第九章螺紋連接

1、CH9 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接本節(jié)要點本節(jié)要點一、聯(lián)接短片播放一、聯(lián)接短片播放二、概述二、概述三、螺紋參數(shù)三、螺紋參數(shù) S普通螺紋：牙型角為普通螺紋：牙型角為 ，同一公稱直徑有多種螺距，同一公稱直徑有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，一般用于連接；其余的紋，一般用于連接；其余的都稱為細牙螺紋，螺距越小，升角越小，都稱為細牙螺紋，螺距越小，升角越小，自鎖性能越好。自鎖性能越好。是應用最廣泛的是應用最廣泛的一種傳動螺紋。一種傳動螺紋。3 30 0的側面用于承受載荷，的側面用于承受載荷，效率比梯形螺紋高；效率比梯形螺紋高； 30300 0的側面用于增加牙根的側面用于增加牙根強度

2、，它僅適用承受單強度，它僅適用承受單方向軸向載荷。方向軸向載荷。牙型為正方形，牙型角牙型為正方形，牙型角為為0 00 0，是非標準螺紋。，是非標準螺紋。傳動效率最高，但精加傳動效率最高，但精加工較困難，常用于傳動工較困難，常用于傳動螺紋。螺紋。左旋左旋右旋右旋三線螺紋三線螺紋雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋特別注明：特別注明： M 20M 20螺紋的公稱直徑螺紋的公稱直徑普通螺紋即三角形螺紋普通螺紋即三角形螺紋特別注明：可以用特別注明：可以用單線螺紋、多線螺紋單線螺紋、多線螺紋以及定義來進行講解以及定義來進行講解四、螺旋副的受力、效率四、螺旋副的受力、效率與自鎖與自鎖第一次簡化過程第一次簡化過

3、程第二次簡化過程第二次簡化過程IMP Formula IMP conclusion1 1、自鎖性能：粗牙螺紋、自鎖性能：粗牙螺紋 細牙螺紋細牙螺紋 傳動效率：粗牙螺紋傳動效率：粗牙螺紋 細牙螺紋細牙螺紋2 2、自鎖性能：單線螺紋、自鎖性能：單線螺紋 多線螺紋多線螺紋 傳動效率：多線螺紋傳動效率：多線螺紋 單線螺紋單線螺紋3 3、自鎖性能：三角形螺紋梯形螺紋鋸、自鎖性能：三角形螺紋梯形螺紋鋸 齒形齒形螺紋矩形螺紋螺紋矩形螺紋1.1.螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接2.2.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接3. 3. 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接4. 4. 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接5. 5. 螺母螺母6.墊圈墊圈螺紋聯(lián)接的預緊和防松螺

4、紋聯(lián)接的預緊和防松 螺紋連接的預緊和防松螺紋連接的預緊和防松一一基本概念基本概念1. 預緊：預緊：螺紋連接在裝配時通常都要擰緊，這種擰緊稱之為預螺紋連接在裝配時通常都要擰緊，這種擰緊稱之為預緊。緊。2. 緊螺栓連接：緊螺栓連接：裝配時預緊的螺栓連接。裝配時預緊的螺栓連接。3. 松螺栓連接：松螺栓連接：不預緊的螺栓連接。不預緊的螺栓連接。4. 預緊的目的：預緊的目的：增加連接的剛度、緊密性，以防止螺紋連接的增加連接的剛度、緊密性，以防止螺紋連接的松脫。擰緊螺母時要克服螺紋副的阻力矩和螺母支承面間的松脫。擰緊螺母時要克服螺紋副的阻力矩和螺母支承面間的摩擦力矩。摩擦力矩。對于緊螺栓連接，在裝配時都要

5、預緊，對于緊螺栓連接，在裝配時都要預緊，預緊的目的預緊的目的在于在于增增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移隙或發(fā)生相對滑移。預緊后，螺栓受到的預緊力是通過擰緊力矩獲得的。因為預預緊后，螺栓受到的預緊力是通過擰緊力矩獲得的。因為預緊力的大小對螺紋連接的可靠性、強度和密封性均有很大的緊力的大小對螺紋連接的可靠性、強度和密封性均有很大的影響，因此對于重要的螺紋連接，應控制其預緊力。影響，因此對于重要的螺紋連接，應控制其預緊力。 二二擰緊力矩擰緊力矩1.1. 擰緊力矩擰緊力矩T T：是用以克服螺紋是用以克服螺紋副相對

