螺纹联接.pptx

工程应用工程应用第第第第1 1页页页页/共共共共8888页页页页工程应用工程应用桑桑塔塔纳纳轿轿车车返回返回第第第第2 2页页页页/共共共共8888页页页页工程应用工程应用机机床床返回返回第第第第3 3页页页页/共共共共8888页页页页工程应用工程应用摩摩托托车车返回返回第第第第4 4页页页页/共共共共8888页页页页工程应用工程应用飞飞机机机机翼翼返回返回第第第第5 5页页页页/共共共共8888页页页页工程应用工程应用发发动动机机气气缸缸返回返回第第第第6 6页页页页/共共共共8888页页页页化化工工管管道道工程应用工程应用返回返回第第第第7 7页页页页/共共共共8888页页页页自自行行车车工程应用工程应用返回返回第第第第8 8页页页页/共共共共8888页页页页锁锁紧紧螺螺母母工程应用工程应用返回返回第第第第9 9页页页页/共共共共8888页页页页汽汽车车轮轮胎胎工程应用工程应用返回返回第第第第1010页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系 连接是指被连接件与连接件的组合。常见的连接是指被连接件与连接件的组合。常见的机械连接有两类：机械连接有两类：一是机械一是机械动连接动连接，如运动副；，如运动副；二是机械二是机械静连接静连接，本章所学习内容是机械静，本章所学习内容是机械静连接问题。连接问题。连连 接接不可拆连接不可拆连接装拆方便，多次装拆无损于装拆方便，多次装拆无损于使用性能。如使用性能。如螺纹连接、键连螺纹连接、键连接、销连接接、销连接在拆开连接时会损坏连接在拆开连接时会损坏连接中的零件或使用性能。如中的零件或使用性能。如焊焊接、铆接、粘接接、铆接、粘接概概概概 述述述述可拆连接可拆连接（永久性连接永久性连接）第第第第1111页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系一、螺纹线、螺纹、螺纹副一、螺纹线、螺纹、螺纹副二、螺纹分类二、螺纹分类三、螺纹的主要几何参数三、螺纹的主要几何参数21 螺纹参数螺纹参数第第第第1212页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系一、螺纹线、螺纹、螺纹副一、螺纹线、螺纹、螺纹副1、螺纹线：、螺纹线：将一倾斜角为将一倾斜角为的直线绕在圆柱的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋线。体上便形成一条螺旋线。2、螺纹：、螺纹：平平面面始始终终通通过过圆圆柱柱体体轴轴线线就就得得到到螺螺纹纹。若若改改变变平平面面图图形形的的形形状状，可可得得到到三三角角形形、梯梯形形、锯齿形锯齿形、矩形、矩形螺纹螺纹。取一个平面图形沿螺旋线运动并使取一个平面图形沿螺旋线运动并使3、螺纹副：、螺纹副：内外螺纹旋合组成螺旋内外螺纹旋合组成螺旋副或称螺纹副。副或称螺纹副。第第第第1313页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系3 3、常用的螺纹牙型、特点及应用、常用的螺纹牙型、特点及应用梯形螺纹梯形螺纹结构：牙形角特点：效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用：用于传动 矩形螺纹矩形螺纹 结构：牙形角性能：效率较高、牙根强度小、工艺性差 应用：用于传动 矩齿形螺纹矩齿形螺纹 结构：工作面的牙型斜角为3 非工作面的牙型斜角为30 性能：效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用：用于单向受力的螺纹连接或螺旋传动 管管 螺螺 纹纹结构：牙形角性能：自锁性好,牙根强度高，工艺性好 应用：用于连接 三角形螺纹三角形螺纹结构：牙形角特点：连接紧密，内外螺纹无间隙 应用：密封性要求较高的场合 第第第第1414页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系连接：效率低、自锁性好。传动：效率高、自锁性差。螺纹牙形：三角形、矩形、梯形、锯齿形等3033060三角形梯形锯齿形矩形单线，用于连接双线或多线，常用于传动粗牙：一般情况下使用。细牙：牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。用于变载荷场合。连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。第第第第1515页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系二、螺纹分类二、螺纹分类1、螺纹的牙型：、螺纹的牙型：2、螺纹的、螺纹的旋向旋向：3、螺纹的、螺纹的线数线数（头数）：（头数）：4、母体形状：、母体形状：6 6、按位置：、按位置：三角形、梯形、锯齿形；三角形、梯形、锯齿形；左旋、右旋；左旋、右旋；单线、等距排列多线；单线、等距排列多线；圆柱螺纹、圆锥螺纹；圆柱螺纹、圆锥螺纹；内螺纹、外螺纹；内螺纹、外螺纹；5、按作用：、按作用：连接螺纹、传动螺纹；连接螺纹、传动螺纹；第第第第1616页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系1 1、将螺纹轴线竖直、将螺纹轴线竖直放置，螺旋线放置，螺旋线自左自左向右向右逐渐逐渐升高升高的是的是右旋右旋螺纹。