第2章螺纹联接

第二章螺纹联结动联接（movableconnection）——机器工作时，被联接零件之间可以有相对运动的联接。可拆联接——不需要毁坏任何零件就可拆开的联接。静联接（fixedjoint）——机器工作时，被联接零件之间不允许有相对运动的连接。运动副轴承螺纹联接焊接不可拆联接——拆开时至少要破坏一个零件的联接。考虑结构安装运输维护螺纹联接键联接焊接铆接考虑制造经济性螺纹联接一螺纹联接的主要类型一、螺纹（thread）1、螺纹的形成2、螺纹的类型①按平面图形分牙根强度工艺性适用场合三角形螺纹(triangularthread)最大好联接矩形螺纹(rectanglethread)小差传动梯形螺纹(trapezoidalthread)

较大好传动锯齿形螺纹(sawtooththread)较大好传动管螺纹（pipethread）联接螺纹联接②按螺线的绕行方向分左旋螺纹（left-handthread）右旋螺纹（right-handthread）③按螺纹线数分单线螺纹（single-thread）——用于联接双线螺纹（double-thread）——用于传动三线螺纹（triple-thread）——用于传动多线螺纹——用于传动螺纹联接3、主要参数大径d——公称直径（nominalthread）小径d1——危险剖面直径，强度计算直径中径d2——轴线剖面上的假想直径线数n

——螺旋线数目螺距P（threadpitch）导程S（lead）

S＝nP升角ψ（leadangle）牙型角

牙侧角

工作高度h螺纹联接二、螺纹联接的基本类型1、螺栓（bolt）联接受拉螺栓联结（普通螺栓联接）受剪螺栓联结（铰制孔螺栓联接）2、双头螺柱（stud，double-endbolt）联接螺纹联接3、螺钉（screw）联接4、紧定螺钉（setscrew）联接5、特殊用螺钉联接地脚螺钉(foundationbolt)联接吊环螺钉（eyebolt）联接螺纹联接6、标准螺纹联接件螺栓、螺柱、螺钉、紧定螺钉自攻螺钉、螺母、垫圈

螺纹联接三、螺纹联接的预紧和防松（一）螺纹副受力分析1、矩形螺纹①

物体沿斜面匀速上升RFRNFFfψ

F

＝

tan（ψ+φ）螺母旋转一周的输入功为

A1＝F

d2＝

tan（ψ+φ）

d2举升重物的有效功为

A2＝

S＝

d2tanψ螺纹联接效率：当ψ＝45º－0.5φ

时，螺纹副的效率最高②

物体沿斜面匀速下降RNFFfψRF

F＝

tan（ψ－φ）自锁条件为：

F＝

tan（ψ―φ）≤0

ψ≤φ螺纹联接2、三角形螺纹摩擦力：力的关系F＝

tan（ψ

φv）效率自锁条件NNγ螺纹联接（二）螺纹联接的预紧1、螺纹阻力矩2、支承面阻力矩3、拧紧力矩增加可靠性紧密性螺纹联接4、控制预紧力的方法①

测力矩板手②定力矩板手③测定螺栓伸长量螺纹联接（三）螺纹联接的防松1、摩擦防松（preventlooseningbyfriction）双螺母（doublenut）弹簧垫圈（springwasher）自锁螺母（self-lockingnut）螺纹联接2、机械防松开口销(springcotter)与六角开槽螺母(notchnut)止动垫圈（stopwasher）串联金属丝（inserieswire）螺纹联接3、永久防松（破坏螺纹副）冲点、焊接(jointing)、粘合(conglutination)四、单个螺栓联接的强度计算1、失效形式及计算准则①

受拉螺栓断裂（过载断裂、疲劳断裂）、螺纹滑扣；计算准则：保证螺栓的静力拉伸强度。占65%占20%占15%螺纹联接②受剪螺栓螺杆和通孔孔壁被压溃和螺杆被剪断；计算准则：保证螺栓的挤压强度和剪切强度。螺纹联接2、松螺栓联接的强度计算拉伸强度条件为：式中：d1——危险剖面直径，mm[

]——许用应力，Mpa[

]＝

S／S螺纹联接3、紧螺栓联接的强度计算拉伸应力为：扭剪应力：普通钢制螺栓，tan＝0.17

d2／d1＝1.04～1.08，tanψ＝0.05代入计算得

≈0.5

螺纹联接1）受横向载荷的紧螺栓联接螺杆的强度条件为：减载键、减载环螺纹联接挤压强度：剪切强度：2）铰制孔用螺栓联接的强度剪切强度：挤压强度：螺纹联接3)受轴向载荷的紧螺栓联结 螺栓的总载荷:残余预紧力

螺纹联接拉伸强度：①

保证联接的紧密性，应使＞0

有紧密性要求的：＝（1.5～1.8）F

一般联接，载荷稳定：＝（0.2～0.6）F

一般联接，载荷不稳定：＝（0.6～1.0）F

地脚螺栓：≥F

设计式：

说明螺纹联接螺纹联接相对刚度尽可能取小些，推荐值为：金属垫片(或无垫片)0.2～0.3，皮革垫片0.7，铜皮石棉垫片0.8，橡胶垫片0.9。螺栓刚度被联接件刚度联接相对刚度螺纹联接当为变载荷,除计算静强度外,还应计算变载强度,计算应力幅,螺栓的拉力变幅为:应力幅的条件为:螺纹联接4）受偏心载荷的紧螺栓联接螺纹联接避免偏载的措施：①

