ch5螺纹联接与螺旋传动ppt课件

1、内螺纹外螺纹Pd1d2d60内螺纹外螺纹Pd1d2d60内螺纹外螺纹Pd1d2d60内螺纹外螺纹Pd1d2d60外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d30Pd1d2d外螺纹内螺纹30Pd1d2d外螺纹内螺纹30Pd1d2d外螺纹内螺纹30Pd1d2d外螺纹内螺纹P330内螺纹外螺纹d1d2dP330内螺纹外螺纹d1d2dP330内螺纹外螺纹d1d2dP330内螺纹外螺纹d1d2d锯齿形螺纹三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹2)(201dtgFTvDdh6 0dBA60EECCHH用加高螺母用普通螺母第五章第五章 螺纹联接与螺旋传动螺纹联接与螺旋

2、传动 51 螺螺 纹纹 第二篇第二篇 联联 接接如用一个三角形如用一个三角形K沿螺旋线运沿螺旋线运动并使动并使K平面一直经过圆柱体轴线平面一直经过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同这样就构成了三角形螺纹。同样改动平面图形样改动平面图形K，可得到矩形、，可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹梯形、锯齿形、管螺纹一、螺纹的构成一、螺纹的构成yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL按牙型按牙型: 三角形螺纹、管螺纹三角形螺纹、管螺纹 联接螺纹联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹传动螺纹按位置：按位置： 内螺纹内螺纹在圆柱孔的内外表构成的螺纹在圆柱孔的内外表构成的螺

3、纹 外螺纹外螺纹在圆柱孔的外外表构成的螺纹在圆柱孔的外外表构成的螺纹三角形螺纹：三角形螺纹： 粗牙螺纹粗牙螺纹用于紧固件用于紧固件 细牙螺纹细牙螺纹同样的公称直径下，螺距最小，自锁性同样的公称直径下，螺距最小，自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等。好，适于薄壁细小零件和冲击变载等。根据螺旋线绕行方向：根据螺旋线绕行方向： 左旋左旋如图如图 右旋右旋常用常用根据螺旋线头数：根据螺旋线头数： 单头螺纹单头螺纹n=1用于联接用于联接 双头螺纹双头螺纹n=2如图如图 多线螺纹多线螺纹n2用于传动用于传动二、螺纹的类型二、螺纹的类型1大径大径 dD与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，与外螺纹牙顶相重合

4、的假想圆柱面直径， 亦称公称直径。亦称公称直径。2小径小径 d1(D1) 与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。3中径中径 d2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆 柱面的直径，柱面的直径，d20.5(d+d1)。三、螺纹的主要参数三、螺纹的主要参数d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh4螺螺 距距 P 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间 的

5、轴向间隔的轴向间隔 5导程导程S同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向间隔线上的对应两点间的轴向间隔 6线线 数数 n 螺纹螺旋线数目，普通为便于制造螺纹螺旋线数目，普通为便于制造n4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：L=nP d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh7螺旋升角螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋 线轴线的平面的夹角线轴线的平

6、面的夹角8牙型角牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9牙型斜角牙型斜角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角22/dnParctgdarctgLd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhrvarctgfftgcos1)(vtgtg2)(2)(22dQtgdFTQtgFvv螺旋副的自锁条件为：螺旋副的自锁条件为：螺旋副的传动效率为：螺旋副的传动效率为：抑制轴向力抑制轴向力Q匀速上升所需的圆周

7、力：匀速上升所需的圆周力：四、常用螺纹的种类、特点与运用四、常用螺纹的种类、特点与运用详细见表详细见表4-152 螺纹联接的类型及螺纹联接件螺纹联接的类型及螺纹联接件 一、螺纹联接主要类型一、螺纹联接主要类型1、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不太厚，螺杆带钉头，通孔不被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合运带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合运用。装配后孔与杆间有间隙，并在任用。装配后孔与杆间有间隙，并在任务中不许消逝，构造简单，装拆方便务中不许消逝，构造简单，装拆方便，可多个装拆，运用较广。，可多个装拆，运用较广。b) 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺

