第五章 螺纹连接和螺旋传动(2014)

连接连接的类型螺纹连接的设计键连接的设计第二篇连接机械动连接（运动副）机械静连接可拆连接不可拆连接螺纹连接键连接销连接铆钉连接焊接胶接（固定连接）型面连接静连接按工作原理还可分为：形锁合连接；摩擦锁合连接和材料锁合连接过盈连接CHAPTER5螺纹连接螺纹连接的特征螺纹连接的设计螺纹连接的强度计算SECTION1螺纹一、螺旋线的形成5-1

螺纹二、螺纹的形成5-1

螺纹三、螺纹的分类1、螺纹的位置外螺纹与内螺纹，它们共同组成螺旋副。2、螺纹旋向

左旋螺纹潘存云教授研制右旋螺纹（常用）5-1

螺纹三、螺纹的分类3、螺纹线数：单线（连接）；多线（传动）。PSS=2PPSPS=P单线螺纹双线螺纹连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接；传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。4、按螺纹工作性质：连接螺纹和传动螺纹。5-1

螺纹5、按螺纹牙形三、螺纹的分类1）普通螺纹、管螺纹：三角形，多用于连接。2）矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹：效率较高，主要用于螺旋传动60°三角形单线粗牙：一般情况下使用。细牙：d相同，P小，α大，牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。30°3°30°梯形锯齿形矩形双线或多线5-1

螺纹6、按母体形状分圆柱螺纹圆锥螺纹管螺纹：有圆柱和圆锥两种，主要用于管路的联接。圆柱螺纹圆锥螺纹三、螺纹的分类5-1

螺纹螺纹类型牙型图特点和应用连接螺纹普通螺纹牙型为等边三角形，牙型角α=60º，内外螺纹旋合后留有径向间隙.外螺纹牙根允许有较大的圆角,以减少应力集中.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,升角高,自锁性较好,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。

牙型为等腰三角形,牙型角α=55º，牙顶有较大的圆角,内外螺纹旋合后无径向间隙,管螺纹为英制细牙螺纹,基准直径为管子的外螺纹大径.适用于管接头¸旋塞¸阀门及其它附件.若要求联接后具有密封性,可压紧被联接件螺纹副外的密封面,也可以在密封面间添加密封物。

牙型为等腰三角形,牙型角α=55º，牙顶有较大圆角，螺纹分布在锥度为1:16(φ=1º47′24″)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、旋塞和其它螺纹联接的附件。表5-1常用螺纹的类型、特点和应用的管螺纹非螺纹密封的管螺纹用螺纹密封5-1

螺纹螺纹类型牙型图特点和应用连接螺纹米制锥螺纹牙型角α=60º，螺纹牙顶为平顶,螺纹分布在锥度为1:16(φ=1º47′24″)的圆锥管壁上。用于气体或液体管路系统依靠螺纹密封的联接螺纹(水、煤气管道用管螺纹除外)。传动螺纹矩形螺纹牙型为正方形,牙型角α=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，传动精度降低。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:。目前已逐渐被梯形螺纹所代替。梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙型角α=30º.内外螺纹以锥面贴紧不易松动.与矩形螺纹相比,传动效率略低,但工艺性好,牙根强度高,对中性好.如用剖分螺母,好可以调整间隙.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3º,非工作面的牙侧角为30º。外螺纹牙根有较大的圆角,以减少应力集中.内¸外螺纹旋合后,大径处无间隙,便于对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,但只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动中,如螺旋压力机。表5-1常用螺纹的类型、特点和应用5-1

螺纹3、中径d2：通过轴截面内螺纹牙的槽和牙体宽度相等处的圆柱体的直径。确定螺纹几何参数和配合性质d1d2d1、大径d：螺纹最大直径，标准中为公称直径2、小径d1：螺纹的最小直径。强度计算时的危险截面直径p四、螺纹的主要参数4、线数n：n=1时用于连接；n＞1时用于传动；

