螺纹连接受力分析(优质严制)
螺栓组受力
螺纹联接设计：螺栓组联接的受力分析螺栓联接多为成组使用，设计时，常根据被联接件的结构和联接的载荷来确定联接的传力方式、螺栓的数目和布置。
螺栓组联接受力分析的任务是求出联接中各螺栓受力的大小，特别是其中受力最大的螺栓及其载荷。
分析时，通常做以下假设：①被联接件为刚性；②各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（即各螺栓的材料、直径和长度）及预紧力都相同；③螺栓的应变没有超出弹性范围。
下面介绍几种典型螺栓组受力分析的方法。
1. 受轴向力Fz的螺栓组联接图15.5所示为气缸盖螺栓组联接，其载荷通过螺栓组形心，因此各螺栓分担的工作载荷F相等。
设螺栓数目为z，则F=Fz/z (15-19)此外螺栓还受预紧力，其总拉力的求法见本章第15.2.1节。
2. 受横向载荷FR的螺栓组联接图15.10为受横向力的螺栓组联接，螺栓沿载荷方向布置，载荷可通过两种不同方式传递。
图15.10(1) 用受拉螺栓联接螺栓只受预紧力F` ，靠接合面间的摩擦来传递载荷。
假设各螺栓联接接合面的摩擦力相等并集中在中心处，则根据板的平衡条件得或(15-20)式中μs--接合面摩擦系数，对于钢铁零件，当接合面干燥时，μs＝0.10～0.16；当接合面沾有油时，μs＝0.06～0.10；m--接合面数目；z--螺栓数目；kf--考虑摩擦传力的可靠系数，kf＝1.1～1.5。
若z＝1，m=1，并取μs＝0.15，kf＝1.2，则F`＝8FR。
由此可见，这种联接的主要缺点是所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍。
(2) 用受剪螺栓联接时，靠螺栓受剪和螺栓与被联接件相互挤压时的变形来传递载荷。
联接中的预紧力和摩擦力一般忽略不计。
假设各螺栓受均匀载荷Fs，则根据板的静力平衡条件得zF S= F R或F S=F R/z（15-21）3. 受旋转力矩T的螺栓组联接图15.11图15.11为底座承受旋转力矩T的作用，有绕螺栓组形心的轴线O－O旋转的趋势，载荷也可通过两种方式传递。
螺栓组受力分析报告与计算
螺栓组受力分析与计算一．螺栓组联接的设计设计步骤：1．螺栓组结构设计2．螺栓受力分析3．确定螺栓直径4．校核螺栓组联接接合面的工作能力5．校核螺栓所需的预紧力是否适宜确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以与相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法与防松装置等全面考虑后定出。
1. 螺栓组联接的结构设计螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。
为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题：1〕联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。
这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比拟均匀。
2〕螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。
对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。
当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力〔如下图〕。
如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力与其结构尺寸。
接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置3〕螺栓排列应有合理的间距，边距。
布置螺栓时，各螺栓轴线间以与螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
扳手空间的尺寸〔如下图〕可查阅有关标准。
