第2章_螺纹连接.

1、螺纹螺纹螺纹连接螺纹连接单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施第二章第二章 螺纹联接螺纹联接联接的分类联接的分类 ：动联接动联接静联接静联接 2.1 概述概述一、一、螺纹的形成螺纹的形成 将一倾斜角为将一倾斜角为的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋线。取一平面图形，使它沿着螺旋线运动，同时保证线。取一平面图形，使它沿着螺旋线运动，同时保证平面图形运动时始终通过圆柱体的轴线，就得到螺纹平面图形运动时始终通过圆柱体的轴线，就得到螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹B

2、AC 2.2 螺纹螺纹d2螺旋线螺旋线 - - 一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。速移动的轨迹。螺螺 纹纹 - - 一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。得到螺纹。螺纹螺纹 2.2 螺纹螺纹5-1 螺纹大径大径d 是螺纹的公称直径。是螺纹的公称直径。小径小径d1常用于强度计算。常用于强度计算。中径中径d2常用于几何计算。常用于几何计算。螺距螺距P 中径线上，相邻两螺纹中径线上，相邻两螺纹牙上对应点间的轴向

3、距离。牙上对应点间的轴向距离。导程导程 S 沿螺纹上同一条螺旋线沿螺纹上同一条螺旋线 转一周所移动的轴向距离，转一周所移动的轴向距离，S = nP。线数线数 n 螺纹的螺旋线数目。螺纹的螺旋线数目。牙型角牙型角a在轴向截面内，在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹螺纹二、螺纹的主要参数二、螺纹的主要参数牙型高度牙型高度h h牙顶和牙底牙顶和牙底间垂直于轴线的距离间垂直于轴线的距离 22tandnPdS螺纹旋向分左旋和右旋，常用右旋螺纹螺纹旋向分左旋和右旋，常用右旋螺纹螺纹升角螺纹升角螺旋线的切线与螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。夹角。

4、按轴向剖面形状按轴向剖面形状（螺纹的牙型）（螺纹的牙型）三角形螺纹：三角形螺纹： 常用于联接，常用于联接，常用于传动，单向受载常用于传动，单向受载常用于传动常用于传动梯形螺纹：梯形螺纹：锯齿形螺纹：锯齿形螺纹：按螺旋线数目分按螺旋线数目分单头螺纹单头螺纹：多头螺纹多头螺纹：常用于联接，常用于联接，常用于传动常用于传动按螺旋线绕行方向分按螺旋线绕行方向分左旋左旋右旋（常用右旋（常用）常用螺纹常用螺纹螺纹螺纹左旋右旋一、一、矩形螺纹矩形螺纹 1. 受力分析受力分析 2.3 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁FnFRv展开中径展开中径d2 圆柱面得一斜面圆柱面得一斜面.Fd2S

5、F -水平推力水平推力Fn -法向反力法向反力Fa -轴向载荷轴向载荷F=f Fn -摩擦力摩擦力f -摩擦系数摩擦系数 -摩擦角摩擦角d2FFaFF FaFR -总反力总反力vFnFRvFd2S滑块在F、FR 、Fa三力作用下处于平衡状态d2FFaF F Fa 作力多边形作力多边形得：得： F=Fatan(+ ) 驱动力矩：驱动力矩：FaFFR+ 2tan()2adF 22dTF 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR + Fa + +F =0 FRFa = + + FR =(1 + + f ) FnFa -为阻力，为阻力，F为驱动力，摩擦力为驱动力，摩擦力F沿斜面朝下。沿斜面朝下。当螺纹拧紧

