高職機械設計基礎螺紋連接與螺旋傳動

1、*職業(yè)技術學院教案 第 10 次課教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 技能課 其它主要教學內容7.1 螺紋連接的基本知識7.2 螺紋連接的預緊與防松重點、難點1. 螺紋及螺紋聯接及其零件的結構和類型2. 螺紋連接的預緊和防松教學目的要求：1. 了解螺紋聯接的基本類型以及其間的區(qū)別；2. 掌握螺紋聯接、預緊和防松措施教學方法和教學手段：多媒體講授討論、思考題、作業(yè)：1. 常用螺紋的種類有哪些？各用于什么場合？2. 螺紋的導程和螺距有何區(qū)別？3. 螺紋連接的基本形式有哪幾種？參考資料：多媒體材料，網絡資料講 稿 內 容備注7.1 螺紋聯接1. 螺紋的分類螺紋主要尺寸的不同，其性能、用途也不同

2、。常用的螺紋牙型有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和矩形螺紋（其中除矩形螺紋外都已經標準化）。2. 螺紋的主要幾何尺寸在機械制圖中，我們已經接觸過螺紋和螺紋聯接件。現在我們就以圖7-1來說明螺紋的主要幾何參數，該圖是GB192-81標準化的螺紋牙型圖。圖7-1（1）大徑d（D）：螺紋的最大直徑，在標準中也作公稱直徑。（2）中徑（）：通過螺紋軸向剖面內牙型上的溝槽和凸起寬度相等處的假想圓柱面的直徑，近似等于螺紋的平均直徑，是確定螺紋幾何參數的直徑。（3）小徑（）：即螺紋的最小直徑，在強度計算中常作為危險剖面的計算直徑。（4）螺距：螺紋相鄰兩牙在中徑上對應兩點的軸向距離。（5）線數n：螺紋的螺

3、旋線數量，也稱螺紋頭數。（6）導程s：同一螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。對于單線螺紋s=p；對于多線螺紋s=np。（7）升角：中徑圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角。（8）牙型角：螺紋牙型兩側邊的夾角。（9）螺紋的工作高度h：表示內外螺紋沿徑向的接觸高度。對于這些幾何參數值的規(guī)定，國際上和國內都已經標準化。規(guī)定的值不同，就會形成不同的螺紋，需要時可以查閱相關的手冊和國家標準。3. 常用螺紋的特點和應用1）三角形螺紋（普通螺紋）牙型角為60 ，可以分為粗牙和細牙，粗牙用于一般聯接；與粗牙螺紋相比，細牙由于在相同公稱直徑時，螺距小，螺紋深度淺，導程和升角也小，自鎖

4、性能好，宜用于薄壁零件和微調裝置。2）管螺紋 多用于有緊密性要求的管件聯接，牙型角為55，公稱直徑近似于管子內徑，屬于細牙三角螺紋。3）梯形螺紋 牙型角為30，是應用最為廣泛的傳動螺紋。圖 7-24）鋸齒型螺紋 兩側牙型角分別為3和30，3的一側用來承受載荷，可得到較高效率；30一側用來增加牙根強度。適用于單向受載的傳動螺紋。5）矩形螺紋 牙型角為0，適于作傳動螺紋。以上5種常見螺紋牙型如圖7-2所示。另外，螺紋可以根據需要制成左旋或右旋（通常螺紋為右旋）。圖7-3沿螺紋軸線方向看，螺旋線自下而上向右傾斜為右旋（如圖a），向左傾斜為左旋（如圖b）。左旋螺紋的標準緊固件通常制有左旋標記。按制訂的

5、螺紋標準不同，現在常見的有米制和英制兩大類。我國除管螺紋外，一般采用米制。要注意：在實際工作中，特別是從事維修行業(yè)時要注意一些進口機器中螺紋的單位制。凡是牙型、大徑和螺距符合國家標準的螺紋都稱為標準螺紋。除機械制造中常用的標準螺紋外，還有適用于某些特殊行業(yè)的專用螺紋標準，在需要的時候可以查閱有關的設計手冊。圖7-3雖說螺紋并不陌生，但為了從理論的高度來理解和研究螺紋聯接，接下來我們就需要對螺紋聯接的基本類型和螺紋常用緊固件進行了解。4. 螺紋聯接的基本類型和螺紋緊固件螺紋緊固件如圖所示為典型的螺紋聯接方式之一。從圖中可以看出，聯接必須存在至少兩個被聯接件。同時具有螺栓、墊片、螺母等零件組成了一

