螺纹联接受力分析ppt课件
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螺纹连接要点PPT课件
d0
fc ——摩擦因子。 无润滑时取 fc =0.15
Fa
rf ——支撑面摩擦半径
T
简化公式 T≈0.2F d0
P38式3-6,适用于M10M-68的粗牙螺纹，f’=0.15, fc=0.15,
第70页/共123页
预紧力控制方法: 通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定的， 重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。
10.863
12.701 14.701
16.376 18.376 20.376 22.052 25.052 27.727
细 小径 D2 d2 2.459 3.242
4.134 4.918
6.647
牙 螺距P
8.376 1.25, 1 0.75
10.106 1.5, 1.25 0.5
11.835 13.835
铰制孔用螺栓联接
第51页/共123页
铰制孔用螺栓联接
第52页/共123页
铰制孔用螺栓联接
第53页/共123页
螺钉联接
第54页/共123页
螺钉联接
第55页/共123页
螺钉联接
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螺钉联接
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螺钉联接
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螺钉连接
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螺钉连接
螺
纹 按螺旋线的根数分
的
分 类
按回转体的内外表面分
按螺旋的作用分
按母体形状分
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螺纹的牙型
30º
15º
30º
3º
矩形螺纹
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
潘存云教授研制
潘存云教授研制
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螺纹联接受力分析ppt课件
按第四强度理论
' 2 3 2 2 3(0.44 )2 1.3
受横向载荷时的强度条件:
1.3FQ0
d12 4
Mpa
强度条件 1.3FQ0
d12 4
Mpa
设计公式 d1
千斤顶为什么不会自动向下滑动？ 螺纹连接如受力作用，螺纹尺寸有何要求？
FQ0
螺旋副的受力分析、 效率和自锁
1）受力分析
以矩形螺纹为例：把螺母和重物简化为 滑块FQ，螺母处受推力Ft的作用，假想在螺纹中径 处展开，得一斜面，Ft为作用在中 径处的水平推力。
FQ—轴向力
Ph=nP
Ft—旋转螺母的水平推力 FN
2019/5/6
2、 松螺栓联接的受力分析
FQ0
以吊钩为例： 松螺栓联接
装配时，不需把螺栓拧紧， 螺栓在承受载荷前螺栓不 受力。
此时，一般按最大载
荷计算确定螺栓的直径或
校核危险截面的强度。
FQ0
强度公式： FQ0
d12 4
设计公式：d1
4FQ0 mm
FQO ：最大载荷 N；
螺纹力矩：
FR
FQ
+
T
Ft
d2 2
d2 2
FQtg(
)
Ft
由此可以看出，螺纹力矩 T 随工作
载荷 FQ 、螺纹升角 和摩擦角 的增
大而增大。
2）自锁
自锁：即指没有外力作用时，物体自己不会下滑。
螺旋副自锁：无论轴向载荷FQ多大，如无外力矩 作用，螺母和螺杆都不会产生相对轴向移动。
摩擦力：
F’N
Ff F 'N f FN f
第5章螺纹联接ppt课件
剪切强度： FA 2[]
（2〕铰制孔用螺栓联接的强度 挤压强度：
pFd0L mi n[ p]
剪切强度：
4Fd0 2[]
杜永平
螺纹联接
（3〕受轴向载荷的紧螺栓联接
螺杆的总受力（reFsi2d＝uaFl残0p＋r余eFt预ig？h紧te力ning force）
F2 F0F
F2F1F
杜永平
螺纹联接
F2 F0F
e d1
32F0
d12
4dF120
94dF120
9
杜永平
螺纹联接
避免偏载的措施： ① 铸造出凸台；
② 加工沉头座； （鱼眼坑）
③ 斜面用斜垫圈；
杜永平
螺纹联接
④ 采用球面垫圈。
杜永平
螺纹联接
五、螺栓组联接的设计
1. 螺栓组的结构设计 ① 轴对称的简单几何形状
受力均匀 便于加工
杜永平
螺纹联接
② 螺栓的受力合理
自锁螺母〔self-locking nut）
