第6章螺纹联接

1、动联接动联接静联接静联接联接联接联接联接过盈联接过盈联接可拆联接可拆联接螺纹联接螺纹联接键、花键、销联接键、花键、销联接楔联接楔联接型面联接型面联接不可拆联接不可拆联接铆接铆接焊接焊接胶胶接接螺纹联接的主要类型螺纹联接的主要类型螺纹的主要参数螺纹的主要参数螺纹紧固件及其性能等级螺纹紧固件及其性能等级紧联接紧联接松联接松联接按螺纹拧紧按螺纹拧紧的方式分联的方式分联接接受拉螺栓联接受拉螺栓联接受剪螺栓联接受剪螺栓联接按螺纹的受按螺纹的受力方式分联力方式分联接接按螺纹的结按螺纹的结构特点分联构特点分联接接螺栓联接螺栓联接双头螺柱联接双头螺柱联接螺钉联接螺钉联接紧定螺钉联接紧定螺钉联接1 1、螺纹联接

2、分类、螺纹联接分类特殊类型特殊类型吊环螺钉联接吊环螺钉联接地脚螺栓联接地脚螺栓联接T T型槽螺栓联接型槽螺栓联接根据螺纹的牙形：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、根据螺纹的牙形：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹锯齿形螺纹根据螺旋线方向：左旋、右旋根据螺旋线方向：左旋、右旋根据螺旋线的数目：单线、多线根据螺旋线的数目：单线、多线根据螺距：粗牙螺纹、细牙螺纹根据螺距：粗牙螺纹、细牙螺纹根据母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹根据母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹根据采用的标准制度不同：米制螺纹、英制螺纹根据采用的标准制度不同：米制螺纹、英制螺纹2 2、螺纹的类型、螺纹的类型普通螺纹普通螺纹管螺纹管螺纹矩

3、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3 3、常用螺纹的特点及应用、常用螺纹的特点及应用螺纹大径、小径、中径、螺距、导程、螺纹线数、螺纹大径、小径、中径、螺距、导程、螺纹线数、螺旋升角、牙形角、牙形斜角螺旋升角、牙形角、牙形斜角1 1、螺纹紧固件、螺纹紧固件六角头螺纹、双头螺栓、螺钉、紧定螺钉、自攻螺六角头螺纹、双头螺栓、螺钉、紧定螺钉、自攻螺钉、六角螺母、圆螺母、垫圈钉、六角螺母、圆螺母、垫圈100b10bsMPab6001006例：已知螺栓的级别为例：已知螺栓的级别为6.8代号由两个数字组成：小数点前的数字代号由两个数字组成：小数点前的数字小数点后的数字小数点后的数字MPabs

4、4801060081082 2、性能等级标记代号的意义、性能等级标记代号的意义螺纹联接的拧紧螺纹联接的拧紧螺纹联接的防松螺纹联接的防松1 1、预紧的作用、预紧的作用1 1）增强联接的刚性、可靠性紧密性和防松能力）增强联接的刚性、可靠性紧密性和防松能力3 3）提高螺栓的疲劳强度）提高螺栓的疲劳强度2 2）保持正常工作、防止出现缝隙或发生相对滑移）保持正常工作、防止出现缝隙或发生相对滑移4 4）有利于增大联接中的摩擦（受剪螺栓联接）有利于增大联接中的摩擦（受剪螺栓联接）2 2、预紧的方法、预紧的方法dKFTTT021T T1 1克服螺纹副的螺纹力矩克服螺纹副的螺纹力矩T T2 2螺母的承压面力矩螺

5、母的承压面力矩K K拧紧力矩系数拧紧力矩系数3 3、拧紧力矩、拧紧力矩实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接力为零，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。因此，必须进行防松，否则会影响正常就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。工作，造成事故。 防止（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运防止（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的

6、难度。动的难度。1 1、防松的目的、防松的目的2 2、防松原理、防松原理3 3、防松方法及措施、防松方法及措施使螺纹副中有不随联接在何而变的压力，从而使螺纹副中有不随联接在何而变的压力，从而始终有摩擦力矩存在，防止相对转动始终有摩擦力矩存在，防止相对转动自锁螺母、尼龙圈锁紧螺母、对顶螺母、弹簧垫圈自锁螺母、尼龙圈锁紧螺母、对顶螺母、弹簧垫圈1）摩擦防松）摩擦防松利用便于更换的金属元件约束螺纹副利用便于更换的金属元件约束螺纹副将螺纹副变为非运动副，从而排除相对转动的可能将螺纹副变为非运动副，从而排除相对转动的可能开口销与槽形螺母、止动垫片、带翅垫片、串联金属丝开口销与槽形螺母、止动垫片、带翅垫片