8、栓联接装配后无间隙，主要接装配后无间隙，主要接受横向载荷，也可作定位用，采用受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制孔螺栓联接。基孔制配合铰制孔螺栓联接。dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)2、双头螺栓联接、双头螺栓联接螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适于常装配而被联接件之一较厚时。拆适于常装配而被联接件之一较厚时。拆装时只需拆螺母，

9、而不将双头螺栓从被装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。联接件中拧出。3、螺钉联接、螺钉联接适于被联接件之一较适于被联接件之一较厚上带螺纹孔，不需厚上带螺纹孔，不需经常装拆，一端有螺钉头，经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小不需螺母，适于受载较小情况情况(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1其他联接：地脚螺栓联接其他联接：地脚螺栓联接 , 吊环螺钉联接，自攻螺钉吊环螺钉联接，自攻螺钉 ，T型槽螺栓型槽螺栓 4、紧定螺钉联接、紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另一零件外表

10、或拧入后，利用杆末端顶住另一零件外表或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传送不大的轴向力或扭矩。位置。可传送不大的轴向力或扭矩。(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)二、螺纹联接件二、螺纹联接件 2双头螺柱双头螺柱两端带螺纹两端带螺纹 A型型有退刀槽有退刀槽 B型型无退刀槽无退刀槽1螺栓螺栓 普通螺栓普通螺栓 六角头，小六角头，规范六角头，六角头，小六角头，规范六角头，大六角头大六角头, 内六角内六角 铰制孔螺栓铰制孔螺栓螺纹部分直径较小。螺纹部分直径较小。rdadsklskllgd1530辗制末端esrdadsklskllgd1530辗

11、制末端esbmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型4紧定螺钉紧定螺钉 锥锥 端端适于零件外表硬度较低不常装配常合。适于零件外表硬度较低不常装配常合。 平平 端端接触面积大、不伤零件外表，用于顶紧硬度较大接触面积大、不伤零件外表，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常装配。的平面，适于经常装配。 圆柱端圆柱端压入轴上凹坑中，适于紧定空心轴上零件的位置压入轴上凹坑中，适于紧定空心轴上零件的位置以及轻资料和金属薄板。以及轻资料和金属薄板。3螺钉螺钉 与螺栓区别与螺栓区别要求螺纹部分直径较粗要求螺纹部分直

12、径较粗;要求全螺纹要求全螺纹nbXdktldRnbXdktldRltnd90Rltnd90R6螺母螺母 六角螺母：规范，薄六角螺母：规范，薄 5自攻螺钉自攻螺钉由螺钉攻出螺纹由螺钉攻出螺纹emsd3015emsd3015emsd3015emsd3015圆螺母圆螺母+止退垫圈止退垫圈带有缺口，带有缺口，运用时垫圈内舌嵌入轴槽中，运用时垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。母即被锁紧。DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈D

13、C1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈7垫圈垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈实例：减速器中的联接实例：减速器中的联接 5 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧 1、预紧目的、预紧目的添加联接刚度、严密性和提高防松才干添加联接刚度、严密性和提高防松才干2、预紧力、预紧力F0预先轴向作用力拉力预先轴向作用力拉力螺纹联接：螺纹联接：松联

14、接松联接在装配时不拧紧，只受外载时才遭到力的作用。在装配时不拧紧，只受外载时才遭到力的作用。紧联接紧联接在承载时，已预先受力，预紧力在承载时，已预先受力，预紧力F0过紧过紧预紧力预紧力F0过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度过松过松预紧力预紧力F0过小，任务不可靠过小，任务不可靠 拧紧力矩：拧紧力矩： T=T1+T2 T拧紧力矩拧紧力矩 T1螺纹摩擦阻力螺纹摩擦阻力矩矩 T2螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩2)(201dtgFTv)(312021303102dDdDFfTc )(32)(21 202130312021dDdDf