反之也螺纹。反之也成立。成立。2 2、从端部沿轴线看从端部沿轴线看去，当螺纹去，当螺纹顺时针顺时针方向方向旋转旋转为为旋进旋进时，时，此螺纹为此螺纹为右旋右旋螺纹。螺纹。左左旋旋右右旋旋旋向判断方法旋向判断方法第第第第1717页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系双线螺纹双线螺纹单线螺纹单线螺纹第第第第1818页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系三、螺纹的主要几何参数：三、螺纹的主要几何参数：1 1）大径（外径）大径（外径）大径（外径）大径（外径）d d 与外与外与外与外（内）（内）（内）（内）螺纹牙顶螺纹牙顶螺纹牙顶螺纹牙顶（底）（底）（底）（底）相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。2 2）小径（内径）小径（内径）小径（内径）小径（内径）d d1 1 与外螺纹牙底相重合的与外螺纹牙底相重合的与外螺纹牙底相重合的与外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。假想圆柱体直径。假想圆柱体直径。假想圆柱体直径。3 3）中径）中径）中径）中径d d2 2 假想圆柱面的直径，该圆柱的母线上假想圆柱面的直径，该圆柱的母线上假想圆柱面的直径，该圆柱的母线上假想圆柱面的直径，该圆柱的母线上牙形沟槽和凸起宽度相等。牙形沟槽和凸起宽度相等。牙形沟槽和凸起宽度相等。牙形沟槽和凸起宽度相等。第第第第1919页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系4 4 4 4）螺距）螺距）螺距）螺距P P P P 螺纹螺纹螺纹螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距相邻两个牙型上对应点间的轴向距相邻两个牙型上对应点间的轴向距相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。离。离。离。5 5 5 5）导程（）导程（）导程（）导程（S S S S）螺纹上螺纹上螺纹上螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周任一点沿同一条螺旋线转一周任一点沿同一条螺旋线转一周任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。所移动的轴向距离。所移动的轴向距离。所移动的轴向距离。6 6 6 6）线数）线数）线数）线数n n n n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4n4n4n4。螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S=nP S=nP S=nP S=nP 第第第第2020页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系7 7）螺螺纹纹升升角角中中径径圆圆柱柱面面上上螺螺旋旋线线的的切切线线与与垂垂直直于于螺旋线轴线的平面的夹角。螺旋线轴线的平面的夹角。t tg =nP/d=nP/d2 28 8）牙牙型型角角轴轴向向截截平平面面内内螺螺纹纹牙牙型型相相邻邻两两侧侧边边的的夹夹角角。牙牙型型侧侧边边与与螺螺纹纹轴轴线线的的垂垂线线间间夹夹角角称称为为牙牙侧侧角角（牙牙型斜角）型斜角）。对称牙侧角对称牙侧角 /2/2第第第第2121页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系一、一、矩形螺纹矩形螺纹二、二、非矩形螺纹非矩形螺纹22 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁三、三、螺旋副螺旋副效率效率第第第第2222页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系一、矩形螺纹一、矩形螺纹一、矩形螺纹一、矩形螺纹（=0=0=0=0)1、螺纹受力分析、螺纹受力分析摩擦角摩擦角摩擦角摩擦角：f=tg g称为摩擦系数。称为摩擦系数。称为摩擦系数。称为摩擦系数。（1 1）把螺旋副在）把螺旋副在）把螺旋副在）把螺旋副在力矩力矩力矩力矩和和和和轴向载荷轴向载荷轴向载荷轴向载荷作用作用作用作用下的运动，看成作用在中径的水平力推下的运动，看成作用在中径的水平力推下的运动，看成作用在中径的水平力推下的运动，看成作用在中径的水平力推动滑块沿螺纹运动。动滑块沿螺纹运动。动滑块沿螺纹运动。动滑块沿螺纹运动。第第第第2323页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系FaFFnFrf Fn （2 2）将矩形螺纹沿中径）将矩形螺纹沿中径）将矩形螺纹沿中径）将矩形螺纹沿中径d d2 2展开得一斜面。展开得一斜面。展开得一斜面。展开得一斜面。