n↑→η↑，一般为便于制造n≤45-1

螺纹βd27、螺纹升角φ：在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角

8、牙型角

牙侧角

β

6、导程Ph：同一螺旋线上相邻两螺牙在中径线上对应点间的轴向距离Ph=nPPβ四、螺纹的主要参数

5、螺距P：相邻两螺纹牙在中径线上对应两点间的轴向距离5-1

螺纹SECTION2螺纹连接的类型及标准连接件1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接普通螺栓连接（受拉螺栓连接）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓连接）受拉螺栓F0F0受剪螺栓一、螺纹连接的基本类型5-2螺纹连接的类型及标准连接件1）普通螺栓连接（受拉螺栓）工艺：钻孔特点：装拆方便，应用广泛l1dd0一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接2、螺纹余留长度l11、d0=1.1d结构：4、螺栓轴线到被连接件边缘的距离e=d+(3～6)mm3、螺纹伸出长度a=(0.2～0.3)d;冲击载荷或弯曲载荷l1≥d;5-2螺纹连接的类型及标准连接件a1）普通螺栓连接（受拉螺栓）一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接5-2螺纹连接的类型及标准连接件1）普通螺栓连接（受拉螺栓）一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接5-2螺纹连接的类型及标准连接件d0l1d2、螺纹留余长度：

l1

d2）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓）结构：1、螺栓杆与孔过渡配合失效：1、受剪力剪断2、受挤压压溃工艺：先钻后铰特点：装拆不方便，主要承受横向载荷一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接5-2螺纹连接的类型及标准连接件一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接2）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓）5-2螺纹连接的类型及标准连接件2、双头螺柱连接螺钉连接：不可经常装拆工艺：一被连接件螺纹孔，另一光孔受力失效：受拉塑性变形断裂特点：双头螺柱：可经常装拆适用于被连接件之一较厚，不宜制成通孔的场合。3、螺钉连接d一、螺纹连接的基本类型HH座端拧入深度H，当螺孔材料为：钢或青铜H=d;铸铁H=(1.25~1.5)d铝合金H=(1.5~2.5)dl1l15-2螺纹连接的类型及标准连接件2、双头螺柱连接3、螺钉连接一、螺纹连接的基本类型5-2螺纹连接的类型及标准连接件双头螺柱连接一、螺纹连接的基本类型5-2螺纹连接的类型及标准连接件双头螺柱连接一、螺纹连接的基本类型5-2螺纹连接的类型及标准连接件螺钉连接一、螺纹连接的基本类型5-2螺纹连接的类型及标准连接件螺钉连接一、螺纹连接的基本类型5-2螺纹连接的类型及标准连接件4、紧定螺钉连接用来固定两个零件的相对位置，受力较小。工艺：一件加工螺纹孔，另一件配加工锥孔。特点：靠摩擦力，是辅助定位，不经常装拆，轴毂轻载连接一、螺纹连接的基本类型5-2螺纹连接的类型及标准连接件特殊结构的螺纹连接：T型槽螺栓连接、吊环螺钉连接和地脚螺栓连接等。一、螺纹连接的基本类型吊环螺钉联接装在机器或大型零、部件的顶盖或外壳上便于起吊用地脚螺栓联接专用于将机座或机架固定在地基上T型槽螺栓联接用于工装设备中5-2螺纹连接的类型及标准连接件螺纹连接件的类型很多，常见的螺纹连接件结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。二、标准螺纹连接件5-2螺纹连接的类型及标准连接件二、标准螺纹连接件5-2螺纹连接的类型及标准连接件二、标准螺纹连接件5-2螺纹连接的类型及标准连接件二、标准螺纹连接件螺纹连接件分为三个精度等级，其代号为A、B、C。A级精度最高，C级最低，用于一般的螺纹连接。5-2螺纹连接的类型及标准连接件SECTION3螺纹连接的预紧1、预紧：大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力F0。拧紧后,螺纹连接件由预紧力产生的预紧应力不得超过材料屈服极限σs的80%。

2、预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。

3、预紧力的确定原则：

一、预紧和预紧力5-3螺纹连接的预紧碳素钢螺栓：F0≤(0.6~0.7)σsA1合金钢螺栓：F0≤(0.5~0.6)σsA1A1—危险截面积，A1≈πd12/4

1、预紧力和预紧力矩之间的关系：

二、预紧力的控制拧紧力矩T（＝F∙L）等于螺旋副间的摩擦力矩T1与螺母环形面和被联接件间的摩擦力矩T2之和。对M10～M64粗牙普通螺纹钢制螺栓：螺旋副间的摩擦力矩T1螺母和支承面间的摩擦力矩T2F0：预紧力；d2

