《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第五章螺紋聯(lián)接

1、聯(lián)接 機(jī)械聯(lián)接有兩大類(lèi)：動(dòng)聯(lián)接：機(jī)器工作時(shí)，被聯(lián)接的零(部)件間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，如各種運(yùn)動(dòng)副；靜聯(lián)接：機(jī)器工作時(shí)，被聯(lián)接的零(部)件間不允許產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。本書(shū)中除了指明為動(dòng)聯(lián)接外，所用到的聯(lián)接”均指機(jī)械靜聯(lián)接。 機(jī)械靜聯(lián)接：可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任一零件就可拆開(kāi)的聯(lián)接，故多次裝拆無(wú)損于其使用性能。如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少必須毀壞聯(lián)接中的某一部分才能拆開(kāi)的聯(lián)接。常見(jiàn)的有鉚釘聯(lián)接、焊接、膠接等。可拆或不可拆的過(guò)盈聯(lián)接，在機(jī)器中也常使用。 第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng) 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)都是利用螺紋零件工作的。但兩者的工作性質(zhì)不同，在技術(shù)要求上也有差別。前者作為緊固件用，

2、要求保證聯(lián)接強(qiáng)度（有時(shí)還要求緊密性)；后者則作為傳動(dòng)件用，要保證螺旋副的傳動(dòng)精度、效率和磨損壽命等。 51 螺 紋(一)螺紋的類(lèi)型和應(yīng)用 螺紋有外螺紋和內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副；起聯(lián)接作用的螺紋稱(chēng)為聯(lián)接螺紋；起傳動(dòng)作用的螺紋稱(chēng)為傳動(dòng)螺紋：螺紋又分為米制和英制(螺距以每英寸牙數(shù)表示)兩類(lèi)，我國(guó)除管螺紋保留英制外，都采用米制螺紋。 常用螺紋的類(lèi)型主要有普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒形螺紋。前三種主要用于聯(lián)接，后三種主要用于傳動(dòng)。 (二)螺紋的主要參數(shù) 1)大徑d螺紋的最大直徑，即與螺紋牙頂相重合的假想圓柱面的直徑，在標(biāo)準(zhǔn)中定為公稱(chēng)直徑。 2)小徑d1螺紋的最小直徑，

3、即與螺紋牙底相重合的假想圓柱面的直徑，在強(qiáng)度計(jì)算中常作為螺桿危險(xiǎn)截面的計(jì)算直徑。 3)中徑d2通過(guò)螺紋軸向截面內(nèi)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，d20.5(d+d1)。中徑是確定螺紋幾何參數(shù)和配合性質(zhì)的直徑。51 螺 紋（續(xù)） 4)線數(shù)n螺紋的螺旋線數(shù)目。沿一根螺旋線形成的螺紋稱(chēng)為單線螺紋；沿兩根以上的等距螺旋線形成的螺紋稱(chēng)為多線螺紋。常用的聯(lián)接螺紋要求自鎖性，故多用單線螺紋；傳動(dòng)螺紋要求傳動(dòng)效率高，故多用雙線或三線螺紋。為了便于制造，一般用線數(shù)n4。 5)螺距P螺紋相鄰兩個(gè)牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。 6)導(dǎo)程S螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)周所移動(dòng)的軸向

4、距離。單線螺紋S=P；多線螺紋S=nP。 7)螺紋升角螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。在螺紋的不同直徑處，螺紋升角各不相同。通常按螺紋中徑d2處計(jì)算，即 (51)51 螺 紋（續(xù)） 8)牙型角螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角稱(chēng)為牙側(cè)角，對(duì)稱(chēng)牙型的牙側(cè)角=/2。 9)接觸高度h內(nèi)外螺紋旋合后的接觸面的徑向高度。 各種管螺紋的主要幾何參數(shù)可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其尺寸代號(hào)都不是螺紋大徑，而近似等于管子的內(nèi)徑。51 螺 紋（續(xù)）51 螺 紋（續(xù)） 52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件(一)螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型1螺栓聯(lián)接 這種聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被聯(lián)接件上的通孔

5、和螺栓桿間留有間隙，通孔的加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，使用時(shí)不受被聯(lián)接件材料的限制，因此應(yīng)用極廣。 鉸制孔用螺栓聯(lián)接?？缀吐菟U多采用基孔制過(guò)渡配合(H7m6、H7n6)。這種聯(lián)接能精確固定被聯(lián)接件的相對(duì)位置，并能承受橫向載荷，但孔的加工精度要求較高。 52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（續(xù)）52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（續(xù)） 2雙頭螺柱聯(lián)接這種聯(lián)接適用于結(jié)構(gòu)上不能采用螺栓聯(lián)接的場(chǎng)合，例如被聯(lián)接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比較軟(例如用鋁鎂合金制造的殼體)，且需要經(jīng)常拆裝時(shí)，往往采用雙頭螺柱聯(lián)接。顯然，拆卸這種聯(lián)接時(shí)，不用拆下螺柱。 52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（續(xù)）3螺釘聯(lián)接

