第5章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)課件

中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授連接的分類動(dòng)連接：靜連接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的連接。在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。靜連接可拆連接：不需毀壞連接中的任何一個(gè)零件就可拆開的聯(lián)接。例如：螺紋連接、鍵連接。不可拆連接：至少毀壞連接中的一部分才能拆開的連接。例如：鉚接、焊接等。過盈連接

機(jī)器是由不同的零件組合而成的，這些零件只有通過連接才能構(gòu)成完整的機(jī)器。在機(jī)械制造中，連接是指連接件與被連接件的組合。第二篇連接中國地質(zhì)大學(xué)專用1中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授第5章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)§5－1螺紋§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件§5－3螺紋連接的預(yù)緊§5－5螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算§5－7螺栓的材料和許用應(yīng)力§5－8提高螺栓連接強(qiáng)度的措施§5－9螺旋傳動(dòng)§5－4螺紋連接的防松§5－6螺栓組連接的設(shè)計(jì)中國地質(zhì)大學(xué)專用2中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成§5－1螺紋d2螺旋線——一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋——一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋中國地質(zhì)大學(xué)專用3中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋中國地質(zhì)大學(xué)專用4中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋的牙型潘存云教授研制矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o潘存云教授研制潘存云教授研制中國地質(zhì)大學(xué)專用5中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋潘存云教授研制左旋螺紋中國地質(zhì)大學(xué)專用6中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋一般:n≤4PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:S=n

P單線螺紋多線螺紋中國地質(zhì)大學(xué)專用7中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副中國地質(zhì)大學(xué)專用8中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制中國地質(zhì)大學(xué)專用9中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)中國地質(zhì)大學(xué)專用10中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授連接螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制中國地質(zhì)大學(xué)專用11中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋中國地質(zhì)大學(xué)專用12中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制圓柱螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制管螺紋中國地質(zhì)大學(xué)專用13中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授ψ潘存云教授研制(3)中徑d2

也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。βd1d2d(1)大徑d

與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2)

小徑d1

(4)

螺距P

相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5)

導(dǎo)程S(6)

螺紋升角ψ

中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tanψ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

αβψπd2SS=nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2(8)接觸高度

h

內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h中國地質(zhì)大學(xué)專用14中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授

普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。60?螺紋的精度等級(jí):A級(jí)B級(jí)C級(jí)公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場合受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的連接用于一般連接，最常用粗牙螺紋應(yīng)用最廣。細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高缺點(diǎn)：不耐磨，易滑扣。應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙dP細(xì)牙dP細(xì)牙中國地質(zhì)大學(xué)專用15中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制梯形螺紋：梯形鋸齒形30o3o30o為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側(cè)角β比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時(shí)，梯形螺紋可消除因摩擦而產(chǎn)生的間隙，應(yīng)用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，但只適合單向傳動(dòng)。鋸齒形螺紋:常用于傳動(dòng)。β=15oβ=3o

粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基本尺寸見后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）。螺紋的基本尺寸：中國地質(zhì)大學(xué)專用16中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸mm30.52.6752.459公稱直徑（大徑）粗牙細(xì)牙

D

d

螺距P

中徑D2d2小徑D2d2螺距P

40.73.5453.24250.83.5454.1340.350.5615.3504.91881.257.1886.647101.59.0268.3761.25,10.75121.7510.86310.1061.5,1.250.5(14)212.70111.8351.5,116214.70113.835(18)2.516.37615.294202.518.37617.294(20)2.520.37619.29424322.05220.752(27)325.05223.752303.527.72726.2112,1.5,1注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列H=0.866P

d2=d-0.6495P

d1=d-1.0825PD1、d1——內(nèi)、外螺紋小徑D2、d2——內(nèi)、外螺紋中徑D、d

——內(nèi)、外螺紋大徑P——螺距標(biāo)記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑24、螺距3)M24×1.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4D

dD2

d2D1

d1P/2P/430?60?90?中國地質(zhì)大學(xué)專用17中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制

細(xì)牙普通螺紋基本尺寸mm螺距P

中徑D2、d2

小徑D1、d10.35d-1+0.773d-1+0.6210.5d-1+0.675d-1+0.4590.75d-1+0.513d-1+0.1881d-1+0.35d-2+0.9181.25d-1+0.188d-2+0.6471.5d-1+0.026d-2+0.3762d-2+0.701d-3+0.8353d-2+0.052d-4+0.752中國地質(zhì)大學(xué)專用18中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制