15、tgdFTTTcv)(32)(21202130212dDdDdftgddKcvdKFT0 普通普通 K=0.10.3 拧紧力矩系数拧紧力矩系数 由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于重要的联接不宜小于于重要的联接不宜小于M10M14。TT2T1TT2T110)7 . 06 . 0(AFS碳素钢：10)6 . 05 . 0(AFS合金钢：3、预紧力、预紧力F0的控制：的控制：测力矩板手测力矩板手测出预紧力矩。测出预紧力矩。定力矩板手定力矩板手到达固定拧紧力矩到达固定拧紧力矩T时，弹簧受压将自动打滑。时，弹簧受压将自动打滑。 丈量预紧前后

16、螺栓伸长量。丈量预紧前后螺栓伸长量。 12图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手12341、防松目的、防松目的 螺纹衔接都能满足自锁条件，但实践任务中，外载荷有振螺纹衔接都能满足自锁条件，但实践任务中，外载荷有振动、变化、资料高温蠕变等会呵斥螺纹副中正压力在某一瞬间动、变化、资料高温蠕变等会呵斥螺纹副中正压力在某一瞬间消逝、摩擦力减少甚至为零，从而使螺纹联接松动，如经反复消逝、摩擦力减少甚至为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失效。作用，螺纹联接就会松驰而失效。 2、防松原理、防松原理

17、消除或限制螺纹副之间的相对运动，或增大相对运消除或限制螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。动的难度。3、防松方法及措施、防松方法及措施 上螺母螺栓下螺母上螺母螺栓下螺母1摩擦防松摩擦防松 双螺母、弹簧垫圈、尼双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等龙垫圈、自锁螺母等 54 螺纹联接的防松 弹簧垫圈弹簧垫圈自锁螺母自锁螺母螺母一端做成非圆螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，螺母拧形收口或开峰后径面收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。旋合螺纹间压紧。2机械防松：机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用开槽螺母与开口

18、销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等。带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等。3永久防松：端铆、冲点、点焊、粘合永久防松：端铆、冲点、点焊、粘合 (a )正 确(b )不 正 确(a )正 确(b )不 正 确开槽螺母开槽螺母与开口销与开口销圆螺母圆螺母与止动垫圈与止动垫圈串联钢丝串联钢丝(a )正 确(b )不 正 确55 螺栓组联接的设计与受力分析螺栓组联接的设计与受力分析 工程中螺栓皆成组运用，单个运用极少。螺栓组联接设计工程中螺栓皆成组运用，单个运用极少。螺栓组联接设计的顺序的顺序选规划、定数目、力分析、设计尺寸选规划、定数目、力分析、设计尺寸 一、构造设计原那一

19、、构造设计原那么么 1、外形简单：规划要尽量对称分布，栓组中心与联接结合、外形简单：规划要尽量对称分布，栓组中心与联接结合面形心重合有利于分度、划线、钻孔，使受力均匀。面形心重合有利于分度、划线、钻孔，使受力均匀。 2、受力合理：受剪螺栓组铰制孔螺栓联接时，不要在外、受力合理：受剪螺栓组铰制孔螺栓联接时，不要在外载作用方向布置载作用方向布置8个以上，以免受力太不均匀；对于弯扭作个以上，以免受力太不均匀；对于弯扭作用螺栓组，要适当靠接缝边缘规划，否那么受力太不均。用螺栓组，要适当靠接缝边缘规划，否那么受力太不均。4、便于等分：分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，、便于等分：分布在同一圆周上的螺

20、栓数目应取成偶数，以便于分度和划线；同一螺栓组中螺栓的资料、直径和长度以便于分度和划线；同一螺栓组中螺栓的资料、直径和长度均应一样。均应一样。 3、合理间距，适当边距：以利用扳手装拆、合理间距，适当边距：以利用扳手装拆Ddh6 0dBA60EECC5、防止偏心载荷作用、防止偏心载荷作用 a被联接件支承面不平突起被联接件支承面不平突起 b外表与孔不垂直外表与孔不垂直 c钩头螺栓联接钩头螺栓联接防偏载措施：防偏载措施：a凸台；凸台；b沉孔座；沉孔座；c斜垫片斜垫片 前提假设：前提假设： 各螺栓资料、尺寸、拧紧力均一样。各螺栓资料、尺寸、拧紧力均一样。 受力后资料变形在弹性范围内。受力后资料变形在弹