图中图中图中图中 为螺旋升角，为螺旋升角，为螺旋升角，为螺旋升角，F Fa a为轴向载荷，为轴向载荷，为轴向载荷，为轴向载荷，F F为水平推力，为水平推力，为水平推力，为水平推力，F Fn n为法向反力，为法向反力，为法向反力，为法向反力，F Ff f为为为为摩擦力，摩擦力，摩擦力，摩擦力，f为摩擦系数，为摩擦系数，为摩擦系数，为摩擦系数，为为为为摩擦角，摩擦角，摩擦角，摩擦角，法向反力法向反力法向反力法向反力F Fn n与摩擦力与摩擦力与摩擦力与摩擦力F Ff f的的的的总反力为总反力为总反力为总反力为F Fr r。第第第第2424页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系F=Fa tg(+)（3）其受力状况可以理解为：）其受力状况可以理解为：作用在滑块上作用在滑块上F为一驱动力，轴向载荷为一驱动力，轴向载荷 Fa为为一阻力。一阻力。FaFFnFrf Fn v若使滑块等速沿斜面上升，滑块所受三力平衡：可得：+FaFFrF+Fa+Fr=0拧紧时：拧紧时：第第第第2525页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系F=Fa tg(-)松开时：松开时：相当于使滑块等速沿斜相当于使滑块等速沿斜面面下滑下滑，轴向载荷轴向载荷 FaFa变为驱动力，变为驱动力，F F变为维变为维持持滑块等速运动所需的滑块等速运动所需的平衡力。平衡力。FaFFrf Fnv Fn FFrFa-可得：第第第第2626页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系F=Fa tg(-)（1）-0，F 0分析：说明滑块在重力作用下下滑，必须给以止动力，说明滑块在重力作用下下滑，必须给以止动力，防止加速下滑。防止加速下滑。（2）-0，F 0 说明滑块说明滑块不能不能在重力作用下下滑。这一现象称在重力作用下下滑。这一现象称为为自锁自锁现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。2、螺纹自锁：、螺纹自锁：第第第第2727页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系第第第第2828页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系二、非矩形螺纹二、非矩形螺纹（0 0)三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹1 1、螺纹受力分析：、螺纹受力分析：、螺纹受力分析：、螺纹受力分析：唯一差别是：唯一差别是：唯一差别是：唯一差别是：法向力比矩形螺纹大。法向力比矩形螺纹大。法向力比矩形螺纹大。法向力比矩形螺纹大。（忽略升角（忽略升角（忽略升角（忽略升角的影响）的影响）的影响）的影响）第第第第2929页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系这时这时螺纹的螺纹的摩擦阻力为：摩擦阻力为：在在Fa的的作用下，法向反力比矩形螺纹大：作用下，法向反力比矩形螺纹大：f 称为当量摩擦系数称为当量摩擦系数称为当量摩擦角称为当量摩擦角这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。为牙型斜角为牙型斜角第第第第3030页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系 用用f 取代取代f，用，用取代取代，就可像矩形螺纹那样对，就可像矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行受力分析非矩形螺纹进行受力分析上升：上升：F=Fa tg(+)下滑：下滑：F=Fa tg(-)2、螺纹、螺纹自锁自锁条件为：条件为：第第第第3131页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系三、螺旋副效率：三、螺旋副效率：螺旋副的效率问题是由于摩擦引起的：螺旋副的效率问题是由于摩擦引起的：上升：上升：在同样的载荷在同样的载荷Fa，同样的牵引速度同样的牵引速度V，走过同样的，走过同样的距离距离S情况下：情况下：F=Fa tg()若不考虑摩擦时：若不考虑摩擦时：若考虑摩擦时：若考虑摩擦时：F=Fa tg(+)没有摩擦时，需要的输入功没有摩擦时，需要的输入功=FS=Fa S tg()考虑摩擦时，需要的输入功考虑摩擦时，需要的输入功=FS=Fa Stg(+)理论上理论上实际上实际上 FaFFr+FaFFr第第第第3232页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系所以：所以：所以：所以：从上式可以看出：从上式可以看出：从上式可以看出：从上式可以看出：当当当当 不变时，不变时，不变时，不变时，与与与与 的关的关的关的关系如右图所示。系如右图所示。系如右图所示。系如右图所示。取：取：取：取：可得：可得：可得：可得：当当当当=45=45 -时效时效时效时效率最高率最高率最高率最高。常取常取常取常取2525 左。左。左。左。太大会引太大会引太大会引太大会引起制造困难，且效率增高起制造困难，且效率增高起制造困难，且效率增高起制造困难，且效率增高也不显著也不显著也不显著也不显著。