杜永平
螺纹联接
2. 机械防松 开口销(spring cotter)与 六角开槽螺母(notch nut)
杜永平
螺纹联接
止动垫圈〔stop washer）
串联金属丝〔in series wire）
杜永平
螺纹联接
3. 永久防松〔破坏螺纹副） 冲点、焊接(jointing)、粘合(conglutination)
杜永平
螺纹联接
2. 螺栓组受力分析 目的：找出受力最大的螺拴及所受力的大小 假设：螺栓的材料、直径、长度、预紧力相同；
螺栓组的对称中心与接合面形心重合； 受载后结合面仍保持为平面。
杜永平
螺纹联接
（2〕铰制孔用螺栓联接的强度 挤压强度：
pFd0L mi n[ p]
剪切强度：
4Fd0 2[]
杜永平
螺纹联接
（3〕受轴向载荷的紧螺栓联接
螺杆的总受力（reFsi2d＝uaFl残0p＋r余eFt预ig？h紧te力ning force）
F2 F0F
F2F1F
杜永平
螺纹联接
F2 F0F
e d1
32F0
d12
4dF120
94dF120
9
杜永平
螺纹联接
避免偏载的措施： ① 铸造出凸台；
② 加工沉头座； （鱼眼坑）
③ 斜面用斜垫圈；
杜永平
螺纹联接
④ 采用球面垫圈。
杜永平
螺纹联接
五、螺栓组联接的设计
1. 螺栓组的结构设计 ① 轴对称的简单几何形状
受力均匀 便于加工
杜永平
螺纹联接
② 螺栓的受力合理
自锁螺母〔self-locking nut）
杜永平
螺纹联接
2. 机械防松 开口销(spring cotter)与 六角开槽螺母(notch nut)
杜永平
螺纹联接
止动垫圈〔stop washer）
串联金属丝〔in series wire）
杜永平
螺纹联接
3. 永久防松〔破坏螺纹副） 冲点、焊接(jointing)、粘合(conglutination)
杜永平
螺纹联接
2. 螺栓组受力分析 目的：找出受力最大的螺拴及所受力的大小 假设：螺栓的材料、直径、长度、预紧力相同；
螺栓组的对称中心与接合面形心重合； 受载后结合面仍保持为平面。
杜永平
螺纹联接
螺纹连接原理ppt课件
上只选用性能等级即可。 • 螺母的性能等级分7个等级，从4到12。螺栓和螺母的性能等级应配合使用。
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螺纹联接的有效性
c) 防松 摩擦防松
1、螺纹联接原理
机械防松
破坏螺旋副的防松
注意： 提高螺栓拧紧扭矩，只可以提高两个零件的联接程度，但不能起到防松 作用，而且一味的提高扭矩，可能会造成紧固件拉伸变形，一旦超过屈
退刀槽、在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹等。 d-2) 减小螺栓的应力幅
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螺纹联接原理
精品课件
螺旋与螺旋副
外（阳）螺旋和内（阴）螺旋相互配合，通过旋转其中一个 就可以使两者沿螺旋移动，产生相对的螺旋运动——螺旋副
螺旋是一种简单机械，是斜面类机械的变形
螺旋副啮合条件
螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素，只有五要 素相同的内、外螺纹才能互相旋合。
将一与水平面倾斜角为的直线绕在圆柱体上，即可形成一条螺旋线。 如果用一个平面图形（梯形、三角形或矩形）沿着螺旋线运动，并保 持此平面图形始终在通过圆柱轴线的平面内，则此平面图形的轮廓在 空间的轨迹便形成螺纹。
服极限，就会造成紧固件断裂，联接失效，严重的还会引起其他事故的发生。
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1、螺纹联接原理
螺纹联接的有效性
d-1) 减轻应力集中 • 螺纹的牙根和收尾、螺栓头部与栓杆交接处都有应力集中，是产生疲劳断裂的危险部位。 • 为减轻应力集中，适当加大牙根圆角半径以可提高螺栓疲劳强度20～40%，或在螺纹收尾处用
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1、螺纹联接原理
螺纹联接的受力状态
对于整个联接而言，所受的载荷可能为轴向载荷、横向载 荷、弯矩和转矩等，但是对于当个螺栓而言，所受载荷为 轴向力和（或）横向力。 轴向力 —— 拉伸应力 —— 拉伸强度
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螺纹联接的有效性
c) 防松 摩擦防松
1、螺纹联接原理
机械防松
破坏螺旋副的防松
注意： 提高螺栓拧紧扭矩，只可以提高两个零件的联接程度，但不能起到防松 作用，而且一味的提高扭矩，可能会造成紧固件拉伸变形，一旦超过屈