6、轉(zhuǎn)動的阻力矩副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩T1和螺母和螺母支承面上的摩擦阻力矩支承面上的摩擦阻力矩T2 ，它與預緊力它與預緊力F0間的關系為：間的關系為：120 20tg()2cfTTTFdf Fru式中：式中：rf為支承面摩擦半徑，為支承面摩擦半徑， rf(dw+d0)/4，其中，其中dw為螺母支承為螺母支承面的外徑，面的外徑， d0為螺栓孔直徑為螺栓孔直徑(如圖所示如圖所示)。圖圖7-15 支承面摩擦阻力矩支承面摩擦阻力矩螺紋連接的預緊和防松螺紋連接的預緊和防松00.2N mmTF d對于對于M10M68的粗牙螺紋的粗牙螺紋2. 預緊預緊F0值的確定：值的確定：是由螺紋連接的要求來決定的。是由螺紋連接

7、的要求來決定的。u 為了充分發(fā)揮緊固件的工作能力，保證預緊的可靠，為了充分發(fā)揮緊固件的工作能力，保證預緊的可靠，擰緊后螺紋緊固件的預緊應力一般可達到材料屈服極擰緊后螺紋緊固件的預緊應力一般可達到材料屈服極限限S的的5070%，但不得超過，但不得超過S的的80。對于一般。對于一般連接用鋼螺栓，預緊力可參考下式確定：連接用鋼螺栓，預緊力可參考下式確定： 1010) 6 . 05 . 0 () 7 . 06 . 0 (AFAFss 合合金金鋼鋼螺螺栓栓碳碳素素鋼鋼螺螺栓栓 螺紋連接的預緊和防松螺紋連接的預緊和防松螺紋大徑螺紋大徑螺紋危險螺紋危險截面面積截面面積對于受軸向工作載荷的重要連接和有特殊對于

8、受軸向工作載荷的重要連接和有特殊要求的螺栓，預緊力應根據(jù)其使用實踐確要求的螺栓，預緊力應根據(jù)其使用實踐確定，并在裝配圖標注出其預緊力和擰緊力定，并在裝配圖標注出其預緊力和擰緊力矩，以便安裝時控制。矩，以便安裝時控制。3. 預緊力預緊力QP的控制：的控制： 測力矩板手測力矩板手測出預緊力矩。測出預緊力矩。 定力矩板手定力矩板手達到固定的擰緊力矩達到固定的擰緊力矩T時，時，彈簧受壓將自動打滑。彈簧受壓將自動打滑。 測量預緊前后螺栓伸長量測量預緊前后螺栓伸長量精度較高。精度較高。 螺紋連接的預緊和防松螺紋連接的預緊和防松三三螺紋連接的防松螺紋連接的防松1 1、防松目的（原因）：、防松目的（原因）：連

9、接用的三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和連接用的三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時不會自動松脫。工作溫度變化不大時不會自動松脫。但是但是在沖擊、振動和變載的作用下，預緊力可在沖擊、振動和變載的作用下，預緊力可能在某一瞬間消失，連接仍有可能松脫。能在某一瞬間消失，連接仍有可能松脫。在高在高溫或溫度變化較大時，由于溫度變形差異等原因，溫或溫度變化較大時，由于溫度變形差異等原因，也可能導致連接的松脫。也可能導致連接的松脫。螺栓連接一旦松脫，輕者會影響機器的正常運轉(zhuǎn)，螺栓連接一旦松脫，輕者會影響機器的正常運轉(zhuǎn)，重者會造成重大事故。因此，為了保證連接可靠，重者會造成重大事故。因此，為了