6、個聯接。那么，螺紋緊固件的種類到底有那些呢？聯接實際上是和人類的發(fā)展緊密相連的。隨著工業(yè)化進程的發(fā)展，隨著專業(yè)化分工的出現，為了提高零件的互換性，標準化勢在必行。作為各個行業(yè)都不可或缺的重要部分：聯接，特別是螺紋聯接、螺紋緊固件的類型、規(guī)格標準化顯得更具重要性。就目前來講，螺紋緊固件的品種很多，但是從結構等方面來說，常用的有以下幾種。（1）螺栓圖8-12螺栓是工程上、日常生活中應用最為普遍、廣泛的緊固件之一，其形狀如圖7-4所示。圖7-4螺栓的頭部有各種不同形狀，但是我們最常見的是六角頭，為了滿足工程上的不同需要，六角頭又有標準六角頭和小六角頭。一般情況下我們使用標準六角頭，在空間尺寸受到限制

7、的地方使用小六角頭螺栓。但是，小六角頭螺栓的支承面積較小，如果用于經常拆卸的場合時，螺栓頭的棱角也易于磨圓。（2）雙頭螺栓如圖所示。雙頭螺栓的兩端都制有螺紋，兩端的螺紋可以相同，也可以不同。其安裝方式是一端旋入被聯接件的螺紋孔中，另一端用來安裝螺母。（3）螺釘螺釘的頭部有各種形狀，如圖7-5所示。為了明確表示螺釘的特點，所以通常以其頭部的形狀來命名，如：半圓頭螺釘、圓柱頭螺釘、沉頭螺釘和內六角圓柱螺釘等等。螺釘的承載力一般較小。但是注意：在許多情況下，螺栓也可以用作螺釘。圖7-5圖7-6（4）緊定螺釘常用緊定螺釘如圖7-6所示。緊定螺釘主要用于小載荷的情況下。例如，以傳遞圓周力為主的情況下，防

8、止傳動零件的軸向串動等?？梢钥闯觯壕o定螺釘的工作面是在末端，所以對于重要的緊定螺釘需要淬火硬化后才能滿足要求。（5）螺母圖7-7螺母是和螺栓相配套的標準零件，其外形有：六角形、圓形、方形及其它特殊的形狀。如圖7-7所示。其厚度有厚的、標準的和扁的，其中以標準的應用最廣。（6）墊圈墊圈也是標準件，品種也最多，如圖7-8所示。圖7-8但是，應用最多、最常見的有平墊和彈簧墊兩種。平墊的目的主要是為了增加支承面積，同時對支承面起保護作用。彈簧墊主要是用于防止螺母和其它緊固件的自動松脫。所以凡是有振動的地方又未采取其它防松措施時，原則上都應該加裝彈簧墊。除了以上兩類墊圈外，還有一些特殊的墊圈，如方斜墊圈

9、、止動墊圈等等。在需要的時候可查閱設計手冊。在選用標準件緊固件時，我們應該視具體情況，對連接結構進行分析比較后合理選擇。另外，我們需要注意：螺紋緊固件一般分精制和粗制兩種，在機械工業(yè)中主要選擇使用精制螺紋。5螺紋聯接的基本類型根據所用緊固件和聯接方式的不同，螺紋聯接可以分為四種基本類型。1）螺栓聯接如圖7-9所示的螺栓連接。其主要特點是被聯接件上制有通孔，孔與螺栓桿之間可以留有間隙（普通螺栓連接），也可以將螺栓桿上的沒有螺紋部分作成與孔的過渡配合聯接形式。 7-9普通螺栓聯接：由于孔和桿之間留有間隙，可以補償各孔之間的位置誤差，且加工簡單，裝拆方便，所以得到廣泛的應用。通孔的大小不能隨意，應該

