形状和螺栓的布置形式。要求：使各螺栓受力均匀而且较小，避免螺栓受各种附加载荷，还应有利于加工和装配等。第四节螺栓组联接的结构设计及受力分析螺栓组联接设计的步221结构设计应注意的问题接合面的形状应力求简单，最好是矩形、圆形或方形，同一圆周上的螺栓数目应采用4、6、8、12等，以便于加工时分度。受力矩作用的螺拴组，螺栓应尽量远离对称轴，以减少螺栓受力．增加联接的可靠性。受横向力的螺栓组，沿受力方向布置的螺拴不宜超过6—8个，以免各螺栓受力严重不均匀。同一螺栓组紧固件的形状、尺寸、材料等应尽量一致，以便于加工和装配。螺栓的布置应有合理的间距、边距。螺栓的周围应留有足够的空间，以方便装配。对于压力容器等紧密性要求高的联接，间距要合理。结构设计应注意的问题接合面的形状应力求简单，最好是矩形、圆形222螺栓组结构设计1.联接结合面形状应和机器的结构形状相适应螺栓组结构设计1.联接结合面形状应和机器的结构形状相适应223螺栓组结构设计2.螺栓的布置应使各螺栓受力合理。螺栓组结构设计2.螺栓的布置应使各螺栓受力合理。224螺栓组结构设计3.螺栓的排列应有合理的间距、边距扳手空间

——其尺寸可查阅有关设计手册螺栓组结构设计3.螺栓的排列应有合理的间距、边距扳手空间

225螺栓组结构设计4、分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便于分度和画线5、同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同6、结构设计上避免螺栓承受附加的弯曲载荷螺栓组结构设计4、分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便226二、螺栓组联接的受力分析目的：确定螺栓组中受力最大的螺栓，及所受工作载荷的大小。——成组的螺栓，设计时按受力最大的螺栓进行强度计算，确定尺寸。为了便于装配，对组中所有的螺栓都取同一规格（精度、材料、直径、长度等）为了简化计算，作如下假设：1)同一螺栓组的螺栓直径、长度、材料和预紧力均相同。2)被联接件为刚体，即受载前后接合面保持为平面。3)螺栓的应力不超过屈服极限。二、螺栓组联接的受力分析目的：确定螺栓组中受力最大的螺栓，及227（一）受轴向载荷的螺栓组联接若外载荷通过螺栓组中心，方向与螺栓轴线平行，螺栓均布。则，每个螺栓所受的轴向工作载荷相等，有：（一）受轴向载荷的螺栓组联接若外载荷通过螺栓组中心，方向与螺228（二）受横向