第14章 螺纹连接

1、螺纹螺纹机械设计机械设计螺纹螺纹连接连接 14.1 螺纹螺纹 14.2 螺纹连接螺纹连接 14.3 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松 14.5单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算目录 14.4螺栓组联接的结构设计与受力分析螺栓组联接的结构设计与受力分析 14.6 提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施机械设计机械设计螺纹螺纹连接连接任何一部机器都是由若干零件以一定方式连接而成任何一部机器都是由若干零件以一定方式连接而成连接连接分类分类机械静连接机械静连接可拆连接可拆连接机械动连接机械动连接不可拆连接不可拆连接机械连接的分类：章头螺螺 纹纹运动副运动副 螺纹、键、销螺纹、键

2、、销焊、粘、铆焊、粘、铆 节头机械设计机械设计一、螺纹的基本参数一、螺纹的基本参数d-螺纹大径螺纹大径d1-螺纹小径螺纹小径d2 -螺纹中径螺纹中径p-螺距螺距n-线数线数 旋向旋向S-S-导程导程Y Y( () ) -螺纹升角螺纹升角 -牙型角牙型角 -牙型斜角牙型斜角yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL 结构简单、连接可靠、装拆方便，且多数螺纹连接件结构简单、连接可靠、装拆方便，且多数螺纹连接件已标准化，生产率高，因而应用广泛。已标准化，生产率高，因而应用广泛。第第3 3章章 螺纹螺纹连接连接螺螺 纹纹二、螺纹的种类、特点及应用二、螺纹的种类、特点及应用 普通螺纹普通螺纹(三角

3、形螺纹三角形螺纹) 矩形螺纹矩形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 管螺纹管螺纹螺纹有：螺纹有：外螺纹外螺纹和和内螺纹内螺纹之分之分； 除矩形螺纹外，其他类型螺除矩形螺纹外，其他类型螺纹都已经标准化。基本尺寸可查纹都已经标准化。基本尺寸可查阅有关标准或手册。阅有关标准或手册。机械设计机械设计螺纹的分类螺纹的分类（表（表3-13-1）左旋左旋及及右旋；右旋；单线单线、双线双线和和多线多线螺纹；螺纹； 米制米制和和英制。英制。节头螺纹螺纹连接连接一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型普通螺栓连接普通螺栓连接 绞制孔螺栓连接绞制孔螺栓连接1)1)螺栓连接螺栓连接 (1) (1)普通螺

4、栓连接普通螺栓连接 (2) (2)绞制孔用螺栓连接绞制孔用螺栓连接机械设计机械设计14.2 螺纹连接螺纹连接2)2)双头螺柱连接双头螺柱连接3)3)螺钉连接螺钉连接4 4）紧定螺钉连接）紧定螺钉连接5)5)其它特殊结构的螺纹连接其它特殊结构的螺纹连接双头螺柱双头螺柱螺钉连接螺钉连接地脚螺栓地脚螺栓吊环螺钉吊环螺钉T T型槽螺栓型槽螺栓二、标准螺纹连接件二、标准螺纹连接件( (表表3-2)3-2)三、螺纹连接零件常用材料和机械性能等级三、螺纹连接零件常用材料和机械性能等级( (表表3-3)3-3)螺纹螺纹连接连接章头一、螺纹连接的预紧一、螺纹连接的预紧 Tt 拧紧力矩拧紧力矩TtFL14.3 1

5、4.3 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松机械设计机械设计TtT1+T2 预紧目的：预紧目的：T1螺纹副摩擦阻力矩螺纹副摩擦阻力矩T2螺母支撑面的摩擦力矩螺母支撑面的摩擦力矩F F预紧力预紧力预紧力的控制：预紧力的控制：二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松防松目的：防松目的：防松方法：防松方法： ( (表表3-5)3-5)测力矩扳手测力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手螺纹螺纹连接连接章头弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母串联钢丝串联钢丝圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈开口销与六开口销与六角开槽螺母角开槽螺母用冲头冲用冲头冲23点点冲点防松法冲点防松法粘合法防松粘合法防松机械设计机械设计节头螺纹螺

6、纹连接连接一、一、 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接的结构设计1）受轴向载荷）受轴向载荷FQ的螺栓组的螺栓组联联接接单个螺栓受力单个螺栓受力Z-螺栓数目螺栓数目FFF目的：找出一组螺栓中受力最大的螺栓及所受载荷目的：找出一组螺栓中受力最大的螺栓及所受载荷14.14.4 4 螺栓组联接的结构螺栓组联接的结构与与设计受力分析设计受力分析二、二、 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析 zFQF=机械设计机械设计螺纹螺纹连接连接章头式中：式中： f 接合面间摩擦系数（表接合面间摩擦系数（表3-7） m 接合面数接合面数 Kn 可靠性系数可靠性系数 Kn =1.11.3(1) (1) 普通螺栓：普通螺

