螺纹联接的强度计算
机械设计基础——螺纹连接的强度计算
烟台工程职业技术学院课程单元设计教案任务二螺栓连接的强度计算为了便于机器的制造、安装、维修和运输，在机器和设备的各零、部件间广泛采用各种联接。
联接分可拆联接和不可拆联接两类。
不损坏联接中的任一零件就可将被联接件拆开的联接称为可拆联接，这类联接经多次装拆仍无损于使用性能，如螺纹联接、链联接和销联接等。
不可拆联接是指至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如焊接、铆钉联接和粘接等。
螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者作为紧固联接件用，后者则作为传动件用。
一、单个螺栓连接的强度计算单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。
根据联接的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓。
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的依据和出发点。
1.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2.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3、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（一）受拉螺栓连接1、松螺栓联接这种联接在承受工作载荷以前螺栓不拧紧，即不受力，如图所示的起重吊钩尾部的松螺接联接。
螺栓工作时受轴向力F 作用，其强度条件为[]σπσ≤==4210d FA F 式中d1为螺栓危险截面的直径(即螺纹的小径)，单位为mm ；[σ]为松联接的螺栓的许用拉应力，单位为MPa 。
由上式可得设计公式为[]σπFd 41≥计算得出dl 值后再从有关设计手册中查得螺纹的公称直径d 。
2、紧螺栓联接⑴只受预紧力的紧螺栓联接 工作前拧紧，在拧紧力矩T 作用下： 复合应力状态：预紧力F0 →产生拉伸应力σ 螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ按第四强度理论：()σσστσσ3.15.0332222=+=+=e ∴强度条件为：][43.121σπσ≤=d F e设计公式为：[]σπ013.14F d ⨯≥由此可见，紧联接螺栓的强度也可按纯拉伸计算，但考虑螺纹摩擦力矩T 的影响，需将预紧力增大30％。
螺纹连接强度的计算
螺纹的连接强度设计规范已知条件：螺纹各圈牙的受力不均匀系数：Kz= 旋合长度： L=23 旋合圈数： Z= 原始三角形高度：H=2P= 实际牙高：H1== 牙根宽：b== 间隙：B==螺纹材料: 45 屈服强度360MPa 抗拉强度 600Mpa n=5(交变载荷) 系统压力P= 活塞杆d=28 缸套D=65 推力F=PA=47270N 请校核螺纹的连接强度：1：螺纹的抗剪强度校验：[]τ故抗剪强度足够。
2：抗弯强度校核：(σw)(σw)：许用弯曲应力为: *360(屈服极限)=144MPa[]()[]Mpa 960.18.0=-=στMPa Z b d Kz F s 4.84)33.1513.1376.1814.356.0/(472701=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=πτMPaZb b d Kz FH 224)33.1513.113.1376.1814.356.0/(472703113w =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=πσ故其抗弯强度不足：3: 螺纹面抗挤压校验(σp)[]MPa p 1803605.05.0=⨯⨯屈服强度为为σMPa H d Kz Fp 73.113)33.1581.0026.1914.356.0/(47270Z12=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=πσ故其抗挤压强度足够。
4: 螺纹抗拉强度效验 (σ)[][]20Mpa 1=σb/5=σσ钢来说为许用抗拉强度，对于dc 螺纹计算直径:dc=(d+d1-H/6)/2=(20+MPa dcF325.165)08.1908.1914.3/(472704π42=⨯⨯⨯==σ故其抗拉强度不足。
例1-1 钢制液压油缸如图10-21所示，油缸壁厚为10mm ，油压p =，D=160mm ，试计算上盖的螺栓联接和螺栓分布圆直径。
解 (1) 决定螺栓工作载荷暂取螺栓数z =8，则每个螺栓承受的平均轴向工作载荷为(2) 决定螺栓总拉伸载荷对于压力容器取残余预紧力=，由式(10-14)可得(3) 求螺栓直径 选取螺栓材料为45钢=355MPa(表9-1)，装配时不要求严格控制预紧力，按表10-7暂取安全系数S=3，螺栓许用应力为MPa 。
螺纹连接强度计算
对于M10~M68的普通螺纹，取d1、d2和ψ的平均值， 并取： tgρ’ = f ’ =0.15