10、保證連接可靠，必須采取有效的防松措施。必須采取有效的防松措施。 螺紋連接的預緊和防松螺紋連接的預緊和防松2. 防松原理（防松的實質(zhì)、根本問題）防松原理（防松的實質(zhì)、根本問題） 防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動。防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動。3. 防松方法防松方法螺紋連接防松的方法按工作原理可分螺紋連接防松的方法按工作原理可分為為:摩擦防松：摩擦防松：彈簧墊圈彈簧墊圈 對頂螺母對頂螺母尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母開口銷和槽形螺母開口銷和槽形螺母圓螺母用帶翅墊片圓螺母用帶翅墊片止動墊片止動墊片機械防松：機械防松：其它：其它：u破壞螺紋副關系（破壞螺紋副關系（鉚沖鉚沖、粘接粘接、焊接焊接），排除了螺母），排除了螺母相對

11、螺栓轉(zhuǎn)動的可能。相對螺栓轉(zhuǎn)動的可能。 串聯(lián)金屬絲串聯(lián)金屬絲自鎖螺母自鎖螺母 螺紋連接的預緊和防松螺紋連接的預緊和防松p預緊：在實用中，絕大多數(shù)螺紋聯(lián)接在安裝時都必須擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前，預先受到力的作用，這個預加的作用力稱為預緊力F0。p預緊目的：增強聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。p注意：施加的 預緊力要適當，過小，連接不可靠；過大，有可能擰斷螺栓。 因此，為了保證聯(lián)接所需要的預緊力，又不使聯(lián)接件過載，對重要的螺紋聯(lián)接，在裝配時要控制預緊力。一般規(guī)定，擰緊后螺紋聯(lián)接件的預緊力不得超過其材料屈服極限s的80%。預緊預緊 對于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗來控制預緊力對于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗來控制預

12、緊力F F0 0的大小，的大小，但對于重要的聯(lián)接就要嚴格控制其預緊力。但對于重要的聯(lián)接就要嚴格控制其預緊力。T=T1+T2=KF0d擰緊時扳手力矩為擰緊時扳手力矩為T T可由測力矩扳手測定可由測力矩扳手測定! !式中式中K K為擰緊力矩系數(shù)為擰緊力矩系數(shù), ,可可查表查表圖圖 測力矩和定力矩扳手測力矩和定力矩扳手 螺紋聯(lián)接裝配時，一般都要擰緊螺紋，使聯(lián)接螺螺紋聯(lián)接裝配時，一般都要擰緊螺紋，使聯(lián)接螺紋在承受工作載荷之前，受到預先作用的力，這就是紋在承受工作載荷之前，受到預先作用的力，這就是螺紋聯(lián)接的預緊，預先作用的力稱為預緊力。螺紋聯(lián)接的預緊，預先作用的力稱為預緊力。螺紋聯(lián)接的預緊和防松螺紋聯(lián)接

13、的預緊和防松螺紋聯(lián)接的預緊螺紋聯(lián)接的預緊螺紋聯(lián)接預的目的在于增加聯(lián)接的可靠性、緊密性和螺紋聯(lián)接預的目的在于增加聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。防松能力。 如圖所示，在擰緊螺母時，需要克服螺紋副相對如圖所示，在擰緊螺母時，需要克服螺紋副相對扭轉(zhuǎn)的阻力矩扭轉(zhuǎn)的阻力矩T1和螺母與支承面之間的摩擦阻力矩和螺母與支承面之間的摩擦阻力矩T2，即擰緊力矩即擰緊力矩T=T1+T2。擰緊螺母時的力矩計算擰緊螺母時的力矩計算d0d20Q20QL LS S20Q20Q0Q0Q20Q20QT2T1T2DTD1測力矩扳手測力矩扳手預緊力控制方法預緊力控制方法: :聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大

14、時，不會自動松脫。但在沖擊、振動和變載條件下，預緊力可能在某一瞬時消失，聯(lián)接仍有可能松動。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設計時必須考慮防松。即防止相對轉(zhuǎn)動。F F定力矩扳手定力矩扳手通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗來決定的，重要螺栓則必須預緊力進行精確控制。L LS S1)1)憑手感經(jīng)驗；憑手感經(jīng)驗；2)2)測力矩扳手；測力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)測定伸長量。測定伸長量。L LM ML LS S防松防松p聯(lián)接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動聯(lián)接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動或變載荷的作用下容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象?；蜃?/p>