第第第第3333页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系有粗牙普通螺纹有粗牙普通螺纹M10和和M68，请说明在静载荷下这，请说明在静载荷下这两种螺纹能否自锁（已知摩擦系数两种螺纹能否自锁（已知摩擦系数f=0.10.15）例题例题1 11、首先求螺纹升角、首先求螺纹升角。解：解：M10螺纹：螺纹：M68螺纹：螺纹：查手册，得：查手册，得：螺距螺距P=1.5mm，中径，中径d2=9.026mm；螺距螺距P=6mm，中径中径d2=64.103mm。M10螺纹升角：螺纹升角：M68螺纹升角：螺纹升角：第第第第3434页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系2、求当量摩擦角、求当量摩擦角 。则当量摩擦角则当量摩擦角 为：为：普通螺纹牙型角普通螺纹牙型角=60o牙侧角牙侧角 =30o摩擦系数摩擦系数f取为：取为：0.1因为因为:同理同理:10=3.03o，所以能够所以能够自锁自锁。68=1.707o，所以能够所以能够自锁自锁。单线普通螺纹的升角约在单线普通螺纹的升角约在单线普通螺纹的升角约在单线普通螺纹的升角约在1.5-3.51.5-3.5之间，大大小于当量摩擦角，因之间，大大小于当量摩擦角，因之间，大大小于当量摩擦角，因之间，大大小于当量摩擦角，因此在静载荷下都能保证自锁。此在静载荷下都能保证自锁。此在静载荷下都能保证自锁。此在静载荷下都能保证自锁。第第第第3535页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系已知梯形螺纹已知梯形螺纹n=1,d=36mm,P=6mm,f=0.08,求：求：1.能否自锁能否自锁?2.起重器的总效率起重器的总效率?例题2 第第第第3636页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系解：解：解：解：第第第第3737页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系第第第第3838页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系一、一、螺纹联结基本类型螺纹联结基本类型二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件 2 2 2 23 3 3 3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 第第第第3939页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型a)普通螺栓连接：普通螺栓连接：1、螺栓连接螺栓连接 被连接件通孔不带螺纹，被连接件不太厚，被连接件通孔不带螺纹，被连接件不太厚，装拆方便。装拆方便。螺杆带钉头，螺杆穿过通孔与螺母配合螺杆带钉头，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，可多次装拆，应用较广。失，结构简单，可多次装拆，应用较广。第第第第4040页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系第第第第4141页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系b)铰制孔用螺栓连接：铰制孔用螺栓连接：装配后无间隙，主要装配后无间隙，主要承受垂直于螺栓轴线的横承受垂直于螺栓轴线的横向载荷，也可作定位用，向载荷，也可作定位用，采用采用基孔制过渡配合基孔制过渡配合铰制铰制孔螺栓连接孔螺栓连接第第第第4242页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系2、螺钉连接、螺钉连接 螺钉直接旋入被连接的螺钉直接旋入被连接的螺孔，结构比较简单，这种连螺孔，结构比较简单，这种连接接不宜经常装拆，以免被连件不宜经常装拆，以免被连件的螺纹孔磨损而修复困难的螺纹孔磨损而修复困难。第第第第4343页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系3 3 3 3、双头螺柱连接、双头螺柱连接、双头螺柱连接、双头螺柱连接 多用于较厚的被连接件或多用于较厚的被连接件或多用于较厚的被连接件或多用于较厚的被连接件或为了结构紧凑而采用盲孔的连为了结构紧凑而采用盲孔的连为了结构紧凑而采用盲孔的连为了结构紧凑而采用盲孔的连接。允许多次装拆，而不会损接。允许多次装拆，而不会损接。允许多次装拆，而不会损接。允许多次装拆，而不会损坏被连接零件。其中一被连接坏被连接零件。其中一被连接坏被连接零件。其中一被连接坏被连接零件。其中一被连接件需要切制螺纹螺杆，件需要切制螺纹螺杆，件需要切制螺纹螺杆，件需要切制螺纹螺杆，螺柱螺柱螺柱螺柱两两两两端无钉头，但均有螺纹，装配端无钉头，但均有螺纹，装配端无钉头，但均有螺纹，装配端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端时一端旋入被连接件，另一端时一端旋入被连接件，另一端时一端旋入被连接件，另一端配以螺母。拆装时只需拆螺母，配以螺母。拆装时只需拆螺母，配以螺母。拆装时只需拆螺母，配以螺母。