对于压力容器等严密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。
扳手空间尺寸螺栓间距t0注：表中d为螺纹公称直径。
4〕分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。
同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应一样。
5〕防止螺栓承受附加的弯曲载荷。
除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被联接件，螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。
螺栓组连接的受力分析及禁忌
ｌ３ －
４
式中 Ｆ 为预 紧力 （ ） Ｎ ， 为螺栓的直径 （一 ） 为螺栓 的许用应力 ｄ ｒ ， ｒ
（ ／ ｍ 。 Ｎｒ ） ａ
此公式可理解 为 ：螺栓被拧 紧时既受 托又受 扭 ，采用第 四强度理 论 ，拉扭合 成 的结果相 当于纯拉伸 的 １ 倍 。应深 刻理解 １ 的物理 意 ． ３ ． ３ 义 ， 安全系数 和可 靠系数等 。 绝非 ２ ． ２既受预 紧力又受 工作载荷 的受拉 螺栓 外载荷为轴 向载荷 Ｆ 或 翻倒 力矩 Ｍ作用 ， 而采用受 拉螺栓 的情况 属于此种情况 ， 度条 件为 ： １ ， 强 ． ３
的相对 刚度系数 ；工作 载荷 Ｆ 由轴 向力 Ｆ 或 翻倒 力矩 Ｍ引起 的 ， 是 。 其 值可 由螺栓组受力分 析相关公式求得 。 如螺 栓受变载荷作 用 ，除按上 述公式进 行设计 或校核 满足静 强度 外 ， 验算螺栓的应力 幅 ， 盯≤【 详 细内容请参 考机械 设计教材 。 尚需 即 叮， ２ ． ３受剪螺栓连接 的强 度设 计 计算 ２． ．１受剪螺栓连 接的强度设计计算 概述 ３ 受剪螺栓 （ 铰制孑 光制螺栓 ） Ｌ 螺栓杆 和螺栓孑采 用基孑 制过渡 配合 Ｌ Ｌ （ ７ ６Ｈ ／６， Ｈ ／ ， ７ ）能精确 固定被 连接件 相对位 置 ， 承受横 向载 荷 ， ｍ ｎ 并能 但 是孔 的加工 精度要求 高 。用于 结构要求 紧凑或连 接空 间受 到 限制 的情 况。受剪螺栓连接 的失效形式 为螺栓 的栓杆部分被 压溃或栓 杆被剪 断。 Ｉ 剪强度计算 ： ） 抗 ２抗压 强度计算 ： ）
横 向力被接缝 面间 的摩 擦力平衡 ，螺栓组受 的转矩 被接缝 面问 的压 力 产 生的摩擦力矩平衡 。拧紧螺栓 时每个螺栓受到 的轴 向拉力 ， 连接件 被 受 到夹紧力 而产生预 紧力 Ｆ。因此螺 栓没有受 到剪切 ，只受到 预紧力 Ｆ， 即只受拉 而不受剪 。 ２螺栓 连接的强度设 汁汁算 及禁忌 螺栓组受力 的分析 目的是 求 出一组 螺栓 中受 力最大 的螺栓 所受 的 力， 进行强度计算 。 作用 于—组螺栓 的外 力有轴 向力 、 横向力 Ｆ 、 转矩 Ｔ及 翻倒 力矩 Ｍ 四种情 况 ， 对于单个 螺栓 的受 力只有 两种情 况 ： 受拉或 受剪 。工程应 用中多数应用 为受拉螺栓 。 ２ ． １只受预 紧力 的受拉螺栓连 接 只受 预 紧力 Ｆ 的受拉 螺栓连 接 ，是指 工作后 不 再受 轴 向载荷作 用 。例如外 载荷为横 向力 Ｆ Ｒ或转矩 Ｔ 用 ， 作 受拉螺 栓连接属 于这种情 况， 只受预 紧力 作用 ， 其强度条件 为 ： １Ｆ， ． ３
螺纹连接受力分析
螺纹连接受力分析螺纹连接受力分析一、 螺纹强度校核把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：轴向力F ，旋合螺纹圈数z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z 不宜大于10）； 螺纹牙底宽度b ，螺纹工作高度h ，每圈螺纹牙的平均受力为F z ，作用在中径上。
螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为D 、2D 、1D 。
螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为d 、2d 、1d 。
1. 挤压强度螺母一圈挤压面面积为2D h π，螺杆一圈挤压面积为2d h π。
螺母挤压强度2[]pp F F z A D hπσ==≤σ F/zAπDπD2πD1Ab螺母的一圈沿大径展开F/zAπd1πd2πdAb螺杆的一圈沿小径展开[]b σ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[]1~1.2[]b σσ=2. 自锁性能自锁条件vψψ≤，其中，螺旋升角22arctan arctanSnp d d ψππ==，螺距、导程、线数之间关系：S =np ； 当量摩擦角arctan arctancos vv ff ψβ==， 当量摩擦系数cos v f f β=f为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取0.13～0.17；β为牙侧角，为牙型角α的一半，2βα=3. 螺杆强度1、 实心螺杆[]21FF =A d4σσπ=≤2、 空心 按实际情况计算3、 普通螺纹[]22c 1F F F =A H d d -446σσππ==≤⎛⎫⎪⎝⎭cd ：普通螺纹螺栓拉断截面，是一个经验值，其经验计算公式为c1H dd 6=-其中，[]σ为材料的许用拉应力，[]sn σσ=，sσ为屈服应力，为安全系数，一般取3～5。
二、 螺栓连接强度4. 预紧力计算：一般，螺栓预紧应力可达到材料屈服应力的50%~70%。
T ：预紧力矩，0T K F d =⋅⋅，K 为拧紧力系数，d为螺纹公称直径， 0F ：预紧力，00sFA σ=⋅σ：预紧应力，00.5~0.7sσσ=，sσ为材料屈服应力s A ：螺纹部分危险剖面的面积，24ss Ad π=⋅sd ：螺纹部分危险剖面的计算直径，()23s d d d =+，316dd H =-，5. 松螺栓连接松螺栓连接，工作载荷F ，螺栓危险截面强度[]21FF=A d4σσπ=≤6. 紧螺栓连接紧螺栓连接，无工作载荷时。
工程施工中螺杆受力分析
工程施工中螺杆受力分析
螺杆的受力分析涉及到多个因素，包括力的作用、应力分布、变形等。
在施工中，螺杆通
常承受拉力、压力、剪力等多种力的作用，因此需要进行详细的受力分析，以确保螺杆在
承受最大力时不会发生变形或破坏。
首先，我们可以从力的作用入手，分析螺杆受力的主要方向和大小。
在工程施工中，螺杆
通常用于连接构件，承受拉力或压力。
在受力分析中，我们需要考虑这些力的方向和大小，以确定螺杆的受力情况。
接下来，我们可以分析螺杆的应力分布。
在受力作用下，螺杆表面会产生应力，需要通过
应力分析确定螺杆的安全工作范围。
通常情况下，螺杆处于弯曲应力和剪切应力的作用下，需要根据这些应力的大小确定螺杆的耐力和变形情况。
另外，变形也是螺杆受力分析中需要考虑的因素之一。
在受到外力作用时，螺杆会发生变形，可能会导致连接不牢固或施工质量问题。
因此，在螺杆的受力分析中，我们需要考虑
螺杆的变形情况，并通过适当的方法来补偿变形或加固连接部位。
总的来说，螺杆在工程施工中扮演着重要的角色，受力分析是确保工程质量和安全的关键
步骤。
通过对螺杆受力的详细分析，工程师可以设计出合适的连接结构，确保施工的顺利
进行，为建设安全可靠的工程提供保障。
油管螺纹联接受力分析及优化措施
油管螺纹联接 受力分析及优化措施
Ｓｔ ｒ ｅｓ ｓ ａｎａｌ ｙｓ ｉ ｓ ａｎｄ ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａｔ ｉ ｏｎ ｍ ｅａｓｕｒ ｅｓ ｏｆ ｔ ｕｂｉ ｎ ｇ ｔ ｈｒ ｅａｄ ｃｏｎｎｅｃｔ ｉ ｏｎ
孙 浩 ，袁光明，鉴继超
ＳＵＮ Ｈａ ｏ， ＹＵＡＮ Ｇｕ ａ ｎ ｇ — ｍｉ ｎ ｇ ， Ｊ Ｉ ＡＮ Ｊ ｉ — ｃ ｈ ａ ｏ
１ 有 限元模 型的建 立
由于 粘 扣 主 要 是 由齿 面 接 触 区 局 部 发 生 过 量
图 １ 螺 纹联 接 的 有 限 元 网 格 划 分 图