6、当螺纹拧紧(滑块上升滑块上升)时：时：FR = Fn + +F - FFaFa -为驱动力，为驱动力，F成为阻力，成为阻力，摩擦力摩擦力F沿斜面朝上。沿斜面朝上。 FRvFRFa当螺纹拧松当螺纹拧松(滑块下滑滑块下滑)时：时：FRFa = - - 滑块在F、FR 、Fa三力作用下处于平衡状态 作力多边形可得：作力多边形可得： F=Fatg(- - ) 驱动力矩：驱动力矩：22dFT )(22tgFdad2FFaFFnF- - 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR + Fa + +F =0 F 2tan()2adTF 若若 ，则则T为正值，其方向与螺为正值，其方向与螺 母运动方向相反，是阻力；母

7、运动方向相反，是阻力；若若 ，则则T为负值，方向相反，其方向与预先假定的方向为负值，方向相反，其方向与预先假定的方向相反，而与螺母运动方向相同，成为放松螺母所需外加的驱动相反，而与螺母运动方向相同，成为放松螺母所需外加的驱动力矩。力矩。提问：当提问：当时，若没有力矩时，若没有力矩T，螺母在，螺母在F Fa a的作用下会运动的作用下会运动吗？吗？不会！不会！-这种现象称为自锁。这种现象称为自锁。T Td2FaFFd2FaFFT T 2.3 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁螺母螺母螺杆螺杆轴轴线线轴线轴线螺杆螺杆螺母螺母FnFa二、二、 非矩形螺纹非矩形螺纹 0矩形螺纹忽略

8、升角的影响时有：矩形螺纹忽略升角的影响时有：Fn=Fa当当 0 时，摩擦力为：时，摩擦力为：nFfFaFfcosaFf costgff摩擦系数为摩擦系数为f 的非矩形螺纹所产生的摩擦力与摩擦系的非矩形螺纹所产生的摩擦力与摩擦系数为数为f 的矩形螺纹所产生的摩擦力相当。的矩形螺纹所产生的摩擦力相当。称称 为当量摩擦角为当量摩擦角FaFnFa故称故称 f 为当量摩擦系数。为当量摩擦系数。引入参数引入参数f 和和 就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。 滑块上升：滑块上升：) (2:) (:2tgFdTtgFFaa驱动力矩水平推力 滑块下降：滑块下降

9、：) (2) (2tgFdTtgFFaa非矩形非矩形螺旋的自锁条件：螺旋的自锁条件： 对于联接螺纹必须满足自锁条件 2.3 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：2aF ST 2tan()aaFSFd 当一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线.当当一定时，效率曲线一定时，效率曲线有极大值在有极大值在=45=45- -/2 /2 处处。对于传动螺旋，一般取：对于传动螺旋，一般取：对于联接螺纹，必须取：对于联接螺纹，必须取：

10、升角过大, 制造困难，且效率增高也不明显。= 5.7 螺旋转动一圈时，有效功为螺旋转动一圈时，有效功为F Fa aS, S, 输入功为输入功为2 2T。f = =tan =0.1自锁极限自锁极限25紧固螺纹区紧固螺纹区tantan() 2.3 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁螺纹连接的类型和螺纹紧固件的材料及精度螺纹连接的类型和螺纹紧固件的材料及精度螺纹连接的预紧及其控制螺纹连接的预紧及其控制螺纹连接的防松螺纹连接的防松 2.4 2.4螺纹联接和螺纹联接件螺纹联接和螺纹联接件1. 1. 螺栓联接螺栓联接螺纹连接的类型和螺纹紧固件的材料和精度螺纹连接的类型和螺纹紧固件的材

11、料和精度螺纹连接螺纹连接一、螺纹连接的类型一、螺纹连接的类型2. 2. 双头螺柱联接双头螺柱联接工作原理：工作原理：螺栓受拉力，承螺栓受拉力，承受外载受外载应用：应用：被联接件较厚，被联接件较厚，且常拆卸处且常拆卸处螺纹连接螺纹连接3. 3. 螺钉联接螺钉联接工作原理：工作原理：螺栓受拉承受外载螺栓受拉承受外载应用：应用：一被联件较厚，一被联件较厚，但不常拆卸处但不常拆卸处螺纹连接螺纹连接4. 4. 紧定螺钉联接紧定螺钉联接工作原理：工作原理：靠靠 承受外载承受外载应用：应用：薄壁件联接薄壁件联接uF螺纹连接螺纹连接螺栓、螺钉、双头螺柱、螺螺栓、螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈、母、垫圈、 防松零件