6、這種聯(lián)接的特點(diǎn)是螺栓(或螺釘)直接擰入被聯(lián)接件的螺紋孔中，不用螺母，在結(jié)構(gòu)上比雙頭螺柱聯(lián)接簡(jiǎn)單、緊湊。其用途和雙頭螺柱聯(lián)接相似，但如經(jīng)常拆裝時(shí)，易使螺紋孔磨損，可能導(dǎo)致被聯(lián)接件報(bào)廢，故多用于受力不大，或不需要經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（續(xù)）4緊定螺釘聯(lián)接 緊定螺釘聯(lián)接是利用擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面(圖54a)或頂人相應(yīng)的凹坑中(圖54b)，以固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。 螺釘除作為聯(lián)接和緊定用外，還可用于調(diào)整零件位置，如機(jī)器、儀器的調(diào)節(jié)螺釘?shù)取?52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（續(xù)）特殊結(jié)構(gòu)的聯(lián)接 52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（

7、續(xù)）52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（續(xù)）(二)標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件 螺紋聯(lián)接件的類(lèi)型很多，在機(jī)械制造中常見(jiàn)的螺紋聯(lián)接件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。這類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用示于表52。根據(jù)GBT 310311982的規(guī)定，螺紋聯(lián)接件分為三個(gè)精度等級(jí)，其代號(hào)為A、B、C級(jí)。A級(jí)精度的公差小，精度最高，用于要求配合精確、防止振動(dòng)等重要零件的聯(lián)接；B級(jí)精度多用于受載較大且經(jīng)常裝拆、調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接；C級(jí)精度多用于一般的螺紋聯(lián)接。常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件(螺栓、螺釘)，通常選用C級(jí)精度。52 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（續(xù)） 53 螺紋聯(lián)

8、接的預(yù)緊絕大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用。這個(gè)預(yù)加作用力稱(chēng)為預(yù)緊力，預(yù)緊的目的在于增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移。經(jīng)驗(yàn)證明：適當(dāng)選用較大的預(yù)緊力對(duì)螺紋聯(lián)接的可靠性以及聯(lián)接件的疲勞強(qiáng)度都是有利的(詳見(jiàn)58)，特別對(duì)于像氣缸蓋、管路凸緣、齒輪箱、軸承蓋等緊密性要求較高的螺紋聯(lián)接，預(yù)緊更為重要。但過(guò)大的預(yù)緊力會(huì)導(dǎo)致整個(gè)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸增大，也會(huì)使聯(lián)接件在裝配或偶然過(guò)載時(shí)被拉斷。為了保證聯(lián)接所需要的預(yù)緊力，又不使螺紋聯(lián)接件過(guò)載，對(duì)重要的螺紋聯(lián)接，在裝配時(shí)要控制預(yù)緊力。 通常規(guī)定，擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料

9、的屈服極限s的80。對(duì)于一般聯(lián)接用的鋼制螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力F0，推薦按下列關(guān)系確定： 碳素鋼螺栓 F0 （0.60.7）s A 1 合金鋼螺栓 F0 （0.50.6）s A 1 式中：s螺栓材料的屈服極限； A1螺栓危險(xiǎn)截面的面積，A1d12/4。53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)） 預(yù)緊力的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)載荷性質(zhì)、聯(lián)接剛度等具體工作條件確定。 受變載荷的螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力應(yīng)比受靜載荷的要大些。53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)）控制預(yù)緊力的方法 53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)）53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)）預(yù)緊力和擰緊力矩之間的關(guān)系 53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)）預(yù)緊力和擰緊力矩之間的關(guān)系 擰緊力矩T(T=FL)的作用，使螺栓和

10、被聯(lián)接件之間產(chǎn)生預(yù)緊力Fo。擰緊力矩T等于螺旋副間的摩擦阻力矩T1和螺母環(huán)形端面與被聯(lián)接件(或墊圈)支承面間的摩擦阻力矩T2之和，即 T=T1+T2 (53) 螺旋副間的摩擦力矩為 （5-4）53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)）螺母與支承面間的摩擦力矩為53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)）（5-6）（5-5） 將式(54)、(55)代人式(53)，得 對(duì)于M10M64粗牙普通螺紋的鋼制螺栓，螺紋升角；螺紋中徑d2=0.9d；螺旋副的當(dāng)量摩擦角 (f為摩擦系數(shù)，無(wú)潤(rùn)滑時(shí)f=0.10.2)；螺栓孔直徑d01.1d；螺母環(huán)形支承面的外徑D015d；螺母與支承面間的摩擦系數(shù)f=0.15。將上述各參數(shù)代人式(56)整理后可

