螺纹连接课件

• 4、紧定螺钉 紧定螺钉的末端形状，常用的有平端、锥 端和圆柱端。 a平端常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的 场合； b锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经 常拆卸的场合； c圆柱端适用于静定空心轴上的零件位置。
• 5、六角螺母 • 根据螺母厚度不同 ，分为标准和薄螺 母两种。薄螺母常 用于受剪力的螺栓 上或空间尺寸受限 制的场合。螺母的 精度和螺栓相同， 分为A、B、C三级 ，分别与相同级别 的螺栓配用。
D' p'
FS=F+ F0'
这里F 为单个螺栓的轴向载荷
F pD 4z
2
F0’为残余轴向预紧力，不同场合有不同的要求 残余预紧力应满足下列要求： 1）无特殊要求时 F 0' =（0.2~0.6) F
2）变载作用时 F 0' =（0.6~1.0) F
3）有紧密性要求时 F 0' =（1.5~1.8) F 注意：对于普通螺栓联接，无论联接是受横向工作 载荷还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用 FS=F+ F0'
d1
16
3

F 0 tan( v ) d 2 / 2
FO
d1
16
3
对于常用的单线、三角形螺纹的普通螺 栓，取fv=tanjv=0.15，简化处理的t=0.5σ,.根 据第四理论，可求出当量应力σe为
FO
FO
e

2
3
2


2
3 ( 0 . 5 )
2
1 . 3
§12.5 螺栓组联接的结构设计
§12.6 提高螺栓联接强度的措施
§12-1 螺纹联接的基本知识
一、螺纹的类型
三角形螺纹、管螺纹 ——联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹 按位置： 内螺纹——在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹——在圆柱孔的外表面形成的螺纹 按母体形状： 圆柱螺纹和圆锥螺纹 根据螺旋线绕行方向： 左旋——如图 右旋——常用 根据螺旋线头数： 单头螺纹（n=1）——用于联接 双头螺纹（n=2）——如图 多线螺纹（n≥2）——用于传动 按牙型:
d1 4 1 . 3 F
[ ]
受剪切螺栓联接（铰制孔用螺栓联接） 受力特点：螺栓受载前 后不需预紧，横向载荷靠螺 栓杆与螺栓孔壁之间的相互 挤压传递。
挤压强度条件

p

FR d s
[ p ]
剪切强度条件

FR m ds / 4
2
[ ]
m为螺栓个数
§12—5 螺栓组联接的结构设计
设计公式为
4 1 . 3 F0
d1
[ ]
受横向外载荷的紧螺栓联接 特点： 杆孔间有间隙，靠拧紧的正压
力(FO)产生摩擦力来传递外载荷， 保证联接可靠(不产生相对滑移)的 条件为：
i f F0 K S F R
FO
FR FO FO
螺栓预紧力
F0
K
f
FR
FR
f m
当f=0.15、Kf=1.1、m=1时，可得
螺栓组联接的结果设计
要设计成 轴对称的几 何形状。
螺栓的布 置应使螺栓 的受力合理
螺栓的布置应有合理的间距、边距
同一组螺栓联接中各螺栓的直径和材料均应相同
避免螺栓承 受偏心载荷
螺纹联接件的材料和许用应力
一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、 Q235、15、35、45等
一、松螺栓联接
如吊钩螺栓，工作前不拧紧，无F0 ， 只有工作载荷F起拉伸作用 强度条件为： 设计公式为：

F

4
[ ]
2
——验算用 ——设计用
d1
d1
4F
[ ]
d1——螺杆危险截面直径（mm）
[σ]——许用拉应力 N/mm2 (MPa)
[ ]
S
F
/S
σs——材料屈服极限MPa见表7.8 S ——安全系数，见表查表
• 7、垫圈 • 垫圈是螺纹连接中不 可缺少的附件，放置 在螺母和被连接件之 间，起保护支撑表面 等作用。平垫圈按加 工精度不同，分为A 级和C级两种。斜垫 圈只用于倾斜的支撑 面上。
§12—３ 螺纹联接的预紧和防松
一、 螺栓联接的预紧
一般螺纹联接在装配的时候都必须拧紧，以增强联接的可靠性、紧密 性和防松能力。
用4个普通螺栓联接，螺栓材料为45# ， 螺栓中心直径D0=155mm，传递转距 T=1.2kN●m，试确定螺栓直径d。 解： （1）求横向工作载荷FR FR=2T/zD0=3870N
（2）求预紧力F0
F0
K
f
FR
f m
可靠性系数Kf=1.2，f=0.12,代入上式得 F0=38700N （3）求螺栓直径d
• 2、双头螺柱 • 两端均有螺纹，两端 螺纹可以相同或不同 ，有A型和B型两轴结 构。一端拧入厚度大 且不便穿透的被连接 件，另一端与螺母连 接
倒角端
倒角端
A型 X
ds
X b
bm
辗制末端
l
辗制末端
B型 X bm
ds
X b l
A型——有退刀槽 B型——无退刀槽
d
d
• 3、螺钉 • 头部形状有六角头、圆 柱头和沉头等。旋具槽 有十字槽、内六角孔等 。十字槽强度高，便于 用机动工具。内六角可 以代替普通六角头螺栓 ，用于要求结构紧凑的 地方。
尼龙圈锁紧螺母
开口销
带翅垫片
止动垫片
串联钢丝
冲点法
粘合法
焊点法
§12--4 单个螺栓联接强度计算
针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方 法，则失效形式是设计计算依据和出发点。
1、失效形式和原因 a）失效形式 工程中螺栓联接多数为疲劳失效 受拉螺栓——螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂 受剪螺栓——螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断 b）失效原因：应力集中 应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程 2、设计计算准则与思路 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度 受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度
承受轴向静载荷的紧螺栓联接
受力特点
载荷方向与螺栓轴向一致,螺栓受 载前需预紧,受载前后预紧力不同.
强度条件:

1 . 3 F
d1 / 4
2
[ ]
设计公式:
d1
4 1 . 3 F
[ ]
P
式中FS为螺栓受载后所受的轴向总 拉力(N),通过受载前对螺栓的预紧, 和受载后螺栓轴向拉力的分析,可知
对于一般联接，可凭经验来控制预紧力F0的大小，但对于重要的联接 就要严格控制其预紧力。
由于直径过小的螺栓，容易在拧 紧时过载拉断，所以对于重要的联 接不宜小于M10~M14 测力矩板手——测出预紧力矩， 定力矩板手——达到固定的拧紧 力矩T时，弹簧受压将自动打滑。
测力矩扳手
测力矩板手
定力矩扳手
定力矩板手 定力矩扳手的工作原理是当拧紧力矩超过规定值时，弹簧被压缩， 扳手卡盘与圆柱销之间打滑，如果继续转动手柄，卡盘即不再转动。拧 紧力矩的大小可利用螺钉调整弹簧压紧力来加以控制。
第十二章 螺纹联接
本章教学目标 ◆ 掌握螺纹联接类型及防松方法，松、紧螺栓联接 强度计算; ◆了解螺栓组设计方法，了解提高螺纹联接强度的 常用措施;
教学的重点与难点
螺纹联接类型及防松原理， 松紧螺栓联接的强度计算
本章教学内容
§12.1 螺纹联接的基本知识 §12.2 螺纹联接的类型及螺纹联接件 §12.3 螺纹联接的预紧与防松 §12.4 单个螺栓联接的强度计算
F0 1 .1 F R 0 . 15 1 7 FR
FO
此结构，要使联接不发生滑动，螺栓 要承受7倍于横向外载荷的预紧力。 结构笨重、不经济。因此要避免这种 结构，而采用新结构。
f ——接缝面间的摩擦系数 i——接缝界面数目 Kf——防滑系数（可靠性系 数） Kf=1.1~1.3
例题1 如图为一凸缘联轴器，两半个联轴器
d1 4 1 . 3 F0
[ ]
查表7.7 、7.8、7.9
注意：S取值时应预先预选螺栓直径范围M16-M32， 预选M24，S=2.35 [σ]=355/2.35=151
d 1=20.597mm 查表取螺栓公称直径M24
D0
为增加可靠性，减小直径，简化结 构，提高承载能力 可采用如下减载装置： a)减载销 b)减载套筒 减载键
松螺栓联接例
L = n P (n = 2 ) P
h d2 d1


d1
4F
[ ]
d1计算出后,再按标准查选螺 纹的公称直径d。
二、紧螺栓联接
只受预紧力紧螺栓联接
螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的混合应力状态
螺栓危险界面上的拉伸应力为

F0
d1
4
2
螺栓危险界面上的扭转剪切应力为

T1
FO
e

2
3
2


2
3 ( 0 . 5 )
2
1 . 3
因此，强度条件为：
e 1 . 3 [ ]
式中：FO ——预紧力（N）
即
1 . 3 F0
d1
4
2
[ ]
1.3——系数将外载荷提高30%，
以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度 的影响，这样把拉扭的复合应力 状态简化为纯拉伸来处理，大大 简化了计算手续，故又称简化计 算法
二、螺纹的主要参数
1）外径（大径）d（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱
面直径，亦称公称直径 2）内径（小径）d1(D1) ——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径 3）中径d2 —— 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱 面的直径，d2≈0.5(d+d1)