第6章螺纹联接讨论重点内容受力分析、强度计算。难点受翻转力矩
螺纹连接强度计算
F 0FF '' FF '
b b
Qp Qp
m
'm
F
Q'p
Q'p
Qp Qp
Q'p Q'p
变形协调条件： 凸缘→压力减量
栓杆→拉力增量 变形协调条件——
F'F'' 变形缩小Δ δ２
F0 F' 变形放大Δδ１
δ12
∴由图可知，螺栓刚度：
C 1tg 1F 1' 1 F 0C 1F'
被联接件刚度：
12
3
4
1、防松目的 实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成 摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零， 从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失 效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故
2、防松原理 消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运 动的难度。
3、防松办法及措施
1）摩擦防松
双螺母、弹簧垫圈、尼 龙垫圈、自锁螺母等
螺螺
上上螺螺母母
栓栓
下下螺螺母母
弹簧垫圈
自锁螺母——螺母一端做成非圆形 收口或开峰后径面收口，螺母拧紧 后收口涨开，利用收口的弹力使旋 合螺纹间压紧
2）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用
带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等
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
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
螺纹连接知识点
螺纹连接知识点螺纹连接是一种常见的紧固连接方式，广泛应用于各种机械设备中。
本文将从螺纹的基本概念、螺纹连接的优点与缺点、螺纹连接的分类以及螺纹连接的设计与使用等方面进行介绍。
1. 螺纹的基本概念螺纹是一种沿着轴线旋转并且具有等距离螺距的螺旋线形轮廓。
它由外螺纹和内螺纹两种形式，用于连接具有相同螺距和螺纹角的螺栓和螺母。
2. 螺纹连接的优点与缺点螺纹连接具有以下优点： - 紧固力度可调节，在需要重要或紧密连接的地方非常有用。
- 能够承受相对较大的剪切力和拉伸力。
- 安装和拆卸方便，不需要额外的工具。
然而，螺纹连接也存在一些缺点： - 安装过程中需要施加一定的力量，且容易出现螺纹损坏的情况。
- 对于高速旋转的设备，容易松动，需要使用额外的锁紧措施。
- 需要保持螺纹连接的清洁度，以防止污染或腐蚀。
3. 螺纹连接的分类螺纹连接根据螺纹外形的形状和用途不同，可以分为以下几类：- 三角形螺纹：常见的螺纹形式，适用于一般机械连接。
- 锥螺纹：常用于管道连接，以保证连接的密封性。
- 牙形螺纹：一般用于管道连接，可分为矩形牙形和圆形牙形。
- 半圆形螺纹：适用于某些特殊连接场合，如煤气管道等。
4. 螺纹连接的设计与使用在进行螺纹连接设计时，需要考虑以下几个关键因素： - 螺纹尺寸和参数的选择，包括螺距、螺纹角等。
- 紧固力的需求，不同应用场景需要不同的紧固力度。
- 材料的选择，应根据连接部件的要求选择合适的材料。
- 润滑剂的使用，可以减少螺纹连接时的摩擦力。
在使用螺纹连接时，需要注意以下几点： - 使用正确的螺纹工具，以免损坏螺纹。
- 检查螺纹连接是否松动，及时进行紧固。
- 定期检查螺纹连接是否出现磨损或腐蚀，及时更换或修复。
总结：螺纹连接作为一种常见的紧固连接方式，在机械设备中扮演着重要的角色。
通过了解螺纹的基本概念、优点与缺点、分类以及设计与使用等方面的知识，我们可以更好地理解和应用螺纹连接。
螺纹连接强度总结
螺纹连接强度总结1. 引言螺纹连接是一种常见的连接方式，具有良好的承载能力和可靠性。
在工程设计中，螺纹连接的强度是一个重要的考虑因素。
本文将对螺纹连接强度进行总结，并讨论影响螺纹连接强度的主要因素。
2. 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算可以通过以下关键参数来完成：螺纹直径、螺纹间距、螺纹长、螺纹类型以及材料强度。
根据这些参数，可以采用静态力学和材料力学的原理来计算连接强度。
3. 影响螺纹连接强度的因素3.1 材料强度螺纹连接的强度主要取决于连接件和螺纹材料的强度。
强度高的材料可以提供更好的承载能力，从而提高连接的强度。
因此，在设计螺纹连接时，需要选择合适的材料来满足强度要求。
3.2 螺纹类型不同类型的螺纹具有不同的强度特性。
常见的螺纹类型包括米制螺纹、英制螺纹和圆锥螺纹等。
不同类型的螺纹在连接强度方面存在差异，需要根据实际使用情况选择适当的螺纹类型。
3.3 螺纹几何参数螺纹几何参数包括螺纹直径、螺纹间距和螺纹长度等。
这些参数直接影响到螺纹连接的承载能力和强度。
一般来说，较大的螺纹直径和较小的螺纹间距可以提高连接的承载能力。
3.4 螺纹连接的预紧力螺纹连接的预紧力也是影响其强度的重要因素。
适当的预紧力可以提高连接的安全性和强度。