退刀槽、在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹等。 d-2) 减小螺栓的应力幅
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螺纹联接原理
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螺旋与螺旋副
外（阳）螺旋和内（阴）螺旋相互配合，通过旋转其中一个 就可以使两者沿螺旋移动，产生相对的螺旋运动——螺旋副
螺旋是一种简单机械，是斜面类机械的变形
螺旋副啮合条件
螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素，只有五要 素相同的内、外螺纹才能互相旋合。
将一与水平面倾斜角为的直线绕在圆柱体上，即可形成一条螺旋线。 如果用一个平面图形（梯形、三角形或矩形）沿着螺旋线运动，并保 持此平面图形始终在通过圆柱轴线的平面内，则此平面图形的轮廓在 空间的轨迹便形成螺纹。
服极限，就会造成紧固件断裂，联接失效，严重的还会引起其他事故的发生。
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1、螺纹联接原理
螺纹联接的有效性
d-1) 减轻应力集中 • 螺纹的牙根和收尾、螺栓头部与栓杆交接处都有应力集中，是产生疲劳断裂的危险部位。 • 为减轻应力集中，适当加大牙根圆角半径以可提高螺栓疲劳强度20～40%，或在螺纹收尾处用
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1、螺纹联接原理
螺纹联接的受力状态
对于整个联接而言，所受的载荷可能为轴向载荷、横向载 荷、弯矩和转矩等，但是对于当个螺栓而言，所受载荷为 轴向力和（或）横向力。 轴向力 —— 拉伸应力 —— 拉伸强度
螺纹连接(机械设计)ppt课件
线数 n －－螺纹的螺旋线数目。
螺距P －－相邻两螺纹牙上对应点
间的轴向距离。
导程 S －－沿螺纹上同一条螺旋线 转一 周所移动的轴向距离，S = nP。
§5-1 螺纹
牙型角a－－在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。
牙型斜角β－－在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂
线之间的夹角。 33
34
螺纹升角y－－螺
牙底
26
螺纹的中径：
一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通 过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
牙底
牙顶
小径D1、d1 中径D2、d2 大径 D、d
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
27
⑶ 螺纹的线数n
沿一条螺旋线形成的螺 纹叫做单线螺纹；沿两条或 两条以上在轴向等距分布的 螺旋线所形成的螺纹叫做多 线螺纹。
单线螺纹
10
螺纹
55°非密封管螺纹
11
螺纹
55°密封管螺纹（R）
55°
牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。螺纹分 布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合时 没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏， 拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间 隙。
12
螺纹
梯形螺纹(Tr)
30°
牙型为等腰梯型，牙型角为30。梯形 螺纹的效率比矩形螺纹低，但牙根的强度 较高，易于加工，对中性好，当采用剖分 式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的间 隙。
42
螺纹各种数据的 查表
标记 M30 M20× 1.5-6g-LTHr24× 10(p5)B40× 32(P8) G1
牙型 螺纹
三角形60
普通度粗牙
名称 螺纹
三角形60
普通度细牙 螺纹
梯形30度
螺距P －－相邻两螺纹牙上对应点
间的轴向距离。
导程 S －－沿螺纹上同一条螺旋线 转一 周所移动的轴向距离，S = nP。
§5-1 螺纹
牙型角a－－在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。