21、性范围内。 接合面形心与螺栓组形心重合，受力后其接缝面仍坚持平面接合面形心与螺栓组形心重合，受力后其接缝面仍坚持平面螺栓组联接的受载方式螺栓组联接的受载方式 :横向载荷横向载荷F 轴向载荷轴向载荷F 扭矩扭矩T倾覆力矩倾覆力矩M二、螺栓组受力分析二、螺栓组受力分析 求接受最大载荷的一个螺求接受最大载荷的一个螺栓栓1、受横向载荷的螺栓组联接、受横向载荷的螺栓组联接特点：外载垂直于螺栓轴线。普通螺栓，铰制孔用螺栓特点：外载垂直于螺栓轴线。普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用。皆可用。RRRR1铰制孔螺栓铰制孔螺栓受横向载荷剪切、挤压作用。受横向载荷剪切、挤压作用。单个螺栓所接受的横向载荷相等单个螺栓所接受

22、的横向载荷相等 F=F/z2普普 通通 螺螺 栓栓 受拉伸作用，求每个螺栓的预紧力受拉伸作用，求每个螺栓的预紧力 根据不滑动条件：根据不滑动条件：0sfF ziK F0sK FFfzi2、受转矩的螺栓组联接、受转矩的螺栓组联接 圆形接合面：单个螺栓所受横向载荷圆形接合面：单个螺栓所受横向载荷 0sK TFz ra)普通螺栓联接普通螺栓联接 OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFi由静平衡不滑动条件，那么由静平衡不滑动条件，那么有有0 10 20 zsfF rfF rfF rK T0121()SSzZiiT KK TFf rrrfr那么各个螺栓所需的预紧力为那么各个螺栓所需的预紧力为Of

23、QpTrifQpTOFmaxrmaxriFib)铰制孔螺栓联接组铰制孔螺栓联接组 由变形协调条件可知，各个由变形协调条件可知，各个螺栓的变形量和受力大小与其中螺栓的变形量和受力大小与其中心到接合面形心的间隔心到接合面形心的间隔 成正比。成正比。12112ZZi iiZFFFFrTrrr由假设由假设板为刚体不变形，任务后仍坚持平面，那么板为刚体不变形，任务后仍坚持平面，那么剪应变与半径成正比。在资料弹性范围内，剪力与变构成正剪应变与半径成正比。在资料弹性范围内，剪力与变构成正比比 maxmaxmaxmaxiiiiFFFFrrrr由静平衡条件，那么：由静平衡条件，那么：1 12 2Z ZFrF r

24、F rTmaxmax21 ZiiT rFr圆形接合面，圆形接合面，最大剪力为最大剪力为 max TFzr3 3、受轴向载荷螺栓组联接、受轴向载荷螺栓组联接 单个螺栓任务载荷均为：单个螺栓任务载荷均为：PDp FFz4、受倾覆纵向力矩螺栓组联接、受倾覆纵向力矩螺栓组联接 Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxLm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx特点：特点：M在铅直平面内，在铅直平面内，绕绕O-O回转，只能用普回转，只能用普通螺栓，取板为受力对通螺栓，取板为受力对象，由静平衡条件象，由静平衡条件 设单个螺栓任务载荷为设单个螺栓任务载荷为Fi MLFLFLFZZ

25、2211)(1maxmaxmax11LLLFconstLFLFii这里tiiLMLFF12max1max)( 即螺栓杆不拉断的条件螺栓杆不拉断的条件 max211.3 4caFdmax11.3 4 Fd 设计公式设计公式 验算公式验算公式 右侧不压溃条件被联接件右侧不压溃条件被联接件 F0作用下接合面的挤压应力作用下接合面的挤压应力 0PZFAM作用下接合面的挤压应力作用下接合面的挤压应力 maxpMW0maxmax PPpPZFMAWLm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx左侧不开缝的条件左侧不开缝的条件 0minmax0PPpzFMAW假设受有横向载荷假设受有横向载荷PH，

