第五章螺纹联接

连接连接的目的

便于机器的制造、安装、运输、维修以及提高劳动生产率。学习目标

熟悉机器连接中常用的各种连接件的结构、类型、性能和应用场合，掌握设计理论和选用方法。连接的分类动连接：静连接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的连接。在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的连接。静连接可拆连接：不需毁坏连接中的任何一个零件就可拆开的连接。例如：螺纹连接、键连接。不可拆连接：至少毁坏连接中的一部分才能拆开的连接。例如：铆接、焊接等。过盈连接螺纹螺纹连接的类型和标准连接件螺纹连接的预紧和防松螺栓组连接的设计螺纹连接的强度计算螺纹连接件的材料与许用应力提高螺纹连接强度的措施第5章螺纹联接与螺旋传动

补充螺纹如用一个三角形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、锯齿形螺纹的形成锯齿形螺纹三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹§5.1螺纹

一、螺纹的类型和应用螺纹有外螺纹和内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。按其作用分为：连接螺纹：如普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹；传动螺纹：梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。按使用单位制分为：英制螺纹：如管螺纹（螺距以每英寸牙数表示）；米制：其余均为米制。按螺纹牙型分为：矩形、三角形、梯形、锯齿形等

三角形螺纹：粗牙螺纹——用于紧固件细牙螺纹——同样的公称直径下，螺距最小，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（n≥2）——用于传动注:除矩形螺纹外，其余螺纹均已标准化。标准螺纹的基本尺寸，可查阅有关标准。常用螺纹的类型、特点和应用1、普通螺纹(代号：MGB192-81)特点：螺纹的牙型角=2=60。因牙型角大，所以当量摩擦系数大，自锁性能好，主要用于连接。细牙螺纹与粗牙螺纹的比较粗牙：常用细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣细牙：自锁性能更好。常用于承受冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置中2、矩形螺纹特点：牙形为正方形，=0，所以效率高，用于传动,牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替3、梯形螺纹(代号：T特点：

=2=30。比矩形螺纹效率略低。牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。

rGB192-81)4、锯齿形螺纹(代号：SJB923-66)特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点,能承受较大的载荷,但只能用于单向传动5、圆柱管螺纹特点：用于管件连接的三角螺纹，=55螺纹面间没有间隙，密封性好，适用于压强在1.6MPa以下的连接6、圆锥螺纹特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上,=55或60螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好，适用于高温、高压的连接二、螺纹的主要参数（1）大径d（公称直径）（2）小径d1（3）中径d2（4）线数n:螺纹的螺旋线数目

单线螺纹

多线螺纹（5）牙型角α:螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角（6）接触高度h注：常用的连接螺纹要求自锁性，故多采用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故采用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般线数n≤4。（7）螺距P:螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离（8）导程S:螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离，S=nP

单线螺纹S=P；多线螺纹S=nP。（9）螺纹升角Ψ:螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角（10）螺纹旋向:左旋螺纹，右旋螺纹（常用）一、标准螺纹连接件§5.2

螺纹连接的类型和标准连接件二、螺纹连接的基本类型

螺栓连接：普通螺栓连接铰制孔用螺栓连接

双头螺柱连接

螺钉连接

紧定螺钉连接其它：地脚螺栓连接、吊环螺栓连接、T型槽螺栓连接等螺纹紧固件大都为标准件，常用的有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母和垫圈等。1.普通螺栓连接特点：工作时受拉，无需在被联件上加工螺纹孔，装拆方便，用于两被联件均不太厚的场合。

2.铰制孔用螺栓连接特点：工作时受剪，除起连接作用外，还起定位作用。3.双头螺柱连接特点：用于有一连接件较厚，并经常装拆的场合，拆卸时只需拧下螺母即可。4.螺钉连接螺钉拧入深度H