塑性 变 形 引起 的 ， 因 此对 螺 纹拧 紧 后齿 面 的 接 触 应力Ｈ 的研 究尤 为重 要 。本 文 是对 上 扣过程 的油 管 螺 纹连 接 进 行 受 力 分 析 ， 分 析 的 接 触 类 型 为 面 一 面弹 性 接 触 ，并 定义 单 元 类 型 为Ｐ Ｌ ＡＮＥ ４ ２ ，根 据 模 型 的 要 求 ， 选择 四 边 形 单 元 形 状 ，采 用 自 由网 格 进 行 网格 划 分 。 由于 实 验 室 计 算机 计 算 能 力 有
（ 山东 理工大学 机械工程学 院，淄博 ２ ５ ５ ０ ４ ９ ）
摘
要 ：随着油管的大量应用 ， 人们开 始越 来越 重视 如何 提高油管寿命问题 ，而粘扣是影响油管寿命的 主要 因素。本文针对 油管螺纹粘扣 问题 ，利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件 建立有限元模 型 ，对油管 螺纹联接 上扣状 态进行 受力分析 ，得到 了油管螺纹 连接后各 扣牙的 受力情况 。同时对有 限元的计 算结
样 的 失 效 形 式 ，如 粘 扣 、滑 脱 、疲 劳 断 裂 、腐 蚀
等 ，其 中粘 扣 是 油 管 螺 纹 失 效 的 主 要 形 式 。即 便 是 质量 完全 符 合ＡＰ Ｉ（ 美 国石 油学 会 ）标 准 的产 品 ，在 使 用 过 程 中也 经 常 发 生 粘 扣 现 象 ，很 大 程 度 上 缩短 了 油管 的 使 用 寿命 ， 从 而 给 油 田带 来 了 巨 大 的 经 济 损 失 。为 了解 决 这 一 问题 ，本 文 通 过 探
螺纹副受力分析
左手旋，前进—左旋
旋向(螺旋线方向)：常用右旋，特殊要求 时用左旋。
（三）特点
• 三角形螺纹： 粗牙螺纹——用于紧固件（一般联接）； 细牙螺纹——同样的公称直径d下，P小，自锁性好，适于薄
壁细小零件和冲击变载等情况；
• 根据螺旋线头数： 单头螺纹（n=1）——用于联接
F
tan(
r
)
（7-8）
螺纹副效率： W2 / W1 tan / tan( rv ) （7-9）
自锁条件: rv
（7-10）
§7—3 螺纹联接与螺纹联接件
（一）螺栓联接 – 普通螺栓联接 – 铰制孔螺栓联接
（二）双头螺栓联接 （三）螺钉联接 （四）紧定螺钉联接 （五）其它联接及联接件
动联接——运动副
应用：为使机器制造、安装、调整、维修和运输等
一、螺纹的形成和种类
（一）形成
• 把一锐角为φ的直角三角形绕到一直径为d2的圆柱体 上，绕时底边与圆柱底边重合，则斜边就在圆柱体上 形成一条空间螺旋线。
• 如用一个平面图形（如三角形）沿螺旋线运动并使平面始 终通过圆柱体轴线，这样就构成了三角形螺纹。同样改变 平面图形K，同样可得到矩形、梯形、锯齿形、圆弧形 （管螺纹）
（1）螺纹牙（根部a—a处）的剪切强度条件为：
τ
=π
F Dbz
≤ τ[ ]
(7 - 25)
（2）螺纹牙（根部a—a处）的弯曲强度条件为：
Fh
σb
=
π
z2 Db2
3Fh =π Db2z
≤ [σ b ]
(7 - 26)
6
§7—7 轴与毂联接
轴与毂联接：轴上零件（如齿轮、带轮等）与轴联接在一 起。其功能主要用于实现轴与轴上零件的周向固定，并传 递转矩。
螺纹连接受力分析
在Fa的作用下，法向反力比矩形螺纹大为：
Fn
Fa
cos
这时螺纹的摩擦阻力为：
Ff
f Fn Fa
cos
f
f
cos
Fa
f 'Fa
这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。
f ' f tg ' cos
f '称为当量摩擦系数
ρ'称为当量摩擦角
为牙型斜角
用f '取代f，用ρ'取代ρ，就可像矩形螺纹那样对
在同样的载荷Fa，同样的牵引速度V，走过同样 的距离S情况下：
没有摩擦时，需要的输入功 =FS= Fa S tg (ψ) 理论上 考虑摩擦时，需要的输入功
ddd dd2d2 2 dd1d1 1
PPP LL=L=n=nPn(PP(n(n=n=2=)2)2) LLL
ddddd2d22dd1d1 1
hhh