7、、串联金属丝焊点、冲点、粘合焊点、冲点、粘合2）直接锁住（机械防松）直接锁住（机械防松）3）破坏螺纹副运动关系）破坏螺纹副运动关系普通螺栓联接普通螺栓联接受剪螺栓联接受剪螺栓联接松螺栓联接松螺栓联接紧螺栓联接紧螺栓联接变载荷作用时的失效形式：螺栓杆可能发生疲劳断裂变载荷作用时的失效形式：螺栓杆可能发生疲劳断裂计算直径计算直径dc61Hddc强度条件：设计公式：42cdFAF4Fdcd dc c计算出后计算出后, ,再按标准查选螺纹的公称直径。再按标准查选螺纹的公称直径。1、受拉松螺栓联接只能承受静载荷作用只能承受静载荷作用FF螺栓承受的轴向工作载荷螺栓承受的轴向工作载荷松螺栓联接的许用拉应力松

8、螺栓联接的许用拉应力 N/mm2 (MPaN/mm2 (MPa) ) RFfmFfmcFFR 3 . 1322Tv 23 . 14cvdF Fdc2 . 5螺栓正常工作需满足的条件（预紧力条件）螺栓正常工作需满足的条件（预紧力条件）螺栓的强度条件螺栓的强度条件螺栓的设计公式螺栓的设计公式验算用 设计用 2、受拉紧螺栓联接 203 . 14cvdF 02 . 5FdcFFF 0螺栓所受的总拉力螺栓所受的总拉力螺栓的强度条件螺栓的强度条件螺栓的设计公式螺栓的设计公式设计用 验算用 2 2、受拉紧螺栓联接、受拉紧螺栓联接螺栓和被连接件的受力和变形螺栓和被连接件的受力和变形若螺栓所受载荷为变载荷若螺栓

9、所受载荷为变载荷acccaacccdFFcccdFFAF211212211212)(242)(联接的预紧力和摩擦力在一般情况下忽略不计，主要只联接的预紧力和摩擦力在一般情况下忽略不计，主要只受剪切力的作用受剪切力的作用受剪螺栓联接的失效形式受剪螺栓联接的失效形式1）螺栓受剪面的塑性变形或剪断）螺栓受剪面的塑性变形或剪断2）螺杆与被连接件中较弱者的挤压面被压溃）螺杆与被连接件中较弱者的挤压面被压溃 mdFSR24pSRphdF螺栓杆的受剪强度条件螺栓杆的受剪强度条件螺栓杆与孔壁的挤压强度条件螺栓杆与孔壁的挤压强度条件要对联接中所有的受压件分别进行计算要对联接中所有的受压件分别进行计算已知：气缸盖

10、与气缸体的凸缘厚度均为已知：气缸盖与气缸体的凸缘厚度均为b=30mm，采用普通螺栓联接。气体压强采用普通螺栓联接。气体压强p=15MPa，D=250mm，12个螺栓联接，其分布直径个螺栓联接，其分布直径D0=350mm。试选择螺栓的材料和性能，确定螺栓的直径。试选择螺栓的材料和性能，确定螺栓的直径。解：（解：（1）选择材料的性能等级）选择材料的性能等级（2）计算螺栓所受的总拉力）计算螺栓所受的总拉力b=600MPa，s=0.8b=480MPa根据已知该联接属于受轴向工作载荷的紧螺栓联接，选根据已知该联接属于受轴向工作载荷的紧螺栓联接，选螺栓的性能等级为螺栓的性能等级为6.8NzDpF83.61

11、3212425014. 35 . 1422每个螺栓所受工作载荷为：每个螺栓所受工作载荷为：（3）计算所需螺栓直径）计算所需螺栓直径 5 . 1S MPaSs3205 . 1480 mmFdc08. 932014. 337.159452 . 52 . 50有表有表6-3查得查得，所以，所以选选M12的螺栓的螺栓残余预紧力取残余预紧力取FF6 . 1 每个螺栓所受的总拉力为：每个螺栓所受的总拉力为：NFFFFF37.159456 . 10 （压力容器，（压力容器，6.3.1节）节）已知：凸缘联轴器。已知：凸缘联轴器。D0=250mm，b=30mm，T=106N?m，f=0.15，C=1.2试求：试