牙型斜角β－－在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂
线之间的夹角。 33
34
螺纹升角y－－螺
牙底
26
螺纹的中径：
一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通 过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
牙底
牙顶
小径D1、d1 中径D2、d2 大径 D、d
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
27
⑶ 螺纹的线数n
沿一条螺旋线形成的螺 纹叫做单线螺纹；沿两条或 两条以上在轴向等距分布的 螺旋线所形成的螺纹叫做多 线螺纹。
单线螺纹
10
螺纹
55°非密封管螺纹
11
螺纹
55°密封管螺纹（R）
55°
牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。螺纹分 布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合时 没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏， 拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间 隙。
12
螺纹
梯形螺纹(Tr)
30°
牙型为等腰梯型，牙型角为30。梯形 螺纹的效率比矩形螺纹低，但牙根的强度 较高，易于加工，对中性好，当采用剖分 式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的间 隙。
42
螺纹各种数据的 查表
标记 M30 M20× 1.5-6g-LTHr24× 10(p5)B40× 32(P8) G1
牙型 螺纹
三角形60
普通度粗牙
名称 螺纹
三角形60
普通度细牙 螺纹
梯形30度
螺纹连接实用PPT课件PPT课件
形式，以求各螺栓受力均匀，且便于加工装 配。 应考虑以下几个方面： 1.接合面的几何形状设计成轴对称式。
第21页/共58页
2.螺栓的布置要合理。
1).分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀 布置；
2).螺栓应有合理的间距和边距；
3).受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行）， 数目不超过6个；
4).联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠 近接合面的边缘。
当螺栓直径未知时，往往先按静强度条件（6.9）确 定螺栓的尺寸，然后验算疲劳强度(6.10)。
第18页/共58页
受剪螺栓联接
主要失效形式 :
第19页/共58页
强度计算内容： 剪切强度条件：
挤压强度条件：
第20页/共58页
（6.11） （6.12）
6.4螺栓组联接的设计
螺栓组联接的结构设计
结构设计目的： 确定合理的接合的几何形状及螺栓的布置
第36页/共58页
5).掌握螺栓组联接的受力分析； 6).了解螺纹联接的预紧、联接件的 材料和许用应力、结构设计、提 高螺栓联接强度的措施。
3.难点：受翻转力矩的螺栓组联接的受力分析。
第37页/共58页
复习思考题
1.螺纹联接预紧的作用是什么？为什么对 重要联接要控制预紧力？ 2.螺纹联接常用的防松原理有哪些？ 3.受横向载荷的螺栓组联接，什么情况下 宜采用铰制孔用螺栓？ 4.受拉紧螺栓联接中的螺栓危险截面上都 有什么应力存在？强度计算公式中1.3的含 义是什么？
第28页/共58页
4．受翻转力矩M 的螺栓组联接 图6.13
底板的静力平衡条件： 变形协调条件：
第29页/共58页
6.5提高螺栓联接强度的措施
从两方面入手： 1）减小螺栓的实际应力； 2）提高螺栓的许用疲劳强度。
第21页/共58页
2.螺栓的布置要合理。
1).分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀 布置；
2).螺栓应有合理的间距和边距；
3).受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行）， 数目不超过6个；
4).联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠 近接合面的边缘。
当螺栓直径未知时，往往先按静强度条件（6.9）确 定螺栓的尺寸，然后验算疲劳强度(6.10)。