11、得 T0.2F0d (57)53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)） 對(duì)于一定公稱(chēng)直徑d的螺栓，當(dāng)所要求的預(yù)緊力F0已知時(shí)，即可按式(57)確定扳手的擰緊力矩了。般標(biāo)準(zhǔn)扳手的長(zhǎng)度上L15d，若擰緊力為F，則T=FL。由式(57)可得：F075F。假定F0=200N，則F0=15 000N。如果用這個(gè)預(yù)緊力擰緊M12以下的鋼制螺栓，就很可能過(guò)載擰斷，應(yīng)嚴(yán)格控制其擰緊力矩。53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)） 采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手控制預(yù)緊力的方法，操作簡(jiǎn)便，但準(zhǔn)確性較差(因擰緊力矩受摩擦系數(shù)波動(dòng)的影響較大)，也不適用于大型的螺栓聯(lián)接。為此，可采用測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)量的方法來(lái)控制預(yù)緊力(圖511)。所需的伸長(zhǎng)量可根據(jù)預(yù)緊力

12、的規(guī)定值計(jì)算。53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（續(xù)）54 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接件一般采用單線普通螺紋：螺紋升角( )小于螺旋副的當(dāng)量摩擦角( )。因此，聯(lián)接螺紋都能滿(mǎn)足自鎖條件( )。此外，擰緊以后螺母和螺栓頭部等支承面上的摩擦力也有防松作用，所以在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，螺紋聯(lián)接不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)或變載荷的作用下，螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬時(shí)消失。這種現(xiàn)象多次重復(fù)后，就會(huì)使聯(lián)接松脫。在高溫或溫度變化較大的情況下，由于螺紋聯(lián)接件和被聯(lián)接件的材料發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛，也會(huì)使聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力逐漸減小，最終將導(dǎo)致聯(lián)接失效。為了防止聯(lián)接松脫，保證聯(lián)接安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取有效的防松措施。防

13、松的根本問(wèn)題在于防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的方法，按其工作原理可分為摩擦防松、機(jī)械防松以及鉚沖防松。一般說(shuō)，摩擦防松簡(jiǎn)單、方便，但沒(méi)有機(jī)械防松可靠。對(duì)于重要的聯(lián)接，特別是在機(jī)器內(nèi)部的不易檢查的聯(lián)接，應(yīng)采用機(jī)械防松。 54 螺紋聯(lián)接的防松（續(xù)）摩擦防松54 螺紋聯(lián)接的防松（續(xù)）機(jī)械防松54 螺紋聯(lián)接的防松（續(xù)）特殊的防松方法： 在旋合螺紋間涂以液體膠粘劑或在螺母末端鑲嵌尼龍環(huán)等。 采用鉚沖方法防松。螺母擰緊后把螺栓末端伸出部分鉚死，或利用沖頭在螺栓末端與螺母的旋合縫處打沖，利用沖點(diǎn)防松。這種防松方法可靠，但拆卸后聯(lián)接件不能重復(fù)使用。54 螺紋聯(lián)接的防松（續(xù)）55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 螺

14、紋聯(lián)接包括螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和螺釘聯(lián)接等類(lèi)型。以螺栓聯(lián)接力代表討論螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法。其方法對(duì)雙頭螺柱聯(lián)接和螺釘聯(lián)接也同樣適用。 當(dāng)兩零件用螺栓進(jìn)行聯(lián)接時(shí)，常常同時(shí)使用若干個(gè)螺栓，稱(chēng)為螺栓組。在開(kāi)始進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算前，先要進(jìn)行螺栓組的受力分析，找出其中受力最大的螺栓及其所受的力，作為進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。對(duì)構(gòu)成整個(gè)聯(lián)接的螺栓組而言，所受的載荷可能包括軸向載荷、橫向載荷、彎矩和轉(zhuǎn)矩等。 對(duì)其中每一個(gè)具體的螺栓而言，其受載的形式不外乎是受軸向力或受橫向力。在軸向力(包括預(yù)緊力)的作用下，螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形或斷裂；而在橫向力的作用下，當(dāng)采用鉸制孔用螺栓時(shí)，螺栓桿和孔壁的貼合面上可能發(fā)