得： τ ≈ 0.5 σ 当量应力： c 2 3 2 2 3(0.5 ) 2
1.3
1.3Fa 强度条件： 2 [ ] d1 / 4
长沙交通学院专用
二、紧螺栓联接
装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。
Fa
螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩T的双重作用。
Fa [ ] 拉应力： 2 d1 / 4
长沙交通学院专用
Fa
T1 Fa tg ( ' ) d1 2 切应力： 3 d1 / 16 d13 / 16 分母为抗剪截面系数 Fa 2d 2 tg ( ' ) 2 d1 d1 / 4
§10－6 螺栓联接的强度计算
螺栓联接 螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度 原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分 都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主 要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称 直径d及螺距P等。
滑扣 因经常拆装 一、松螺栓联接 装配时不须要拧紧 Fa [ ] 力除以面积 强度条件： d12 / 4 式中:d1----螺纹小径， mm
螺纹连接的强度计算
2、.根据载荷的类型合理布置螺栓位置（各螺栓受力合理）
3、布置螺栓应留有合理的间距、边距。 4、分布在同一圆周上的螺栓数量应为偶数，同组螺的 直径、长度、材料应相同。 5、避免螺栓偏心承载（附加的弯曲载荷）。
6、防松措施。
二、螺栓组的受力分析
• 假设：所有螺栓的材料、直径、长度、预紧力均相等； 螺栓组的对称中心与联接接合面的几何形心重合；受 载后联接接合面仍保持为平面。
F2 F1 F
Cb 螺栓的相对刚度： Cb Cm
螺栓拉伸强度条件： ca
1.3F2
[ ]
4
d 12
4 1.3F2 设计公式： d1 [ ]
疲劳强度精确校核
联接所受的工作载荷： 螺栓所受的力： F0 ~ F2 • max
0~F
F2 d12 / 4
min
• 3、承受工作剪力的紧螺栓联接
d 0 Lmin 挤压强度条件： p [ P ] F
Lmin 1.25d 0
4 剪切强度条件： d0 2 F
[ ]
§5-6 螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计 1、为便于加工制造、对称布置螺栓，同时接合面受力均匀， 被联接件（接合面）形状应简单对称。（轴对称等）
[ ]
d 0 Lmin p max [ P ] F
Fi Fmax
Trmax
2 r i i 1 z
ri rmax
三、受轴向载荷的螺栓组联接
•
F 每个螺栓所受的轴向工 作载荷：F z
螺栓所受的总载荷：
F2 F1 F
F Cb F2 F0 Cb C m
应力合成： ca 2 3 2
螺栓强度计算公式
4F d12
Cb Cb Cm
合金钢螺栓
σ=（0.65-0.78）σs+
4F d12
Cb Cb Cm
许用拉应力： [σ]=
s
S
注：σ≤[σ] 2.受轴向载荷为变载荷时：
需要满足两个条件：
碳素钢螺栓 1
合金钢螺栓
σ=（0.78-0.91）σs+ 4F Cb ≤
[σ]
d12 Cb Cm
σ=（0.65-0.78）σs+ 4F Cb ≤
铜皮石棉
35 170-220
橡胶
45 190-250
Cb Cb Cm
0.2-0.3
0.7
0.8
0.9
（过盈配合）
配合）
拉伸强度
变载荷
M30～M60 6.5～10 5～7.5
接
制螺纹Kt=1，搓制螺纹Kt=1.25
30 0.65
36
42
48
56
64
0.64
0.6
0.57 0.54 0.53
15MnVB
ห้องสมุดไป่ตู้
注：σ≤[σ]
不控制预紧力时安全系数如下表所示：
材料类别
碳钢 合金钢
M6～M16 4～3 5～4
静载荷 M16～M30
3～2 4～2.5
碳素钢螺栓 合金钢螺栓
QP≤（0.6-0.7）σsA σs：材料的屈服极限
A≈ d12
QP≤（0.5-0.6）σsA
4
M30～M60 2～1.3 2.5
M6～M16 10～6.5 7.5～5
合金钢
许用应力计算： [σ]=
s Ss （1.21.7）
应力计算：
螺纹联接的强度计算
螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算螺栓的受⼒形式主要是轴向受拉或横向受剪。
轴向受拉时有松螺栓联接与紧螺栓联接两种情况。
螺栓危险截⾯应是⼩径所在截⾯。
⼀、松螺栓联接的强度1、特点：在承受⼯作载荷前，螺栓不受⼒，在⼯作时则只承受轴向⼯作载荷F 作⽤。
此联接可能发⽣的失效形式为螺栓杆的拉断。
2、强度条件：或式中，d 1为螺纹⼩径（mm ），[σ]为松螺栓联接螺栓的许⽤拉应⼒（MP ），查下表。
3、实例:如起重吊钩。
⼆、紧螺栓联接的强度计算紧螺栓联接装配时已拧紧，未加载荷前已受预紧⼒。
只分析受横向⼯作载荷情况如右图：外载荷Fs 与螺栓轴线垂直。