26、板不滑动条件，板不滑动条件为：为： 0()CVSHf zFK PK P01()SHCVK PFK PzfmbmCCCCK被联接件相对刚度被联接件相对刚度 实践运用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简单受力形实践运用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简单受力形状的不同组合。计算时只需分别计算出螺栓组在这些简单受状的不同组合。计算时只需分别计算出螺栓组在这些简单受力形状下每个螺栓的任务载荷，然后按向量叠加起来，便得力形状下每个螺栓的任务载荷，然后按向量叠加起来，便得到每个螺栓的总任务载荷，再对受力最大的螺栓进展强度计到每个螺栓的总任务载荷，再对受力最大的螺栓进展强度计算即可。算即可。阐明：阐明：工程中

27、受力情况很复杂，但均可转化为这些典型情况进工程中受力情况很复杂，但均可转化为这些典型情况进展处理。展处理。 计算公式在对称分布情况下推导，但不对称也可以用。计算公式在对称分布情况下推导，但不对称也可以用。 求出单个螺栓的最大受力，再进展强度校核或进展设计求出单个螺栓的最大受力，再进展强度校核或进展设计计算。计算。 总设计思绪：螺栓组构造设计规划、数目总设计思绪：螺栓组构造设计规划、数目螺栓组受力分螺栓组受力分析载荷类型、形状、方式析载荷类型、形状、方式求单个螺栓的最大任求单个螺栓的最大任务载荷判别哪个最大务载荷判别哪个最大按最大载荷的单个螺栓设按最大载荷的单个螺栓设计求计求d1规范规范全组采用

28、同样尺寸螺栓互换的全组采用同样尺寸螺栓互换的目的目的 56 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算 针对不同零件的不同失效方式，分别拟定其设计计算针对不同零件的不同失效方式，分别拟定其设计计算方法，那么失效方式是设计计算根据和出发点。方法，那么失效方式是设计计算根据和出发点。1、失效方式、失效方式普通螺栓受拉普通螺栓受拉螺栓杆和螺纹发生塑性变形或拉断螺栓杆和螺纹发生塑性变形或拉断绞制孔用螺栓受剪绞制孔用螺栓受剪螺栓杆和孔壁间发生压溃或被剪断螺栓杆和孔壁间发生压溃或被剪断受变应力作用时受变应力作用时疲劳断裂疲劳断裂 受拉螺栓：设计准那么为保证螺栓的静强度和疲劳强度受拉螺栓：设计准那么为保证

29、螺栓的静强度和疲劳强度受剪螺栓：设计准那么为保证螺栓的挤压强度和剪切强度受剪螺栓：设计准那么为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 2、设计计算准那么与思绪、设计计算准那么与思绪、松螺栓联接、松螺栓联接F如吊钩螺栓，任务前不拧紧，无如吊钩螺栓，任务前不拧紧，无F0 ，只需任务载荷只需任务载荷F起拉伸作用起拉伸作用强度条件为：强度条件为：421dF41Fd 验算用验算用 设计用设计用 d1螺杆危险截面直径螺杆危险截面直径mm许用拉应力许用拉应力 N/mm2 (MPa) SS/ Ss资料屈服极限资料屈服极限MPa S 平安系数平安系数二、紧螺栓联接二、紧螺栓联接任务前有预紧力任务前有预紧力F0任务前拧紧，

30、遭到拉伸和改动力矩的结协作用。任务前拧紧，遭到拉伸和改动力矩的结协作用。预紧力预紧力F0 产生拉伸应力产生拉伸应力螺纹摩擦力矩螺纹摩擦力矩T1产生剪应力产生剪应力 复合应力形状复合应力形状:21041dF)5 .0(48.0448.0161042)(161)(2210210231201或当dFMMdFddtgdtgdFWTPvvT按第四强度实际：按第四强度实际：3 . 1322ca 强度条件为：强度条件为：43 . 1210dFca 43 . 1210dFca式中：式中：F0 预紧力预紧力N T1 螺纹摩擦力矩，起扭剪作用，又称螺纹扭矩，螺纹摩擦力矩，起扭剪作用，又称螺纹扭矩，N.mm 1.3