拆装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中而不将双头螺栓从被连接件中而不将双头螺栓从被连接件中而不将双头螺栓从被连接件中拧出。拧出。拧出。拧出。第第第第4444页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系4、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接特点和应用：特点和应用：特点和应用：特点和应用：旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一连接件的表面或顶入相应的坑中，以固端顶住另一连接件的表面或顶入相应的坑中，以固端顶住另一连接件的表面或顶入相应的坑中，以固端顶住另一连接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力和转矩定两个零件的相互位置，并可传递不大的力和转矩定两个零件的相互位置，并可传递不大的力和转矩定两个零件的相互位置，并可传递不大的力和转矩第第第第4545页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件1、螺栓、螺栓2、双头螺柱、双头螺柱3、螺钉、紧定螺钉、螺钉、紧定螺钉4、螺母、螺母5、垫圈、垫圈垫圈作用：垫圈作用：增加被连接件的支撑面积以减少增加被连接件的支撑面积以减少接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被连接件接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。的表面。第第第第4646页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系第第第第4747页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系平垫圈平垫圈平垫圈平垫圈 弹簧垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈 圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈 圆螺母圆螺母圆螺母圆螺母六角头螺栓六角头螺栓六角头螺栓六角头螺栓双头螺柱双头螺柱双头螺柱双头螺柱六角螺母六角螺母六角螺母六角螺母六角开槽螺母六角开槽螺母六角开槽螺母六角开槽螺母内六角圆柱头螺钉内六角圆柱头螺钉内六角圆柱头螺钉内六角圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽沉头螺钉开槽沉头螺钉开槽沉头螺钉开槽沉头螺钉紧定螺钉紧定螺钉紧定螺钉紧定螺钉第第第第4848页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系六角螺母六角螺母标准连接件标准连接件第第第第4949页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系异形螺母异形螺母标准连接件标准连接件第第第第5050页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系 2-42-4 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松第第第第5151页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系螺旋副的拧紧力螺旋副的拧紧力矩矩 一般情况一般情况一般情况一般情况下，螺纹连下，螺纹连下，螺纹连下，螺纹连接都需要拧接都需要拧接都需要拧接都需要拧紧，对重要紧，对重要紧，对重要紧，对重要的螺纹，必的螺纹，必的螺纹，必的螺纹，必须控制预紧须控制预紧须控制预紧须控制预紧力的大小，力的大小，力的大小，力的大小，以保证工作以保证工作以保证工作以保证工作的可靠性。的可靠性。的可靠性。的可靠性。第第第第5252页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系对于对于M10M64的普通粗牙螺纹，拧紧力矩：的普通粗牙螺纹，拧紧力矩：T=0.2 FT=0.2 F0 0 d(N.mm)d(N.mm)式中，式中，d为螺纹公称直径；为螺纹公称直径；F0为预紧力。为预紧力。F0由螺纹连接的由螺纹连接的要求决定。一般是取螺栓材料屈服极限的要求决定。一般是取螺栓材料屈服极限的50%70%。测力矩板手测力矩板手重要的螺纹应采用有重要的螺纹应采用有效的措施控制预紧力效的措施控制预紧力。一、拧紧力矩一、拧紧力矩一、拧紧力矩一、拧紧力矩第第第第5353页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松 实实际际工工作作中中，外外载载荷荷有有振振动动、变变化化、材材料料高高温温蠕蠕变变等等会会造造成成摩摩擦擦力力减减少少，螺螺纹纹副副中中正正压压力力在在某某一一瞬瞬间间消消失失，摩摩擦擦力力为为零零，从从而而使使螺螺纹纹连连接接松松动动，如如经经反反复复作作用用，螺螺纹纹连连接接就就会会松松驰驰而而失失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故 1 1、防松目的、防松目的 消消除除（或或限限制制）螺螺纹纹副副之之间间的的相相对对运运动动，或或增增大大相相对对运动的难度。