钢或青铜H≈d

铸铁H=(1.25∽1.5)d铝合金H=(1.5∽2.5)d特点：用于有一连接件较厚，且不需经常装拆的场合。

5.紧定螺钉连接特点：螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。

地脚螺栓连接吊环螺栓连接

T形槽螺栓连接一、预紧的目的受载之前—拧紧螺母—预紧力F01.提高连接的紧密性2.防止连接松动3.提高连接件强度§5.3螺纹连接的预紧

提高连接的紧密性防止连接松动二、控制预紧力的方法原因：T↑→F0↑→拉断、滑扣

T↓→不能满足工作要求通常规定，拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限σS的80%。对于一般连接用的钢制螺栓连接的预紧力F0，推荐按下列关系确定：碳素钢螺栓：合金钢螺栓：式中：σS螺栓材料的屈服极限；A1螺栓危险截面的面积控制预紧力方法：测量螺栓伸长量：σμ（大型螺栓连接）定力矩扳手测力矩扳手一般情况凭经验，拧紧即可。冲击扳手采用测力矩扳手或定力矩扳手控制预紧力，准确性较差，也不适用与大型的螺栓连接。为此，可以采用测量螺栓伸长量的方法来控制预紧力。

三、拧紧力矩与预紧力的关系以螺母分析：T=T1+T2T1螺纹副间的摩擦力矩

T2螺母支承面间的摩擦阻力矩

F0——预紧力；d2——螺纹中径；ψ——螺纹升角；ψv——当量摩擦角；fc——螺母与被联接件承压面间的摩擦系数；D0，d0——分别为承压面的外径和内径。

拧紧力矩与预紧力的关系d2≈0.9d;ψ=1º42’-3º2’ψv≈acrtg(1.155f);f≈0.1-0.2fc≈0.15;D0≈1.5d;d0≈1.1d代入整理：

注：不控制预紧力时，不宜采取M12以下的螺栓。小尺寸的螺栓连接很容易被过载拧断。一般标准扳手的长度L=15d，设施加在扳手上的力为F，则有T=FL=15Fd，又由T=0.2F0d可得：F0=75F当F=200N（一般大小）F0=15000N（比较大）故对于小尺寸的螺栓连接很容易被过载拧断，所以很少采用M12以下的螺栓，而改用螺钉连接，用改刀或起子来拧紧。FL1、螺纹连接按自锁条件设计：ψ≤ρv。∴静载下不会自行松脱。2、松动原因冲击、振动、变载荷下温度变化较大时螺旋副摩擦力Ff减小或瞬时消失松动§5.4螺纹连接的防松对顶螺母3、防松方法——防止螺旋副相对转动。按防松原理不同，分为三类：a）摩擦防松特点：结构简单,适用于平稳、低速和重载的固定装置上的连接.a）摩擦防松自锁螺母特点：结构简单,防松可靠，可多次装拆而不降低防松性能。弹簧垫圈开口方向：斜向右下方弹性增压尖端抵住a）摩擦防松特点：结构简单,使用方便。但垫圈的弹力不均，在冲击、振动的工作条件下，防松效果较差，用于不重要的连接。开口销与槽形螺母b）机械防松（直接锁住）特点：适用于较大冲击、振动的高速机械中运动部件的连接。止动垫圈特点：结构简单,使用方便，防松可靠。正确不正确注意金属丝穿入方向串联金属丝特点：适用于螺钉组连接，防松可靠，但装拆不便。c）破坏螺纹副关系不可拆联接胶接冲点焊住§5-5螺栓组连接的设计一、设计内容及方法和步骤1．螺栓组连接的结构设计合理确定结合面的几何形状及螺栓的布置方式和个数；2．根据整个联接受载情况，进行受力分析,确定出各个螺栓的受力情况；3．根据螺栓受力进行螺栓强度计算。二、螺栓组连接的结构设计1．目的：合理解决连接结合面的几何形状，确定螺栓布置方式及个数；2．设计时应考虑的问题：1)连接接合面的几何形状通常设计成对称的简单几何图形:圆形、圆环、矩形、框形等；2）螺栓的布置应使各螺栓受力均匀合理；**对铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上成排布置8个以上的螺栓。**螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置靠近结合面的边缘；**螺栓同时承受轴向载荷和较大的横向载荷，应采用抗剪零件。3）螺栓的排列应有合理的间距和边距；4）分布在同一圆周上螺栓数目，应成4、6、8等偶数；5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷。三、螺栓组连接的受力分析1．目的：找出受力最大的螺栓及力，为强度计算提供依据；2．假设：①被连接件为刚体，不会在载荷作用下变形，接合面始终保持为平面；②一组螺栓的直径、长度、材料和预紧力都相同（即拉伸刚度、剪切刚度相同）；③螺栓组的对称中心与接合面的形心重合。3．几种典型受力形式（1）受横向载荷FΣ作用（载荷作用线垂直于连接的结合面）