31、系数，将外载荷提高系数，将外载荷提高30%，以思索螺纹力矩对，以思索螺纹力矩对螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的复合应力螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的复合应力形状简化为纯拉伸来处置，大大简化了计算手形状简化为纯拉伸来处置，大大简化了计算手续，故又称简化计算法。续，故又称简化计算法。 1、仅受预紧力的紧螺栓联接、仅受预紧力的紧螺栓联接LminRRd0RRF0F0根据不产生相对滑移的条件求出所根据不产生相对滑移的条件求出所需求的预紧力，然后进展拉伸强需求的预紧力，然后进展拉伸强度计算：度计算：螺栓组接受横向载荷或转矩作用。螺栓组接受横向载荷或转矩作用。强度条件验算公式：强度条件验算公式： 4/13

32、.1210dFca设计公式：设计公式： 43 . 101Fd 分析：由上式可知，当分析：由上式可知，当f=0.2,i=1,KS=1那么那么F0=5R，阐明这，阐明这 种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下任务极不可靠。种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下任务极不可靠。 为添加可靠性，减小直径，简化构造，提高承载才干为添加可靠性，减小直径，简化构造，提高承载才干可采用如下减载安装：可采用如下减载安装： a)减载销减载销 b)减载套筒减载套筒 c)减载键减载键根据不滑动条件：根据不滑动条件：0sfF ziK F0sK FFfzi2、接受预紧力和任务拉力的紧螺栓衔接、接受预紧力和任务拉力的紧螺栓衔接任

33、务特点：任务前拧紧，有任务特点：任务前拧紧，有F0；任务后加上任务载荷；任务后加上任务载荷F， 任务中载荷发生变化。任务中载荷发生变化。任务原理：靠螺杆抗拉强度传送外载任务原理：靠螺杆抗拉强度传送外载F处理问题：处理问题： a) 保证平安可靠的任务，保证平安可靠的任务， F0 =？ b) 任务时螺栓总载荷，任务时螺栓总载荷， F2 =？ 分析：分析： 如图如图1，螺母未拧紧螺栓螺母松驰形状，螺母未拧紧螺栓螺母松驰形状 QpQpQpQpQ pQ pQ pQ pFbmbm受轴向载荷或倾覆力矩的作用。受轴向载荷或倾覆力矩的作用。mFmbbF0F0F0F0F1F1F1F1 图，拧紧图，拧紧预紧形状预紧

34、形状 被联接件被联接件压压m F0 , 栓杆栓杆拉拉b F0 图图1图图2FFFFbbbb120从 图图3，加载，加载F后后任务形状任务形状螺栓螺栓继续拉继续拉被联接件被联接件 放松放松 10FFmmmm从剩余预紧力剩余预紧力 总路拉力总路拉力mFmbbF0F0F0F0F1F1F1F1 作图，为了更明确以简化计算受力变形图作图，为了更明确以简化计算受力变形图设：资料变形在弹性极限内，力与变构成正比设：资料变形在弹性极限内，力与变构成正比 单个紧螺栓联接受力变形图单个紧螺栓联接受力变形图(c)(b)(a)bObb变形力mb变形mObb mmm变形力力FmFbF0F0F0FF(c)(b)(a)Qp