运动的难度。2 2、防松原理、防松原理第第第第5454页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系 螺纹防松是防止螺纹副的相对转动。常用的方法见教材螺纹防松是防止螺纹副的相对转动。常用的方法见教材P71P71表表5-35-3。3 3、防松办法及措施、防松办法及措施 常用方法常用方法利用摩擦利用摩擦直接锁住直接锁住破坏螺纹副破坏螺纹副第第第第5555页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系防松方法防松方法螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松第第第第5656页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系防松方法防松方法螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松第第第第5757页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系防松方法防松方法螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松第第第第5858页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系防松方法防松方法螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松第第第第5959页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系2-5 螺栓连接强度计算螺栓连接强度计算第第第第6060页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系螺栓的强度计算就是确定小径螺栓的强度计算就是确定小径d d1 1或大径或大径d d1.螺栓杆拉断；螺栓杆拉断；2.接合面滑移；接合面滑移；3.螺纹的压溃和剪断；螺纹的压溃和剪断；4.磨损后的滑扣磨损后的滑扣螺栓的主要螺栓的主要失效形式失效形式有：有：一、松螺栓连接一、松螺栓连接一、松螺栓连接一、松螺栓连接 工作时不需要将螺母拧紧。工作时不需要将螺母拧紧。如吊钩螺栓如吊钩螺栓.螺栓所受拉力螺栓所受拉力工作载荷工作载荷=第第第第6161页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系松螺栓连接松螺栓连接松螺栓连接松螺栓连接强度条件强度条件强度条件强度条件：其中：其中：许用拉应力许用拉应力,MPad1螺纹小径螺纹小径第第第第6262页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系例题例题例题例题如下图所示，起重吊钩的起吊重量是如下图所示，起重吊钩的起吊重量是25kN25kN，吊钩材料为吊钩材料为3535钢，许用应力为钢，许用应力为60MPa60MPa，求吊钩，求吊钩尾部螺纹直径。尾部螺纹直径。根据：根据：有有解：解：第第第第6363页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系 查出的查出的d1比根据强度计算求得的比根据强度计算求得的d1值略大，强度合适。故吊钩尾部螺纹可采值略大，强度合适。故吊钩尾部螺纹可采用用M27。由手册查得：由手册查得：d=27mm时，时，d1=23.752mmd1=23.033mm第第第第6464页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系二、紧螺栓连接二、紧螺栓连接二、紧螺栓连接二、紧螺栓连接设计原则：设计原则：设计原则：设计原则：螺栓一般成组使用，每个螺栓受力可能都不同。螺栓一般成组使用，每个螺栓受力可能都不同。螺栓一般成组使用，每个螺栓受力可能都不同。螺栓一般成组使用，每个螺栓受力可能都不同。首先对螺栓进行受力计算。首先对螺栓进行受力计算。首先对螺栓进行受力计算。首先对螺栓进行受力计算。找出受力最大的螺栓所受的力进行设计。找出受力最大的螺栓所受的力进行设计。找出受力最大的螺栓所受的力进行设计。找出受力最大的螺栓所受的力进行设计。第第第第6565页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系1 1、连接受横向载荷，采用普通螺栓、连接受横向载荷，采用普通螺栓、连接受横向载荷，采用普通螺栓、连接受横向载荷，采用普通螺栓强度条件：强度条件：失效形式：失效形式：失效形式：失效形式：接合面产生滑移。为防止滑移，摩擦要足够大。接合面产生滑移。为防止滑移，摩擦要足够大。接合面产生滑移。为防止滑移，摩擦要足够大。接合面产生滑移。为防止滑移，摩擦要足够大。有有有有 fFfF0 0zmzm F Fs sKKs s 式中，式中，式中，式中，zz螺栓数，螺栓数，螺栓数，螺栓数，mm接合面数；接合面数；接合面数；接合面数；FsFs横向外载；横向外载；横向外载；横向外载；KsKs防滑系数，取防滑系数，取防滑系数，取防滑系数，取1.1-1.31.1-1.3。