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受剪螺栓联接
主要失效形式 :
第19页/共58页
强度计算内容： 剪切强度条件：
挤压强度条件：
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（6.11） （6.12）
6.4螺栓组联接的设计
螺栓组联接的结构设计
结构设计目的： 确定合理的接合的几何形状及螺栓的布置
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5).掌握螺栓组联接的受力分析； 6).了解螺纹联接的预紧、联接件的 材料和许用应力、结构设计、提 高螺栓联接强度的措施。
3.难点：受翻转力矩的螺栓组联接的受力分析。
第37页/共58页
复习思考题
1.螺纹联接预紧的作用是什么？为什么对 重要联接要控制预紧力？ 2.螺纹联接常用的防松原理有哪些？ 3.受横向载荷的螺栓组联接，什么情况下 宜采用铰制孔用螺栓？ 4.受拉紧螺栓联接中的螺栓危险截面上都 有什么应力存在？强度计算公式中1.3的含 义是什么？
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4．受翻转力矩M 的螺栓组联接 图6.13
底板的静力平衡条件： 变形协调条件：
第29页/共58页
6.5提高螺栓联接强度的措施
从两方面入手： 1）减小螺栓的实际应力； 2）提高螺栓的许用疲劳强度。
《—螺纹连接》课件
总结
通过本课件，我们了解了螺纹连接的背景介绍、定义、示例、特点和优势，以及应用领域和使用注意事项。希 望这些知识能帮助你更好地理解和应用螺纹连接。
螺纹连接的使用注意事项
1 正确选用螺纹类型
根据实际需求选择合适的螺纹类型，例如公 制螺纹、英制螺纹等。
2 控制紧固力度
在拧紧螺纹时，注意控制紧固力度，避免过 紧或过松。
3 保持螺纹清洁
使用螺纹连接时，保持螺纹清洁，避免灰尘 和杂质对连接的影响。
4 定期检查和维护
定期检查螺纹连接的状态，如有松动或损坏， 及时进行维修或更换。
相比其他连接方式，螺纹连 接更容易拆卸，方便进行维 修和更换零件。
广泛应用
螺纹连接适用于多种材料和 领域，包括机械、汽车、电 子等领域。
螺纹连接的应用领域
机械行业
• 制造设备 • 汽车零部件 • 航空航天器件
建筑行业
• 钢结构连接 • 管道连接 • 门窗安装
电子行业
• 电路板固定 • 电子设备组装 • 连接器
《螺纹连接》PPT课件
欢迎来到《螺纹连接》的课件。在本课件中，我们将一起探索螺纹连接的世 界，并了解其定义、示例、特点、应用领域以及使用注意事项。
背景介绍
在工程领域中，螺纹连接是一种常见且重要的连接方式。它通过螺纹的组合与紧固实现零件的连接。
螺纹连接的定义
1 什么是螺纹连接？
螺纹连接是一种将两个或多个零件紧密连接在一起的方式，使用螺纹来增加连接的抗拉力和抗剪力。
常见的螺纹连接的示例
螺母和螺栓
螺母和螺栓是最常见的螺纹连接示例之一，它们可 用于连接金属和其他材料的零件。
螺丝钉和螺丝刀
螺丝钉和螺丝刀是另一种常见的螺纹连接示例，它 们通常用于木材和其他柔软材料的连接。
第九章螺纹联接PPT课件
• 紧定螺钉的头部和尾部形式很多(如图9-10所示)，可以适应不同拧紧程度的需要，其中方头能承受的拧 紧力矩最大。常用的尾部形状有锥端、平端、圆柱端和圆尖端等，-般要求紧定螺钉的尾部有足够的硬度。
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9-3 螺纹联接的基木类型及其预紧和防松
• 6.螺母
• 螺母的形状有六角形、圆形、方形等(如图9-11所示)，其中以六角螺母应用最普遍。六角螺母的厚度又 分为普通螺母、扁螺母和厚螺母。扁螺母用于尺寸受限制的地方，厚螺母用于经常装拆、易于磨损的场合。
• 5.紧定螺钉联接
• 紧定螺钉联接利用紧定螺钉旋入-被联接件，用其末端顶紧另-被联接件，以固定两者间相对位置。这种 联接可传递不大的力及转矩，多用于轴与轴上零件的固定，如图9-13(e)所示
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9-3 螺纹联接的基木类型及其预紧和防松
•
普通螺栓、双头螺柱、螺钉联接，即可以用于承受轴向载荷也可以用于承受横向载荷，当用来承受横
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9-3 螺纹联接的基木类型及其预紧和防松
• 作用，则摩擦力就会减小，甚至消失，致使螺母逐渐松脱。这种松脱会引起机器设备的严重损坏或造成重 大的人身事故。因此，为了保证联接的可靠性，在设计和安装时必须按照工作条件、工作可靠性要求考虑 设置螺纹防松结构或装置。