1）采用铰制孔螺栓连接：承受横向载荷时，靠螺栓的挤压、剪切承受外载，每个螺栓所受的横向工作剪力为：F=FΣ/z

式中z---为螺栓数目

2）采用普通螺栓连接：承受横向力时，靠连接预紧后，在结合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷。铰制孔螺栓普通螺栓根据连接不产生相对滑动，可确定螺栓的预紧力F0。不产生相对滑动的条件：

普通螺栓式中：KS---为防滑系数，KS=1.1～1.3；

i---为结合面数；Z---为螺栓数目。或（2）受转矩T的螺栓组连接1）普通螺栓连接假定由每个螺栓的F0在结合面内产生的摩擦力为集中力，且该力与螺栓中心和该组螺栓中心的连线相垂直。各力对底板形心的力矩与底版所受转矩T相平衡，即:式中2）采用铰制孔螺栓连接根据变形协调条件:底板上各力产生的力矩应平衡：联解式上两等式得，受力最大的螺栓的工作剪力为：（3）受轴向载荷的螺栓组连接

假设螺栓数目为z，螺栓组的轴线和与轴向载荷的作用线平行，各螺栓均匀受载，则每个螺栓受的轴向载荷为：受轴向载荷的普通螺栓连接（4）受倾覆力矩M的螺栓组连接①求单个螺栓受到的最大载荷Fmax倾转力矩M作用在通过x-x轴线并垂直于连接的结合面，在倾转力矩M的作用下，被连接的零件件有绕o-o轴线倾转的趋势。

底板承受倾转力矩之前，各螺栓已拧紧，各螺栓有预紧力F0，有均匀的伸长，地基在各螺栓的作用下有均匀的压缩。

倾转力矩M作用后，被连接的零件的结合面（底板）有绕o-o轴线倾转了一个角度。假设结合面仍然保持为平面，此时，在轴线o-o左侧的螺栓将进一步拉伸，地基放松；而右侧，螺栓放松，地基被进一步压缩。O1A螺栓的受力-变形线

上述过程可用螺栓组中单个螺栓-地基的受力变形图来说明OmA地基的受力-变形线

取研究对象:底板

力矩M作用之前，螺栓和地基的工作点为A,螺栓上部给底板的向下力为F0,地基给底板的力也为F0,底板所受合力为0。

力矩M作用之后，左侧螺栓和地基的工作平衡点为B1和C1,螺栓给地板的力为F2，地基给底板的力为F1，二者的合力正好等于螺栓组所受的工作载荷F。地基与螺栓间的分布力（用各螺栓中心的集中力）

力矩M作用之后，右侧螺栓和地基的工作平衡点为B2和C2,螺栓给地板的力为F2m，地基给底板的力为F1m，二者的合力正好等于螺栓组所受的工作载荷Fm。

力矩M作用之后，底板左侧所有的螺栓和地基给底板的合力左侧为F，方向向下；右侧为Fm，方向向上，它们形成的合力偶正好与螺栓组所受的翻转力偶M相平衡。根据螺栓变形协调条件：由上得单个螺栓受最大轴向载荷为：F=F2-F1FFm=F1m-F2mFm

②防止螺栓组的结合面出现间隙的计算结合面受压最小处不出现间隙的条件为：结合面受压最小处③防止螺栓组的结合面压溃的计算结合面受压最大处不压溃的条件为：结合面受压最大处小结在实际使用中，螺栓组连接的受力状态常常是以上四种简单受力状态的不同组合。但不论实际的受力状态如何复杂，都可以利用静力分析方法将复杂的受力状态分解成上述简单的受力状态。1）普通螺栓连接轴向力F可根据轴向载荷和倾覆力矩确定，预紧力F0可根据横向载荷和转矩确定，然后确定螺栓的总拉力。