螺栓被拉断螺栓被拉断螺栓被拉断螺栓被拉断第第第第6666页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系设计公式：设计公式：式中，S为安全系数，取1.2-1.5。注意：注意：螺栓受拉力螺栓受拉力F0在在Fs变化情况下仍是变化情况下仍是F0。该强度条件是受横向工作载荷的螺栓在拧紧时不拉断的该强度条件是受横向工作载荷的螺栓在拧紧时不拉断的条件。条件。例题例题第第第第6767页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系2 2、连接受横向载荷，采用、连接受横向载荷，采用、连接受横向载荷，采用、连接受横向载荷，采用铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连接接合面不会产生相对滑移。接合面不会产生相对滑移。接合面不会产生相对滑移。接合面不会产生相对滑移。第第第第6868页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系（1）防剪断）防剪断 对钢，对钢，S=2.5 设计式设计式 第第第第6969页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：例题FFd0 Fs Fs单个螺栓一个受剪面单个螺栓一个受剪面 横向载荷横向载荷 d d0 0螺栓剪切面直径螺栓剪切面直径 螺栓杆与被连接件孔壁间螺栓杆与被连接件孔壁间接触受压的最小轴向长度接触受压的最小轴向长度（2）防压溃（主要用来校核）防压溃（主要用来校核）第第第第7070页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系3、连接受轴向载荷、连接受轴向载荷实例：气缸、液压缸缸盖与缸体的螺栓组连接实例：气缸、液压缸缸盖与缸体的螺栓组连接只采用普通受拉螺栓。只采用普通受拉螺栓。每个螺栓所受工作载荷每个螺栓所受工作载荷第第第第7171页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系如左图所示，当如左图所示，当螺母未拧紧时，螺螺母未拧紧时，螺栓螺母松驰状态栓螺母松驰状态.拧紧拧紧预紧状态预紧状态 凸缘凸缘F0 压压m m栓杆栓杆F0 拉拉bbmF0F0F0F0第第第第7272页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系螺栓杆螺栓杆受力变形图受力变形图被连接件被连接件受力变形图受力变形图力变形力变形第第第第7373页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系螺栓杆螺栓杆凸缘凸缘加载加载F F后后工作状态工作状态变形缩小变形缩小 拉力增加拉力增加 变形增加变形增加b b 继续拉长继续拉长压力减小压力减小第第第第7474页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系合合成成受受力力变变形形图图从图线可看出，螺栓受工作载荷从图线可看出，螺栓受工作载荷F F时，时，螺栓总载荷螺栓总载荷：F F1 1残余预紧力残余预紧力 第第第第7575页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系为保证连接的紧密性（即结合面不出现间隙）：为保证连接的紧密性（即结合面不出现间隙）：为保证连接的紧密性（即结合面不出现间隙）：为保证连接的紧密性（即结合面不出现间隙）：残余预紧力残余预紧力残余预紧力残余预紧力F F1 1必须大于零；必须大于零；必须大于零；必须大于零；工作载荷稳定时，工作载荷稳定时，工作载荷稳定时，工作载荷稳定时，F F1 1 =(0.20.6)=(0.20.6)F F;工作载荷不稳定时，工作载荷不稳定时，工作载荷不稳定时，工作载荷不稳定时，F F1 1 =(0.61.0)=(0.61.0)F F;对重要的有紧密性要求的连接，对重要的有紧密性要求的连接，对重要的有紧密性要求的连接，对重要的有紧密性要求的连接，F F1 1 =(1.51.8)=(1.51.8)F F;在一般计算中，先根据连接的工作要求定出在一般计算中，先根据连接的工作要求定出F F1 1 ,再计算再计算F F2 2=F+F=F+F1 1 ,最后最后带入强度计算式：带入强度计算式：第第第第7676页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系承受轴向载荷的紧螺栓承受轴向载荷的紧螺栓承受轴向载荷的紧螺栓承受轴向载荷的紧螺栓3 3可用载荷变形图分析各力之间的关系。螺栓的刚度：Cb 被联接件的刚度：Cm则螺栓的总拉力 第第第第7777页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系称为螺栓的相对刚度（系数）。螺栓的相对刚度系数与螺栓及被连接件的螺栓的相对刚度系数与螺栓及被连接件的材料、尺寸和结构有关，其值在材料、尺寸和结构有关，其值在01变化。变化。