4）螺 距 P — 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应 两点间的轴向距离。 5）导程（S）— 同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面 的母线上的对应两点间的轴向距离。 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
PPP LL=L=n=nPn(P(Pn(n=n=2=)2)2) LLL
dddd2dd2 2 dd1d1 1
ddddd2d22dd1d1 1
hhh
7）螺旋升角ψ—中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于
螺旋线轴线的平面的夹角。 tgψ =nP/πd2 8）牙型角α—轴向截平面内螺纹牙型相邻两侧边的夹
第二部分 联 接
概述 1 螺纹参数 2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 3 机械制造常用螺纹 4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 5 螺纹联接的预紧和防松
螺纹连接受力分析
PPP LL=L=n=nPn(P(Pn(n=n=2=)2)2) LLL
dddd2dd2 2 dd1d1 1
hhh
ddddd2d22dd1d1 1
2 螺旋副的受力分析、 效率和自锁
一、矩形螺纹 二、非矩形螺纹 三、螺旋副效率
一、矩形螺纹（=0)
1、螺纹受力分析
R Fa
Ff F
摩擦角ρ：
Fn
Fr ρ
4、母体形状： 5、按作用： 6、按位置：
圆柱螺纹、圆锥螺纹； 联接螺纹、传动螺纹； 内螺纹、外螺纹；
旋向判断方法：
1、将螺纹轴线竖
直放置，螺旋线自
左向右逐渐升高的
是右旋螺纹。反之
也成立。
左 旋
2、从端部沿轴线
右 旋
看去，当螺纹顺时
针方向旋转为旋进
时，此螺纹为右旋
螺纹。
单线螺纹双线螺纹源自三、螺纹的主要几何参数：dddd2dd2 2 dd1d1 1
ddddd2d22dd1d1 1
hhh
7）螺旋升角ψ—中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于
螺旋线轴线的平面的夹角。 tgψ =nP/πd2 8）牙型角α—轴向截平面内螺纹牙型相邻两侧边的夹
角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间夹角称为牙侧角（牙
型斜角）β。
对称牙侧角β＝ α/2
Fr
v
f Fn F
Fa Fr ψ -ρ
Fa F
2、螺纹自锁：
F= Fa tg (ψ -) 分析：
（1）ψ ->0， ψ> ， F >0
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。
（2）ψ - <0， ψ <， F <0
说明滑块不能在重力作用下下滑。这一现象称 为自锁现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。
螺纹连接受力分析
螺纹连接受力分析一、螺纹强度校核把螺母得一圈螺纹沿大径展开，螺杆得一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：轴向力,旋合螺纹圈数（因为旋合得各圈螺纹牙受力不均,因而不宜大于10）；螺纹牙底宽度,螺纹工作高度,每圈螺纹牙得平均受力为,作用在中径上。
螺母—-内螺纹，大径、中径、小径分别为、、。
螺杆--外螺纹，大径、中径、小径分别为、、。
1.挤压强度螺母一圈挤压面面积为,螺杆一圈挤压面积为。
螺母挤压强度螺杆挤压强度为挤压应力，为许用挤压应力。
2.剪切强度螺母剪切面面积为,螺杆剪切面面积。
螺母，剪切强度螺杆，剪切强度，为材料许用拉应力,为材料屈服应力。
安全系数,一般取３~５.3.弯曲强度危险截面螺纹牙根部，A-A。
螺母,弯曲强度螺杆，弯曲强度其中，：弯曲力臂，螺母，螺杆：弯矩，螺母,螺杆:抗弯模量，螺母,螺杆：螺纹牙得许用弯曲应力，对钢材，4.自锁性能自锁条件，其中，螺旋升角，螺距、导程、线数之间关系：;当量摩擦角,当量摩擦系数为螺旋副得滑动摩擦系数，无量纲,定期润滑条件下,可取0、13~0、17；为牙侧角，为牙型角得一半,5.螺杆强度1、实心螺杆2、空心按实际情况计算3、普通螺纹：普通螺纹螺栓拉断截面,就是一个经验值,其经验计算公式为其中,为材料得许用拉应力，，为屈服应力,为安全系数，一般取3～5。