12、求：1）若采用）若采用6个普通螺栓联接，计算所需螺栓个普通螺栓联接，计算所需螺栓直径直径2）若采用与上相同公称直径的三个绞制孔用螺栓）若采用与上相同公称直径的三个绞制孔用螺栓联接，强度是否足够？联接，强度是否足够？解：解：1）求普通螺栓直径）求普通螺栓直径（1）求螺栓所受预紧力）求螺栓所受预紧力该联接是受横向工作载荷的紧螺栓联接，所以每个螺栓的预紧力为：该联接是受横向工作载荷的紧螺栓联接，所以每个螺栓的预紧力为：NzfmDCTfmCFFR106676250115. 0102 . 12260（2）选择螺栓材料，确定许用应力）选择螺栓材料，确定许用应力选选Q235，4.6级级MPab400MPas

13、240由表由表6-3，得安全系数，得安全系数 4S MPaSs604240许用应力为许用应力为（3）计算螺栓直径）计算螺栓直径 mmFdc159.176014. 3106672 . 52 . 5取取d=20mm2）校核绞制孔用螺栓强度）校核绞制孔用螺栓强度（1）每个螺栓所受横向载荷）每个螺栓所受横向载荷NzDTFs26673250102260（2）选择螺栓材料，确定许用应力）选择螺栓材料，确定许用应力选选Q235，4.6级级MPab400MPas240由表由表6-3， 5 . 2sS 25. 1pS MPaSss965 . 2240 MPaSpsp19225. 1240（3）校核螺栓强度）校核

14、螺栓强度查表得查表得ds=21mm，计算得，计算得hmin=23mm psRpsRhdFdF5 . 5232126677 . 742114. 326674min22采用采用3个绞制孔用螺栓联接强度足够个绞制孔用螺栓联接强度足够受轴向力的螺栓组联接受轴向力的螺栓组联接受横向力的螺栓组联接受横向力的螺栓组联接受旋转力矩的螺栓组联接受旋转力矩的螺栓组联接受翻转力矩的螺栓组联接受翻转力矩的螺栓组联接被联接件为刚性不变形，只有地基变形被联接件为刚性不变形，只有地基变形各螺栓材料、尺寸、拧紧力均相同各螺栓材料、尺寸、拧紧力均相同受力后材料变形在弹性范围内受力后材料变形在弹性范围内接合面形心与螺栓组形心重合

15、，受力后接合面形心与螺栓组形心重合，受力后其接缝面仍保持平面其接缝面仍保持平面FQ轴向外载轴向外载z螺栓个数螺栓个数 zFFQ单个螺栓工作载荷为单个螺栓工作载荷为 203 . 14cvdF 02 . 5FdcFFF 0设计用设计用 验算用验算用 RfsFkmzFmzFkFsRfs接合面摩擦系数接合面摩擦系数m接合面数目接合面数目z螺栓数目螺栓数目kf摩擦传力的可靠系数摩擦传力的可靠系数1 1、普通螺栓、普通螺栓受拉伸作用受拉伸作用FRFRFRFRRRFzFzFFRRz螺栓数目螺栓数目2 2、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FRFRFRFR由静平衡条件由静平

16、衡条件0TTkTrFrFrFfZsss21ZiisfZsfrTkrrrkTF121)(则各个螺栓所需的预紧力为则各个螺栓所需的预紧力为联接件不产生相对滑动的条件为联接件不产生相对滑动的条件为：1 1、普通螺栓、普通螺栓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距离成正比心到接合面形心的距离成正比zszssrFrFrF2211由静平衡条件由静平衡条件0TTrFrFrFzszss2211ZiisrrTF12maxmax2、铰制孔螺栓OFsmaxrmaxTFsiriMrFrFrFzz2211ziirMrF12maxmax由

17、静平衡条件由静平衡条件0MzzrFrFrF2211由变形协调条件可知由变形协调条件可知rirmaxOxxOMO工程实际使用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简工程实际使用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简单受力状态的不同组合。计算时只要分别计算出螺栓组在单受力状态的不同组合。计算时只要分别计算出螺栓组在这些简单受力状态下每个螺栓的工作载荷，然后按向量叠这些简单受力状态下每个螺栓的工作载荷，然后按向量叠加起来，便得到每个螺栓的总工作载荷，再对受力最大的加起来，便得到每个螺栓的总工作载荷，再对受力最大的螺栓进行强度计算即可螺栓进行强度计算即可总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）总设计思路：螺栓组

