1、螺纹联接结构简单，装拆方便，互换性好，成本低廉，工作可靠，形式灵活多样，可反复拆开而不必破坏任何零件，因而应用广泛。利用螺纹零件还可以组成螺旋副，传递运动和动力，称为螺旋传动，其功用虽不同于螺纹联接，但在受力和几何关系等方面与螺纹联接有许多相似之处。,6.0补充内容,6.1螺纹联接的类型,6.2螺纹联接的拧紧与防松,6.3单个螺栓联接的受力分析和强度计算,6.3.1受拉螺栓联接,6.3.2 受剪螺栓联接,6.4 螺栓组联接的设计,6.5提高螺栓联接强度的措施,6.0 补充内容,1.螺纹的分类,工程应用,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的
2、作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹 多线螺纹,外螺纹 内螺纹,联接螺纹 传动螺纹,圆柱螺纹 圆锥螺纹,螺纹分类,2. 螺纹的主要参数,d,（2）螺纹小径d1,d1,d2,p,（3）螺纹中径d2,（4）螺距p,（5）线数n,（6）导程S=np,（8）牙型角,（7）螺纹升角,（1）螺纹大径d,（9)牙型半角,轴线,2. 螺纹的主要参数,图1 螺纹的主要参数,3 螺纹副的受力、效率及自锁,拧紧螺母时,松开螺母时,拧紧螺母时,松开螺母时,自锁条件：,其中：,6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度,6.1.1螺纹联接的主要类型,螺纹联接的分类,
3、图,1.螺纹紧固件,6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料,2.紧固件的材料和性能等级,螺纹紧固件,6.2 螺栓联接的拧紧与防松,6.2.1螺栓联接的拧紧,1.拧紧的目的：,2.拧紧力矩:,图6.1,T1 螺纹力矩:,预紧力,T2 螺母支承面摩擦力矩：,3.控制拧紧力矩的方法,6.2.2 螺纹联接的防松,防松目的：,防松原理：摩擦力防松；利用机械元件防松；破坏螺纹副关系。,控制拧紧力矩的方法,6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算,6.3.1受拉螺栓联接,主要失效形式： 静载：螺纹部分的塑性变形或断裂； 变载：栓杆部分的疲劳断裂； 精度低或时常装拆时：滑扣。,1.受拉松螺栓联接,只承受轴向静
4、载,强度条件：,松螺栓联接,2. 受拉紧螺栓联接,（1）只受预紧力(螺栓),载荷传递： 靠被联接件接合面上的摩擦力来传递外载FR,螺栓受载： 只受预紧力F,外载：横向载荷,强度条件：,(6.4),危险截面上的载荷：,s,5,.,0,摩擦力矩：,预紧力：,注：受拉、剪应力复合作用的螺栓，可按受纯拉伸处理, 将拉应力加大30%计入剪应力的影响。,（2）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接a螺栓与被联接件的受力与变形螺栓和被联接件都是弹性体，各零件受力属于静不定问题，螺栓总拉力应根据静力平衡条件和变形协调条件确定,静力平衡条件：,图,(6.6 6.8）,变形协调条件：,螺栓与被联接件的受力与变形线图
5、：,b 设计计算,c 参数的选择,d 强度条件,静强度：,（6.9）,拉力变幅：,疲劳强度：,（6.10）,疲劳强度：,当F为变载时，静强度和疲劳强度都需满足，静强度按F0max 计算。当螺栓直径未知时，往往先按静强度条件（6.9）确定螺栓的尺寸，然后验算疲劳强度(6.10)。F1=0, 按表3.3,（2）受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接,2. 受拉紧螺栓联接,2. 受拉紧螺栓联接,螺栓受力,只预紧,6.3 单个螺栓联接的受力分析 和强度计算,6.3.2受剪螺栓联接,挤压强度条件：,（6.12）,剪切强度条件：,（6.11）,强度计算内容：,图,6.4 螺栓组联接的设计,6.4.1螺栓组联接
6、的结构设计,应考虑以下几个方面： 1.接合面的几何形状设计成轴对称式简单几何形状。如圆形、环形、矩形、框形、三角形等,结构设计目的：确定合理的接合面的几何形状及螺栓的布置形式，以求各螺栓受力均匀，且便于加工装配。,1).分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀布置； 2).螺栓应有合理的间距和边距； 3).受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行），数目不超过6个； 4).联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠近接合面的边缘。,2.螺栓的布置要合理,6.4.2 螺栓组联接的受力分析,假设： 1）被联接件为刚体； 2）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直径、长度）和预紧力都相同； 3）螺栓的应变在弹性范围内