铸造出凸台；③

斜面用斜垫圈；④

采用球面垫圈。②

加工沉头座；螺纹联接五、螺栓组联接的设计

1、螺栓组的结构设计①

轴对称的简单几何形状螺纹联接a、铰制孔螺栓，在载荷方向不要成排布置8个以上的螺栓。b、受弯矩或扭矩时，螺栓应布置在结合面的边缘上，使受力小。c、同时受轴向、横向载荷时，用减载键、销、套筒等。

②

螺栓的受力合理螺纹联接③螺栓间有合理的间距、边距；④同一圆周上的螺栓数目尽量取偶数，同一螺栓组中各螺栓的材料、直径、长度应一致；⑤避免螺栓受偏心载荷。螺纹联接2、螺栓组受力分析目的：找出受力最大的螺拴及所受力的大小假设：螺栓的材料、直径、长度、预紧力相同；螺栓组的对称中心与接合面形心重合；受载后结合面仍保持为平面;螺栓的应变没有超出弹性范围。螺纹联接（1）受横向载荷的螺栓组联接FΣ／z

＝Ff—接合面摩擦系数；i—接合面数目；z—螺栓数目；KS—防滑系数，KS＝1.1～1.3。FΣ

fz

fz

fzi≥FΣKS螺纹联接（2）受转矩的螺栓组联接

①普通螺栓联接不滑移条件ri—第i个螺栓的轴线到螺栓组对称中心的距离。fF0fF0螺纹联接②铰制孔螺栓组联接F1Fmax各螺栓剪切变形量与其至中心距离成正比螺纹联接（3）受轴向载荷的螺栓组联接假设：底板是刚性底板绕O—O翻转螺杆和地基按各自的刚度拉伸和压缩。F＝FΣ／z（4）受倾覆力矩的螺纹组联接F1Fmax螺纹联接①

计算受力最大螺栓的受力最大外载荷：螺栓总拉力：螺纹联接如图所示为一汽缸盖螺栓组联结，已

知汽缸内的工作压力P=0﹏1MP

缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm，D2=250mm，上、下凸缘厚均为25mm，试设计此联结螺纹联接六、螺纹联接件的材料及许用应力1、螺纹联接件的材料常用材料：Q215、Q235，10、35、45等；冲击振动大的场合：40Cr、30CrMnSi等；特殊场合：1Cr13、CrNi2、H62等。国家标准规定：螺纹联接件按材料的力学性能分等级：螺栓、螺柱、螺钉从3.6～12.9分十个等级；螺母从4～12分七个等级。见表2-4,2-5,2-6螺纹联接2、许用应力螺纹联接件的许用拉应力：[σ]＝σs／S螺纹联接件的许用剪应力：[τ]＝τs／Sτ螺纹联接件的许用挤压应力：钢：[σp]＝σs／Sp

铸铁：[σp]＝σB／Spσs、σB—联接件材料的屈服极限、强度极限；S、Sτ

、Sp—安全系数。螺纹联接七、提高螺拴联接强度的措施①减少螺栓刚度Cb1、降低应力幅用腰状螺杆、空心螺杆螺母下安装弹性元件改变前改变后螺纹联接②

增大被联接件刚度Cm不用垫片，或用刚性较大垫片③

减少螺栓刚度Cb、增大被联接件刚度Cm和增大预紧力并用。改变前改变后改变前改变后螺纹联接2、改善螺纹牙上载荷分布不均现象螺栓和螺母的刚度和变形性质不同，造成螺纹牙上各圈的受力不均第一圈螺纹牙承受约l／3的载荷，以后各圈依次递减，第8圈以后的螺纹几乎不受载。螺纹联接①

用受拉螺母

悬置螺母②

内斜螺母环槽螺母③内斜、环槽共用螺母④

用钢丝螺套螺纹联接3、减小应力集中增大过渡圆角、增加卸载槽、卸载过渡结构采用球面垫圈采用腰环结构螺纹联接4、采用合理的制造工艺采用冷墩螺纹头部；滚压螺纹；冷作硬化表面。本章练习:5-4,5-6螺纹联接本章总结动、静联接，可拆、不可拆联接螺纹分类与应用（功能、牙型、旋向、线数、）管螺纹与其它螺纹有何不同？主要参数：d,d1,d2,n,p,s,ψ,α,h螺纹联接：类型与应用，联接件，预紧与防松（受力，效率，自锁，拧紧力矩），强度计算：松螺栓，紧螺栓—仅有（拉伸载荷，横向载荷），F0+F？F0=+F=+ΔF，C1/(C1+C2)，相对刚度残余锁紧力，补充拧紧，降低ΔF法，受剪紧螺栓螺栓组联接：螺栓分布，受力情况-横向载荷，转矩，轴向载荷，倾覆力矩材料与许用应力，提高强度措施。螺纹联接②

对变载重要联接，应作疲劳强度校核σ-1tc—螺栓材料的对称循环拉压疲劳极限；ψσ—试件的材料常数，碳素钢ψσ＝0.1～0.2，合金钢ψσ＝0.2～0.3；Kσ—拉压疲劳强度综合影响系数kσ—有效应力集中系数εσ—尺寸系数S—安全系数螺纹联接②考虑地基强度受外载前地基的挤压应力：