15、載荷的作用下容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象。為了防止聯(lián)為了防止聯(lián)接松脫，保證聯(lián)接安全可靠，設計時必須采取有效接松脫，保證聯(lián)接安全可靠，設計時必須采取有效的防松措施。的防松措施。p 防松的根本問題在于防松的根本問題在于防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動。防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動。 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時，不會自動松脫。但在沖擊、振動和變載條件下，預緊力可能在某一瞬時消失，聯(lián)接仍有可能松動而失效。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設計時必須考慮防松，即防止相對轉(zhuǎn)動。防松的方法：防松的方法： 1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦

16、力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對頂螺母對頂螺母防防松松-防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。 開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2. 機械防松機械防松圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈止動墊圈止動墊圈3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點點沖點防松法沖點防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算螺栓聯(lián)接通常是螺栓聯(lián)接通常是成組成組使用的，稱為使用的，稱為螺栓組螺栓組。在進。在進行螺栓組的設計計算時，首先要確定螺栓的數(shù)目和布行螺栓組的設計計算時，首先要確定螺栓的數(shù)目和布置，再進行螺栓受

17、載分析，從螺栓組中找出受載最大置，再進行螺栓受載分析，從螺栓組中找出受載最大的螺栓，計算該螺栓所受的載荷，螺栓組的強度計算，的螺栓，計算該螺栓所受的載荷，螺栓組的強度計算，實際上是計算螺栓組中受載最大的單個螺栓的強度。實際上是計算螺栓組中受載最大的單個螺栓的強度。由于螺紋聯(lián)接件已經(jīng)標準化，各部分結構尺寸是由于螺紋聯(lián)接件已經(jīng)標準化，各部分結構尺寸是根據(jù)根據(jù)等強度原則等強度原則及經(jīng)驗確定的，所以，螺栓聯(lián)接的設及經(jīng)驗確定的，所以，螺栓聯(lián)接的設計只需根據(jù)強度理論進行計算確定其螺紋直徑即可，計只需根據(jù)強度理論進行計算確定其螺紋直徑即可，其它部分尺寸可查標準選用。其它部分尺寸可查標準選用。 受拉螺栓的失效

18、形式：受拉螺栓的失效形式：螺栓桿螺栓桿的塑性變形或斷裂。的塑性變形或斷裂。 其破壞部其破壞部位及其出現(xiàn)的百分比見右圖。位及其出現(xiàn)的百分比見右圖。 受剪螺栓的失效形式：受剪螺栓的失效形式：螺栓桿和螺栓桿和孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷。孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷。 普通螺栓連接普通螺栓連接（受拉螺栓）（受拉螺栓） 鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接（受剪螺栓）（受剪螺栓） 軸向拉力軸向拉力剪切力剪切力u螺栓連接螺栓連接松螺栓連接松螺栓連接 緊螺栓連接緊螺栓連接 65%20%15%一一螺栓的受力螺栓的受力二二螺栓的失效形式螺栓的失效形式緊螺栓連接：緊螺栓連接：裝配時預緊的螺栓連接。裝配時預緊的螺栓連接。松螺栓連

19、接：松螺栓連接：不預緊的螺栓連接。不預緊的螺栓連接。三三螺栓連接的設計方法螺栓連接的設計方法1.根據(jù)約束根據(jù)約束強度條件強度條件確定螺栓確定螺栓(或螺釘、雙頭螺柱或螺釘、雙頭螺柱)的大的大徑。徑。根據(jù)螺栓連接的受力情況，通過分析，確定其所屬類型，根據(jù)螺栓連接的受力情況，通過分析，確定其所屬類型，然后計算出受力最大螺栓的拉力或剪力，即可按強度條然后計算出受力最大螺栓的拉力或剪力，即可按強度條件計算出螺栓的小徑件計算出螺栓的小徑d1(或螺栓桿直徑或螺栓桿直徑d0)。由所計算出。由所計算出的的d1，根據(jù)標準即可查出相應的螺栓大徑，根據(jù)標準即可查出相應的螺栓大徑d。2.由螺栓大徑由螺栓大徑d ，根據(jù)標