12、等防松零件等标准化标准化螺钉、螺母、垫圈螺钉、螺母、垫圈二、螺纹紧固件二、螺纹紧固件螺纹连接螺纹连接按公差等级分成按公差等级分成A A、B B、C C三级。三级。A A级的公差等级最高级的公差等级最高,C,C级公差级公差等级较低等级较低螺栓、螺母、螺钉和双头螺柱螺栓、螺母、螺钉和双头螺柱的常用材料有的常用材料有Q215Q215、Q235Q235、3535和和4545钢钢。螺纹联接件实物螺纹联接件实物1. 1. 螺栓联接螺栓联接螺纹连接的预紧及其控制螺纹连接的预紧及其控制螺纹连接螺纹连接一、螺纹连接的类型一、螺纹连接的类型拧紧目的拧紧目的：提高螺栓联接刚：提高螺栓联接刚性、紧密性、紧固性要求；以

13、性、紧密性、紧固性要求；以及防松及防松拧紧力矩和预紧力拧紧力矩和预紧力预紧：预紧： 安装时将螺母拧紧，使联接受到安装时将螺母拧紧，使联接受到一定的预紧力一定的预紧力 。F120.2TTTF d 螺纹间摩擦力矩螺纹间摩擦力矩支承面处与螺母间摩擦力矩支承面处与螺母间摩擦力矩拧紧力矩拧紧力矩T T螺纹连接的预紧及其控制螺纹连接的预紧及其控制螺纹连接螺纹连接)(221 tgdFTT T2 2 = f fc c F/ rfF F/ /预紧力预紧力;d;d2 2螺纹中径螺纹中径; ; / /当量摩擦角当量摩擦角 ; ; f fc c螺母与被联接件支承面间摩擦系数螺母与被联接件支承面间摩擦系数, ,无润滑时

14、无润滑时取取f fc c0.150.15；r rf f支承面摩擦半径支承面摩擦半径r rf f(D(D1 1+d+d0 0)/4 )/4 ；式中式中D D1 1、d d0 0螺母支承面的外径、内径。螺母支承面的外径、内径。螺纹连接螺纹连接注意：对于重要的联接，尽可能不采用注意：对于重要的联接，尽可能不采用直径过小直径过小( (M12)M12)的螺栓。的螺栓。简化计算：对简化计算：对M10M10M68M68的粗牙普通螺纹的粗牙普通螺纹 取取 f f / /=tg =tg / / =0.15 =0.15 ， f fc c0.150.15得：得：T0.2FT0.2F/ /d N.mmd N.mm控制

15、拧紧力矩方法控制拧紧力矩方法 1 1）拧紧程度）拧紧程度通常由经验控制通常由经验控制2 2）重要联接）重要联接根据联接要求决定根据联接要求决定 计算出计算出T T的值的值 。在拧紧时用。在拧紧时用侧力矩扳手侧力矩扳手或或定力定力矩扳手矩扳手控制控制T T 按按T T计算式计算式螺纹连接螺纹连接使用测力矩扳手使用测力矩扳手 测力矩扳手原理：利用弹性测力矩扳手原理：利用弹性件的变形量正比于拧紧力矩的原件的变形量正比于拧紧力矩的原理，借助手柄上的指针指示刻度理，借助手柄上的指针指示刻度扳上拧紧力矩值扳上拧紧力矩值, ,以控制以控制F F。 使用定力矩扳手使用定力矩扳手 定力矩扳手原理：当拧紧力定力矩