联接靠被联接件接合⾯间的摩擦⼒传递外载荷，因此螺栓只受预紧⼒Q 0作⽤。
⼯作时防⽌被联接件相对滑动，螺栓预紧⼒Q 0为：式中，S 为安全系数，通常S=1.1～1.3；m 为接合⾯数,f 为接合⾯间的摩擦系数,f ＝0.1～0.16。
这种联接的螺栓在预紧⼒Q 0作⽤下，在其危险截⾯(⼩径)产⽣拉应⼒：在对螺栓施加预紧⼒Q 0时,拧紧时螺栓同进还受扭矩T,螺栓在T 作⽤下,在其危险截⾯(⼩径)处产⽣扭转切应⼒τ:对于M10～M60的普通螺纹，取d 1、d 2、λ的平均值，并取，则。
按第四强度理论，当量应⼒为故该螺栓联接的强度条件为：或螺纹联接按材料的⼒学性能分为⼗个等级。
螺母的性能等级⽤螺栓⼒学性能等级标记的第⼀部分数字标记。
当螺栓与螺母配套成组合件时，两者的⼒学性能应为同级。
螺栓联接的许⽤⼒和安全系数螺纹的结构、预紧与防松⼀、螺纹连接的结构设计1、联接接合⾯的⼏何形状通常设计成轴对称的简单⼏何形状，螺纹连接布置时应使其对称中⼼与联接接合⾯的形⼼重合，以使受⼒均匀。
2、分布在同⼀圆周上的螺纹联接数⽬应尽量取4、6、8、12、16、的偶数，以便于圆周上钻孔时分度和划线。
同⼀螺纹联接中的螺纹联接件的材料、直径和长度均取为相同，同⼀产品上采⽤的螺纹联接件的类型和尺⼨规格应越少越好。
联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法一．连接螺栓的选用及预紧力：1、已知条件：螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式：T=T1+T2=K*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K＝0.28，则预紧力F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：=0.51σ=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa强度条件：=392.6≤730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。
4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已拧紧并承受预紧力F 0。
螺纹强度计算公式
螺纹强度计算公式螺纹强度计算公式是指计算螺纹连接件的强度，以确保其安全使用的公式。
在机械制造和装配中，螺纹连接是一种常见的连接方式，用于连接螺纹孔和螺纹支柱。
螺纹连接的强度取决于许多因素，如螺纹类型、材料强度、尺寸和几何形状等。
螺纹连接的强度通常是按照最小截面的强度进行计算。
最小截面是指螺纹连接件的有效截面，包括螺纹节距处的截面和棱角处的截面。
螺纹强度计算公式一般包括以下几个关键因素：1. 螺纹形状：螺纹形状是螺纹连接件的主要特征之一，包括螺纹角度、螺纹节距、螺纹高度等。
不同形状的螺纹对螺纹连接件的强度产生不同的影响。
2. 材料强度：材料的强度是螺纹连接件的另一个重要因素。
通常情况下，螺纹连接件使用的材料应该具有足够的强度和硬度，以承受连接所需要的力和扭矩。
3. 螺纹尺寸：螺纹连接件的尺寸也是螺纹强度计算公式中的一个关键因素。
螺纹连接件的尺寸应该满足实际应用中的需求，同时也要考虑强度和刚度等因素。
根据以上几个关键因素，螺纹强度计算公式可以表示为：P=SfAs或P=T/J其中P表示螺纹连接件的最大允许载荷，Sf表示螺纹连接件疲劳极限强度，As表示螺纹连接件最小截面面积，T表示螺纹连接所承受的最大扭矩，J表示螺纹连接件的极径转动惯量。
以上两个公式分别适用于拉伸载荷和扭转载荷的情况。
在拉伸载荷情况下，螺纹连接件的最大允许载荷应该小于其疲劳极限强度乘以最小截面面积。
在扭转载荷情况下，螺纹连接件的最大扭矩应该小于其极径转动惯量除以螺纹连接件的极半径。
总之，螺纹强度计算公式是确保螺纹连接件安全使用的重要工具。
将各种关键因素综合考虑，可以准确地计算螺纹连接件的强度，并根据计算结果做出相应的设计和选择决策。
这样可以大大提高机械制造和装配的可靠性和安全性。
螺纹连接强度计算
6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4 螺距、导程、线数之间关系：S=nP
螺纹连接强度计算
7）螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋
8）牙型角α ——螺线a纹r轴c轴t线g向L的平平/面面d内的2螺夹纹角a牙rc型tg两侧ndP 边2的夹角
a)减载销 b)减载套筒 c)减载键
螺纹连接强度计算
（2）、轴向载荷受拉紧螺栓联接强度计算 ①工作特点：工作前拧紧，有F’；工作后加上工作载荷F 工作前、工作中载荷变化 ②工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F
③解决问题： a) 保证安全可靠的工作，F’=？ b) 工作时螺栓总载荷， F0=？ ④分析： 图1，螺母未拧紧 螺栓螺母松驰状态
9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角