20、準，查出全部螺紋連接件的尺，根據(jù)標準，查出全部螺紋連接件的尺寸和相應的代號。寸和相應的代號。3.完成設計。完成設計。 螺栓聯(lián)接中的單個螺栓受力分為軸向載荷（受拉螺栓聯(lián)接中的單個螺栓受力分為軸向載荷（受拉螺栓）和橫向載荷（受剪螺栓）兩種。螺栓）和橫向載荷（受剪螺栓）兩種。螺栓聯(lián)接的失效形式和設計準則螺栓聯(lián)接的失效形式和設計準則 受拉力作用的普通螺栓聯(lián)接，其主要失效形式是螺受拉力作用的普通螺栓聯(lián)接，其主要失效形式是螺紋部分的塑性變形或斷裂，經(jīng)常裝拆時也會因磨損而發(fā)紋部分的塑性變形或斷裂，經(jīng)常裝拆時也會因磨損而發(fā)生滑扣，其設計準則是生滑扣，其設計準則是保證螺栓的靜力或者疲勞拉伸強保證螺栓的靜力或者疲

21、勞拉伸強度；度； 受剪切作用的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，因此其主要失受剪切作用的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，因此其主要失效形式是螺栓桿被剪斷，螺桿或者被聯(lián)接件的孔壁被壓效形式是螺栓桿被剪斷，螺桿或者被聯(lián)接件的孔壁被壓潰，故其設計準則為：潰，故其設計準則為：保證螺栓被聯(lián)接件具有足夠保證螺栓被聯(lián)接件具有足夠的剪切強度和擠壓強度。的剪切強度和擠壓強度。 針對不同零件的不同失效形式，分別擬定針對不同零件的不同失效形式，分別擬定其設計計算方法，則失效形式是設計計算依據(jù)其設計計算方法，則失效形式是設計計算依據(jù)和出發(fā)點。和出發(fā)點。1 1、失效形式和原因、失效形式和原因 a a）失效形式）失效形式 工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效

22、工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效p受拉螺栓受拉螺栓螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂或斷裂p受剪螺栓受剪螺栓螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷被剪斷 b b）失效原因：應力集中）失效原因：應力集中 應力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程應力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程 2、設計計算準則與思路p受拉螺栓：設計準則為保證螺栓的疲勞拉伸強度和靜強度p受剪螺栓：設計準則為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度一、受拉螺栓的強度計算一、受拉螺栓的強度計算 （一）、松螺栓聯(lián)接（一）、松螺栓聯(lián)接 如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，只有工作載荷如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，只有

23、工作載荷F F起拉伸起拉伸作用。強度條件為：作用。強度條件為：松螺栓連接松螺栓連接 當承受軸向工作當承受軸向工作載荷載荷F (N)時，其時，其強度條件為強度條件為設計公式：設計公式： Fd41 )1110(421dF計算出計算出d d1 1后，再按標準查選螺紋的公稱直徑。后，再按標準查選螺紋的公稱直徑。F F 分析分析（二）、緊螺栓聯(lián)接（二）、緊螺栓聯(lián)接1 1、只受預緊力作用的螺栓、只受預緊力作用的螺栓 緊螺栓聯(lián)接裝配時需要將螺母擰緊，在擰緊力矩作緊螺栓聯(lián)接裝配時需要將螺母擰緊，在擰緊力矩作用下，螺栓受到預緊力產(chǎn)生的拉應力作用，同時還用下，螺栓受到預緊力產(chǎn)生的拉應力作用，同時還受到螺紋副中摩擦