15、生壓潰或螺栓桿被剪斷等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在靜載荷下螺栓聯(lián)接是很少發(fā)生破壞的，只有在嚴(yán)重過(guò)載的情況下才會(huì)發(fā)生。就破壞性質(zhì)而言，約有90的螺栓屬于疲勞破壞。而且疲勞斷裂常發(fā)生在螺紋根部，即截面面積較小并有缺口應(yīng)力集中的部位(約占其中的85)，有時(shí)也發(fā)生在螺栓頭與光桿的交接處(約占其中的15)。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）對(duì)于受拉螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度；對(duì)于受剪螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度，其中聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度對(duì)聯(lián)接的可

16、靠性起決定性作用。 55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算，1、根據(jù)聯(lián)接的類(lèi)型、聯(lián)接的裝配情況(預(yù)緊或不預(yù)緊)、載荷狀態(tài)等條件，確定螺栓的受力；2、按相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面的直徑(螺紋小徑)或校核其強(qiáng)度。螺栓的其它部分(螺紋牙、螺栓頭、光桿)和螺母、墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸，是根據(jù)等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，通常都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，可按螺栓螺紋的公稱(chēng)直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)） (一)松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 松螺栓聯(lián)接裝配時(shí)，螺母不需要擰緊。在承受工作載荷之前，螺栓不受力。 起重吊鉤的螺紋聯(lián)接 拉伸強(qiáng)度條件為（5-8） （5-9） 式中：F作拉力，單位為N； d1螺栓

17、危險(xiǎn)截面的直徑，單位為mm； 螺栓材料的許用拉應(yīng)力，單位為MPa。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）（二）緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 1僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接 緊螺栓聯(lián)接裝配時(shí)，螺母需要擰緊，在擰緊力矩作用下，螺栓除受預(yù)緊力F0的拉伸而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力外，還受螺紋摩擦力矩Tl見(jiàn)式(54)的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，使螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。因此，進(jìn)行僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的作用。 55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸應(yīng)力為螺栓危險(xiǎn)截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 對(duì)于M10M64普通螺紋的鋼制螺栓，可取，d2/d1= 1.041.08，tan0.05，由此可得：

18、 0.5 (512)55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)） 由于螺栓材料是塑性的，故可根據(jù)第四強(qiáng)度理論，求出螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力為 (513)由此可見(jiàn)，對(duì)于M10M64普通螺紋的鋼制緊螺栓聯(lián)接，在擰緊時(shí)雖是同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)可以只按拉伸強(qiáng)度計(jì)算并將所受的拉力（預(yù)緊力）30%來(lái)考慮扭轉(zhuǎn)的影響。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)） 當(dāng)普通螺栓聯(lián)接承受橫向載荷時(shí)，由于預(yù)緊力的作用，將在按合畫(huà)間產(chǎn)生摩擦力來(lái)抵抗工作載荷(圖513)。這時(shí)，螺栓僅承受預(yù)緊力的作用，而且預(yù)緊力不受工作載荷的影響，在聯(lián)接承受工作載荷后仍保持不變。預(yù)緊力F0的大小，根據(jù)接合面不產(chǎn)生滑移的條件確定。 螺栓危險(xiǎn)截面的拉

19、伸強(qiáng)度條件根據(jù)式(510)及(513)可寫(xiě)為 (514) 使聯(lián)接接合面不滑移的預(yù)緊力F0F/f，若f=02，則F。5F，會(huì)使螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸增加。此外，在振動(dòng)、沖擊或變載荷下，由于摩擦系數(shù)f的變動(dòng)，將使聯(lián)接的可靠性降低，有可能出現(xiàn)松脫。 55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)） 為了避免上述缺陷，可以考慮用各種減載零件來(lái)承擔(dān)橫向：工作載荷(圖514)，這種具有減載零件的緊螺栓聯(lián)接，其聯(lián)接強(qiáng)度按減載零件的剪切、擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算，而螺紋聯(lián)接只是保證聯(lián)接，不再承受工作載荷，因此預(yù)緊力不必很大。但這種聯(lián)接增加了結(jié)構(gòu)和工藝上的復(fù)雜性。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）2承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接 這種受力形式在緊

20、螺栓聯(lián)接中比較常見(jiàn)，也是最重要的一種。這種緊螺栓聯(lián)接承受軸向拉伸工作載荷后，由于螺栓和被聯(lián)接件的彈性變形，螺栓所受的總拉力并不等于預(yù)緊力和工作拉力之和。根據(jù)理論分析，螺栓的總拉力除和預(yù)緊力F0，工作拉力F有關(guān)外，還受到螺栓剛度Cb及被聯(lián)接件剛度Cm等因素的影響。因此，應(yīng)從分析螺栓聯(lián)接的受力和變形的關(guān)系入手，找出螺栓總拉力的大小。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）聯(lián)接受載后，由于預(yù)緊力的變化，螺栓的總拉力F2并不等于預(yù)緊力F0與工作拉力F之和，而等于殘余預(yù)緊力Fl與工作拉力F之和。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)） 如圖5-16c所示，當(dāng)聯(lián)接承受工作載荷F時(shí)，螺栓的總拉力為