2）铰制孔螺栓连接根据横向载荷和转矩确定螺栓的工作剪力。求得受力最大的螺栓及所受的剪力后，再进行单个螺栓连接的强度计算。受复合载荷的螺栓组连接横向载荷+轴向载荷+倾覆力矩受复合载荷的螺栓组连接横向载荷+旋转力矩受复合载荷的螺栓组连接计算时应求出受力最大螺栓的受力§5-5螺纹连接的强度计算

实质：根据连接的类型、连接的配合情况、载荷状况进行受力分析，找出螺栓组内受力最大的螺栓及其所受的力，然后按单个螺栓，按相应条件进行强度计算。方法和步骤：受力分析→确定失效形式→建立计算准则→建立强度计算公式。

螺纹连接一般成组使用，其每一棵都一样,但每一棵受载情况不一定完全相同。如图示三角托架的螺纹连接：一、受力、失效形式和计算准则1．普通螺栓连接受力情况：轴向拉力；失效形式：塑性变形和断裂

静力断裂：静载荷，且严重过载。疲劳断裂：变载荷，多数属此，且疲劳断裂常发生在螺纹根部，即截面面积较小，并有缺口应力集中的部位，有时也发生在螺栓头与光杆的交接处。计算准则：抗拉强度准则，即

2．铰制孔螺栓连接受力情况：横向力失效形式：螺栓杆被剪断螺栓杆与孔壁贴合面压溃。计算准则：保证连接挤压强度足够：

螺栓的剪切强度足够：二、强度计算说明：①强度计算目的：主要是确定螺栓螺纹的小径d1或对危险截面进行校核；螺栓其余部分尺寸，以及螺母、垫圈的尺寸，可按螺栓螺纹的公称直径，由标准中选定。②螺栓受力分析是强度计算的关键，要区分清楚螺栓组的受力情况与单个螺栓的受力情况，如螺栓组受一横向载荷F（即F与螺栓轴线垂直）作用，当采用普通螺栓连接,则螺栓受拉;采用铰制孔螺栓,则螺栓受剪。（一）松螺栓连接

松连接：联接在装配时不拧紧螺母，在承受工作载荷之前，螺栓不受力。工作时才受到沿螺栓轴向的F力。起重吊钩的松螺栓连接起重滑轮的松螺栓连接受力情况：轴向拉力；失效形式：塑性变形和断裂计算准则：抗拉强度准则，（二）紧螺栓连接紧连接：连接在装配时拧紧螺母，在承受工作载荷之前，螺栓有预紧力F0的作用。有两类：1．仅受预紧力F0作用的紧连接（普通螺栓连接受横向载荷）

2．受F0及轴向工作拉力F作用的紧连接（普通螺栓连接受轴向载荷）1．仅受预紧力F0作用的紧连接螺栓受力：拉力F0和扭矩T1

（由拧紧螺母时螺纹副间的摩擦力引起的力矩）。失效形式：塑性变形和断裂计算准则：抗拉强度准则螺栓危险截面的拉伸应力：螺栓危险截面的扭转切应力：由于螺栓材料是塑性的，螺杆横截面上同时受到双向应力的作用，根据材料力学的第四强度理论，螺栓预紧状态下的计算应力：

强度校核公式：

强度设计公式：注:受F0作用的紧联接，可直接按拉伸强度进行计算，但是应把F0加大30%，来考虑螺纹副中摩擦力矩（扭转）的影响。说明：（1）靠摩擦力抵抗工作载荷的紧连接，其螺栓仅承受F0作用，且F0不受工作载荷的影响。在振动、冲击或变载荷下，摩擦系数变化较大，将使连接的可靠性降低，此连接不宜用于载荷突然变化的场合。（2）靠摩擦力抵抗工作载荷的紧螺栓连接，螺栓直径较大。

例单面接触的受横向载荷的普通螺栓连接使连接结合面不滑移的条件

F0≥F/f，若摩擦系数f=0.2时，则F0≥5F，结果必然使螺栓的结构尺寸增加。通常采用减载零件来承担横向工作载荷。受横向载荷的普通螺栓

采用减载零件（销、套筒和键）的紧螺栓连接，其强度按减载零件的剪切、挤压强度条件计算，而螺纹连接只是保证连接，不再承受工作载荷，因此预紧力不必很大，但这种连接增加了结构和工艺上的复杂性。受横向载荷的普通螺栓2.受F0及轴向工作拉力F作用的紧连接