24、阻力矩受到螺紋副中摩擦阻力矩T1T1所產(chǎn)生的剪切應力作用，所產(chǎn)生的剪切應力作用，即螺栓處于彎扭組合變形狀態(tài)。為了簡化計算，對即螺栓處于彎扭組合變形狀態(tài)。為了簡化計算，對M10 M10 M68 M68的鋼制普通螺栓，只按拉伸強度計算，的鋼制普通螺栓，只按拉伸強度計算，并并將所受拉力增大將所受拉力增大30%30%來考慮剪切應力的影響來考慮剪切應力的影響。緊螺栓連接緊螺栓連接 421dFo21232111tg()22tg()164aatFdFTdddWd工件工件 受壓受壓(Fo)當當擰緊擰緊時時螺栓螺栓受拉受拉(Fo)拉力拉力Fo扭矩扭矩T1 復合應力復合應力拉應力拉應力e當量應力當量應力扭剪應力扭

25、剪應力 第四強度理論第四強度理論223 e 對于對于M10M68的普通螺紋，取的普通螺紋，取d1、d2和和的平的平均值，并取均值，并取tg=f=0.15，得，得0.5。則當量應。則當量應力力e為為 故螺栓螺紋部分的強度條件為故螺栓螺紋部分的強度條件為 3 . 15 . 0332222 ）（e 43 . 121dFoe考慮扭剪應力考慮扭剪應力設計公式：設計公式： aFd3 . 141 如圖如圖所所示，緊螺栓聯(lián)接受橫向示，緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷。普通螺栓與螺栓孔之間工作載荷。普通螺栓與螺栓孔之間有間隙，它是靠接合面間的摩擦力有間隙，它是靠接合面間的摩擦力來承受工作載荷的。工作時，只有來承受工作載

26、荷的。工作時，只有當接合面間摩擦力足夠大時，才能當接合面間摩擦力足夠大時，才能保證被聯(lián)接件不會發(fā)生相對滑動。保證被聯(lián)接件不會發(fā)生相對滑動。FRFRFRFR/2FR/2F0F0F0F01m2m2 2、承受橫向外載荷的緊螺栓連接、承受橫向外載荷的緊螺栓連接因此，螺栓的預緊力因此，螺栓的預緊力F0應為應為 式中：式中：z為聯(lián)接螺栓數(shù)目；為聯(lián)接螺栓數(shù)目；f為接合面間的摩擦系數(shù)，對于鋼和鑄鐵，為接合面間的摩擦系數(shù)，對于鋼和鑄鐵，f=0.15 0.2；m為摩擦接合面數(shù)；為摩擦接合面數(shù)；FR為橫向載荷，為橫向載荷，N；Kf為可靠性系數(shù)或稱防滑系數(shù)，通常為可靠性系數(shù)或稱防滑系數(shù)，通常Kf = 1.11.3。

27、N 0zfmFRKFf 按上式求出預緊力按上式求出預緊力F0后，再按式后，再按式計算螺栓強度即可。計算螺栓強度即可。根據(jù)根據(jù)d1d1，按標準查選螺紋的公稱直徑。，按標準查選螺紋的公稱直徑。 43 . 121dFae aFd3 . 141 0aCFFFmf受受橫橫向向工工作作載載荷荷F F的的螺螺栓栓強強度度u 可靠性系數(shù)可靠性系數(shù) C=1.11.3， um為接合面數(shù)目。為接合面數(shù)目。 從上式可以計算，當摩擦系數(shù)從上式可以計算，當摩擦系數(shù)f =0.15、可、可靠性系數(shù)靠性系數(shù)1.2、 結合面數(shù)目結合面數(shù)目m =1時，時，F(xiàn)08F。即預緊力應為橫向工作載荷的。即預緊力應為橫向工作載荷的8倍，倍，所

28、以螺栓連接靠摩擦力來承擔橫向載荷時，所以螺栓連接靠摩擦力來承擔橫向載荷時，其尺寸是較大的。其尺寸是較大的。 為了避免上述缺點，可用鍵、套筒或銷承為了避免上述缺點，可用鍵、套筒或銷承擔橫向工作載荷，而螺栓僅起連接作用，擔橫向工作載荷，而螺栓僅起連接作用，如下圖。如下圖。（重點）（重點）普通螺栓靠摩擦力來承受橫向工作載荷需要很大普通螺栓靠摩擦力來承受橫向工作載荷需要很大的預緊力，為了防止螺栓被拉斷，需要較大的螺栓直徑，的預緊力，為了防止螺栓被拉斷，需要較大的螺栓直徑，這將增大聯(lián)接的結構尺寸。這將增大聯(lián)接的結構尺寸。 對橫向工作載荷較大的螺栓聯(lián)接，可采用輔助結構，對橫向工作載荷較大的螺栓聯(lián)接，可采用