：螺纹中径；φ：螺纹升角；φv：螺旋副当量摩擦角；

D0：螺母环形支承面外径；d0：螺栓孔直径；fc

：螺母与支承面间的摩擦系数对重要连接，应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。F05-3螺纹连接的预紧2、预紧力的控制：测力矩扳手定力矩扳手

二、预紧力的控制5-3螺纹连接的预紧测定螺栓伸长量

二、预紧力的控制LSLM2、预紧力的控制：5-3螺纹连接的预紧螺纹连接的防松SECTION41、螺纹连接松动的原因：螺纹连接一般都能满足自锁条件，不会自动松脱。但在特殊情况（冲击、振动、变载荷、高温或温度变化较大）下，连接中的预紧力和摩擦力会减小或瞬时消失，导致连接失效。

一、螺纹连接的松动2、防松的根本问题：防止螺旋副相对转动。5-4螺纹连接的防松

二、螺纹连接防松的方法防松原理：摩擦防松、机械防松、破坏防松等。1、利用摩擦力防松1）对顶螺母5-4螺纹连接的防松1、利用摩擦力防松2）弹簧垫圈

二、螺纹连接防松的方法5-4螺纹连接的防松尼龙圈锁紧螺母3）尼龙圈锁紧螺母

二、螺纹连接防松的方法1、利用摩擦力防松5-4螺纹连接的防松1）开口销与六角开槽螺母2、机械防松

二、螺纹连接防松的方法5-4螺纹连接的防松2）止动垫片

二、螺纹连接防松的方法2、机械防松5-4螺纹连接的防松

二、螺纹连接防松的方法2）止动垫片2、机械防松5-4螺纹连接的防松冲点法防松冲头冲2～3点1~1.5p粘合法防松涂粘合剂3、破坏防松（破坏螺纹副关系）焊点法防松0305

二、螺纹连接防松的方法5-4螺纹连接的防松螺纹连接的类型螺拴连接普通螺拴连接铰制孔用螺拴连接螺钉连接紧定螺钉连接双头螺柱连接螺纹连接的预紧螺纹连接的防松摩擦防松机械防松其它方法防松（破坏螺纹副关系）（防止螺旋副相对转动）螺栓组连接的设计SECTION5一、螺栓组连接的结构设计1、接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状：如圆形、环形、矩形、框形、三角形等。2、螺栓的布置应使螺栓受力合理。接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置a）合理b）不合理5-5螺栓组连接的设计3、螺栓的排列应有合理的间距、边距。螺栓的周围应留有足够的空间，以方便装配工作压力/MPa≤1.6＞1.6～4＞4～10＞10～16＞16～20＞20～30t0/mm7d5.5d4.5d4d3.5d3d螺栓间距t0一、螺栓组连接的结构设计5-5螺栓组连接的设计4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4、6、8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同5、避免螺栓承受附加的弯曲载荷一、螺栓组连接的结构设计5-5螺栓组连接的设计§5-4螺栓组联接受力分析目的：求出螺栓组中受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。假设：1、所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；2、螺栓组的对称中心和被连接件接合面的形心重合；3、被连接件受载后接合面仍为平面。螺栓组联接的基本受载类型有四种：二、

螺栓组连接的受力分析单个螺栓的载荷：1、预紧力：因预紧而施加在螺栓上的载荷；2、工作载荷：因被连接件工作时螺栓分担的载荷。5-5螺栓组连接的设计受横向载荷11、受横向载荷1）用受拉螺栓（普通螺栓连接）螺栓预紧后在被联接件的接触面上产生正压力，靠由此产生的摩擦力承受FΣ