35、bObb变 形Qp力mb变 形mObb mmm变 形力力FmFbF0FF 左图左图拧紧螺母时拧紧螺母时,螺螺栓与被联接件的力与变形栓与被联接件的力与变形 右图右图将上两图合并，并将上两图合并，并施加任务载荷施加任务载荷F从图线可看出，螺栓受任务从图线可看出，螺栓受任务载荷载荷F时，螺栓总载荷：时，螺栓总载荷： 012FFFFF变形协调条件：变形协调条件： 被联接件被联接件压力减量压力减量 10FF 变形减少变形减少m mFmbbF0F0F0F0FFFF栓杆栓杆拉力增量拉力增量 02FF 变形添加变形添加b mb变形协调条件变形协调条件 (c)(b)(a)QpbObb变形Qp力mb变形mObb

36、mmm变形力力FmFbF0FF由图可知，螺栓刚度：由图可知，螺栓刚度： 0bbbFFCtg被联接件刚度：被联接件刚度： 0mmmFFFCtgmbbmbmbCCCFFCCFFFtantanbbmCFFCC mbbcCCCK称螺栓相对于联接的刚度，称螺栓的相对刚度称螺栓相对于联接的刚度，称螺栓的相对刚度 F 部分任务载荷部分任务载荷 对剩余预紧力的要求，为保对剩余预紧力的要求，为保证受载后接合面联接的严密证受载后接合面联接的严密性应使性应使01FF1的取法的取法: F1 =1.51.8F有密封要求有密封要求 普通联接普通联接 F1 =0.20.6F 载荷稳定载荷稳定 F1 =0.61.0F 载荷不

37、稳定载荷不稳定 F1 F 地脚螺栓联接地脚螺栓联接 (c)(b)(a)QpbObb变形Qp力mb变形mObb mmm变形力力FmFbF0FF21200bbmFFFCFFFFFCC2021bbmCFFFFCCFFF6计算时可根据知条件选择其一进展计算计算时可根据知条件选择其一进展计算a轴向静力紧螺栓联接强度计算轴向静力紧螺栓联接强度计算 静力静力F不变，不变，F2为静力，但思索补充拧紧为静力，但思索补充拧紧防断防断 强度条件验算公式：强度条件验算公式： 43 . 1212dFca43 . 121Fd设计公式：设计公式： 时间变形bm螺栓中总拉力的变化F力FF2FFb轴向变载荷紧螺栓联接强度计算轴

38、向变载荷紧螺栓联接强度计算 分析：当任务载荷，由分析：当任务载荷，由0F 212max24dFF 螺栓总载，由螺栓总载，由F0F2F0210min04dFF部分载荷，由部分载荷，由0F0 21212412/2dFKdFFCaQpQpRRRRLmind03、铰制孔螺栓联接、铰制孔螺栓联接不思索预紧力不思索预紧力特点：螺杆与孔间严密配合，无间特点：螺杆与孔间严密配合，无间隙，由光杆直接接受挤压和剪隙，由光杆直接接受挤压和剪切来传送外载荷切来传送外载荷R进展任务。进展任务。420dR螺栓的剪切强度条件为：螺栓的剪切强度条件为：螺栓与孔壁接触外表的挤压强度条件为：螺栓与孔壁接触外表的挤压强度条件为：

39、PPldRmin0 R 横向载荷横向载荷N d0螺杆或孔的直径螺杆或孔的直径mm Lmin 被联接件中受挤压孔壁的最小长度被联接件中受挤压孔壁的最小长度mm，如下图，如下图螺栓许用剪应力，螺栓许用剪应力，MPa，P螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力，螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力，MPa铰制孔螺栓能接受较大的横向载荷，但被加工件孔壁加工铰制孔螺栓能接受较大的横向载荷，但被加工件孔壁加工精度要求较高，本钱较高。精度要求较高，本钱较高。57 螺纹联接件的资料与许用应力计算螺纹联接件的资料与许用应力计算 一、资料一、资料 强度级别：强度级别： 1根据机械性能，分级并以数字表示，此乃强度级别根