29、輔助結構，如圖如圖所所示，用鍵、套筒和銷等抗剪切件來承受橫向載荷，示，用鍵、套筒和銷等抗剪切件來承受橫向載荷，這時，螺栓僅起一般聯(lián)接作用，不受橫向載荷，聯(lián)接的這時，螺栓僅起一般聯(lián)接作用，不受橫向載荷，聯(lián)接的強度應按鍵、套筒和銷的強度條件進行計算。強度應按鍵、套筒和銷的強度條件進行計算。 用鍵、套筒和銷承受橫向載荷用鍵、套筒和銷承受橫向載荷 3 3、承受軸向靜載荷的緊螺栓連接、承受軸向靜載荷的緊螺栓連接二、受剪螺栓的強度計算二、受剪螺栓的強度計算 特點：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接特點：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷承受擠壓和剪切來傳遞外載荷FsFs進

30、行工作進行工作鉸制孔用螺栓受力特點：鉸制孔用螺栓受力特點：螺栓受載前后不需預緊，橫向螺栓受載前后不需預緊，橫向載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。擠壓強度條件：擠壓強度條件： Pmin0P LdF剪切強度條件：剪切強度條件： mdF204注意：注意：若軸向工作載荷若軸向工作載荷F在在0 F間周期性間周期性變化，則螺栓所受總拉伸載荷應在變化，則螺栓所受總拉伸載荷應在F0 Fa間變化。受變載荷螺栓的粗略計算可按總間變化。受變載荷螺栓的粗略計算可按總拉伸載荷拉伸載荷Fa進行，其強度條件仍為下面公進行，其強度條件仍為下面公式，所不同的是許用應力應按表式，

31、所不同的是許用應力應按表7-6和表和表7-7在變載荷項內(nèi)查取。在變載荷項內(nèi)查取。43.121dFae螺栓的材料和許用應力螺栓的材料和許用應力螺栓的常用材料為低碳鋼、中碳鋼，如螺栓的常用材料為低碳鋼、中碳鋼，如Q215、Q235、 10、35和和45鋼，重要和特鋼，重要和特殊用途的螺紋連接件可采用殊用途的螺紋連接件可采用15Cr、40Cr、30CrMnSi等力學性能較高的合金鋼。各等力學性能較高的合金鋼。各種材料的力學性能見教材表種材料的力學性能見教材表7-3.螺紋連接螺紋連接的許用應力及安全系數(shù)見表的許用應力及安全系數(shù)見表7-4和表和表7-5。螺紋連接件的性能等級如下表。螺紋連接件的性能等級如

32、下表。表表7-57-5表表7-47-4表表7-57-5螺栓組聯(lián)接的結構設計螺栓組聯(lián)接的結構設計p連接接合面的幾何形狀通常設計成軸對稱的連接接合面的幾何形狀通常設計成軸對稱的簡單幾何形狀。簡單幾何形狀。p螺栓的布置應使螺栓的受力合理。螺栓的布置應使螺栓的受力合理。p螺栓的排列應有合理的間距、邊距。螺栓的排列應有合理的間距、邊距。p同一螺栓組連接中各螺栓的直徑、長度和材同一螺栓組連接中各螺栓的直徑、長度和材料均應相同。分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目料均應相同。分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應取應取4 4、6 6、8 8等偶數(shù)。等偶數(shù)。p避免螺栓承受偏心載荷。避免螺栓承受偏心載荷。螺栓組聯(lián)接受力分析與計算螺