。为使被联接件不相对滑动，须满足：则所需预紧力为式中：Ks－可靠性系数，Ks=1.1~1.3f

－结合面的摩擦系数；见表5-5i－结合面数。二、

螺栓组连接的受力分析5-5螺栓组连接的设计受横向载荷22）受剪螺栓（绞制孔用螺栓连接）FΣ通过螺栓组形心时，在前述假设下，各螺栓承受的横向力F相等。则注：a）FΣ不通过螺栓组形心时，向形心平移后再计算。

b）沿FΣ方向上的受剪螺栓个数不宜过多。二、

螺栓组连接的受力分析1、受横向载荷5-5螺栓组连接的设计承受转矩T时12、承受转矩时1）用受拉螺栓（普通螺栓连接）保证底板在

T

作用下不转动，须满足则所需预紧力式中：Ks－防滑系数，Ks=1.1~1.3

f

－摩擦系数。见表5-5O在转矩T作用下，底板有绕螺栓组形心轴线O-O旋转的趋势。二、

螺栓组连接的受力分析5-5螺栓组连接的设计靠剪切和挤压承载，各螺栓在T作用下受横向力Fi

。则平衡条件：F1r1+F2r2+…+Fzrz=T变形条件：视底板为刚体，各螺栓剪切变形量与其轴线到螺栓组形心轴线距离成正比2）用受剪螺栓代入工作条件中：二、

螺栓组连接的受力分析2、承受转矩时O5-5螺栓组连接的设计§5-4螺栓组联接受力分析3、承受轴向载荷FΣ时当FΣ通过螺栓组形心时，各螺栓所受的工作载荷F相等。即注：1、如FΣ不通过螺栓组的形心，应向形心平移后再计算；

2、螺栓的载荷不等于工作载荷与预紧力之和。二、

螺栓组连接的受力分析例：气缸盖螺栓连接。缸盖上的压强为p，螺栓数目为zDpFFFF5-5螺栓组连接的设计4、受倾翻力矩M时M作用M

后：视底板为刚体。底板在力矩M平面的转动使螺栓和地基产生相应变形。M通过底板对左侧螺栓形成附加拉力（工作载荷），而对右侧地基直接形成附加压力（工作载荷）。作用M前：各螺栓受相同预紧力F0二、

螺栓组连接的受力分析力变形底板地基力矩M分别给左侧螺栓和右侧地基带来工作载荷，它们作用在底板上的反力形成的力矩与M平衡A5-5螺栓组连接的设计力变形4、受倾翻力矩M时（视底板相对地基为刚体）M作用M

后：右侧ΔΔ左侧左侧螺栓进一步受拉，其总载荷F1B为M带来的工作载荷F1与残余预紧力F11之和；地基被放松，其受到的压力即为残余预紧力。底板所受合力为向上的F1右侧地基进一步受压，总载荷F4G为M带来的工作载荷F4与残余预紧力F41之和；右侧螺栓被放松，其工作载荷为零，总载荷为螺栓残余预紧力；二、

螺栓组连接的受力分析受到最大总拉力的螺栓在左侧，受到最大压力的地基在右侧AB1C1B2C25-5螺栓组连接的设计平衡条件：变形条件：二、

螺栓组连接的受力分析力变形右侧左侧M根据平衡条件，左侧螺栓受到的工作载荷F1、F2与右侧底板受到的工作载荷F3、F4形成的力矩等于M4、受倾翻力矩M时式中：右侧以地基工作载荷代入5-5螺栓组连接的设计受翻转力矩M时2防止左侧接合面出现间隙，即左侧地基表面最小压应力：防止右侧接合面被压溃，即右侧地基表面最大压应力：式中：A－接合面的面积（mm2）。W－接合面的抗弯截面模量（mm3）。[σp]－许用挤压应力（Mpa），见表5－6。注：实际中，螺栓组往往同时承受两种或两种以上的载荷。校核条件：左侧接合面不出现缝隙右侧地基表面不被压溃二、

螺栓组联接的受力分析4、受倾翻力矩M时5-5螺栓组连接的设计螺纹连接的强度计算SECTION6

1、连接的失效形式：20%65%15%受拉螺栓：螺杆和螺纹部分塑性变形或疲劳断裂受剪螺栓：螺杆被剪断或螺杆与孔壁的贴合面被压溃2、失效原因：疲劳（90%以上）5-6螺纹连接的强度计算4、设计准则：受拉螺栓：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度；受剪螺栓：保证挤压强度或剪切强度总述3、失效位置：应力集中部位假设：工作载荷作用在螺纹的中心线上松螺栓连接强度计算紧螺栓连接强度计算