10、根據裝配精度查機械設計手冊確定。鉸制孔螺栓聯接：多采用基孔制過渡配合，如H7/m6，H7/n6等，螺桿與通孔加工精度高。由于孔與桿之間是過渡配合，具有定位作用，可以承受橫向載荷，但是加工成本高。在選擇螺栓時，需要考慮聯接的結構尺寸進行。圖7-102）雙頭螺栓聯接如圖7-10所示。從圖上可以看出，其主要特點為一個被聯接件上制有螺紋孔，其它被聯接件上則有通孔。這種聯接主要用于被聯接件較厚或受到空間位置尺寸限制，而又需要經常拆卸的情況下使用。這種聯接拆卸時，只需要把螺母擰下即可，而螺柱留在原位，以免因多次拆卸使內螺紋損壞（磨損失效）。其螺柱的擰入深度的取值與被聯接件的材料、螺柱的直徑有關。3）螺釘聯

11、接如圖7-11所示，為以典型的工程螺釘聯接形式，其特點是：在一個被聯接件上加工有螺紋孔，裝配時螺釘直接擰入螺紋孔中，不需要螺母。圖7-11這種聯接主要用在空間位置受到限制，而且聯接不需要經常拆卸的地方。比較上面三種聯接方式可以看出，一般情況使用螺栓聯接，在空間位置尺寸受到限制時，可以使用雙頭螺栓聯接，也可以使用螺釘聯接，其選擇取決于拆卸的頻繁程度。4）緊定螺釘聯接圖7-12如圖7-12所示，這種聯接主要用來固定被聯接件的相對位置的。如圖中，主要傳遞扭矩，為了防止軸向串動加設緊定螺釘。當然，也可以傳遞較小的力或扭矩。7.2 螺紋聯接的預緊與防松7.2.1 螺紋聯接的預緊在日常生活中，我們大多數同

12、學都應該擰過螺栓。根據個人的經驗知道：當利用螺栓聯接時，需要將螺母擰緊，為什么呢？下面我們就從科學的理論與方法來探討研究這方面的問題。我們根據日常的生活經驗和前面學過的材料力學有關知識知道，任何材料在受到外力作用時，都會產生或多或少的形變，螺栓也不例外。當聯接螺栓承受外在拉力時，將會伸長。如果我們在初始時僅將螺母擰上使各個接合面貼合，那么在受到外力作用時，接合面之間將會產生間隙。所以為了防止這種情況的出現，我們都知道在零件未受工作載荷前需要將螺母擰緊，使組成聯接的所有零件都產生一定的彈性變形（螺栓伸長、被聯接件壓縮），從而可以有效地保證聯接的可靠。這樣，各零件在承受工作載荷前就受到了力的作用，

13、這種方式就稱為預緊，這個預加的作用力就稱為預緊力。顯然，預緊的目的就是：增強聯接的緊密性、可靠性，防止受載后被聯接件之間出現間隙或發(fā)生相對滑移。經驗證明：選用適當較大的的預緊力，對螺栓聯接的可靠性及螺栓的疲勞強度都是有利的。但過大的預緊力會使緊固件在裝配或偶爾過載時斷裂。因此，對于重要的螺栓聯接，在裝配時需要控制預緊力。對于一般聯接用的鋼制螺栓，其聯接預緊力不超過其材料屈服極限的80%?？梢园聪旅娴耐扑]的關系式確定：碳素鋼螺栓：合金鋼螺栓： 圖7-13式中：A1為螺栓的危險剖面面積。預緊力的具體數值應該根據載荷性質、聯接剛度（后面要講）等具體的工作條件來確定。對于重要的螺栓聯接，應在圖紙上作為

14、技術條件注明預緊力矩，以便在裝配時保證。圖7-141預緊力控制方法在裝配時，預緊力是借助于測力矩扳手或定力矩扳手控制的，如圖7-13、7-14所示，通過控制擰緊力矩來間接保證預緊力的。預緊力矩有兩部分組成：1）螺紋副的摩擦力矩T1；2）螺母和釘頭與支承面間的摩擦力矩T2。預緊力矩的計算公式為：其中： 預緊力 螺紋升角 螺旋副的當量摩擦角 支承面環(huán)形帶的外徑、內徑 螺紋中徑 支承面間的摩擦系數對于d為1064mm的常用粗牙普通鋼制螺栓，上式可近似簡化為：對于只靠經驗而不加嚴格控制預緊力的重要螺栓,例如壓力容器、輸氣、輸油管道等聯接螺栓，不宜采用小于M12M16的緊固件。2預緊應力預緊應力的計算應