21、F2，相應(yīng)的總伸長(zhǎng)量為b+；被聯(lián)接件的壓縮力等于殘余預(yù)緊力F1，相應(yīng)的總壓縮量為m=m-；由圖可見(jiàn)螺栓的總拉力F2等于殘余預(yù)緊力F1與工作拉力F之和，即 F2=F1+F (5-15)為了保證聯(lián)接的緊密性，以防止聯(lián)接受載后接合面間產(chǎn)生縫隙，應(yīng)使F10。推薦采用的F1為：對(duì)于有密封性要求的聯(lián)接，F(xiàn)1=(1.51.8)F；對(duì)于般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)，F(xiàn)1=(0.20.6)F；工作載荷不穩(wěn)定時(shí)，F(xiàn)1=(0.61.0)F；對(duì)于地腳螺栓聯(lián)接，F(xiàn)1F。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)） 螺栓的預(yù)緊力F0與殘余預(yù)緊力F1、總拉力F2的關(guān)系，可由圖5-16中的幾何關(guān)系推出。由圖5-16可得：式中Cb、Cm分別表示螺

22、栓和被聯(lián)接件的剛度，均為定值。 55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）F0=F1+(F-F) (a) 按圖中的幾何關(guān)系得 (b)55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）將式(b)代人式(a)得螺栓的預(yù)緊力為F2=F0+F螺栓的總拉力為 (5-18)55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）上式中 稱(chēng)為螺栓的相對(duì)剛度，其大小與螺栓和被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)尺寸、材料以及墊片、工作載荷的作用位置等因素有關(guān)，其值在01之間變動(dòng)。若被聯(lián)接件的剛度很大，而螺栓的剛度很小(如細(xì)長(zhǎng)的或中空螺栓)，則螺栓的相對(duì)剛度趨于零。此時(shí)，工作載荷作用后，使螺栓所受的總拉力增加很少。反過(guò)來(lái)，當(dāng)螺栓的相對(duì)剛度較大時(shí)，則工作載荷作用后，將使螺栓所受的總拉力有較大的

23、增加。為了降低螺栓受力，提高螺栓的承載能力，應(yīng)使 值盡量小些。 值可通過(guò)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)確定。一般設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)墊片材料不同使用下列推薦數(shù)據(jù)：金屬墊片(或無(wú)墊片)0.20.3；皮革墊片0.7；銅皮石棉墊片0.8；橡膠墊片0.9。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)） 設(shè)計(jì)時(shí)，可先根據(jù)聯(lián)接的受載情況，求出螺栓的工作拉力F，再根據(jù)聯(lián)接的工作要求選取F1值，然后按式(5-15)計(jì)算螺栓的總拉力F2。求得F2值后即可進(jìn)行螺栓強(qiáng)度計(jì)算。考慮到螺栓在總拉力F2的作用下可能需要補(bǔ)充擰緊，故仿前將總拉力增加30以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。于是螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為 （5-19） (5-20)55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）

24、 對(duì)于受軸向變載荷的重要聯(lián)接(如內(nèi)燃機(jī)汽缸蓋螺栓聯(lián)接等)，除按式(5-19)或(5-20)作靜強(qiáng)度計(jì)算外，還應(yīng)根據(jù)下述方法對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度作精確校核。 如下圖所示，當(dāng)工作拉力在0F之間變化時(shí)，螺栓所受的總拉力將在F0F2，之間變化。如果不考慮螺紋摩擦力矩的扭轉(zhuǎn)作用，則螺栓危險(xiǎn)截面的最大拉應(yīng)力為55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）最小拉應(yīng)力(注意此時(shí)螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律是 保持不變)為應(yīng)力幅為55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)為式中：，-1tc螺栓材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)拉壓疲勞極限（值見(jiàn)表54）單位為MPa： 試件的材料常數(shù)，即循環(huán)應(yīng)力中平均應(yīng)力的折算系數(shù)。對(duì)于碳素鋼=0.10.2，對(duì)于

25、合金鋼，=0.20.3； K拉壓疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)，如忽略加工方法的影響，則K=k,此處k為有效應(yīng)力集中系數(shù)，見(jiàn)第三章附表36，為尺寸系數(shù)，見(jiàn)附表37；S安全系數(shù)，見(jiàn)表510。 55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）3承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接 如圖518所示，這種聯(lián)接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來(lái)承受載荷F的。螺栓桿與孔壁之間無(wú)間隙，接觸表面受擠壓；在聯(lián)接接合面處，螺栓桿則受剪切。因此，應(yīng)分別按擠壓及剪切強(qiáng)度條件計(jì)算。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)） 螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）式中：F螺栓所受的工作剪力，單位為N； d0螺栓剪切面的直徑(可取為螺栓孔的