16、扳手原理：当拧紧力矩超过规定值时，弹簧压缩，卡矩超过规定值时，弹簧压缩，卡盘与圆柱销之间打滑，如果继续盘与圆柱销之间打滑，如果继续转动手柄，卡盘不再回转，拧紧转动手柄，卡盘不再回转，拧紧力矩的大小可用螺钉调整弹簧压力矩的大小可用螺钉调整弹簧压力来加以控制。力来加以控制。螺纹连接螺纹连接1 1、螺纹联接多采用单线普通螺纹，一般都具有自锁性；、螺纹联接多采用单线普通螺纹，一般都具有自锁性；2 2、在静载荷和工作环境温度变化不大的情况下不会自动松、在静载荷和工作环境温度变化不大的情况下不会自动松脱。脱。3 3、但在振动、冲击、变载荷或温度变化很大时，联接就有、但在振动、冲击、变载荷或温度变化很大时，

17、联接就有可能松脱。为保证联接安全可靠，设计时必须考虑防松问可能松脱。为保证联接安全可靠，设计时必须考虑防松问题。题。防松方法：防松方法： 摩擦防松摩擦防松 机械防松机械防松永久止动永久止动螺纹连接的防松螺纹连接的防松螺纹连接螺纹连接受拉螺栓连接的强度计算受拉螺栓连接的强度计算铰制孔螺栓铰制孔螺栓（受剪螺栓）（受剪螺栓）连接的强度计算连接的强度计算螺纹连接件的许用应力螺纹连接件的许用应力2.5单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算 5-3 单个螺栓联接的强度l本节以螺栓联接为代表，讨论强度计算问题，其方法和本节以螺栓联接为代表，讨论强度计算问题，其方法和结论也适用于其他形式的螺纹联接。结论

18、也适用于其他形式的螺纹联接。l螺栓联接螺栓联接强度计算的目的强度计算的目的是：确定防止失效所需的螺栓直径。是：确定防止失效所需的螺栓直径。l联接的联接的强度计算内容强度计算内容，根据其可能的失效形式而定。，根据其可能的失效形式而定。螺纹联接的受载形式基本分为：螺纹联接的受载形式基本分为：采用受拉螺栓采用受拉螺栓可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓。可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓。轴向载荷（沿轴线方向）：轴向载荷（沿轴线方向）：横向载荷（横向载荷（轴线方向）轴线方向）：下面按螺栓类型和受载形式的不同，分别讨论其强度计算方下面按螺栓类型和受载形式的不同，分别讨论其强度计算方法。法。单个螺栓连接的强度计算单个

19、螺栓连接的强度计算受拉螺栓的强度一、一、受横向工作载荷的受拉螺栓连接受横向工作载荷的受拉螺栓连接 受拉螺栓的失效受拉螺栓的失效形式主要是：形式主要是：螺纹部分的塑性变形。螺纹部分的塑性变形。螺杆的疲劳断裂。螺杆的疲劳断裂。受拉螺栓连接的强度计算受拉螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算1 1）仅受预紧力）仅受预紧力 FF的紧螺栓联接的紧螺栓联接F Fs s为横向工作载荷；为横向工作载荷； s s为被连接件结合为被连接件结合面间的摩擦因数，面间的摩擦因数，m m为结合面个数；为结合面个数；K K为为可靠性因子，通常可靠性因子，通常K K1.11.11.3 1.3 214d

20、FF引起的拉应力：引起的拉应力：拧紧力矩拧紧力矩 M M 引起的切应力引起的切应力经分析推导可知：经分析推导可知：5 . 0ssmFKF 162)tan(2121ddFWTT仅受预紧力的螺栓联接按第四强度理论计算当量应力，则按第四强度理论计算当量应力，则3 . 1)5 . 0(332222e单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算强度条件为：强度条件为：43.121dFe设计式为：设计式为：Fd3.141验算用验算用 设计用。设计用。 查手册，选螺栓查手册，选螺栓 当s0.15、m1、K1.2时，则F 8Fs。可见，要想传递一定的外载荷，需在螺可见，要想传递一定的外载荷，需在螺栓上施加栓上