ddd dd2d22 dd1d11
PPP LL=L=n=nPnP(P(n(n=n2=)2=)2) LLL
ddddd2d22dd1d11
hhh
螺纹连接强度计算
§6—1 螺纹联接的类型及螺纹联接件
一、螺纹联接主要类型
1、螺栓联接 a) 普通螺栓联接(受拉螺栓连接)——被联接件不太厚，螺杆带
10 12200° C° C11 1 15 5° °
bb
3 30 0° °应槽用中时，b b带外d翅舌d0D0D垫嵌11 圈入内圆舌螺1155° 嵌母°入的轴槽
H
3 内30 0° ° ，螺3300° 母°即被锁bb 紧
HH
3300°°
斜斜 垫垫 圈圈
平 h 平 h 垫垫圈圈
斜斜垫垫圈圈
hh
d1 d1
机械设计基础螺纹连接的强度计算
即
1.3F0
d12
[ ]
4
设计公式为
d1
4 1.3F0
[ ]
（2）受横向外载荷的紧螺栓联接
载荷与螺栓轴向垂直，靠被
联接件间的摩擦力传递。螺栓
内部危险截面上既有轴向预紧
力F0形成的拉应力σ，又有因螺 栓与螺纹牙面间的摩擦力矩T1
而形成的扭转剪应力τ。
螺栓预紧力
F0
Kf f
FR m
防偏载措施：
复习思考题
1．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 ( )。
A .三角形螺纹 B. 梯形螺纹 C .锯齿形螺纹 D . 矩形螺纹
2．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且 联接不需要经常拆卸时，往往采用( )。
A 螺栓联接 B 螺钉联接 C 双头螺柱联接 D 紧 定螺钉联接
3.两被联接件之一较厚，盲孔且经常拆卸时，常用（）。 A.螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接
A.螺纹上的应力集中 B.螺栓杆横截面上的扭转应力 C.载荷沿螺纹圈分布的不均匀性 D.螺纹毛刺的部分挤压
13.螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有 何特点？ 14.为什么螺纹连接通常要采用防松设施？常用的防松方法 和装置有哪些？ 15.常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在 何处？
（二）受剪切螺栓联接
螺栓受载前后不需预紧， 横向载荷靠源自栓杆与螺栓 孔壁之间的相互挤压传递。
➢挤压强度条件
p
FR
ds
[ p ]
➢剪切强度条件
FR
m ds2
/4
[]
四、螺栓组联接的结构设计和受力分析
工程中螺栓成组使用，单个使用极少。因此，必须研 究栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提 条件。
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
❖ 例2：凸缘联轴器的螺栓组连接。已知在D0＝150mm 的圆周上均匀分布8个M12的普通螺栓，螺栓的性能 级别为4.6级，材料为Q235钢。凸缘联轴器传递的扭 矩T＝1000Nm,材料为钢。装配时要求控制预紧力。 (f=0.3,Ks=1.2)
D0
❖ 校核该螺栓组连接的强度。
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
仅受预紧力？
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
1、仅受预紧力的紧螺栓连接
预紧力引起的拉应力
F0
1 4
d12
扭紧力矩引起的切应力
T1
F0tg
d2 2
0.5
Wt
1 16
d13
对于M10～ M64普通螺 纹的钢制螺
栓适用
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
1、仅受预紧力的紧螺栓连接
根据第四强度理论
ca 2 3 2 2 3(0.5 )2 1.3
第六节 螺纹连接的强度计算
❖ 螺纹连接的失效形式及设计准则 ❖ 螺纹连接强度计算的内容 ❖ 松连接的强度计算 ❖ 紧连接的强度计算
▪ 普通螺栓连接 ▪ 铰制孔用螺栓连接
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
一 、螺栓连接的失效形式和设计准则
1、受拉普通螺栓连接 螺栓承受轴向载荷，失效形式：拉断、塑性变形 计算准则：保证螺栓杆螺纹部分的静强 度或疲劳拉伸强度。
1、仅受预紧力的紧螺栓连接
❖普通螺栓连接承受横向载荷时，靠被连接件接合面间 的摩擦力承受外载荷，此摩擦力由螺栓装配时的预紧 力产生。
F
F0
F
F0
F/2
F0
F
F0
F/2
机械设计第五章螺纹连接的强度计算
机械设计螺纹连接的强度计算
机械设计螺纹连接的强度计算1. 引言螺纹连接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各种工程领域中。
在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是至关重要的，以确保连接的稳定性和可靠性。
本文将介绍螺纹连接的强度计算方法。