33、栓組聯(lián)接受力分析與計算目的：求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，目的：求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，以便進行螺栓聯(lián)接的強度計算。以便進行螺栓聯(lián)接的強度計算。假設：假設：（1 1）所有螺栓均相同，而且剛度和預緊力均相同；所有螺栓均相同，而且剛度和預緊力均相同； （2 2）螺栓組的對稱中心與連接接合面的形心重合；）螺栓組的對稱中心與連接接合面的形心重合； （3 3）受載后連接接合面仍保持為平面；）受載后連接接合面仍保持為平面； （4 4）被聯(lián)接件為剛體；）被聯(lián)接件為剛體； （5 5）各零件的變形在彈性范圍內(nèi)。）各零件的變形在彈性范圍內(nèi)。一、承受軸向載荷一、承受軸向載荷 時時FFPFF

34、 當當 通過螺栓組形心通過螺栓組形心時，各螺栓所受的工作載荷 相等。FF則zFF螺栓個數(shù)螺栓個數(shù)注：如 不通過螺栓組的形心，應向形心平移后再計算。F四種典型情況四種典型情況：（：（1 1）受軸向載荷）受軸向載荷； （2 2）受橫向載荷受橫向載荷； （3 3）受扭轉(zhuǎn)力矩；）受扭轉(zhuǎn)力矩； （4 4）受傾翻力矩。）受傾翻力矩。 二、二、受橫向載荷受橫向載荷 時時sF1）用受拉螺栓 螺栓預緊后在被聯(lián)接件的接觸面上產(chǎn)生正壓力，靠由此產(chǎn)生的摩擦力承受 。sF 保證被聯(lián)接件不相對滑動，須滿足：ssKFmzF則所需預緊力為mzKFFss式中：K可靠性系數(shù)， 結合面的摩擦因數(shù)。 m結合面數(shù)。s注：為減小螺栓直徑

35、，可采用減載措施。說明FFFFb)a)sFsFsFsF2）用受剪螺栓FFFFb)a)FFFFb)a)sFsF 通過螺栓組形心時，在前述假設下，各螺栓承受的橫向力 相等。 則sFsFzFFss注：a) 不通過螺栓組形心時，向形心平移后再計算。sFb) 沿 方向上的受剪螺栓個數(shù)不宜過多。sF三、承受轉(zhuǎn)矩三、承受轉(zhuǎn)矩 T 時時1）用受拉螺栓 靠結合面上的摩擦力承受T 。 保證底板在 T 作用下不轉(zhuǎn)動，須滿足zsssrFrFrF 21KT則所需預緊力F)(21zsrrrKT OT1r2rFsFs式中：K可靠性系數(shù)， 結合面的摩擦因數(shù)。 s2sF2）用受剪螺栓 在前述假設下，各螺栓所受的工作剪力 與其中

36、心到底板中心的距離 成正比。siFir底板的靜力平衡方程為TrFrFrFzszss 2211聯(lián)立兩式求解，得最大工作剪力22221maxmaxzsrrrTrF zszssrFrFrF 2211即OT1r2r1sF四、受傾翻力矩 M 時MO1F2F3F4F3r1r2r4r 在 M 作用下，底板有繞通過螺栓組形心的軸線 O 轉(zhuǎn)動的趨勢。 在前述假設下，各螺栓所受的工作拉力 與其中心到翻轉(zhuǎn)軸線的距離 成正比。iFirzzrFrFrF 2211即底板的靜力平衡方程為MrFrFrFzz 2211聯(lián)立兩式求解，得最大工作拉力22221maxmaxzrrrMrF 0minPWMAFz為防止結合面受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：maxPPWMAFz為防止結合面受壓最大處被壓潰，要求：式中：A結合面的面積（mm2）。W結合面的抗彎截面模量（mm3）。許用擠壓應力（Mpa）。p注： 實際中，螺栓組往往同時承受兩種或兩種以上的載荷。螺栓組聯(lián)接受力分析與計算例：如圖所示的支架受 F 力。MABFOOHFVFHFVF 將 F 力分解并向螺栓組形心及結合面平移，得：軸向載荷 橫向載荷翻轉(zhuǎn)力矩HFVFBFAFMHV設計中，需要防止如下四種可能的失效形式：上沿開縫；下沿壓潰支架下滑； 需要足夠大的 。 F螺栓拉斷； 需要足夠大的螺栓直徑 。1d0minpmaxpp提高螺栓連接強度的措施提高螺栓連接強