21、施加8 8倍于外载荷的预紧力，这将倍于外载荷的预紧力，这将导致螺栓与连接的结构尺寸过大。导致螺栓与连接的结构尺寸过大。为避免上述缺点可为避免上述缺点可采用减载装置，如减采用减载装置，如减载销、减载套等，或采用铰制孔用螺栓载销、减载套等，或采用铰制孔用螺栓连接。连接。减载装置减载装置a) a) 减载销减载销 b) b) 减载套减载套 承受轴向载荷的紧螺栓联接二、受轴向工作载荷的受拉螺栓连接二、受轴向工作载荷的受拉螺栓连接如图所示的气缸盖上的联接如图所示的气缸盖上的联接即属此种类型。即属此种类型。FDDp虽然，这种螺栓是在受预紧力虽然，这种螺栓是在受预紧力FF的基础上，又受的基础上，又受工作拉力F

22、 。但是，但是，螺栓的总拉力 FFF0单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算1. 1. 受力分析受力分析？承受轴向载荷的紧螺栓2bmFFFFF F 0F0FF预紧时受工作载荷后)(0bF)( mFF F剩余预紧力剩余预紧力螺栓：被联接件：mFFF0FF 螺栓的总拉力为螺栓的总拉力为FFF 0abF单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算承受轴向载荷的紧螺栓3可用载荷变形图分析各力之间的关系。可用载荷变形图分析各力之间的关系。螺栓的刚度 ： Cb 被联接件的刚度：Cmmm力变形bF力变形o力变形ommbbFF F0FFbbCtanmmCtanFCCCmbb则则螺栓的总拉力 FCCCFF

23、mbb0FCCCFFmbm 或写成：或写成：FCCCFFmbm 受力变形动画bb单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算承受轴向载荷的紧螺栓4令mbbCCCKc，称为螺栓的相对刚度 为保证联接的紧密性，应使 F 0 。通常根据工作拉力 F 的性质确定F。l 设计中， 根据F确定F计算满足F所需的F计算总拉力0F计算螺栓的强度。. .受轴向静载荷时螺栓连接的强度计算受轴向静载荷时螺栓连接的强度计算强度验算：强度验算：21043 . 1dF 设计式为：设计式为：1d3.140F单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算3.3.受轴向循环载荷时螺栓连

24、接的强度计算受轴向循环载荷时螺栓连接的强度计算静强度计算（同上）静强度计算（同上）疲劳强度计算疲劳强度计算螺栓的工作载荷在螺栓的工作载荷在0 0F F之间循环变化之间循环变化时，螺栓所受的总拉力将在时，螺栓所受的总拉力将在F F F F0 0之间循环变化之间循环变化 21minmax22dFkkkmbbaa aaSK1受轴向循环载荷螺栓的拉力变化受轴向循环载荷螺栓的拉力变化受剪螺栓的强度、螺栓杆的、螺栓杆的剪切强度剪切强度条件为：条件为： mdFss24式中：Fs螺栓所受的工作剪力（N）；ds螺栓剪切面的直径（mm）；m螺栓受剪面数； 螺栓的许用切应力。 铰制孔螺栓联接的强度计算铰制孔螺栓联接

25、的强度计算其主要其主要失效形式为失效形式为：螺栓被剪断螺栓被剪断孔壁被压溃孔壁被压溃单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算、螺栓杆与孔壁的、螺栓杆与孔壁的挤压强度挤压强度条件为：条件为：PPhdFss式中： h计算对象（ 即 最小者）的挤压面高度（mm）； 计算对象的许用挤压应力（Mpa)pph单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算螺纹联接件的许用应力螺纹联接件的许用应力螺纹连接的许用应力受诸多因素的影响，如材料性能、螺纹连接的许用应力受诸多因素的影响，如材料性能、热处理工艺、结构尺寸、载荷性质、使用工况等。必热处理工艺、结构尺寸、载荷性质、使用工况等。必须综合上述各因素确定许用应