2. 螺纹连接的基本原理螺纹连接是通过螺纹的相互摩擦力和压力来传递力量的。
在螺纹连接中，螺纹的轴向力将产生一个剪切力，并且螺纹的几何特征将决定其承载能力。
主要的螺纹连接参数包括螺纹规格、螺母和螺纹之间的接触面积、螺纹材料和预紧力等。
3. 螺纹连接的强度计算方法螺纹连接的强度可以通过以下几种方法进行计算：3.1 标准表格法标准表格法是最简单和常用的计算螺纹连接强度的方法之一。
该方法基于统计数据和经验公式，通过查表找到相应的螺纹规格和材料对应的承载力，并结合预紧力进行计算。
3.2 理论计算法理论计算法是通过数学模型和理论分析进行螺纹连接强度计算的方法。
该方法首先确定螺纹连接的载荷和边界条件，然后利用螺纹材料的力学性质和几何形状进行力学计算，最后得出连接的强度和可靠性。
3.3 有限元分析法有限元分析法是一种基于数值计算和计算机模拟的计算方法。
该方法将螺纹连接模型分割成许多小的单元，通过求解有限元方程组来计算连接的应力分布和变形情况。
然后，根据应力和变形的结果，进行强度评估和优化设计。
3.4 实验测试法实验测试法是通过构建实际螺纹连接样品，进行加载实验来获得连接的强度数据。
该方法可以直接从实验数据中得出连接的承载能力和可靠性，但是需要耗费较多的时间和资源。
4. 选择合适的计算方法在实际应用中，选择合适的计算方法需要考虑多个因素，包括设计要求、时间和资源限制、计算准确度等。
对于一般的机械设计而言，标准表格法和理论计算法往往是较为常用和合适的方法。
而对于复杂的结构和严格的设计要求，有限元分析法和实验测试法可以提供更准确和可靠的结果。
5. 结论在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是确保连接稳定性和可靠性的重要一步。
螺纹连接强度计算
磨损失效
总结词
磨损失效是指螺纹连接在长期使用过程中，由于摩擦和磨损导致连接性能下降的现象。
详细描述
磨损失效通常是由于螺栓或螺柱与螺母之间的摩擦引起的，随着使用时间的增加，连接表面的磨损会 逐渐加重，导致连接松动或卡滞。为了防止磨损失效，应选择耐磨性好的材料、进行有效的润滑和定 期维护，及时更换磨损严重的连接件。
在化工管道中，螺纹连接被广泛用于连接管 道和阀门，确保流体介质的安全传输。
航空航天应用实例
飞机结构中的螺栓连接
在飞机制造中，螺纹连接被用于固定和连接飞机结构 中的各个部件，确保飞机的安全性和稳定性。
航天器中的紧固件
在航天器中，螺纹连接作为重要的紧固件，用于固定 和连接各个部件，确保航天器的可靠性和安全性。
紧定螺钉连接
通过紧定螺钉将两个零件固定 在一起。
螺旋副
用于传递旋转运动或扭矩，如 蜗轮蜗杆传动。
螺纹连接的材料
金属材料
钢铁、铜、铝等。
非金属材料
塑料、尼龙、陶瓷等。
螺纹连接的预紧和拧紧
预紧
在装配过程中，通过拧紧螺母或螺栓， 使连接件之间产生ห้องสมุดไป่ตู้定的预紧力。
拧紧
在装配过程中，通过旋转螺母或螺栓， 使连接件之间产生摩擦力，以固定或 传递扭矩。
总结词
表面处理对螺纹连接的强度和稳定性也 有重要影响，适当的表面处理可以显著 提高连接的抗腐蚀和耐磨性能。
VS
详细描述
常见的表面处理方法包括镀锌、镀铬、喷 塑等。这些处理方法可以改变螺纹表面的 物理和化学性质，提高其耐腐蚀和耐磨性 能。此外，表面处理还可以增加螺纹间的 摩擦力，从而提高连接的稳定性。
螺纹连接强度计算
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螺纹联接的强度计算
螺纹联接的强度计算螺纹联接是一种常用的机械联接方式，广泛应用于各种设备和结构中。
螺纹联接的强度计算是保证螺纹联接安全可靠的重要一环。
下面我将从以下几个方面详细介绍螺纹联接的强度计算。
一、螺纹联接的受力分析：螺纹联接主要受到拉力和剪力的作用，因此在强度计算中，我们需要考虑拉力和剪力产生的影响。
1.拉力：拉力是在螺纹联接中最主要的受力方式。
当联接受到拉力时，螺纹间会产生预紧力，该预紧力可以通过牛顿定律计算。
预紧力会加大螺纹联接的接触应力，并提高联接的强度。
2.剪力：在一些情况下，螺纹联接还会受到剪力的作用，尤其是在动力传递系统和高速旋转机械中。
剪力会导致螺纹断裂，因此在强度计算中需要考虑剪力的影响。
二、螺纹联接的强度计算方法：对于螺纹联接的强度计算，我们可以采用以下两种主要的方法。
1. 经验公式法：基于大量实验数据和实践经验的总结，可以建立起一些经验公式，用于计算螺纹联接的强度。
常用的经验公式有Tresca准则和Von Mises准则。
2.材料力学方法：通过应力和应变的分析，可以采用材料力学的方法来计算螺纹联接的强度。
常见的方法有拉伸强度法、剪切强度法和受约束弹性法等。
不同的计算方法有其适用的条件和限制。
在具体计算时，需要根据实际情况选择适合的计算方法，并考虑螺纹联接的几何尺寸、材料性质、加载方式等因素。
三、螺纹联接的强度计算参数：在进行螺纹联接强度计算时，需要考虑以下几个关键参数。
1.螺纹参数：包括螺纹的规格、高度、宽度、垂直角度等。
这些参数决定了螺纹联接的形状和尺寸，对联接的强度产生重要影响。
2.材料参数：包括螺纹材料的强度、韧性、疲劳寿命等。
这些参数决定了螺纹的承载能力和使用寿命。
3.预紧力：预紧力是指螺纹联接时所加的紧固力。