螺栓在工作中既承受预紧力又承受工作拉力是紧螺栓连接中受力最为典型的情况。实例：气缸盖与气缸体的螺栓连接如果气缸盖与气缸体的螺栓连接设计不合理（螺栓直径过小），在气缸内高压气体的作用下，可能导致螺栓因强度不够发生断裂失效，最终会使气缸丧失工作能力。由此可见螺栓连接强度对于某些机器零部件正常工作起将起关键作用。下面我们就针对螺栓这种典型的受力状态讨论满足螺栓连接正常工作的强度条件。问：螺栓在先后受F0、F的作用后，螺栓的总拉力F2应为多少？F2＝F0＋FF2＝？之所以螺栓总拉力F2并不简单的等于预紧力F0与工作拉力F之和，原因在于螺栓和被连接件在连接受力后均会发生弹性变形，因此必须考虑到螺栓和被连接件各自变形对螺栓受力产生的影响。螺栓及被连接件受力及变形的过程假设螺栓和被连接件的变形均在弹性变形范围内，则力与变形应符合拉压虎克定律（即：力=变形刚度）。设螺栓和被连接件的刚度分别为Cb和Cm。

力与变形的数量关系如下。螺栓受力及变形过程螺母拧紧时承受工作载荷后螺栓受力F0F2变形lblb+Dl关系F0=lbCbF2=(lb+Dl)Cb被连接件受力F0F1变形lmlm-Dl关系F0=lmCmF1=(lm-Dl)Cm力与变形的数量关系如下螺栓总拉力计算

上述受力与变形的关系还可以用线图的形式直观的来反映。在上面的分析的过程中，出现了一些重要概念：

⒈F1——残余预紧力

被连接件因为压紧程度减小，预紧力也随之减小。但为保证连接的紧密性，防止连接受载后接合面出现间隙，必须使残余预紧力F1>0。一般按经验确定：有密封性要求的：F1=(1.5~1.8)F；普通联接，工作载荷稳定时：F1=(0.2~0.6)F；工作载荷不稳定时：F1=(0.6~1.0)F

⒉Cb/(Cb+Cm)——螺栓的相对刚度由刚才得出的F2的计算方法可知，在F0和F不变的情况下，螺栓的相对刚度的大小将决定螺栓所受的总拉力F2的大小。显然为降低螺栓的受力，提高螺栓的承载能力，应尽量使其小些。即使螺栓的刚度Cb尽量小（如采用细长或中空螺栓），被连接件的刚度Cm尽量大（采用硬金属垫片或不使用垫片使被连接金属直接接触）。

找出螺栓所受最大拉力F2之后，即可按螺栓受轴向拉伸及扭转的共同作用列出其强度条件。工程上一般将扭转折算到拉伸上，即将总拉力增加30%以考虑扭转切应力的影响，于是螺栓危险截面的拉伸强度条件为：注：d1——为螺栓小径；

［s］——许用应力或螺栓拉抻强度计算强度计算步骤：受力分析，确定螺栓预紧力F0、工作拉力F按F2=F1+F或F2=F0+Cb∙F/(Cb+Cm)计算螺栓的总拉力F2根据工作要求确定残余预紧力F1确定Cb、Cm强度校核计算或设计计算气缸盖与气缸体的螺栓连接受载示意图返回习题：5-10图示汽缸盖螺栓组连接。已知汽缸内的工作压力p=0～1Mpa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm，D2=250mm，上下凸缘厚均为，试设计此连接。（如图示）

单个螺栓连接受力变形图螺母未拧紧螺母已拧紧已承受工作载荷返回螺栓被连接件由图可知：F2=F1+F或F2=F0+F且有：则有：故返回1）静强度：校核式:

或设计式:2）疲劳强度：对于受轴向变载荷的重要连接，除作静强度计算外，还应作疲劳强度校核。工作拉力：0～F（变载荷）螺栓受力：F2=F0～当螺栓在受预紧力F0后，又受变化的轴向工作载荷F的作用，其受载、变形及应力情况如图示。螺栓总拉力的变化当螺栓只受预紧力F0作用时；当工作载荷F作用后；当工作载荷F在(0～F)之间变化时，螺栓所受的总拉力在(F0～F2)之间变化，如图示。疲劳强度校核方法和步骤：①根据螺栓受力的最小、最大值，计算其所受的最小、最大应力（当然不考虑螺纹摩擦力矩的扭转作用）