26、直徑)，單位為mm； Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為，mm，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin1.25d0； p螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa。 螺栓材料的許用切應(yīng)力，單位為MPa。55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（續(xù)）56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì) 大多數(shù)機(jī)器的螺紋聯(lián)接件都是成組使用的，其中以螺栓組聯(lián)接最具有典型性，討論它的設(shè)計(jì)和計(jì)算問(wèn)題。其基本結(jié)論對(duì)雙頭螺柱組、螺釘組聯(lián)接也同樣適用。 設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接時(shí)，首先需要選定螺栓的數(shù)目及布置形式，然后確定螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸。在確定螺栓尺寸時(shí)，對(duì)于不重要的螺栓聯(lián)接，可以參考現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備，用類(lèi)比法確定，不再進(jìn)行強(qiáng)度校核。但對(duì)于重要的聯(lián)接，應(yīng)根據(jù)聯(lián)接的工作載荷

27、，分析各螺栓的受力狀況，找出受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度校核。 (一)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目的：合理地確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和聯(lián)接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮以下幾方面的問(wèn)題：1)聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圓形、環(huán)形、矩形、框形、三角形等。這樣不但便于加工制造，而且便于對(duì)稱(chēng)布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證聯(lián)接接合面受力比較均勻。 56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)） 2)螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均

28、。當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力(圖519)。如果同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷，應(yīng)采用銷(xiāo)、套筒、鍵等抗剪零件來(lái)承受橫向載荷(參看圖514)，以減螺栓的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）3)螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距布置螺栓時(shí)，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機(jī)體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動(dòng)空間的大小來(lái)決定。扳手空間的尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）4)分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4、6、8等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線。同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）

29、 5)避免螺栓承受附加的彎曲載荷。除了要在結(jié)構(gòu)上設(shè)法保證載荷不偏心外，還應(yīng)在工藝上保證被聯(lián)接件、螺母和螺栓頭部的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直。在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座(圖520)。當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈(圖521)等。 56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）(二)螺栓組聯(lián)接的受力分析目的:根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。假設(shè):1.所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同;2.螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與聯(lián)接接合面的形心重合;3.受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)） 1受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接56

30、 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）當(dāng)采用螺栓桿與孔壁間留有間隙的普通螺栓聯(lián)接時(shí)(圖522a)，靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)抵抗橫向載荷；當(dāng)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)(圖522b)，靠螺栓桿受剪切和擠壓來(lái)抵抗橫向載荷。雖然兩者的傳力方式不同，但計(jì)算時(shí)可近似地認(rèn)為，在橫向總載荷F的作用下，各螺栓所承擔(dān)的工作載荷是均等的。 56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）鉸制孔用螺栓聯(lián)接對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力為式中z為螺栓數(shù)目。 求得F后，按式(521)與式(522)校核螺栓聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度。 56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）普通螺栓聯(lián)接對(duì)于普通螺栓聯(lián)接，應(yīng)保證聯(lián)接預(yù)緊后，接合面間所產(chǎn)生的最大摩

31、擦力必須大于或等于橫向載荷。假設(shè)各螺栓所需要的預(yù)緊力均為F，螺栓數(shù)目為z，則其平衡條件為 或式中：f接合面的摩擦系數(shù)，見(jiàn)表56； i接合面數(shù)(圖522中，i=2)； Ks防滑系數(shù)，Ks=1.11.3。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)） 2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接 如圖所示，轉(zhuǎn)矩T作用在聯(lián)接接合面內(nèi)，在轉(zhuǎn)矩T的作用下，底板將繞通過(guò)螺栓組對(duì)稱(chēng)中心O并與接合面相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。為了防止底板轉(zhuǎn)動(dòng)，可以采用普通螺栓聯(lián)接，也可采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接。其傳力方式和受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接相同。普通螺栓假設(shè)各螺栓的預(yù)緊程度相同，即各螺栓的預(yù)緊力均為F0，則各螺栓聯(lián)接處產(chǎn)生的摩擦力均相等，并假設(shè)此摩擦力集中作用在螺栓中心處。為