预紧力的大小直接影响螺纹联接的强度。
预紧力过小会导致松动，过大则会导致断裂。
4.细节参数：包括联接面的光洁度、润滑条件等。
这些细节参数对于螺纹联接的强度也有一定的影响。
四、螺纹联接的强度评估：确定了螺纹联接的强度计算方法和参数后，我们可以进行强度评估。
螺纹强度计算
第三章 螺纹联接（含螺旋传动）3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，见图3-1，主要有：1）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。
2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。
3）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，2d ≈11()2d d +。
中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。
４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。
常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。
为了便于制造，一般用线数n ≤４。
５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。
６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。
单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。
７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。
通常按螺纹中径2d 处计算，即22arctanarctan S nPd d λππ== （3-1） 图3-18）牙型角α——螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。
螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2。
9）螺纹接触高度h——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。
二、螺纹联接的类型螺纹联接的主要类型有：1、螺栓联接常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。
这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。
图3-2b是铰制孔用螺栓联接。
这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。
图3-22、双头螺柱联接如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。
螺纹连接强度的计算
螺纹的连接强度设计规范已知条件：旋合长度： L=23旋合圈数： Z=15.33原始三角形高度：H=1.732/2P=1.3实际牙高：H1=0.54P=0.81牙根宽：b=0.75P=1.13间隙：B=0.08p=0.12螺纹材料: 45 屈服强度360MPa 抗拉强度 600Mpa n=5(交变载荷)系统压力P=17.5Mpa 活塞杆d=28 缸套D=65推力F=PA=47270N请校核螺纹的连接强度：1：螺纹的抗剪强度校验：[]τ故抗剪强度足够。
2：抗弯强度校核：(σw)(σw)：许用弯曲应力为: 0.4*360(屈服极限)=144MPa故其抗弯强度不足：3: 螺纹面抗挤压校验(σp)[]MPa p 1803605.05.0=⨯⨯屈服强度为为σMPa H d Kz Fp 73.113)33.1581.0026.1914.356.0/(47270Z 12=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=πσ故其抗挤压强度足够。
[]()[]Mpa960.18.0=-=στMPa Zb d Kz F s 4.84)33.1513.1376.1814.356.0/(472701=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=πτMPa Zb b d Kz FH 224)33.1513.113.1376.1814.356.0/(472703113w =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=πσ4: 螺纹抗拉强度效验 (σ)[][]20Mpa 1=σb/5=σσ钢来说为许用抗拉强度，对于dc 螺纹计算直径: dc=( d+d1-H/6)/2=(20+18.376-1.3/6)/2=19.08mmMPa dc F 325.165)08.1908.1914.3/(472704π42=⨯⨯⨯==σ 故其抗拉强度不足。