•
防松的目的就是防止螺旋副产生相对转动。根据工作原理的不同，防松可分为摩擦防松、机械防松和
不可拆卸防松等。摩擦防松是采用各种结构措施使螺旋副元素间的摩擦力不随联接的外载荷波动而变化，
保持较大的摩擦力。机械防松是利用便于更换的元件约束螺旋副，使之不能相对转动。不可拆卸防松是将
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9-3 螺纹联接的基木类型及其预紧和防松
• 6.螺母
• 螺母的形状有六角形、圆形、方形等(如图9-11所示)，其中以六角螺母应用最普遍。六角螺母的厚度又 分为普通螺母、扁螺母和厚螺母。扁螺母用于尺寸受限制的地方，厚螺母用于经常装拆、易于磨损的场合。
• 5.紧定螺钉联接
• 紧定螺钉联接利用紧定螺钉旋入-被联接件，用其末端顶紧另-被联接件，以固定两者间相对位置。这种 联接可传递不大的力及转矩，多用于轴与轴上零件的固定，如图9-13(e)所示
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9-3 螺纹联接的基木类型及其预紧和防松
•
普通螺栓、双头螺柱、螺钉联接，即可以用于承受轴向载荷也可以用于承受横向载荷，当用来承受横
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9-3 螺纹联接的基木类型及其预紧和防松
• 作用，则摩擦力就会减小，甚至消失，致使螺母逐渐松脱。这种松脱会引起机器设备的严重损坏或造成重 大的人身事故。因此，为了保证联接的可靠性，在设计和安装时必须按照工作条件、工作可靠性要求考虑 设置螺纹防松结构或装置。
•
防松的目的就是防止螺旋副产生相对转动。根据工作原理的不同，防松可分为摩擦防松、机械防松和
不可拆卸防松等。摩擦防松是采用各种结构措施使螺旋副元素间的摩擦力不随联接的外载荷波动而变化，
保持较大的摩擦力。机械防松是利用便于更换的元件约束螺旋副，使之不能相对转动。不可拆卸防松是将
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16
2、 松螺栓联接的受力分析
以吊钩为例： 松螺栓联接
装配时，不需把螺栓拧紧， 螺栓在承受载荷前螺栓不 受力。
此时，一般按最大载 荷计算确定螺栓的直径或 校核危险截面的强度。
FQ0 FQ0
17
强度公式： FQ0
d12 4
设计公式：d1
4FQ0 mm
Mpa
FQ0
M1
FQ0 tg(
')
d2 2
M1
由此产生的扭转剪应力
M1 d13 16
d1：危险截面的直径，一
般为螺纹小径。 23
对于M10-M68的普通螺纹
tg' f ' 0.15
M1
FQ0 tg(
')
d2 2
M1
d13 16
0.44
在危险截面上既有拉应力又有扭转剪应力
则：
Ft FQtg( )
螺纹力矩：
FR
FQ
+
T
Ft
d2 2
d2 2
FQtg(
)
Ft
由此可以看出，螺纹力矩 T 随工作
载荷 FQ 、螺纹升角 和摩擦角 的增 大而增大。
5
2）自锁
自锁：即指没有外力作用时，物体自己不会下滑。 螺旋副自锁：无论轴向载荷FQ多大，如无外力矩 作用，螺母和螺杆都不会产生相对轴向移动。 当千斤顶举重物到一定的高度，螺母停止转动， 释去力矩T，螺母仍停在原处，而不因重物下滑。 这种现象称为自锁。
9
效率分析
’=0
tg
tg( )
0
当不变时，效率 是 的函数。
对求导 ’=0，得 450
2
此时，效率 最大，但升角过大，制造困难，
一般取 25º 要满足自锁条件 ，则
tg tg tg( ) tg2
一般取=6º，为了保证自锁，可取 4.5º,
千斤顶为什么不会自动向下滑动？ 螺纹连接如受力作用，螺纹尺寸有何要求？
FQ0
1
螺旋副的力分析
以矩形螺纹为例：把螺母和重物简化为滑块FQ， 螺母处受推力Ft的作用，假想在螺纹中径处展开， 得一斜面，Ft为作用在中 径处的水平推力。
3
FQ—轴向力
Ft—旋转螺母的水平推力 FN
FQO ：最大载荷 N；
: 材料的许用应力 Mpa；
d1: 螺栓的最小直径 mm。
FQ180
3、受横向力普通螺栓联接受力分析
19
受横向力普通螺栓联接受力分析
20
用普通螺栓联接时， 承受横向载荷，靠拧紧 螺母时足够的预紧力FQO， 被联接件间产生足够的 摩擦力，使被联接件间 不产生相对滑动。
故<50%，所以自锁螺纹的效率较低。
10
4）方牙螺纹受力分析
方牙螺纹受力的情况：
00
F 'N FN
摩擦力：
Ff F 'N f FN f
FN
F’N
11
5）三角螺纹受力分析
三角螺纹斜角
'1
2
FN
三角型楔面的法向反力：
F 'N FN