7、。,受力分析的目的：分析各螺栓受力，求出受载最大螺栓所受载荷，进而进行强度计算。,1.受轴向力FQ的螺栓组联接,工作载荷:,板的平衡条件：,FR/2,2. 受横向载荷的螺栓组联接,（1）受拉螺栓联接,FR/2,FR,（2）受剪螺栓联接,板平衡条件：,3. 受旋转力矩T的螺栓组联接,（1）用受拉螺栓联接,板的平衡条件：,（2）受剪螺栓联接,静力平衡条件：,图6.12c,变形协调条件：,假定底板为刚体，受载荷后接合面仍为平面 各螺栓的剪切变形量ri Fsi ri,4受翻转力矩M 的螺栓组联接,底板的静力平衡条件：,变形协调条件：,图6.13,例题6.1,一、计算螺栓受力，,二、按静强度条件确定所用
8、螺栓,三、校核螺栓的疲劳强度。,1.选螺栓的材料，计算螺栓的许用应力，,2.用强度条件求螺栓的计算直径dc,3.选标准件螺栓。,分析总结：,螺纹联接的受力分析和强度计算,6.5 提高螺栓联接强度的措施,6.5.1均匀螺纹牙受力分配,6.5.2 减小附加应力,6.5.3 减轻应力集中,从两方面入手：1）减小螺栓的实际应力；2）提高螺栓的许用疲劳强度。,图6.18,螺纹牙受力与变形,6.5.6 改善制造工艺,6.5.5 选择恰当的预紧力并保持其不减退,减小螺栓的刚度或增大被联接件的刚度,6.5.4 降低应力幅,分析总结：,例1图示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架。,试求螺栓直径。,P,P,M,P,P
9、,解： 螺栓组受力,在p 的作用下，螺栓组承受以下载荷：,轴向力：,横向力：,翻转力矩：,1）轴向力P1作用下各螺栓受拉力相同,2）在翻转力矩作用下，上面两个螺栓受载最大 且相同,总工作载荷：,例题图,3）在横向载荷P2作用下，底板不滑移。,4）螺栓所受的总拉力, 确定螺栓直径,由强度条件,求dc,选参数。,1).掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹的主要参数； 2).掌握常用螺纹联接的主要类型和应用； 3).了解常用螺纹联接的拧紧与防松； 4).掌握单个螺栓联接的强度计算； 5).掌握螺栓组联接的受力分析；,受力分析、强度计算,受翻转力矩的螺栓组联接,复习思考题1.螺纹联接预紧的作用是什么？为
10、什么对重要联接要控制预紧力？ 2.螺纹联接常用的防松原理有哪些？ 3.受横向载荷的螺栓组联接，什么情况下宜采用铰制孔用螺栓？ 4.受拉紧螺栓联接中的螺栓危险截面上都有什么应力存在？强度计算公式中1.3的含义是什么？,5.常用的提高螺栓联接强度的措施有哪些？这些措施中哪些主要针 对静载荷？哪些主要针对变载荷？ 6.为什么有些气缸盖螺栓用细腰结构的长螺栓？,d0,预紧力F的控制： 测力矩板手测出预紧力矩， 定力矩板手达到固定的拧紧力矩T时， 弹簧受压将自动打滑，测量预紧前后螺栓伸长量 精度较高,一、改善螺纹牙间载荷分布不均状况,工作中螺栓牙受拉伸长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差主要靠旋合各圈
11、螺纹牙的变形来补偿。第一圈变形最大，受力为最大，其余各圈依次递减，旋合螺纹间的载荷分布如图所示。所以采用圈数过多的加厚螺母，并不能提高联接的强度。,办法：减小变形差，增加协调性，以缓和矛盾,提高螺栓联接强度的措施,4、避免偏心载荷作用a）被联接件支承面不平突起b）表面与孔不垂直c）钩头螺栓联接,防偏载措施：a）凸合；b）凹坑（鱼眼坑）；c）斜垫片,二、螺栓组受力分析,目的求受力最大载荷的螺栓,1. 三角形螺纹,2. 矩形螺纹,3. 梯形螺纹(代号：T,牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用,4. 锯齿形螺纹 工作边=3，非工作边=30，便于加工。 它综合了矩
12、形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点,能承受较大的载荷,但只能用于单向受力的传动或连接中，如螺旋压力机。,螺纹联接的类型,一、螺纹联接主要类型,1、螺栓联接,可作定位用，采用基孔制配合铰制孔螺栓联接。,2.双头螺柱联接,3、螺钉联接,特殊联接：地脚螺栓联接 , 吊环螺钉联接,4、紧定螺钉联接拧入后，利用钉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或扭矩。,二 、标准螺纹联接件,1.螺纹紧固件,1）螺栓,2）双头螺柱两端带螺纹 A型有退刀槽 B型无退刀槽,3）螺钉 与螺栓区别螺纹部分直径较粗;要求全螺纹,4）紧定螺钉 锥 端适于零件表面硬度较低不常拆
13、卸常合 平 端接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸 圆柱端压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板,5）自攻螺钉由螺钉攻出螺纹,6）螺母垫圈 六角螺母： 标准，扁，厚,圆螺母止退垫片,圆螺母+止动垫圈应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧,松螺栓联接,当所需预紧力很大时，为了减小螺栓尺寸，采用套筒、键、销来承受横向载荷,图13-5 螺栓组的布置,图13-7 支撑面结构,图13-9 受横向工作载荷的普通紧螺栓联接,2. 采用铰制孔精制螺栓联接,图13-10 铰制孔螺栓联接,13.4.3 受轴向工作载荷的紧螺栓联接,图13-11 受轴向载荷的紧螺栓联接,例题：一受拉螺栓联接预紧时,预紧力Fa=2000N, 螺栓的计算直径为8.376mm, 已知,2. 受拉紧螺栓联接,