例1-1 钢制液压油缸如图10-21所示，油缸壁厚为10mm ，油压p =1.6MPa ，D=160mm ，试计算上盖的螺栓联接和螺栓分布圆直径。
解 (1) 决定螺栓工作载荷暂取螺栓数z =8，则每个螺栓承受的平均轴向工作载荷为(2) 决定螺栓总拉伸载荷对于压力容器取残余预紧力=1.8，由式(10-14)可得(3) 求螺栓直径选取螺栓材料为45钢=355MPa(表9-1)，装配时不要求严格控制预紧力，按表10-7暂取安全系数S=3，螺栓许用应力为MPa 。
螺纹连接强度计算
螺纹连接强度计算螺纹连接是一种常用的机械连接方式，用于连接螺栓和螺母。
在实际应用中，螺纹连接的强度是一个重要的设计指标，需要进行计算和验证。
螺纹连接的强度计算主要涉及以下方面：拉伸强度、剪切强度、挤压强度、疲劳强度。
1.拉伸强度计算：螺纹连接在受拉载荷时，主要承受拉应力作用。
计算拉伸强度时，需要考虑螺纹区域和螺栓截面的受拉承载能力。
从抗拉强度和拉伸面积两方面进行。
拉伸强度=抗拉强度x拉伸面积拉伸面积=(π/4)x(d2-d3)xl其中，d2为螺纹有效直径，d3为螺纹小径，l为螺栓长度。
2.剪切强度计算：螺纹连接在受剪载荷时，主要承受剪应力作用。
计算剪切强度时，需要考虑螺纹区域和螺栓截面的受剪承载能力。
剪切强度=抗剪强度x剪切面积剪切面积=(π/4)x(d2-d3)xl3.挤压强度计算：螺纹连接在受压载荷时，主要承受挤压应力作用。
计算挤压强度时，需要考虑螺栓所受的挤压承载能力。
挤压强度=挤压应力x挤压面积挤压面积=πxd1xl其中，d1为螺纹内径。
4.疲劳强度计算：螺纹连接在受循环载荷时，会产生疲劳破坏。
计算疲劳强度时，需要通过疲劳试验或经验公式来获得。
以上计算公式只是螺纹连接强度计算的基本方法，具体的计算过程需要根据实际情况来确定。
在进行计算时，还需要考虑材料的强度和工作环境的影响等因素。
此外，还需要注意螺纹连接的预紧力，以保证连接的密封性和抗松动能力。
预紧力的大小应根据应用要求进行确定，在设计和使用过程中需要注意预紧力的控制和维护。
综上所述，螺纹连接强度计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
在实际应用中，应根据具体要求和材料性能，结合上述计算方法进行强度计算和验证，以确保螺纹连接的安全可靠性。
螺纹强度计算
第三章 螺纹联接（含螺旋传动）3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，见图3-1，主要有：1）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。
2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。
3）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，2d ≈11()2d d +。
中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。
４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。
常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。
为了便于制造，一般用线数n ≤４。
５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。
６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。
单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。
７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。
通常按螺纹中径2d 处计算，即22arctanarctan S nPd d λππ== （3-1） 图3-18）牙型角α——螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。
螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2。
9）螺纹接触高度h——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。
二、螺纹联接的类型螺纹联接的主要类型有：1、螺栓联接常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。
这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。
图3-2b是铰制孔用螺栓联接。
这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。
图3-22、双头螺柱联接如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。
机械设计螺纹连接的强度计算
1 螺纹联接的失效形式和设计准则 2 松螺栓联接的强度计算 3 紧螺栓联接的强度计算
3 紧螺栓联接的强度计算