②确定螺栓的应力幅③计算螺栓的安全系数(按σmin=C，计算Sca)3．受工作剪力作用的紧螺栓连接这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷F的。铰制孔螺栓连接的强度计算：挤压强度准则：

剪切强度准则：LminFFd01.螺纹连接件的常用材料低碳钢Q215、10号钢：一般连接中碳钢Q235、35、45号钢：一般连接低合金钢、合金钢如15Cr、40Cr30CrMnSi等：承受振动、冲击、变载的重要连接垫片材料：普通垫片：Q215、15、35号钢；弹簧垫片：65Mn。（需热处理）§5-7螺纹连接件的材料及许用应力螺栓、螺钉、螺柱性能等级

（摘自GB3098—1982）（1988年确认）螺母性能等级

（摘自GB3098.2—1982）（1988年确认）注：先选用性能等级，再选用推荐材料，一般采用4.6、4.8、5.6、5.8等几个级别。2．许用应力[σ]=σS/S，[τ]=σS/Sτ对于钢对于铸铁式中σS、σB为螺栓材料的屈服极限和强度极限，常用铸铁连接件的σB

：200～250MPa。有关的安全系数查表5-10说明：

由于许用应力的确定与安全系数有关,而安全系数S又与螺栓的直径有关。因此,用螺栓连接的强度计算公式设计螺纹公称直径时,安全系数事先未知,故采用试算法试算法:对于d1的试算（因为d1确定后，才能查表确定安全系数S）初估d→查表5-10→确定S→[σ]=σS/S→d1→查标准确定d（d应与初估d相符）。通常只要最后确定的d在初估d的同一范围内就行，如M6～M16或M16～M30等例P92：图示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知载荷，其作用线与垂直线的夹角，底板高h=340mm，宽b=150mm。试设计托架的螺栓组连接。FRFQFRFQM解:1)选择螺栓类型:普通螺栓（载荷：轴向、横向和翻转力矩）2）螺栓配置：接合面形状：方框(如图所示）螺栓个数：z=4（或6或8等）3）受力分析：1、计算螺栓组所受的载荷轴向载荷：横向载荷：翻转力矩：2、计算在轴向载荷FQ作用下，各螺栓连接所受的工作拉力：3、计算在翻转力矩M作用下，上面两螺栓杆受到加载作用，下面两螺栓杆受到减载作用，故上面两栓受到的工作拉力最大，在M作用下的单个螺栓连接受到的最大载荷为：在FQ和M共同作用下,单个螺栓连接所受轴向工作载荷：MFRFQ4、在横向载荷FR的作用下，底板可能向下滑移，螺栓拧紧加上工作载荷后，立柱和底板间的残余正压力为：避免底板向下滑移的条件为：查P76

表5-5：查P75：查P84：MFRFQ5、工作载荷加上后，上面单个螺栓杆内所受总拉力为：4）设计确定螺栓的直径d选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由P83表5-8得:拧紧时控制预紧力,P87表5-10,暂取S=1.5,则:螺栓的直径d1:查螺纹手册,选用M12粗牙普通螺纹d=12mm(小径d1=10.106mm>8.97mm)。按P87表5-10可知,预设的安全系数恰当的。前进普通三角形螺纹标准返回5）效核螺栓连接的结合面的工作能力1、校核连接结合面下端不压溃（查P79表5-6）得:螺栓连接的结合面不会被压溃。MFRFQ2、校核连接结合面上端不出现间隙连接结合面上端不出现间隙。6）确定螺栓长度、螺母和垫片等MFRFQ§5-8提高螺纹连接强度的措施螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度。影响螺栓强度的因素（着重考虑受轴向变载荷的紧螺栓连接）