32、阻止接合面發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，各摩擦力應(yīng)與各該螺栓的軸線到螺栓組對(duì)稱(chēng)中心O的連線(即力臂ri)相垂直。根據(jù)作用在底板上的力矩平衡及聯(lián)接強(qiáng)度的條件，應(yīng)有 由上式可得各螺栓所需的預(yù)緊力為求得預(yù)緊力F0，然后按式(514)校核螺栓的強(qiáng)度 56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）鉸制孔用螺栓在轉(zhuǎn)矩T的作用下，各螺栓受到剪切和擠壓作用，各螺栓所受的橫向工作剪力和各該螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱(chēng)中心O的連線(即力臂ri )相垂直(圖523b)。計(jì)算時(shí)假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面，則各螺栓的剪切變形量與各該螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱(chēng)中心O的距離成正比。即距螺栓組對(duì)稱(chēng)中心O越遠(yuǎn)，螺栓的剪切變形量越大。如果各螺栓的剪切剛度相同，則

33、螺栓的剪切變形量越大時(shí)，其所受的工作剪力也越大。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）（5-27）用ri、rmax分別表示第i個(gè)螺栓和受力最大螺栓的軸線到螺栓組對(duì)稱(chēng)中心O的距離；F、Fmax分別表示第i個(gè)螺栓和受力最大螺栓的工作剪力，則得或 i=l，2，z （526） 根據(jù)作用在底板上的力矩平衡的條件得聯(lián)解式(526)及(527)，可求得受力最大的螺栓的工作剪力為（5-28）然后按式(521)與式(522)校核螺栓聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)） 3受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接F的作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心，計(jì)算時(shí)，認(rèn)為各螺栓平均受載，則每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷為(5

34、29) 應(yīng)當(dāng)指出的是，各螺栓除承受軸向工作載荷F外，還受有預(yù)緊力F0的作用。前已說(shuō)明，各螺栓在工作時(shí)所受的總拉力，并不等于F與F0之和，故由式(529)求得F后，即應(yīng)按式(518)算出螺栓的總拉力F2，并按下式計(jì)算螺栓的強(qiáng)度。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)） 4受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接 傾覆力矩M作用在通過(guò)xx軸并垂直于聯(lián)接接合面的對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)。底板承受傾覆力矩前，由于螺栓已擰緊，螺栓受預(yù)緊力F0,有均勻伸長(zhǎng)；地基在各螺栓的F0作用下，有均勻的壓縮，如圖525b所示。當(dāng)?shù)装迨艿絻A覆力矩作用后，它繞軸線OO傾轉(zhuǎn)個(gè)角度。假定仍保持為平面，此時(shí)，在軸線OO左側(cè)，地基被放松，螺栓被進(jìn)一步拉伸；在右側(cè)，螺栓被放

35、松，地基被進(jìn)一步壓縮。底板的受力情況如圖525c所示。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）可用單個(gè)螺栓地基的受力變形圖來(lái)表示，地基與底板的互相作用力以作用在各螺栓中心的集中力代表。如圖所示，斜線ObA表示螺栓的受力變形線，斜線OmA表示地基的受力變形線。在傾覆力矩M作用以前，螺栓和地基的工作點(diǎn)都處于A點(diǎn)。底板上受到的合力為零。當(dāng)?shù)装迳鲜艿酵饧拥膬A覆力矩M后(相當(dāng)于圖525c的情況)，在傾轉(zhuǎn)軸線OO左側(cè)，螺栓與地基的工作點(diǎn)分別移至B1與C1點(diǎn)。兩者作用到底板上的合力的大小等于螺栓的工作載荷F，方向向下。在OO右側(cè)，螺栓與地基的工作點(diǎn)分別移至B2與C2點(diǎn)，兩者作用到底板上的合力等于載荷Fm其大小等于工作載

36、荷F，但方向向上(注意右側(cè)螺栓的工作載荷為零)。作用在OO兩側(cè)底板上的兩個(gè)總合力，對(duì)OO形成一個(gè)力矩，這個(gè)力矩應(yīng)與外加的傾覆力矩M平衡，即56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）式中：Fmax代表最大的工作載荷；z代表總的螺栓個(gè)數(shù)；Li代表各螺栓軸線到底板軸線OO的距離；Lmax表示Li中最大的值(圖525a)。為了防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，應(yīng)該檢查受載后地基接合面壓應(yīng)力的最大值不超過(guò)允許值，最小值不小于零，即有56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力p ，可查表57。56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）計(jì)算受傾覆力矩的螺栓組的強(qiáng)度時(shí)，首先由預(yù)緊力F0、最大工作載荷Fmax確

37、定受力最大的螺栓的總拉力F2，由式(518)得 在實(shí)際使用中，螺栓組聯(lián)接所受的工作載荷常常是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合。但不論受力狀態(tài)如何復(fù)雜，都可利用靜力分析方法將復(fù)雜的受力狀態(tài)簡(jiǎn)化成上述四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)。因此，只要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡(jiǎn)單受力狀態(tài)下每個(gè)螺栓的工作載荷，然后將它們向量地迭加起來(lái)，便得到每個(gè)螺栓的總的工作載荷。一般說(shuō)，對(duì)普通螺栓可按軸向載荷或(和)傾覆力矩確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷或(和)轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)接所需要的預(yù)緊力，然后求出螺栓的總拉力。對(duì)鉸制孔用螺栓則按橫向載荷或(和)轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力。求得受力最大的螺栓及其聽(tīng)受的剪力后，再進(jìn)行單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。56 螺