26、力，须综合上述各因素确定许用应力，一般设计时可参阅一般设计时可参阅表表2-4,2-5,2-6,2-7。螺栓组连接的结构设计螺栓组连接的结构设计螺栓组连接的受力分析与计算螺栓组连接的受力分析与计算2.6螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计 螺纹联接组的设计1设计螺栓组连接时，通常是先进行结构设计，即设计螺栓组连接时，通常是先进行结构设计，即确定结合确定结合面的形状、螺栓布置方式和数目，然后按螺栓组的结构和面的形状、螺栓布置方式和数目，然后按螺栓组的结构和承载状况进行受力分析承载状况进行受力分析。l为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面

27、受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成常联接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。轴对称的简单几何形状。l螺栓布置应使各螺栓的受力合理。螺栓布置应使各螺栓的受力合理。l 为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成上的螺栓数目取成4 4、6 6、8 8等偶数等偶数。l螺栓的排列应有合理的间距、边距。各螺栓之间的距离大小既要螺栓的排列应有合理的间距、边距。各螺栓之间的距离大小既要保证联接的可靠性又要考虑装拆方便，还应留有足够的扳手空。保证联接的可靠性又要考虑装拆方便，还应留有足够的扳手空。 螺栓组连接的结

28、构设计螺栓组连接的结构设计螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计扳手空间扳手空间螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计l应保证螺栓与螺母的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直，以避免引起偏应保证螺栓与螺母的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直，以避免引起偏心载荷。为此，应将被连接件的支承表面制成凸台或沉头座当支承面倾斜心载荷。为此，应将被连接件的支承表面制成凸台或沉头座当支承面倾斜时，可采用斜面垫圈时，可采用斜面垫圈凸台与沉头座凸台与沉头座螺栓组联接的基本螺栓组联接的基本受载类型：受载类型：2受横向载荷FSFS4受倾覆力矩OM3受转矩riOT1受轴向载荷FFS假设：假设：所有螺栓的刚度和预紧力均相同；所有螺栓的刚度和

29、预紧力均相同； 被联接件为刚体；被联接件为刚体； 各零件的变形在弹性范围内。各零件的变形在弹性范围内。螺栓组连接的受力分析与设计螺栓组连接的受力分析与设计螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计5-4 螺栓组联接受力分析一、承受轴向载荷的螺栓组连接一、承受轴向载荷的螺栓组连接 如图所示为压力容器的螺栓组如图所示为压力容器的螺栓组连接，所受轴向总载荷连接，所受轴向总载荷F FQ Q通过螺栓通过螺栓组组形心形心，螺栓组各螺栓所受的工作，螺栓组各螺栓所受的工作载荷载荷 相等。相等。F24QFD p螺栓数目螺栓数目注：如注：如 FQ不通过螺栓组的形心，应向形心平移后再计算。不通过螺栓组的形心，应向形心平移后再

30、计算。螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计QFFz轴向外载荷轴向外载荷受轴向载荷的螺栓组连接受轴向载荷的螺栓组连接 受横向载荷1二、承受横向载荷的螺栓组连接二、承受横向载荷的螺栓组连接. .普通螺栓连接普通螺栓连接 螺栓预紧后在被联接件的接螺栓预紧后在被联接件的接触面上产生正压力，靠由此产生触面上产生正压力，靠由此产生的摩擦力承受的摩擦力承受 。SsF 保证被联接件不相对滑动，保证被联接件不相对滑动，须满足：须满足：SssKFmzF则则所需预紧力所需预紧力为为mzKFFssS式中：式中：K K可靠性系数可靠性系数 结合面的摩擦因数结合面的摩擦因数m m结合面数结合面数s螺栓组连接的设计螺栓组连接的