梯形螺紋基本尺寸mm標(biāo)記示例：Tr48×8(梯形螺紋，直徑48，螺距8)P

h3=H4

ac

第1系列第2系列D2d2

D1

螺距螺紋牙高牙頂間隙公稱直徑d

中徑內(nèi)螺紋小徑

126.50.590、10085、95d-6d-12105.50.540、70、8038、42、65d-5d-1086.50.548、5246、50d-4d-842.250.2516、2018d-2d-452.750.2524、2822、26d-2.5d-562.250.532、3630、34d-3d-6內(nèi)螺紋外螺紋dPR1R2D1D4H1D2d2d3acac30?

H4R2中國地質(zhì)大學(xué)專用19中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dd2d1P用螺紋密封的管螺紋普通細(xì)牙螺紋管螺紋非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁α=55?）用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁α=55?）60?圓錐管螺紋公稱直徑——管子的公稱通徑。強(qiáng)調(diào)與普通螺紋不同55?55?非螺紋密封的管螺紋dd2d1Pφ2φ中國地質(zhì)大學(xué)專用20中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授三、螺紋副的受力關(guān)系、效率和自鎖1、螺紋副中軸向力與圓周力的關(guān)系

圓周力：擰緊時(shí)松開時(shí)2、螺紋傳動(dòng)的效率

擰緊時(shí)松開時(shí)螺紋的效率與螺紋升角和當(dāng)量摩擦角有關(guān)。一般情況下，螺紋線數(shù)越多，升角越大，則效率越高；相反，升角越小，效率越低。三角形螺紋的當(dāng)量摩擦角大于矩形螺紋的當(dāng)量摩擦角，因此效率低于矩形螺紋的效率。由于傳動(dòng)螺紋要求效率高、省力，所以多采用矩形、梯形或鋸齒形螺紋；而連接螺紋要求連接緊固、自鎖性好，所以多采用三角形螺紋。式中：F—軸向力中國地質(zhì)大學(xué)專用21

3、螺紋的自鎖

自鎖條件

當(dāng)量摩擦角

當(dāng)量摩擦系數(shù)為了保證連接螺紋具有自鎖性，三角形螺紋標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)基本參數(shù)和尺寸關(guān)系作了合理匹配。例如普通粗牙三角螺紋的螺紋升角=1.5～5,小于當(dāng)量摩擦角，因而都是自鎖的。至于普通細(xì)牙螺紋，因螺距小，螺紋升角也小，所以自鎖性更好。3、螺紋的自鎖22中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接：普通螺栓連接、鉸制孔用螺栓連接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長度l1鉸制孔用螺栓靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;鉸制孔用螺栓l1≈d;螺紋伸出長度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到被連接件邊緣的距離e=d+(3~6)mm潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制d孔與螺桿之間留有間隙潘存云教授研制潘存云教授研制普通螺栓中國地質(zhì)大學(xué)專用23中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型螺釘連接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：aee雙頭螺柱連接

連接件厚，允許拆裝。鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1

、e、a與螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件d中國地質(zhì)大學(xué)專用24中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接：普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接基本類型螺釘連接雙頭螺柱連接緊定螺釘連接緊定螺釘§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件潘存云教授研制中國地質(zhì)大學(xué)專用25中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭LdL0小六角頭中國地質(zhì)大學(xué)專用26中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授dL0L1LL1

——座端長度L0

——螺母端長度二、螺紋緊固件螺紋緊固件雙頭螺柱螺栓中國地質(zhì)大學(xué)專用27中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授二、螺紋緊固件螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓中國地質(zhì)大學(xué)專用28中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺紋緊固件潘存云教授研制地腳螺栓潘存云教授研制起吊螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋連接T型螺栓中國地質(zhì)大學(xué)專用29中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授二、螺紋緊固件螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標(biāo)羅列有６０余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋連接六角螺母六角扁螺母六角厚螺母潘存云教授研制圓螺母中國地質(zhì)大學(xué)專用30中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制其它螺母：中國地質(zhì)大學(xué)專用31中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制其它螺母：中國地質(zhì)大學(xué)專用32中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。專用螺紋連接中國地質(zhì)大學(xué)專用33中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授§5－3螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：增強(qiáng)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(duì)移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。