7、栓：机械设计机械设计螺栓剪切力螺栓剪切力F Fs s（2 2）绞制孔用螺栓：）绞制孔用螺栓：zFF=zFF=2 2）受横向载荷的螺栓组联接）受横向载荷的螺栓组联接FR靠摩擦力平衡外载荷靠摩擦力平衡外载荷( (螺栓受拉螺栓受拉) )。靠螺栓所受剪切来平衡外载荷靠螺栓所受剪切来平衡外载荷。节头KzmFFnfmzKF.Fnf螺纹螺纹连接连接(1) (1) 普通螺栓：普通螺栓：r1 、r2、. rz 各螺栓中心至螺栓各螺栓中心至螺栓 组形心组形心O的距离的距离3 3）螺栓组联接受转矩（横向）螺栓组联接受转矩（横向） T T n21.zTKrrrF+fffFF)21n.(zrrrTK+fF机械设计机械设

8、计（2 2）绞制孔螺栓：）绞制孔螺栓：2222118541max.zsssssrrrTrFFFFF+=2222111).(zsTrrrrF=+2211.zszssrFrFrF=2211.zszssTrFrFrF=+靠摩擦力平衡外力矩靠摩擦力平衡外力矩T T。靠螺栓所受剪力来平衡外力矩靠螺栓所受剪力来平衡外力矩T T。r=1212rFFSS刚刚性性凸凸缘缘联联轴轴器器nz rTKfFFS1FS2ff螺纹螺纹连接连接节头4 4）螺栓组联接受翻转力矩）螺栓组联接受翻转力矩M M机械设计机械设计=ziilMlF12maxmax+=zlllMlFF222211101.=zzlFlFlF2211.=+zz

9、MlFlFlF2211.1）受轴向载荷）受轴向载荷FQ的螺栓组的螺栓组联联接接2 2）螺栓组联接受横向载荷）螺栓组联接受横向载荷FR3 3）螺栓组联接受旋转力矩（横向）螺栓组联接受旋转力矩（横向） T T 4 4）螺栓组联接受翻转力矩）螺栓组联接受翻转力矩M M受力归纳：受力归纳：=ll2F21F1螺纹螺纹连接连接节头1、受拉松连接螺栓强度计算、受拉松连接螺栓强度计算一、受拉螺栓连接的强度计算一、受拉螺栓连接的强度计算21 4Fd=14 Fd 14.5 14.5 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算机械设计机械设计螺栓连接的受力分析和失效分析螺栓连接的受力分析和失效分析强度条件为强度条

10、件为 设计式为设计式为 式中式中 d1螺栓小径，螺栓小径，mm； 螺栓许用拉应力，螺栓许用拉应力，MPa， （表（表3-9） 螺纹螺纹连接连接章头（1 1）仅受预紧力）仅受预紧力F F的紧螺栓连接的的紧螺栓连接的强度计算强度计算21tan()2vdTF=+2 2、受拉紧连接螺栓强度计算、受拉紧连接螺栓强度计算机械设计机械设计螺栓所受拉应力为：螺栓所受拉应力为：214Fd=2v1t31tan()20.516dFTFWd+=式中：式中：螺纹升角，（螺纹升角，（）；）； v当量摩擦角，（当量摩擦角，（）。）。对对M10M10 M64M64普通螺纹的钢制螺栓剪应力：普通螺纹的钢制螺栓剪应力： 根据第四

11、强度理论求出当量应力根据第四强度理论求出当量应力222331.3=+=+2e（0.5 ） e211.34Fd= 11.34Fd校核式：校核式：设计式：设计式：节头螺纹螺纹连接连接（2 2）既受预紧力）既受预紧力F F又受工作拉力又受工作拉力F F作用的紧螺栓连接的强度计算作用的紧螺栓连接的强度计算F F机械设计机械设计F0= +强度条件：强度条件：螺栓总拉力：螺栓总拉力：F0 =F+ F残余预紧力：残余预紧力：F =43 . 1210dFFCCCFF212+-= CCC212+ 相对刚度系数（相对刚度系数（P P5252）（ P P5151）螺纹螺纹连接连接节头3.3.受剪螺栓连接受剪螺栓连接

12、挤压强度条件为：挤压强度条件为： 剪切强度强度条件为：剪切强度强度条件为： 式中：式中： F每个螺栓受的剪切力，每个螺栓受的剪切力，N； d0 螺栓抗剪面的直径，螺栓抗剪面的直径，mm； h 计算对象的受挤压高度，计算对象的受挤压高度，mm；p计算对象的许用挤压应力，计算对象的许用挤压应力，MPa；（表（表3-12） m 剪切面数；剪切面数； 螺栓的许用切应力，螺栓的许用切应力，MPa （表（表3-12）机械设计机械设计螺纹螺纹连接连接pphdF=0 =mdF204节头14.6 提高螺栓强度的措施提高螺栓强度的措施( (自学自学) )1.改善螺纹牙间载荷分布改善螺纹牙间载荷分布机械设计机械设计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 F