15、綜合考慮產生的拉應力和摩擦力矩產生的剪應力，故對采用塑性鋼材制造的普通緊固件，應該采用第四強度理論來計算其。 （ ）因為 ， 所以： 也即：可以將預緊力增加30%，以考慮扭轉剪應力的影響。*職業(yè)技術學院教案 第 11 次課教學課型：理論課 實驗課 習題課 實踐課 技能課 其它主要教學內容7.2 螺紋聯接的預緊和防松7.3 螺栓組聯接設計7.4 螺栓聯接的強度計算7.5 提高螺栓強度的措施重點、難點1防松的必要性、基本原理和具體措施2. 提高螺栓聯接強度的措施教學目的要求：1了解螺紋聯接擰緊的目的2了解螺紋聯接防松的必要性以及防松的基本原理3. 掌握提高螺栓聯接強度的措施教學方法和教學手段：多媒

16、體講授討論、思考題、作業(yè)：1. 為什么螺紋連接通常要采用防松措施？常用的放松方法和裝置有哪些？2. 常見螺紋失效有哪幾種形式？失效發(fā)生的部位通常在何處？參考資料：多媒體材料，網絡資料講 稿 內 容備注7.2 螺紋連接的預緊與防松7.2.2 螺紋聯接的防松機械中聯接的失效（松脫），輕者會造成工作不正常，重者要引起嚴重事故。因此，螺紋聯接的防松是工程工作中必須考慮的問題之一。一般來說，聯接螺紋具有一定的自鎖性，在靜載荷條件下并不會自動松脫。但是，由于聯接的工作條件是千變萬化、各不相同的具體實際場合，都不可避免地存在沖擊、振動、變載荷作用。在這些工況條件下，螺紋副之間的摩擦力會出現瞬時消失或減小的現

17、象；同時在高溫或溫度變化比較大的場合，材料會發(fā)生蠕變和應力松弛，也會使摩擦力減小。在多次的作用下，就會造成聯接的逐漸松脫。防松的本質：就是防止螺紋副的相對轉動，也就是螺栓與螺母間的相對轉動(內螺紋與外螺紋之間)。常用的防松方法有三種：摩擦防松、機械防松和永久防松。機械防松和摩擦防松稱為可拆卸防松，而永久防松稱為不可拆卸防松。常用的永久防松有：點焊、鉚接、粘合等。這種方法在拆卸時大多要破壞螺紋緊固件，無法重復使用。常見摩擦防松有：利用墊片、自鎖螺母及雙螺母等。常見的機械防松方法：利用開口銷、止動墊片及串鋼絲繩等。機械防松的方法比較可靠，對于重要的聯接要使用機械防松的方法。下面我們分述如下：1、摩

18、擦防松1）彈簧墊片防松彈簧墊圈材料為彈簧鋼，裝配后墊圈被壓平，其反彈力能使螺紋間保持壓緊力和摩擦力，從而實現防松。2）對頂螺母防松利用螺母對頂作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一個螺母，并且工作不十分可靠，目前已經和少使用了。3）彈性圈螺母防松螺紋旋入處嵌入纖維或尼龍來增加摩擦力。該彈性圈還起防止液體泄漏的作用。4）自鎖螺母防松螺母一端制成非圓形收口或開縫后徑向收口。當螺母擰緊后，收口脹開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊。這種防松結構簡單、防松可靠，可多次拆裝而不降低防松性能。2、機械防松1）槽形螺母和開口銷防松槽形螺母擰緊后，用開口銷穿過螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通

19、螺母擰緊后進行配鉆銷孔。2）圓螺母和止動動墊片使墊圈內舌嵌入螺栓（軸）的槽內，擰緊螺母后將墊圈外舌之一褶嵌于螺母的一個槽內。3）止動墊片螺母擰緊后，將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和被聯接件的側面折彎貼緊，實現防松。如果兩個螺栓需要雙聯鎖緊時，可采用雙聯止動墊片。4）串聯鋼絲防松用低碳鋼鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內，將各螺釘串聯起來，使其相互制動。這種結構需要注意鋼絲穿入的方向，如圖所示。3、沖邊法防松如圖所示。4、粘合防松通常采用厭氧膠粘結劑涂于螺紋旋合表面，擰緊螺母后粘結劑能夠自行固化，防松效果良好。7.6 螺栓組的結構設計在工程上，我們可以看到，單獨利用一個螺栓來實現聯接的情況并不多見，基本上