40、据机械性能，分级并以数字表示，此乃强度级别 2所根据机械性能为抗拉强度极限所根据机械性能为抗拉强度极限B和屈服极限和屈服极限S 螺栓级别螺栓级别: 带点数字表示带点数字表示 ， 点前数字为点前数字为100/B点后数字为点后数字为Bs/10螺母级别螺母级别: 100/min留意：选择对螺母的强度级别应不低于螺栓资料的强度级别。留意：选择对螺母的强度级别应不低于螺栓资料的强度级别。数字表示数字表示二、许用应力二、许用应力 许用拉应力：许用拉应力： SS知：不控制知：不控制F0的紧螺栓联接，易过载。的紧螺栓联接，易过载。设计时应取较大的平安系数。控制预紧力时可取较小的设计时应取较大的平安系数。控制预

41、紧力时可取较小的平安系数平安系数S。显然显然S，与与d 有关。有关。设计时，先假设设计时，先假设d，进展试算，选取一平安系数进展计算，进展试算，选取一平安系数进展计算，计算结果与估计直径相比较，如在原先估计直径所属范计算结果与估计直径相比较，如在原先估计直径所属范围内即可，否那么需重新进展估算。围内即可，否那么需重新进展估算。试算法试算法58 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施影响联接强度的要素很多，如资料、构造、尺寸、工艺、影响联接强度的要素很多，如资料、构造、尺寸、工艺、螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能，而螺栓联接的强螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能，而螺栓联接的强度

42、又主要取决于螺栓的强度。度又主要取决于螺栓的强度。 一、降低螺栓应力幅一、降低螺栓应力幅 1、降低螺栓刚性、降低螺栓刚性 abbFC,则F2b2b1QpQ2mQp2Qp1FFF1Q112bb1212,aaFF抗疲劳强度得到提高，可用竖心杆、细长杆、柔性螺栓联接抗疲劳强度得到提高，可用竖心杆、细长杆、柔性螺栓联接 2、增大被联接件刚性、增大被联接件刚性 ammFC,则bQpQ2F2Qp2m2Qp1F1Q1m1FF12mm1212,aaFF提高了螺栓联接疲劳强度，采用高硬度垫片或直接拧在铸铁上提高了螺栓联接疲劳强度，采用高硬度垫片或直接拧在铸铁上 3、同时运用、同时运用Cb,Cm同时适当添加同时适

43、当添加F0b2b1Qp1Qp2F2Qpm2QFF1m11212,mmbb12FF12aa提高被联接件刚性提高被联接件刚性Cm降低螺栓刚性降低螺栓刚性Cb , 同时同时QP2QP1 理想方法理想方法 二、改善螺纹牙间载荷分布不均情况二、改善螺纹牙间载荷分布不均情况 Q任务中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受紧任务中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受紧缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其他各圈依次递减，旋合螺纹间的载荷分其他各圈依次递减，旋合螺纹间的载荷分布如下图。所以采用圈数过多的加厚螺母，布如下图。所以采

44、用圈数过多的加厚螺母，并不能提高联接的强度。并不能提高联接的强度。 方法：添加协调性，以缓和矛盾方法：添加协调性，以缓和矛盾 a) 悬置螺母悬置螺母 b) 环槽螺母环槽螺母 c)内斜螺母内斜螺母 d)环槽内斜环槽内斜1 01 51 01 5三、减小应力集中的影响三、减小应力集中的影响drdr0.51.0dr2hr1r=0.2dr0.2dr10.15d;r21.0d;h0.5d;1加大过渡处圆角加大过渡处圆角(图图1) 2改用退刀槽改用退刀槽3卸载槽，卸载槽，(图图2) 4卸载过渡构造。图卸载过渡构造。图3 四、采用合理的制造工艺四、采用合理的制造工艺 1用挤压法滚压法制造螺栓，疲劳强度提高用挤压法滚压法制造螺栓，疲劳强度提高3040% 2冷作硬化，表层有剩余应力压、氰化、氮化、喷丸等冷作硬化，表层有剩余应力压、氰化、氮化、喷丸等可提高疲劳强度可提高疲劳强度3热处置后再进展滚压螺纹，效果更佳，强度提高热处置后再进展滚压螺纹，效果更佳，强度提高70100 %，此法具有优质、高产、低耗费功能此法具有优质、高产、低耗费功能4控制单个螺距误