6、螺栓强度计算分类：2、承受轴向工作载荷1、承受横向工作载荷5、螺栓强度计算步骤：螺栓小径根据标准确定其它部分的结构尺寸。连接类型装配情况载荷状态螺栓受力总述5-6螺纹连接的强度计算一、松螺栓连接强度计算2、强度条件：—校核公式—设计公式螺栓不预紧1、特点螺栓仅受工作拉力F3、根据d1查表求标准螺栓直径式中d1—螺纹小径，mm；

[σ]—许用应力，MPa5-6螺纹连接的强度计算1、仅受预紧力的螺栓连接FFF0F0①螺栓仅受预紧力F0（受拉和扭转）；②

螺栓在加载前后受力不变；③靠接合面产生的摩擦力承受横向载荷。1）特点：二、紧螺栓连接强度计算5-6螺纹连接的强度计算危险截面因预紧力形成的拉应力：危险截面因螺纹副摩擦力矩形成的扭转剪应力：因此：根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:F0F0（对于M10~M64的普通螺纹）

二、紧螺栓连接强度计算2）强度条件1、仅受预紧力的螺栓连接5-6螺纹连接的强度计算（1）采用键、套筒、销承担横向工作载荷。（2）采用无间隙的铰制孔螺栓。FF/2F/2二、紧螺栓连接强度计算3）避免因预紧力造成螺杆尺寸过大的措施：1、仅受预紧力的螺栓连接预紧力可能过大：5-6螺纹连接的强度计算2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接例：气缸盖螺栓连接。缸盖上的压强为p，螺栓数目为z，每个螺栓的平均工作载荷为：FFDp①靠结合面产生的压缩变形保证缸体内的密封性；②螺栓在加载前后受力变化；③螺栓既预紧力又受工作载荷（受拉和扭切）。1）特点：二、紧螺栓连接强度计算5-6螺纹连接的强度计算2）螺栓受力分析二、紧螺栓连接强度计算

m

b

F1F1F0F0FF加预紧力F0：加载F：螺栓总伸长量增加为：

b

＋

被连接件压缩量减少为：

m

－

预紧力减小为：F1螺栓受拉伸长

b→被连接件受压缩短

m螺母未拧紧螺母预紧已承受工作载荷FF——残余预紧力2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接螺栓总拉力F2=F+F15-6螺纹连接的强度计算

二、紧螺栓连接强度计算螺栓受到的总拉力为：

F2=F+F1=F0+ΔF

力变形力变形力变形2）螺栓受力分析2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接为保证联接的紧密性，应使F1＞0。通常根据连接性质及F确定。有密封要求的连接：

F1=（1.5～1.8）F；一般连接的F1见教材P.84；5-6螺纹连接的强度计算

二、紧螺栓连接强度计算力变形力变形力变形螺栓的刚度Cb

：被联接件的刚度Cm

：2）螺栓受力分析2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6螺纹连接的强度计算二、紧螺栓连接强度计算力变形螺栓的总拉力

所以，螺栓的预紧力

2）螺栓受力分析2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接由于因此又由于：F0=F1+（F-ΔF）5-6螺纹连接的强度计算承受轴向载荷的紧螺栓4（2）设计时，先根据F确定F1，再行计算满足F1

所需的F0，进而计算总拉力F2，最后计算螺栓的强度。螺栓的总拉力

称为螺栓的相对刚度，取决于螺栓及被连接件的尺寸，材料及垫片等，值在0～1间，可通过计算或实验确定。当螺栓的相对刚度很小（细长或中空）时，工作载荷对总载荷的影响也很小。一般根据垫片材质确定其值（见P.84）。（1）二、紧螺栓连接强度计算2）螺栓受力分析2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6螺纹连接的强度计算承受轴向载荷的紧螺栓4

（1）静强度计算（F不变化时）强度条件为：扭转切应力是预紧力带来的。承载后虽然预紧力下降，但由于常补充拧紧，故依然将F2增大0.3倍，以考虑切应力的影响。设计式为：3）强度计算二、紧螺栓连接强度计算2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6螺纹连接的强度计算螺纹联接件的许用应力1当工作拉力在0～F之间变化时，螺栓的总拉力在F0～F2之间变化。显然螺栓的应力变化规律为最小应力不变。且应力幅为：