20、都是由幾個螺栓按適當的規(guī)律排列起來，共同完成和實現一個聯接任務的，這些情況我們稱為螺栓組。下面我們就來看一下螺栓組的結構設計的原則和應該注意那些問題。要注意：雖說我們講的是螺栓組，但這些方法和原則對其它的螺紋聯接同樣適用。在長期的工作實踐中，人們了解到，如何盡可能地使各個螺栓接近均勻地承擔外載，是設計、安裝螺栓組的主要問題。合理布置同一組內的螺栓的位置起著關鍵的作用。通過實踐發(fā)現，在進行螺栓組結構設計時應該考慮以下七個方面的問題。1）螺栓（釘）孔的布置聯接接合面的幾何形狀通常都設計成軸對稱的簡單幾何形狀，同一螺栓組的螺栓布置應力求對稱、分布均勻，從設計上首先保證被聯接件接合面上受力均勻。如圖7

21、-15所示。在布置螺栓時，應該注意：不要在平行于外力的方向成排地布置8個以上的螺栓，以免載荷分布過度不均（當然也不是絕對的）。2）螺栓排列應有合理的釘距、邊距在布置螺栓時，螺栓中心線與機體壁、螺栓之間的距離，要依據扳手所需的活動空間大小和聯接的額密封性要求來決定。最小扳手空間尺寸可查閱有關手冊，也可以根據經驗確定。一般來講，螺栓中心線到機體外壁的距離為： mm（其中D為螺栓六角頭大徑）螺栓之間的距離一般按照經驗公式選擇： （用于一般聯接及壓力的壓力容器）（用于密封性要求高及壓力場合） （用于無密封要求的場合）3）螺栓數量的選擇分布在同一圓周上的額螺栓數應取為3、4、6、8、12等易于分度的數目

22、，以利于劃線鉆孔和加工。當然，如果自動化程度較高，也可以采用其它的分度方法。4）螺栓直徑的選擇圖7-15一般是先根據經驗、或類比的方法、或依據相關的規(guī)范進行選取，然后在進行強度的計算。對于一般聯接，初選螺栓直徑d時，約可取為被聯接件的厚度。5）螺栓規(guī)格的選擇在通用機械中，為簡化設計、制造，對同一螺栓組內的螺栓及配套件而言，不管受力的大小差異，應該選擇同樣材料、規(guī)格的同一標準的螺栓，便于采購、管理和裝配。6）對聯接支承面的要求被聯接件上與螺母或螺栓頭接觸的支承面應該平整，并且要求與螺栓軸線垂直，以免引起偏心載荷而削弱螺栓強度。為便于加工，經常將支承面作成凸臺或沉頭（魚眼坑）。7）其它應注意的問題

23、1一般情況下，螺栓與釘孔之間應留有間隙，由于螺栓是標準件，在螺栓選定之后螺栓的直徑就已經確定。所以，必須依照螺栓直徑選擇其釘孔直徑（可以查閱國家標準GB5277-85）。2擰入螺紋深度、螺紋伸出長度、螺孔加工深度、光孔深度等尺寸同樣也可以查閱相關的標準或手冊，不能憑空想象。3螺栓聯接的預緊及防松問題的考慮（前面已有詳細的講述）。7.7 螺紋緊固件的材料與許用應力一材料螺紋緊固件的材料是多種多樣的，以滿足不同行業(yè)不同用途的需要。常用的有：Q215、Q235、10、35和45鋼，對于承受沖擊、振動的，可以采用高強度材料，如15Cr、40 Cr、30 CrMnSi等，用作其它特殊用途的可以采用特殊材