cos '1
摩擦力：
F'f
F
' N
此时在FQO的作用下， 产生的拉伸应力为：
FQ0 Mpa
d12 4
FQ 0
21
FQ0 f Fc
FQ 0
f:摩擦系数
c:防滑安全系数c=1.1-1.3
m:接触面数。
当摩擦面增加时，摩擦力
为mFQOf
mFQ0 f Fc
Fc FQ0 mf
22
在螺栓受拉的同时，为了拧紧螺母，螺栓受 到克服螺纹之间的相对转动阻力矩（螺纹力矩） M1的作用。
f
FN f
cos1
F’N 1 FN1
令
f'
f
cos '1
f ' : 当量摩擦系数
' arctgf '
' : 当量摩擦角
12
三角螺纹、梯型螺纹螺旋副中力的关 系式:
Ft FQtg( ')
螺纹力矩： T
d2 2
FN tg(
')
自锁条件： '
效率：
螺旋升角 越小，力矩T就越小，越省力，但 效率 降低；
线数n 越少，则螺旋升角 越小，自锁性能 好，但效率 降低。
14
常用螺纹紧固件联接 的设计计算
FQ0
15
1、结构设计问题
螺栓紧固件设计是通过强度计算来 确定联接件中的螺栓直径尺寸。在设计 时，首先应考虑结构设计问题。 （1）布置要对称，受力要均匀； （2）不要使被联接件强度削弱太多； （3）螺母和螺栓头部支撑面应平整（凸 台、凹坑）； （4）注意扳手空间和装拆方便； （5）同一机器上的螺纹规格尽可能少。
6
滑块在FQ力作用下有下滑趋势时， 摩擦力fN将反向。
Ph=nP
-
FQ
FN FR
-
FR
fFN
Ft
V
Ft
FQ
d2
7
滑块在FQ力作用下有下滑趋势时，摩擦 力fFN将反向，此时Ft变为支持力。
由平衡条件可知：
Ft
FQtg(
) FQ
-
当 = 时 Ft 0
FR
当 < 时 Ft 0
FN —支反力
FR FR
fFN —摩擦力
FQ
+
V
Ph=nP
f — 摩擦系数
Ft
Ft fFN
FQ
d2
由FN和fFN合力构成的总反力FR， FR与FN之间夹角
称为摩擦角。
tg
fFN
arctgf
FN
仅与摩擦系数f有关
4
由平衡条件可知：
当滑块上升时， FR与FQ的夹角是+，
tg tg(
')
13
6）三角螺纹受力分析讨论
T d2 2
'
FN tg( ' )
tg tg(
')
当量摩擦系数’越小，力矩T就越小，越省力； 当量摩擦系数 ’越小，效率就越高；
当量摩擦系数 ’与牙型角有关，牙型角 越小，效率就越高，越省力，但自锁性能降低；
自锁条件：
Ft
由此可见，细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能好。
8
3）效率
当螺母旋转一周，滑块沿力Ft的方向移动 了d2的距离。
输入功 W1 d2Ft d2FQtg( )
输出功一部分举起重物，另一部分克服摩擦力
有用功 W2 FQ Ph FQd2tg
则效率 W2 FQd2tg tg W1 FQd2tg( ) tg( )
按第四强度理论
' 2 3 2 2 3(0.44 )2 1.3
受横向载荷时的强度条件:
1.3FQ0
d12 4
Mpa
24
强度条件
2、 松螺栓联接的受力分析
以吊钩为例： 松螺栓联接
装配时，不需把螺栓拧紧， 螺栓在承受载荷前螺栓不 受力。
此时，一般按最大载 荷计算确定螺栓的直径或 校核危险截面的强度。
FQ0 FQ0
17
强度公式： FQ0
d12 4
设计公式：d1
4FQ0 mm
Mpa
FQ0
M1
FQ0 tg(
')
d2 2
M1
由此产生的扭转剪应力
M1 d13 16
d1：危险截面的直径，一
般为螺纹小径。 23
对于M10-M68的普通螺纹
tg' f ' 0.15
M1
FQ0 tg(
')
d2 2
M1
d13 16
0.44
在危险截面上既有拉应力又有扭转剪应力
则：
Ft FQtg( )
螺纹力矩：
FR
FQ
+
T
Ft
d2 2
d2 2
FQtg(
)
Ft
由此可以看出，螺纹力矩 T 随工作
载荷 FQ 、螺纹升角 和摩擦角 的增 大而增大。
5
2）自锁
自锁：即指没有外力作用时，物体自己不会下滑。 螺旋副自锁：无论轴向载荷FQ多大，如无外力矩 作用，螺母和螺杆都不会产生相对轴向移动。 当千斤顶举重物到一定的高度，螺母停止转动， 释去力矩T，螺母仍停在原处，而不因重物下滑。 这种现象称为自锁。
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效率分析
’=0
tg
tg( )
0
当不变时，效率 是 的函数。
对求导 ’=0，得 450
2
此时，效率 最大，但升角过大，制造困难，
一般取 25º 要满足自锁条件 ，则
tg tg tg( ) tg2
一般取=6º，为了保证自锁，可取 4.5º,