二、螺栓连接强度6.预紧力计算：一般,螺栓预紧应力可达到材料屈服应力得50％~７０％.：预紧力矩，，为拧紧力系数，为螺纹公称直径，:预紧力，:预紧应力,,为材料屈服应力：螺纹部分危险剖面得面积，:螺纹部分危险剖面得计算直径，,，7.松螺栓连接松螺栓连接,工作载荷，螺栓危险截面强度8.紧螺栓连接紧螺栓连接，无工作载荷时.螺栓危险截面拉伸应力，危险截面扭转切应力根据第四强度理论,螺栓预紧状态下,螺栓危险截面计算应力紧螺栓连接，有轴向工作载荷。
螺栓受力4个量，预紧力，工作载荷，残余预紧力，受载时螺栓总拉力。
螺纹副受力分析
（1）螺纹牙（根部a—a处）的剪切强度条件为：
τ
=π
F Dbz
≤ τ[ ]
(7 - 25)
（2）螺纹牙（根部a—a处）的弯曲强度条件为：
Fh
σb
=
π
z2 Db2
3Fh =π Db2z
≤ [σ b ]
(7 - 26)
6
§7—7 轴与毂联接
轴与毂联接：轴上零件（如齿轮、带轮等）与轴联接在一 起。其功能主要用于实现轴与轴上零件的周向固定，并传 递转矩。
分析使滑块等速运动所需要的水平力：
① 等速上升：
• 平衡条件：F Ft R 0 (7-2)
• 水平推力：Ft F tan( r )
② 等速下滑：
• 平衡条件： F Ft R 0 (7-4) • 水平阻力：Ft F tan( r )
自锁条件： • 当 r时，Ft 0，原工作阻力Ft反向作用；作为驱动力时，
§7-3 螺纹联接与螺纹联接件
§7-4 螺纹联接的强度计算
§7-5 螺纹联接的结构设计及应注意的问题
§7-6 螺旋传动 §7-7 轴毂联接
➢ 小结
§7-1 螺纹
可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等
静联接 不可拆联接：铆接、焊接、胶接等
联 接
过盈联接：属于可拆或不可拆联接，过盈量小 时为可拆联接，过盈量大时为不可拆联接。
• 螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动 • 螺纹联接防松的方法按工作原理可分为: （1）摩擦防松 （2）机械防松 （3 ）其它：破坏螺纹副关系（铆冲、粘接、焊接）
§7—6 螺旋传动
用于传动的螺纹：梯形、锯齿形、矩形→多线（要求高效率）
螺旋副传动：
将回转运动→直线运动 传递动力
螺纹受力分布分析方法及其应用实例
科技信息SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION2010年第17期螺纹受力分布分析方法及其应用实例郭卫凡黄文建（重庆工程职业技术学院中国重庆400037）【摘要】本文通过多自由度的弹簧系统模拟来分析螺栓联接中螺纹牙上的载荷分布，对螺母螺杆在三种不同受力状态下螺纹牙上产生的载荷分布进行了比较，其中包括一个普通拉伸型螺杆螺栓联接，一个通过T型螺母中部作用的拉伸型传力螺杆以及一个T型螺母的压缩型传力螺杆。
最后将计算分析结果用于一个螺杆传力系统的螺纹失效分析。
【关键词】螺纹；应力；分析；应用Methodology of Thread Stress Distribution Analysis and Case StudyGUO W ei-fan HUANG W en-jian(Chongqing vocational Institute of Engineering,Chongqing,400037,China)【Abstract】This article shows the comparison analysis of load distribution on thread when bolt and nut are under three different stress conditions including a normal threaded connection,a extrusion bolt with T nut and a compression bolt with T nut,through free spring system simulation on threaded connection.Finally the analysis result will be applied to analyze the failure of a thread transmission.