24、料，例如不銹鋼等。國家標準中對材料的使用無硬性的規(guī)定，只有推薦材料。但是，規(guī)定了必須達到的性能等級，見表（教材）。其性能等級有兩部分的數字所組成，利用小數點分開。前面的數字表示公稱抗拉強度的；后面的數字表示屈服強度或與公稱抗拉強度的比值的10倍。在機械設計中，一般要給出所選擇螺栓的性能等級國標號，列于明細表中，便于統(tǒng)計采購。螺母的性能等級見表（教材）二許用應力1鉸制孔螺栓聯接鉸制孔螺栓承受橫向載荷時，許用應力可按以下方法選擇。許用剪應力： （靜載荷）或 （變載荷）許用擠壓應力：（靜載荷，被聯接件為鋼）或 （靜載荷，被聯接件為鑄鐵）變載荷時，要在以上結果的基礎上乘以0.70.8。2普通螺栓聯接對

25、于普通螺栓聯接，受橫向載荷和軸向載荷時的許用應力，當控制預緊力時可取為；不控制預緊力時，螺栓的許用應力可以用下式求得：S為安全系數，可以根據其公稱直徑在（教材）中選擇。7.3 螺紋聯接的強度計算螺栓組的結構設計完成之后，對于重要的螺栓連接都應該進行強度計算。螺紋連接的主要失效形式有三類：1）拉斷；2）剪斷；3）對于鉸制孔聯接出現孔或螺栓擠壓變形。一般來說這三類失效形式是不會同時發(fā)生的。進行螺栓聯接強度計算的第一步就是進行載荷分析，確定其中受載最大的螺栓及載荷大小，然后根據失效可能的發(fā)生形式選擇不同的方法進行計算。圖7-16在軸向載荷的作用下，螺栓的失效形式為螺栓拉斷。根據統(tǒng)計分析，在靜載荷條件

26、下，除少數由于嚴重過載失效外，螺栓聯接很少發(fā)生破壞，但在變載荷條件下，螺栓則易發(fā)生疲勞斷裂。如圖7-16所示顯示了疲勞斷裂常發(fā)生的部位及所占的比例。因此，螺栓聯接強度計算的目的，主要是依據載荷的性質、聯接的類型來確定螺栓所受的力，然后按相應的強度條件計算螺紋小徑或校核其強度。圖7-17一松螺栓聯接的強度計算松螺栓聯接，螺母、螺栓和被聯接件不需要擰緊，在承受工作載荷前，聯接螺栓是不受力的，典型的結構如圖7-17所示的起重機吊鉤。該螺栓聯接在外載荷F作用下其強度條件式為： 或 式中：d1螺紋的小徑（mm）許用拉應力（MPa），且 = 材料的屈服極限；S 安全系數安全系數需要根據具體情況，參照有關標

27、準和設計規(guī)范進行。二緊螺栓聯接的強度計算這種裝配，螺栓將承受預緊力和工作載荷的雙重作用。而工作載荷的作用方式有：橫向載荷和軸向載荷兩種。1）承受橫向載荷作用時的強度計算同樣的承受橫向載荷，螺栓聯接的方式又有兩類：普通螺栓聯接和鉸制螺栓聯接。圖7-18對于這兩類聯接方式，其對應的失效方式是不同的。對于普通螺栓聯接來說，如果兩聯接接合面間發(fā)生相對滑移即被視為失效；而鉸制孔聯接是依靠螺栓受擠壓的強度決定的。對于普通螺紋聯接，如圖7-18所示，強度的計算準則為：預緊力在接合面所產生的摩擦力必須足以阻止被聯接件間的相對滑移。設螺栓組中各螺栓所承擔的載荷是均等的，則強度關系式可以表示為： 或 螺栓桿的計算

28、應力為 式中： 每個螺栓所受的預緊力；， 螺栓組中的螺栓數目及接合面數； 接合面間的摩擦系數（根據材質的不同而變化）； 可靠性系數，一般可取=1.11.3;圖7-18 外載總和。我們知道，一般較小，遠小于1，這時的需要很大才能滿足要求，勢必要增加螺栓直徑。為避免這種缺陷，可以采用如圖7-18所示的減載裝置結構，利用鍵、套筒或銷來承受橫向工作的載荷，使得螺栓只用來保證聯接，而不再承受工作載荷，因此預緊力不需要很大。圖7-19這種裝置的聯接強度是按減載零件（鍵、套筒或銷）的剪切、擠壓強度條件進行計算。此外為簡化結構，還可以采用鉸制孔用螺栓聯接，如圖7-19所示。因為螺栓桿與孔壁之間沒有間隙，當承受