一、概述一般螺紋連接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)轭A(yù)緊力的大小對(duì)螺紋連接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。碳素鋼螺栓：F0≤(0.6~0.7)σsA1合金鋼螺栓：F0≤(0.5~0.6)σsA1A1——危險(xiǎn)截面積，A1≈πd21/4中國地質(zhì)大學(xué)專用34中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授二、

擰緊力矩T1——克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；T2——克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)預(yù)緊力為F0

或預(yù)緊力（不受軸向載荷）fc——摩擦因子。無潤滑時(shí)取fc=0.15Rf——支撐面摩擦半徑。rf=(dw+d0)/4簡化公式

適用于M10~M60的粗牙螺紋，f’=0.15,fc=0.15,

T≈0.2F0dFa是由連接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊

可靠，應(yīng)取：總力矩

注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用大于M12的螺栓。Fad0dT中國地質(zhì)大學(xué)專用35中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授測力矩扳手預(yù)緊力控制方法:連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(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓連接，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(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。F定力矩扳手通常螺紋連接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。(1)憑手感經(jīng)驗(yàn)(2)測力矩扳手(3)定力矩扳手(4)測定伸長量潘存云教授研制LSLMLS中國地質(zhì)大學(xué)專用36中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授尼龍圈鎖緊螺母連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(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓連接，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(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的方法1.利用附加摩擦力防松彈簧墊圈對(duì)頂螺母§5－3螺紋連接的防松防松——防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。中國地質(zhì)大學(xué)專用37中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授開口銷與六角開槽螺母串聯(lián)鋼絲2.采用專門防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈潘存云教授研制潘存云教授研制中國地質(zhì)大學(xué)專用38中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授沖點(diǎn)防松法3.其它方法防松1~1.5P用沖頭沖2至3點(diǎn)粘合法防松涂粘合劑中國地質(zhì)大學(xué)專用39§5－5螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算實(shí)質(zhì)：根據(jù)連接的類型、連接的配合情況、載荷狀況進(jìn)行受力分析，找出螺栓組內(nèi)受力最大的螺栓及其所受的力，然后按單個(gè)螺栓，按相應(yīng)條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。方法：受力分析→確定失效形式→建立計(jì)算準(zhǔn)則→建立強(qiáng)度計(jì)算公式?！?－5螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算40中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授中國地質(zhì)大學(xué)專用41單個(gè)螺栓的受力形式螺栓有受拉螺栓和受剪螺栓兩種。受拉螺栓承受拉應(yīng)力，可承受軸向載荷也可承受橫向載荷；受剪螺栓承受剪應(yīng)力，只能承受橫向載荷。受橫向力受軸向力（只能是普通螺栓）普通螺栓聯(lián)接：受軸向拉伸鉸制孔用螺栓聯(lián)接擠壓剪切受拉松螺栓聯(lián)接：受軸向工作載荷的拉伸作用受拉緊螺栓聯(lián)接：受軸向工作載荷的拉伸作用單個(gè)螺栓的受力形式受橫向力受軸向力普通螺栓聯(lián)接：受軸向拉伸鉸42中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授螺栓連接的主要失效形式滑扣

因經(jīng)常拆裝受拉螺栓塑性變形螺紋部分疲勞斷裂受剪螺栓剪斷壓潰螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸——軸向變載荷斷裂中國地質(zhì)大學(xué)專用43中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓連接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件式中d1——螺紋小徑mm，[σ]——許用應(yīng)力二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算FaFa力除以面積設(shè)計(jì)公式裝配時(shí)需要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接3.承受工作剪力的緊螺栓連接裝配時(shí)不須要擰緊中國地質(zhì)大學(xué)專用44中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。拉應(yīng)力1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力對(duì)于M10~M64的普通鋼制螺紋，可?。篢anρ’≈f‘=0.17，d2/d1=1.04~1.08,tanρ’≈0.5得：

τ≈0.5σ分母為抗剪截面系數(shù)計(jì)算應(yīng)力由此可見，對(duì)于M10~M64普通螺紋的鋼制緊螺栓連接，在擰緊時(shí)，雖然同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)，可以只考慮拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將預(yù)緊力增大30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。強(qiáng)度條件中國地質(zhì)大學(xué)專用45中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，預(yù)緊力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C——可靠性系數(shù)，常取C=1.1~1.3預(yù)緊力F0

f——摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取f=0.1~0.15m——結(jié)合面數(shù)上圖m=1,下圖m=2若取f=0.15，C=1.2,m=1,