⑴仅受预紧力的紧螺栓联接
紧螺栓联接 强度计算
⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接
⑶同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接
⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接
①当用铰制孔用螺栓联接时
Ob 螺栓
λb
力
变形
合并后 Ob
θb θm
λb
λm
λm Om 被联接件
tg b C b tg m C m
变形 Om
力与变形线图
△F
预紧且有工作载荷后：
力 B
A
F0
C
θb
θm
Ob △λ
Om
λb
λm
力与变形线图
F1
F
F2
变形
F2 F1F
为保证连接的紧密性，应使残余预紧力F1 ＞0， 一般根据连接的性质确定F1的大小。 推荐采用的F1为： 对于用密封要求的连接，F1=（1.5～1.8）F 对于一般连接，工作载荷稳定时，F1=（0.2～0.6）F
试选螺栓尺寸，确定d1
由机器要求确定工作载荷F
由工作性能要求确定工作状态 下连接的紧密性要求确定残余 预紧力F1
计算螺栓中的最大拉力F2 及危险截面最大应力σca
NO
ca
YES
细节结构设计
试选螺栓尺寸，确定d1
由螺栓材料性能计算螺栓 可承受最大拉力F2
确定螺栓预紧情况F0
由机器要求确定工作载荷F
计算螺栓联接中的残余预紧力F1
螺栓联接受力分析和强度分析总结
在强度计算公式中所使用的载荷必须是计入各种 影响后螺栓承受的总的载荷：
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螺纹联接的强度计算
螺栓的受力形式主要是轴向受拉或横向受剪。
轴向受拉时有松螺栓联接与紧螺栓联接两种情况。
螺栓危险截面应是小径所 在截面。
一、松螺栓联接的强度
1、特点：在承受工作载荷前，螺栓不受力，在工作时则只承受轴向工作载荷F 作用。
此联接可能发生的失效形式为螺栓杆的拉断。
2、强度条件：
或
式中，d 1为螺纹小径（mm ），[σ]为松螺栓联接螺栓的许用拉应力（MP ），查下表。
3、实例:如起重吊钩。
二、紧螺栓联接的强度计算
紧螺栓联接装配时已拧紧，未加载荷前已受预紧力。
只分析受横向工作载荷情况如右图：
外载荷Fs 与螺栓轴线垂直。
联接靠被联接件接合面间的摩擦力传递外载荷，因此螺栓只受预紧力Q 0作用。
工作时防止被联接件相对滑动，螺栓预紧力Q 0为：
式中，S 为安全系数，通常S=1.1～1.3；m 为接合面数,f 为接合面间的摩擦系数,f ＝0.1～0.16。
这种联接的螺栓在预紧力Q 0作用下，在其危险截面(小径)产生拉应力：
在对螺栓施加预紧力Q 0时,拧紧时螺栓同进还受扭矩T,螺栓在T 作用下,在其危险截面(小径)处产生扭转切应力τ:
对于M10～M60的普通螺纹，取d 1、d 2、λ的平均值，并取
，则。
按第四强度理论，当量应力为
故该螺栓联接的强度条件为：
或
螺纹联接按材料的力学性能分为十个等级。
螺母的性能等级用螺栓力学性能等级标记的第一部分数字标记。
当螺栓与螺母配套成组合件时，两者的力学性能应为同级。
螺栓联接的许用力和安全系数
螺纹的结构、预紧与防松
一、螺纹连接的结构设计
1、联接接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状，螺纹连接布置时应使其对称中心与联接接合面的形心重合，以使受力均匀。
2、分布在同一圆周上的螺纹联接数目应尽量取4、6、8、12、16、的偶数，以便于圆周上钻孔时分度和划线。
同一螺纹联接中的螺纹联接件的材料、直径和长度均取为相同，同一产品上采用的螺纹联接件的类型和尺寸规格应越少越好。
3、当螺纹联接承受弯矩或转矩时,应使螺栓尽量远距离布置。
对普通螺栓联接,当其受轴向、横向载荷联合作用时,应采用销、套筒、键等零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及结构尺寸。
4、螺纹联接的排列应有合理的间距、边距，并注意留有扳手空间，扳手螺纹联接的排空间尺寸可查阅有关标准。
5.在铸件或锻件未加工表面上安装螺栓时，将时螺栓受到附加弯曲应力的作用。
这是螺栓强度影响较大，应尽量避免。
此时常采用凸台、沉孔等结构。
6、保证被联结零件的位置精度
二、预紧
1、预紧力：螺纹连接在承受工作载荷前一般需拧紧，此时螺栓受到力称预紧力。
2、预紧目的：提高联接的可靠性、紧密性和防松能力;增大联接中接合面的正压力，使被联接件不产生相对滑动。
国大的于今力会导致螺枪直径过大，也会使螺枪在装配或偶然过载时拉断。
3、预紧力的控制：通过测力矩扳手和完力矩扳手控制扳手力矩大小。
三、防松
螺纹连接一般具有自锁性，此外螺母及螺栓头部的支撑面上的摩擦力也有防松作用，故拧紧后一般不会松脱。
但在冲击、振动或变载荷作用下，以及在高温或温度变化较大时，螺纹钢之间的摩擦力会顺时减小或消失，联接就可能松动。
防松的关键就是防松螺旋钢的相对转动。
1、摩擦防松
弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母
止动垫圈开销与六角螺母圆螺母与止动垫圈。