式中：式中：第第第第7878页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系一、一、一、一、螺栓的常用材料（螺栓的常用材料（螺栓的常用材料（螺栓的常用材料（P87 P87）2-6 2-6 2-6 2-6 螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力二、螺栓连接的许用应力二、螺栓连接的许用应力二、螺栓连接的许用应力二、螺栓连接的许用应力一般用途：碳素钢；一般用途：碳素钢；一般用途：碳素钢；一般用途：碳素钢；重要连接：合金钢重要连接：合金钢重要连接：合金钢重要连接：合金钢许用应力：见表许用应力：见表许用应力：见表许用应力：见表5-105-10第第第第7979页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系 螺栓连接承受轴向螺栓连接承受轴向螺栓连接承受轴向螺栓连接承受轴向变载荷时，螺栓的损坏变载荷时，螺栓的损坏变载荷时，螺栓的损坏变载荷时，螺栓的损坏多为螺栓杆部分的疲劳多为螺栓杆部分的疲劳多为螺栓杆部分的疲劳多为螺栓杆部分的疲劳断裂，通常发生在应力断裂，通常发生在应力断裂，通常发生在应力断裂，通常发生在应力集中较严重的地方，如：集中较严重的地方，如：集中较严重的地方，如：集中较严重的地方，如：螺栓头部、螺纹收尾部螺栓头部、螺纹收尾部螺栓头部、螺纹收尾部螺栓头部、螺纹收尾部和螺母支撑平面所在处和螺母支撑平面所在处和螺母支撑平面所在处和螺母支撑平面所在处的螺纹。的螺纹。的螺纹。的螺纹。2-7 2-7 提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施 下面说明影响螺栓强度的因素和提高强度的下面说明影响螺栓强度的因素和提高强度的下面说明影响螺栓强度的因素和提高强度的下面说明影响螺栓强度的因素和提高强度的措施。措施。措施。措施。螺母支撑面螺母支撑面螺母支撑面螺母支撑面螺纹收尾部螺纹收尾部螺纹收尾部螺纹收尾部螺栓头部螺栓头部螺栓头部螺栓头部第第第第8080页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系一.提高螺栓连接强度的措施 螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺栓强度有以下几种措施：1.改善螺纹牙间的载荷分配a)悬置螺母 b)环槽螺母 c)内斜螺母 d)环槽内斜 工作中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减。第第第第8181页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系2.减小螺栓的应力变化幅度 受变载荷作用的螺栓，其应力也在一定的幅度内变动，减小螺栓刚度或增大被连接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。降低螺栓刚度 适当增加螺栓长度、减小螺栓光杆直径，也可以在螺母下装弹性元件以降低螺栓刚度。增大被连接件的刚度 除可以从被连接件的结构和尺寸考虑外，还可以采用刚度较大的金属垫片或不设垫片。理想方法 同时提高被连接件刚性、降低螺栓刚性第第第第8282页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系3.减小应力集中加大过渡处圆角改用退刀槽卸载槽卸载过渡结构第第第第8383页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系4.避免附加弯曲应力 被连接件支承面不平突起、表面与孔不垂直，使螺栓承受偏心载荷，从而使螺栓杆产生很大的附加弯曲应力。防偏载措施：第第第第8484页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系为了减少螺栓刚度，可减为了减少螺栓刚度，可减少螺栓光杆部分直径或采少螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，有时也可增用空心螺杆，有时也可增加螺栓长度。加螺栓长度。被连接件本身刚度大时被连接件本身刚度大时p149第第第第8585页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系 引起附加应力的原引起附加应力的原因：支持面不平衡；因：支持面不平衡；被连接件变形太大。被连接件变形太大。避免附加应避免附加应力的措施：力的措施：沉孔、凸台沉孔、凸台处理。处理。第第第第8686页页页页/共共共共8888页页页页长大工院机械系v5-5、图示是由两块边图示是由两块边板和一块承重板焊成的板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。龙门起重机导轨托架。两块边板各用两块边板各用4个螺栓与个螺栓与立柱相连接，托架所承立柱相连接，托架所承受的最大载荷为受的最大载荷为20KN，载荷有较大的变动。螺载荷有较大的变动。螺栓材料力学等级栓材料力学等级5.8级，级，取取Ks=1.3，f=0.15。(1)设计采用普通螺栓连设计采用普通螺栓连接时的螺栓尺寸；接时的螺栓尺寸；(2)如如采用铰制孔用螺栓连接，采用铰制孔用螺栓连接，尺寸又为多少？尺寸又为多少？作作 业业第第第第8