則F0

≥8F→結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0中國地質(zhì)大學(xué)專用46中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FF/2F/2潘存云教授研制D2.受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接改進(jìn)措施：(1)采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用(2)采用無間隙的鉸制孔用螺栓。設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為pπD2/4F

=ZpFF中國地質(zhì)大學(xué)專用47中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制

預(yù)緊

狀態(tài)潘存云教授研制特別注意，軸向載荷：F2≠

F0+F加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長λb→被連接件受壓縮短λm加載F

后:螺栓總伸長量增加為總拉力為被連接件壓縮量減少為

殘余預(yù)緊力減少為F1

很顯然F1<F0被連接件放松了?λ+λbλm-?λF0F0受載變形松弛狀態(tài)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F2F2F2=F+F1F1F1FFλmλb?λ?λ

F0F0中國地質(zhì)大學(xué)專用48中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制λb?λ連接件變形力螺栓變形力?Fb?Fm螺栓變形力F2F1FF0F0F0λbarctanCbarctanCmλmλm中國地質(zhì)大學(xué)專用49中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授力螺栓變形arctanCb潘存云教授研制——相對(duì)剛度系數(shù)F=?Fb+?Fm=(Cb+Cm

)?δCb+CmCbF2=F0+FCb+CmCbF1=F0–F

1-F1=F0-?F=F0

-Cm

?δF2=F0

+?Fb=F0

+Cb

?δCb+CmF?λ=FF2?FbF0?λ代入得：表5－4螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)墊片類型金屬墊片或無墊片皮革銅皮石棉橡膠0.2~0.30.70.80.9Cb+CmCb?FmF1中國地質(zhì)大學(xué)專用50中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授靜強(qiáng)度條件重要場合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)公式當(dāng)工作拉力在0~F之間變化時(shí)，螺栓所受總拉力在F0

~F2之間變化。F2

F0

θm

θbF若不考慮摩擦力矩的影響，有中國地質(zhì)大學(xué)專用51中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授DI因?yàn)棣襪in=const,應(yīng)力工作點(diǎn)M落在ODGI區(qū)域內(nèi)，依據(jù)疲勞強(qiáng)度理論有其中σ-1tc——螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限。疲勞極限σ-1

σ-1tc10160~220120~150Q215170~220120~16035220~300170~22045250~340190~25040Cr320~440240~340材料Ψσ——材料特性系數(shù)碳素鋼ψσ

=0.1~0.2合金鋼ψσ

=0.3~0.3σminσ-1eσ-1σaσmOCAσSGMM’3Kσ

——綜合影響系數(shù)S

——安全系數(shù)見下頁中國地質(zhì)大學(xué)專用52中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)S

碳素鋼5~44~2.52.5~2碳素鋼12.5~8.58.58.5~12.5M6~M16M16~M30M30~M60M16~M16M16~M30M30~M60不控制預(yù)緊力的計(jì)算控制預(yù)緊力的計(jì)算受載類型靜載荷變載荷松螺栓連接1.2~1.7合金鋼5.7~55~3.43.4~3合金鋼10~6.86.86.8~101.2~1.51.2~1.5(Sa=2.5~4)鋼：Sτ=2.5，Sp=1.25鋼：Sτ=3.5~5，Sp=1.5鑄鐵：Sp=2.0~2.5鑄鐵：Sp=2.5~3鉸制孔用螺栓連接受軸向及橫向載荷的普通螺栓連接緊螺栓連接中國地質(zhì)大學(xué)專用53中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制

這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在連接接合面處，螺栓桿則受剪切。3．承受工作剪力的緊螺栓連接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F——螺栓所受的工作剪力，單位為N；Lmin鉸制孔用螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin≥1.25d0d0——螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin——螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm。中國地質(zhì)大學(xué)專用54中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授§5－6螺栓組連接的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和連接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式?！鵀榱吮阌诩庸ぶ圃旌蛯?duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對(duì)稱的簡單幾何形狀

圓形

圓環(huán)形

矩形

矩形框

三角形中國地質(zhì)大學(xué)專用55中國地質(zhì)大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制▲螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理FF(1)對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置８個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理(2)當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。中國地質(zhì)大學(xué)專用56中國地質(zhì)大學(xué)專用