18、结构设计（布局、数目）螺栓组受力螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）分析（载荷类型、状态、形式）求单个螺栓的最求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）大工作载荷（判断哪个最大）按最大载荷的单个按最大载荷的单个螺栓设计（求螺栓设计（求d1标准）标准）全组采用同样尺寸螺栓全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的）（互换的目的） 螺栓组的布置螺栓组的布置提高螺栓强度的措施提高螺栓强度的措施同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度应相同同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度应相同分布在同一圆周上的螺栓数目，应便于在圆周分布在同一圆周上的螺栓数目，应便于在圆周上分度划线上分度划线避免螺栓承受偏心载荷避免螺栓承受偏心

19、载荷联接接合面形状应和机器的结构形状相适应联接接合面形状应和机器的结构形状相适应螺栓的布置应使螺栓受力合理螺栓的布置应使螺栓受力合理螺栓排列应有合理的间距螺栓排列应有合理的间距减轻应力集中减轻应力集中降低应力幅降低应力幅减少附加应力减少附加应力另外一些措施另外一些措施螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度，影响螺栓强螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度，影响螺栓强度的主要因素有载荷分布、应力变化幅度、应力集中度的主要因素有载荷分布、应力变化幅度、应力集中和附加应力、材料的力学性能等几个方面和附加应力、材料的力学性能等几个方面均匀螺纹牙受力分配均匀螺纹牙受力分配右旋左旋dl1d0a(a)(b)dl1d

20、0a(a)(b)点击查看三维图(b)(a)dHl2dl3Hl2l1点击查看三维图(b)(a)dHl2dl3Hl2l1点击查看三维图(a)(b )拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩或扭矩点击查看三维图松联接松联接在装配时不拧紧，只存受在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用外载时才受到力的作用紧联接紧联接在装配时需拧紧，在装配时需拧紧，即在承载时，已预先受力，预即在承载时，已预先受力，预紧力紧力吊环螺钉联接吊环螺钉联接地脚螺栓联接地

21、脚螺栓联接T T型槽螺栓联接型槽螺栓联接1 1）外径（大径）外径（大径）d d（D D）与外螺纹牙顶相重合的假与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径想圆柱面直径，亦称公称直径 3 3）中径）中径d d2 2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想面的圆柱直径，想面的圆柱直径，d d2 20.5(d+d0.5(d+d1 1) )2 2）内径（小径）内径（小径）d d1 1(D(D1 1) ) 与外螺纹牙底相重合的假与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径想圆柱面直径4 4）螺）螺 距距P 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

22、两点间的轴向距离的轴向距离5 5）导程）导程L L同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线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距离上的对应两点间的轴向距离6 6）线）线 数数 n n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4n4螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S=nPS=nP7 7）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面的夹角8 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 9）牙型斜角）牙型斜角螺纹牙的侧

23、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1 1）螺栓）螺栓 普通螺栓普通螺栓 六角头，小六角头，标准六角六角头，小六角头，标准六角头，大六角头头，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母螺纹部分直径较小螺母 2 2）双头螺柱）双头螺柱两端带螺纹两端带螺纹 A A型型有退刀槽有退刀槽 B B型型无退刀槽无退刀槽3 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径较粗; ;要要求全螺纹求全螺纹4 4）紧定螺钉）紧定螺钉 锥锥 端端适于零件表面硬度较低不常拆卸常合适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平平 端端接触面积大、不伤零

24、件表面，用于顶紧硬度较大接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸的平面，适于经常拆卸 圆柱端圆柱端压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板轻材料和金属薄板5 5）自攻螺钉）自攻螺钉由螺钉攻出螺纹由螺钉攻出螺纹6 6）螺母）螺母六角螺母：六角螺母：标准，扁，厚标准，扁，厚 7 7）圆螺母）圆螺母+ +止退垫圈止退垫圈带有缺口，应用时带翅垫圈带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧被锁紧8 8）垫圈）垫圈1）定力矩扳手）定力矩扳手自锁螺母自锁螺母螺母螺母一端做成非圆形收口一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，或开峰后径面