【Key words】Thread；Stress；Analysis；Application0引言螺栓联接是用来传递作用力及将机器零部件联接成为一个工作整体的重要组成部分。
螺栓组的受力分析
4、螺纹零件
标准化
精度等级A、B、C：A级精度最高，通常用C级； 材料热处理 尺寸系列化
M10×100（三角、中径、长度）
四、拧紧
在使用上，绝大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧；预紧的目的 在于增强联接的可靠性和紧密性。
预紧力的大小是通过拧紧力矩来控制的。因此，应从理论上找出 预紧力和拧紧力矩之间的关系。
F F 4
例题2 某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上，螺栓组由四个普通 螺栓组成。
M
FQ FQ
吊架
r2 r3 r2 r1
解：找中心线，向中心简化，向联接中心平移。 有两种基本外载荷：轴向力和倾覆力矩，在倾覆力矩作用下，一边受 拉，另一边受力减小，力臂最大处，载荷最大。
F FQ 4
Fm a x
锯齿=30、3
• 常用螺纹的类型见表9-1，P201。
右旋——多数用右旋 旋向
左旋 单线螺纹：沿一根螺旋线形成的螺纹； 线数 双线螺纹：沿二根螺旋线形成的螺纹； 多线螺纹：沿三根以上螺旋线形成的螺纹；
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。
标准制
表9-1图 这种联接在结构上比双头螺柱联接简单、紧凑。其用途 和双头螺柱联接相似，但如经常拆装时，易使螺纹孔磨损， 故多用于受力不大，或不需要经常拆装的场合。
表9-1图紧定螺钉联接 （平底）书P202
表9-1图紧定螺钉联接 （带顶尖）书P202
把轴上零件与轴联接在一起，联接强度不大时： 表9-1图 拧紧后与轴紧贴，则与轴表面有摩擦力，联接力不大； 表9-1图 在轴上挖一凹槽，头部有顶尖，比第一个联接力要大些，不
Fmax Fi rmax ri
螺纹联接受力分析精品资料32页PPT
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45、法律的制定是为了保证每一个人 自发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
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41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
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螺纹连接受力分析
一、 螺纹强度校核
把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：
轴向力F ，旋合螺纹圈数z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z 不宜大于10）； 螺纹牙底宽度b ，螺纹工作高度h ，每圈螺纹牙的平均受力为F z ，作用在中径上。
螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为D 、2D 、1D 。
螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为d 、2d 、1d 。
F/z
A
πD
πD
2πD
1
A
b
螺母的一圈沿大径展开F/z
A
πd
1
πd
2
πd
A
螺杆的一圈沿小径展开
1. 挤压强度