29、橫向載荷時，接觸表面受擠壓，在聯接接合面處，螺栓桿則承受剪切。因此應該對螺栓桿與孔壁配合面的擠壓強度和釘桿橫剖面的抗剪切強度進行驗算。強度驗算式為： 式中：d0 釘桿與孔壁配合部分的直徑； 為釘桿與被聯接件孔壁受擠壓面的最小高度，按具體要求選取，一般。2）承受軸向載荷時的強度計算受軸向載荷的額緊螺栓聯接是工程上使用最多的一種聯接方式。這時，必須同時考慮預緊力和外載力對聯接的綜和影響。如圖7-20所示為螺栓聯接的預緊和工作的全過程中螺栓與被聯接件受力變形過程的結構示意圖（注意：為了說明問題，圖中的尺寸有些夸張）。當螺栓未擰緊時，螺栓和被聯接件都處于自然狀態(tài)。當施加預緊力后，螺母擰緊，螺栓桿對應于

30、伸長，被聯接件在的作用下產生壓縮變形量為。當聯接上作用有外載 F時，螺栓桿將繼續(xù)伸長，其增量為，被聯接件因壓力減小而產生部分彈性恢復，其壓縮變形的恢復量也應該等于，此時被聯接件上的殘余壓力稱為殘余預緊力，用表示。由圖可以看出，螺栓桿上所受的總拉力Q可用下面的關系式表示：Q=+ 或 Q=+F 可以看出，螺栓桿和被聯接件的變形是彼此相關的，作用在螺栓上的總拉力Q并不等于預緊力和外載力之和，這一點計算中要特別注意。圖7-20外載荷我們可以通過對螺栓組的受力分析求得。對于殘余預緊力，一般按螺栓聯接要求或重要程度由經驗選取，都必須使0。在沒有資料時，可按下面推薦值選用：=（0.20.6）F 一般聯接，工

31、作載荷穩(wěn)定；=（0.61.0）F 一般載荷，工作載荷不穩(wěn)定；=（1.51.8）F 要求由密封性的聯接；F 地腳螺栓聯接由圖10-21的幾何關系得到關系式： ； 我們把、分別稱為螺栓和被聯接件的剛度，即產生單位變形所需力的大小。一旦材料和結構確定后，、可視為常數。同樣，由幾何關系可導出下面的關系式： 所以得到：， 故： 從而可以得到： 為保證有足夠的殘余預緊力,就要保證： 其中：稱作螺栓的相對剛度；稱作被聯接件的相對剛度。常數的值是通過試驗獲得的，可以參閱（教材）。由式可以看出，當15 12 淬火鋼青銅 612 1013 鋼鑄鐵 2.4 1318 612 47 注：表中數值適用于=2.54的情況

32、。當2.5時，p值可提高20；若為剖分螺母時則p值應降低1520。 螺紋幾何參數確定后、對于有自鎖性要求的螺旋副，還應校校螺旋副是否滿足自鎖條件，即式中；y為螺紋升角；fV為螺旋副的當量摩擦系數；f為摩擦系數見下表。 表： 滑動螺旋副的摩擦系數f 螺桿螺母的材料 摩擦系數f 鋼青銅 0.080.10 淬火鋼青銅 0.060.08 鋼鋼 0.110.17 鋼鑄鐵 0.120.15 注：起動時取大值運轉中取小值。 螺桿的強度計算 受力較大的螺桿需進行強度計算。螺桿工作時承受軸向壓力（或拉力）Q和扭矩T的作用。螺桿危險截面上既有壓縮（或拉伸）應力；又有切應力。因此；核核螺桿強度時，應根據第四強度理論求出危險截面的計算應力ca，其強度條件為或 （7-5）式中：A 螺桿螺紋段的危險截面面積。WT螺桿螺紋段的抗扭截面系數，dl 螺桿螺紋小徑，mm；T螺桿所受的扭矩， 螺桿材料的許用應力，MPa，見下表 滑動螺旋副材料的許用應力螺旋副材料 許用應力(MPa) b 螺桿 鋼 s/(35) 螺母 青銅 4060 3040 鑄鐵 4055 40 鋼 (1