（2）疲劳强度计算（F变化时）二、紧螺栓连接强度计算3）强度计算2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6螺纹连接的强度计算设螺栓工作应力在OJGI区σ-1tc—螺栓材料的对称循环拉压疲劳强度极限，见5-7表，φσ—试件材料特性。碳钢：

0.1～0.2；合金钢：

0.2～0.3，

Kσ—拉压疲强综合影响系数。

S—安全系数二、紧螺栓连接强度计算3）强度计算2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6螺纹连接的强度计算

（2）疲劳强度计算（F变化时）3、受横向工作载荷的螺栓强度（铰制孔用螺栓连接）FFd0Lmin螺栓杆与孔壁的挤压强度条件螺栓杆的剪切强度条件F—螺栓所受的工作剪力，N；

d0—螺栓剪切面直径（可取螺栓孔直径），mm；

Lmin—螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，mm；设计时应使Lmin≥1.25d0①利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受横向工作载荷；②螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压。；③结合面处，螺栓杆则受剪切（受剪切和挤压）。特点：式中：二、紧螺栓连接强度计算5-6螺纹连接的强度计算螺栓类别普通螺栓（受拉螺栓）单个螺栓受力强度条件松螺栓轴向载荷紧螺栓连接仅受预紧力受预紧力和工作拉力总拉力铰制孔螺栓（受剪螺栓）横向载荷螺栓连接强度计算小结工作载荷螺栓受力F=F总拉力剪切、挤压力5-6螺纹连接的强度计算螺纹连接件的材料与许用应力SECTION7一、螺纹连接件材料常用材料为：Q215、Q235、10、35、45钢对于重要和特殊用途的材料：15Cr、40Cr、30CrMnSi等力学性能较高的合金钢材料性能等级：螺栓、螺柱、螺钉分为9级，自4.6～12.9.。其含义为

A、小数点前的数字表示σB/100（σB—材料的抗拉强度）

B、小数点后的数字表示10σS/σB（σS—材料的屈服极限）一、螺纹连接件材料螺母的性能等级分为7级，自4～12，其含义为该等级螺母仅能匹配相应以其为级别第一位数字的螺栓螺纹连接件的许用应力与载荷性质(静、变载荷)、装配情况(松、紧连接)、材料、结构尺寸有关。1、许用拉应力2、许用切应力和挤压应力被连接件为钢被连接件为铸铁Sτ,Sp—安全系数，其取值详见下页表。二、螺纹连接件的许用应力螺栓连接的安全系数S

碳素钢5～44～2.52.5～2碳素钢12.5～8.58.58.5~12.5

M6～M16M16～M30M30～M60M16～M16M16～M30M30～M60不控制预紧力的计算控制预紧力的计算受载类型静载荷变载荷松螺栓连接1.2～1.7合金钢5.7~55~3.43.4~3合金钢10~6.86.86.8~101.2~1.51.2~1.5(Sa=2.5~4)钢：Sτ=2.5，Sp=1.25钢：Sτ=3.5~5，Sp=1.5铸铁：Sp=2.0~2.5铸铁：

Sp=2.5~3铰制孔用螺栓连接受轴向及横向载荷的普通螺栓连接紧螺栓连接提高螺纹连接强度的措施SECTION8一、降低螺栓疲劳强度的应力幅受轴向载荷时

1、减小Cb2、增大Cm上述措施均使残余预紧力减小。因此，如果残余预紧力减小过多，应同时适当增加预紧力F0，以保证密封性，同时避免过分削弱螺栓的静强度

减小应力幅的措施（保持F0和F不变）:3、减小Cb同时增大Cm由于1、降低螺栓刚度Cb

（

C’b<

Cb,θ’b

<

θb

）

一、降低螺栓疲劳强度的应力幅F0

θm

θb∆FFF1

F2

F’2F∆F’F’1

θ’b

采用腰杆螺栓采用空心螺栓加弹性元件在降低应力幅的同时，残余预紧力减小F0

θm

θb∆FFF1

F2

2、提高被连接件刚度（C’m

>Cm,θ’m

>θm

）

F’2