1．应力变化幅

2．螺纹牙的载荷分配

3．应力集中

4．附加应力

5．制造工艺提高强度的措施

一、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅

1.应力幅对螺栓疲劳强度的影响

当螺栓组结构、螺栓材料、工作环境条件都确定后，Ｋ、、-1tc均为可确定的常数，并且当螺栓预紧力F0不变时，则螺栓的最小应力min也恒定不变，那么影响螺栓疲劳强度（即影响Sca大小）的就只有应力幅a。显然：应力幅a越小，计算安全系数Sca越大，螺栓就越不容易发生疲劳破坏，连接的可靠性才越高。

根据max的计算公式

要减小应力幅a，可通过减小max或增大min来实现。

由上式可知，在F0不变的情况下，若减小螺栓刚度Cb或增大被连接件刚度Cm，都可以达到减小总拉力F2的变动范围（即减小应力幅）的目的。根据min的计算公式

由上式可知，增大预紧力F0就会使min增大，在max不变的情况下，应力幅就会减小，同样可提高螺栓的疲劳强度。但为了使max不变，一般在增大预紧力的同时还要减小螺栓刚度和增大被连接件刚度，如图所示。2.提高螺栓疲劳强度的具体方法Ａ、要减小螺栓刚度Cb，可适当增加螺栓长度，或采用腰状杆螺栓或空心螺栓。另外还可在螺母下安装弹性元件，效果与采用腰状螺栓或空心螺栓相似，如图所示。Ｂ、要增大被连接件刚度Cm，可以不用垫片或采用刚度较大的垫片。对于需要保持紧密性的连接，从增大被连接件的刚度的角度出发，采用较软的汽缸垫片并不合适，此时以采用刚度较大的金属垫片或密封环较好（如图所示）。Ｃ、适当增大预紧力F0，一方面可以使螺栓所受应力幅减小，提高螺栓疲劳强度；另一方面又可使被连接件上的残余预紧力F1不致减小过多，这对改善连接的可靠性和紧密性是有利的。但预紧力不宜增加过多，必须控制在所规定的范围内，以免对螺栓的静强度造成不利影响（参见§5-3）。降低螺栓的刚度返回增大被连接件的刚度返回增大预紧力F0返回同时使用三种方法：减小螺栓刚度Cb增大被连接件刚度Cm腰杆状螺栓和空心螺栓返回弹性元件软垫片密封返回密封环密封二、改善螺纹牙受力分配当连接受载时，螺栓受拉，螺距增大；而螺母受压，螺距减小。采用圈数过多的加高螺母，并不能提高连接强度。

(a)旋合螺纹的变形示意图（b）螺纹牙受力分配螺纹牙的受力

为改善螺纹牙受力，可采用悬置螺母结构、内斜螺母和环槽螺母。这些结构特殊的螺母，由于制造费工，只有在重要或大型的联接中才使用。（a）悬置螺母（b）内斜螺母（c）环槽螺母使螺纹牙受力分配较均匀的螺母结构图

三、减轻应力集中

圆角和卸载结构四、避免或减小附加弯曲应力（a）承压面倾斜（b）被连接件变形太大引起附加应力的原因

(a)采用球面垫圈（b）采用斜垫圈（c）采用凸台（d）采用沉头座（e）采用环腰使栓杆减免弯曲应力的措施五、采用合理的制造工艺

冷镦螺栓头部和滚压螺纹氮化；氰化；喷丸等处理

§5-9螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用螺杆转动，螺母移动：机床进给机构；螺母固定，螺杆转动并移动：千斤顶。

按用途可分为承载小，工作时间短，有些要求较高的调整精度，有些要求较高的调整速度。如机床进给的微调螺旋调整螺旋以传递运动为主，要求较高的运动速度和精度，如机床丝杠传导螺旋以传递动力为主，受力大，速度低，间歇工作，通常要求自锁。如千斤顶传力螺旋特点功能传力螺旋

传导螺旋

镗刀差动螺旋微调结构.调整螺旋

正、反螺旋快速调整结构按螺旋副的摩擦可分为液体摩擦，摩擦阻力小，传动效率高，结构复杂，需要专门的液压系统供油。静压螺旋滚动摩擦，摩擦阻力小，传动效率高，结构复杂，滚动螺旋滑动摩擦，结构简单，便于制造，易于自锁，摩擦阻力大，效率低，磨损快，滑动螺旋特点摩擦性质滑动螺旋牙形：多用梯形螺纹,重载起重螺旋也有用锯齿形螺纹,对效率要求