螺母一圈挤压面面积为2D h π，螺杆一圈挤压面积为2d h π。
螺母挤压强度2[]p p F F z A D h πσ=
=≤σ 螺杆挤压强度2[]p p F F z A d h
σσπ=
=≤ p σ为挤压应力， []p σ 为许用挤压应力。
2. 剪切强度
螺母剪切面面积为Db π，螺杆剪切面面积1d b π。
螺母，剪切强度[]F F z A Db
ττπ=
=≤
螺杆，剪切强度1[]F F z A d b
ττπ=
=≤ []0.6[]τσ=，[]s
n
σσ=
为材料许用拉应力，s σ为材料屈服应力。
安全系数，一般取3～5。
3. 弯曲强度
危险截面螺纹牙根部，A-A 。
螺母，弯曲强度23[]b b M Fh W Db z
σσπ=
=≤ 螺杆，弯曲强度213[]b b M Fh W d b z
σσπ=
=≤ 其中，L ：弯曲力臂，螺母22D D L -=
，螺杆2
2
d d L -= M ：弯矩，螺母22D D F M F L z -=⋅=
⋅，螺杆2
2
d d F M F L z -=⋅=⋅ W ：抗弯模量，螺母2
6
Db W π=
，螺杆2
16
d b W π=
[]b σ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[]1~1.2[]b σσ=
4. 自锁性能
自锁条件v ψψ≤， 其中，螺旋升角22
arctan
arctan S np d d ψππ==，螺距、导程、线数之间关系：S =np ； 当量摩擦角arctan arctan
cos v v f
f ψβ
==， 当量摩擦系数cos v f f β=
f 为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取0.13～0.17；
β为牙侧角，为牙型角α的一半，2βα=
5. 螺杆强度
1、 实心
螺杆[]21F F =A d 4
σσπ=≤ 2、 空心
按实际情况计算 3、 普通螺纹
[]22c 1F F F =
A H d d -446σσππ==≤⎛⎫
⎪⎝⎭
c d ：普通螺纹螺栓拉断截面，是一个经验值，其经验计算公式为c 1H
d d 6
=-
其中，[]σ为材料的许用拉应力，[]s
n
σσ=
，s σ为屈服应力，为安全系数，一般取3～5。
二、 螺栓连接强度
6. 预紧力计算：
一般，螺栓预紧应力可达到材料屈服应力的50%~70%。
T ：预紧力矩，0T K F d =⋅⋅，K 为拧紧力系数， d 为螺纹公称直径，
0F ：预紧力，00s F A σ=⋅
0σ：预紧应力，00.5~0.7s σσ=，s σ为材料屈服应力
s A ：螺纹部分危险剖面的面积，2s s A d π=⋅
s d ：螺纹部分危险剖面的计算直径，()23s d d d =+，316d d H =-，
7. 松螺栓连接
松螺栓连接，工作载荷F ，螺栓危险截面强度[]21F F
=
A d 4
σσπ=≤
8. 紧螺栓连接
紧螺栓连接，无工作载荷时。
螺栓危险截面拉伸应力0
2
1F =
d 4
σπ，危险截面扭转切应力 ()020
232
111tan 2tan tan 20.5161tan tan 4
V V V F d F d d d d ψψψψτσπψψπ+⋅+=
=⋅⋅≈-⋅ 根据第四强度理论，螺栓预紧状态下，螺栓危险截面计算应力 ()2
2
2
2
2
11.3330.5 1.3[]4
ca F d σστσσσσπ=+=+≈=
≤ 紧螺栓连接，有轴向工作载荷。
螺栓受力4个量，预紧力0F ，工作载荷F ，残余预紧力1F ，受载时螺栓总拉力2F 。
螺栓和被连接件的受力与变形关系，如图。
F 0
F
F 1
F 2
F
max
λ b
Δλ
λ'm
λ m
F
λ
θ b
θ m
ΔF
O m
O b
（1） 受载前，螺栓仅受预紧力0F 即为螺栓拉力，被连接件压力为0F 。
仅受预紧力时，螺栓伸长量为b λ，被连接件压缩量为m λ。
其中，螺栓刚度0
tan b b b
F C θλ=
=，被连接件刚度0
tan m m m
F C θλ=
=。
（2） 受载后，被连接件压力为1F ，螺栓总拉力210F F F F F =+=+∆。