千斤顶为什么不会自动向下滑动？ 螺纹连接如受力作用，螺纹尺寸有何要求？
FQ0
1
螺旋副的力分析
以矩形螺纹为例：把螺母和重物简化为滑块FQ， 螺母处受推力Ft的作用，假想在螺纹中径处展开， 得一斜面，Ft为作用在中 径处的水平推力。
3
FQ—轴向力
Ft—旋转螺母的水平推力 FN
FQO ：最大载荷 N；
: 材料的许用应力 Mpa；
d1: 螺栓的最小直径 mm。
FQ180
3、受横向力普通螺栓联接受力分析
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受横向力普通螺栓联接受力分析
20
用普通螺栓联接时， 承受横向载荷，靠拧紧 螺母时足够的预紧力FQO， 被联接件间产生足够的 摩擦力，使被联接件间 不产生相对滑动。
故<50%，所以自锁螺纹的效率较低。
10
4）方牙螺纹受力分析
方牙螺纹受力的情况：
00
F 'N FN
摩擦力：
Ff F 'N f FN f
FN
F’N
11
5）三角螺纹受力分析
三角螺纹斜角
'1
2
FN
三角型楔面的法向反力：
F 'N FN
cos '1
摩擦力：
F'f
F
' N
此时在FQO的作用下， 产生的拉伸应力为：
FQ0 Mpa
d12 4
FQ 0
21
FQ0 f Fc
FQ 0
f:摩擦系数
c:防滑安全系数c=1.1-1.3
m:接触面数。
当摩擦面增加时，摩擦力
为mFQOf
mFQ0 f Fc
Fc FQ0 mf
22
在螺栓受拉的同时，为了拧紧螺母，螺栓受 到克服螺纹之间的相对转动阻力矩（螺纹力矩） M1的作用。
f
FN f
cos1
F’N 1 FN1
令
f'
f
cos '1
f ' : 当量摩擦系数
' arctgf '
' : 当量摩擦角
12
三角螺纹、梯型螺纹螺旋副中力的关 系式:
Ft FQtg( ')
螺纹力矩： T
d2 2
FN tg(
')
自锁条件： '
效率：
螺旋升角 越小，力矩T就越小，越省力，但 效率 降低；
线数n 越少，则螺旋升角 越小，自锁性能 好，但效率 降低。
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常用螺纹紧固件联接 的设计计算
FQ0
15
1、结构设计问题
螺栓紧固件设计是通过强度计算来 确定联接件中的螺栓直径尺寸。在设计 时，首先应考虑结构设计问题。 （1）布置要对称，受力要均匀； （2）不要使被联接件强度削弱太多； （3）螺母和螺栓头部支撑面应平整（凸 台、凹坑）； （4）注意扳手空间和装拆方便； （5）同一机器上的螺纹规格尽可能少。
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滑块在FQ力作用下有下滑趋势时， 摩擦力fN将反向。
Ph=nP
-
FQ
FN FR
-
FR
fFN
Ft
V
Ft
FQ
d2
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滑块在FQ力作用下有下滑趋势时，摩擦 力fFN将反向，此时Ft变为支持力。
由平衡条件可知：
Ft
FQtg(
) FQ
-
当 = 时 Ft 0
FR
当 < 时 Ft 0
FN —支反力
FR FR
fFN —摩擦力
FQ
+
V
Ph=nP
f — 摩擦系数
Ft
Ft fFN
FQ
d2
由FN和fFN合力构成的总反力FR， FR与FN之间夹角
称为摩擦角。
tg
fFN
arctgf
FN
仅与摩擦系数f有关
4
由平衡条件可知：
当滑块上升时， FR与FQ的夹角是+，
tg tg(
')
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6）三角螺纹受力分析讨论
T d2 2
'
FN tg( ' )
tg tg(
')
当量摩擦系数’越小，力矩T就越小，越省力； 当量摩擦系数 ’越小，效率就越高；
当量摩擦系数 ’与牙型角有关，牙型角 越小，效率就越高，越省力，但自锁性能降低；
自锁条件：
Ft
由此可见，细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能好。
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3）效率
当螺母旋转一周，滑块沿力Ft的方向移动 了d2的距离。
输入功 W1 d2Ft d2FQtg( )
输出功一部分举起重物，另一部分克服摩擦力
有用功 W2 FQ Ph FQd2tg
则效率 W2 FQd2tg tg W1 FQd2tg( ) tg( )
按第四强度理论
' 2 3 2 2 3(0.44 )2 1.3
受横向载荷时的强度条件:
1.3FQ0
d12 4
Mpa
24
强度条件