38、栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)（續(xù)）57 螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力 (一)螺紋聯(lián)接件的材料 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋聯(lián)接件按材料的力學(xué)性能分出等級(jí)(簡(jiǎn)示于表58、59，詳見(jiàn)GBT3098.12000和GBT 3098.22000)：螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為十級(jí)，自3.6至12.9。小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字代表材料的抗拉強(qiáng)度極限的1100(B100)，小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字代表材料的屈服極限(s或0.2)與抗拉強(qiáng)度極限(B)之比值(屈強(qiáng)比)的10倍(10sB )。例如性能等級(jí)4.6，其中4表示材料的抗拉強(qiáng)度極限為400 MPa，6表示屈服極限與抗拉強(qiáng)度極限之比為0.6。螺母的性能等級(jí)分為七級(jí)，從4到12。數(shù)字粗略表示螺母保證(能

39、承受的)最小應(yīng)力min的1100(min100)。選用時(shí)，須注意所用螺母的性能等級(jí)應(yīng)不低于與其相配螺栓的性能等級(jí)。 適合制造螺紋聯(lián)接件的材料品種很多，常用材料有低碳鋼(Q215、10鋼)和中碳鋼(Q235、35鋼、45鋼)。對(duì)于承受沖擊、振動(dòng)或變載荷的螺紋聯(lián)接件，可采用低合金鋼、合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnSi等。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定8.8和8.8級(jí)以上的中碳鋼、低碳或中碳合金鋼都須經(jīng)淬火并回火處理。對(duì)于特殊用途(如防銹蝕、防磁、導(dǎo)電或耐高溫等)的螺紋聯(lián)接件，可采用特種鋼或銅合金，鋁合金等，并經(jīng)表面處理(如氧化、鍍鋅鈍化、磷化、鍍鎘等)。 普通墊圈的材料，推薦采用Q235、15鋼、35鋼，彈

40、簧墊圈用65Mn制造，并經(jīng)熱處理和表面處理。57 螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力（續(xù)） (二)螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)(靜、變載荷)、裝配情況(松聯(lián)接或緊聯(lián)接)以及螺紋聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)尺寸等因素有關(guān)。螺紋聯(lián)接件的許用拉應(yīng)力按下式確定： （5-39） 螺紋聯(lián)接件的許用切應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力p分別按下式確定： 對(duì)于鋼 對(duì)于鑄鐵 57 螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力（續(xù)） 58 提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，研究影響螺栓強(qiáng)度的因素和提高螺栓強(qiáng)度的措施，對(duì)提高聯(lián)接的可靠性有著重要的意義。 影響螺栓強(qiáng)度的因素很多，主要涉及到螺紋牙的載荷分配、應(yīng)力變化幅度、應(yīng)

41、力集中、附加應(yīng)力、材料的機(jī)械性能和制造工藝等幾個(gè)方面。下面分析各種因素對(duì)螺栓強(qiáng)度的影響以及提高強(qiáng)度的相應(yīng)措施。 (一)降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅 受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接，在最小應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)力幅越小，則螺栓越不容易發(fā)生疲勞破壞，聯(lián)接的可靠性越高。當(dāng)工作拉力在0F之間變化時(shí)，則螺栓的總拉力將在F0F2之間變動(dòng)。由式可知，在F0不變的條件下，若減小Cb或增大Cm，都可以達(dá)到減小總拉力F2的變動(dòng)范圍(即減小力幅a )的目的。但由式可知，在F0給定的條件下，減小Cb或增大Cm，都將引起殘余預(yù)緊力F1減小，降低了聯(lián)接的緊密性。因此，若在減小Cb和增大Cm的同時(shí)，適當(dāng)增加預(yù)緊力F0，就可以使F1不致減小太多或保持不變。這對(duì)改善聯(lián)接的可靠性和緊密性是有利的。但預(yù)緊力不宜增加過(guò)大，必須控制在所規(guī)定的范圍內(nèi)見(jiàn)式(52)，以免過(guò)分削弱螺栓的靜強(qiáng)度。 碳素鋼螺栓 F0 （0.60.7）S A 1 (52) 碳素鋼螺栓 F0 （0.50.6）S A 158 提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施（續(xù)）58 提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施（續(xù)）58 提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施（續(xù)）58 提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措