31、设计受横向载荷的螺栓组连接受横向载荷的螺栓组连接 受横向载荷2. . 受铰制孔螺栓连接受铰制孔螺栓连接各螺栓承受的横向力各螺栓承受的横向力 相等。相等。sFzFFssS分别进行分别进行剪切强度剪切强度和和挤压强挤压强度度计算。计算。螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计三、承受转矩三、承受转矩 T T 的螺栓组连接的螺栓组连接连接受载后有绕螺栓组连接受载后有绕螺栓组形心转动的趋势，螺栓形心转动的趋势，螺栓受力情况与承受横向工受力情况与承受横向工作载荷的螺栓连接类似作载荷的螺栓连接类似 承受转矩的螺栓组连接承受转矩的螺栓组连接 承受转矩 T 时1. .普通螺栓连接普通螺栓连接 靠结合面上的摩擦力承受靠

32、结合面上的摩擦力承受T T 。 保证底板在保证底板在 T T 作用下不转作用下不转动，须满足动，须满足zsssrFrFrF 21KT则所需预紧力则所需预紧力F)(21zsrrrKT 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计r r1 1、r r2 2、rzrz各螺栓中心与螺栓组形心间的距离。各螺栓中心与螺栓组形心间的距离。承受转矩 T 时2. . 铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接各螺栓所受的工作剪力各螺栓所受的工作剪力 与其中心到底板中心的距离与其中心到底板中心的距离 成正比。成正比。siFir底板的静力平衡方程为底板的静力平衡方程为TrFrFrFzszss 2211联立两式求解，得联立两式求解，得最大工作

33、剪力最大工作剪力22221maxmaxzsrrrTrF zszssrFrFrF 2211即即螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计受翻转力矩M时1四、承受倾翻力矩四、承受倾翻力矩 M M 的螺栓组连接的螺栓组连接 在在 M M 作用下，底板有绕通过螺作用下，底板有绕通过螺栓组形心的轴线栓组形心的轴线 O O 转动的趋势。转动的趋势。 在前述假设下，各螺栓所在前述假设下，各螺栓所受的工作拉力受的工作拉力 与其中心到翻与其中心到翻转轴线的距离转轴线的距离 成正比成正比。iFilmax1212maxzzFFFFllll底板的静力平衡方程为底板的静力平衡方程为MrFrFrFzz 2211联立两式求解，得联立

34、两式求解，得最大工作拉力最大工作拉力22221maxmaxzrrrMrF 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计受翻转力矩M时20minPWMAFz为防止为防止结合面受压最小处结合面受压最小处出现间隙出现间隙，要求，要求：maxPPWMAFz为防止为防止结合面受压最大处结合面受压最大处被压溃被压溃，要求：，要求：式中：式中：A结合面的面积（结合面的面积（mm2）W结合面的抗弯截面模量（结合面的抗弯截面模量（mm3）许用挤压应力（许用挤压应力（Mpa）p实际中，螺栓组往往同时承受两种或实际中，螺栓组往往同时承受两种或两种以上的载荷。两种以上的载荷。螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计 工作时承受工作时承受

35、外载荷外载荷F FP P 轴向载荷轴向载荷FV横向载荷横向载荷FH 翻转力矩翻转力矩M改善螺纹牙间的载荷分配改善螺纹牙间的载荷分配减小螺纹的应力副减小螺纹的应力副减小附加弯曲应力减小附加弯曲应力2.7 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施 螺纹联接组的设计1设计螺栓组连接时，通常是先进行结构设计，即设计螺栓组连接时，通常是先进行结构设计，即确定结合确定结合面的形状、螺栓布置方式和数目，然后按螺栓组的结构和面的形状、螺栓布置方式和数目，然后按螺栓组的结构和承载状况进行受力分析承载状况进行受力分析。l为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成常联接结合面的