预紧力过大或过小都会影响连接的强度，因此需要根据实际情况选择合适的预紧力。
4. 螺纹连接强度的测试方法4.1 静态拉伸试验静态拉伸试验是评价螺纹连接强度的常用方法之一。
通过在试验机上施加拉伸载荷，可以测定连接材料的强度和螺纹组件的承载能力。
4.2 螺纹剪切试验螺纹剪切试验可以检验螺纹连接在受剪应力下的强度。
通过施加剪切力，可以评估螺纹连接的承载能力和破坏模式。
4.3 螺纹疲劳试验螺纹连接在实际使用中可能会受到反复加载的影响，因此螺纹疲劳试验是评价连接强度的重要方法之一。
通过在试验机上施加循环加载，可以模拟实际工况下的应力情况，评估连接的疲劳寿命和强度。
5. 结论螺纹连接是工程设计中常用的连接方式，其强度是一个重要的考虑因素。
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。
螺纹连接和键连接复习资料
10、螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代 表 A。
A、对螺栓材料的强度要求 B、对螺栓的制造精度要求 C、对螺栓材料的刚度要求 D、对螺栓材料的耐腐蚀性要求
11、紧螺栓连接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载 荷增加到原来的1.3倍，这是考虑 B 的影响。
A、螺纹的应力集中 B、扭转切应力作用 C、安全因素 D、载荷变化与冲击
A、小径 B、大径 C、侧边 D、齿廓
A 定心。
23、当采用一个平键不能满足强度要求时，可采 用两个错开 D 布置。 A、90° B、120° C、150° D、180°
24、花键连接与平键连接相比较， C 的观点 是错误的。
A、承载能力较大
B、对中性和导向性都比较好
C、对轴的削弱比较严重 D、可采用磨削加工提高连接质量
2、要正确进行螺栓连接的设计计算
单个螺栓连接的强度计算是螺栓组连接设计计算 的基础。计算的关键在于对载荷准确判断，对仅受 预紧力或同时受预紧力与工作拉力的场合，要用1.3 系数来考虑因预紧过程而产生的转矩的影响；对受 剪力或挤压力的场合，则应以剪力或挤压力为依据 进行强度计算。
螺栓组连接的强度计算，其核心是受力分析。首 先判断其受力的状况：是受轴向载荷、横向载荷、 扭转力矩、翻转力矩还是同时受若干力的组合。其 次找出受力最大的螺栓，并求出其受力的大小。然 后按单个螺栓连接强度计算的方法进行强度计算。
应当注意，当螺栓组连接既受横向载荷，或旋转 力矩，或横向载荷与旋转力矩联合作用，又受轴向 载荷作用时，在确定螺栓所受的预紧力时，一定要 考虑轴向载荷的影响，因为此时接合面间的压紧力 不再是预紧力，而是残余预紧力（也称剩余预紧 力）。只要分别计算出螺栓组连接在这些简单受力 状态下每个螺栓的工作载荷，然后将同类工作载荷 矢量叠加，便可得到每个螺栓的总的工作载荷—— 预紧力或轴向工作载荷。若螺栓组连接中各个螺栓 既受预紧力作用又受轴向工作载荷作用，则最后要 求出受力最大螺栓所受的总拉力。
螺栓连接知识点总结
螺栓连接知识点总结一、螺栓连接的基本原理螺栓连接是利用螺纹副的力学原理，通过螺母和螺栓对工件进行固定连接。
螺栓连接在机械工程中有着重要的应用，能够满足不同的使用要求。
螺栓连接的基本原理包括预紧力作用、螺栓的拉伸和螺栓的载荷分配等。
1.1 预紧力作用螺栓在连接时，需要给螺栓加上一定的预紧力，使得螺纹副产生摩擦力，从而防止螺纹松动。
预紧力的大小会影响螺栓连接的可靠性和安全性，需要根据实际情况进行合理的选择。
1.2 螺栓的拉伸在螺栓连接中，螺栓受到的是拉力作用，而不是剪切力作用。
通过螺母对螺栓施加预紧力，使得螺栓产生拉伸，从而能够保证连接的牢固性。
因此，螺栓的材料和尺寸需要满足拉伸强度和刚度的要求。
1.3 螺栓的载荷分配在螺栓连接中，如果受力不均匀，很容易导致螺栓的过载或者松动，因此需要进行合理的载荷分配。
对于多螺栓连接，需要通过设计合理的结构和使用适当的预紧力，来保证载荷的均衡分配。
二、螺栓连接的设计原则螺栓连接的设计需要考虑多个因素，包括受力情况、材料选择、预紧力计算、拧紧方法、螺纹设计等。
设计螺栓连接需要遵循一些基本的设计原则，以确保连接的可靠性和安全性。
2.1 材料选择螺栓和螺母的选材需要根据实际使用条件和受力情况进行选择，以确保满足强度和刚度的要求。
需要考虑的因素包括受力情况、温度、介质、腐蚀性等。
2.2 预紧力计算预紧力是螺栓连接的重要参数，直接影响连接的可靠性和安全性。
预紧力的计算需要根据连接的材料、尺寸、受力情况等因素进行合理的选择和计算。
2.3 拧紧方法螺栓的拧紧方法有直接力矩法、角度控制法和拉伸控制法等。
在选择拧紧方法时，需要考虑受力情况、连接的要求、工具的性能等多个因素，以确保连接的可靠性和安全性。
2.4 螺纹设计螺栓的螺纹设计需要满足连接的强度和刚度要求，避免因设计不当导致螺纹松动或者损坏。
螺纹设计需要考虑的因素包括螺纹形状、梯度、螺距、齿型等。
2.5 螺栓连接的应力分析在螺栓连接的设计中，需要进行应力分析，计算螺栓、螺母和连接部件的应力和变形，以确保连接的可靠性和安全性。
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。
螺纹联接讨论重点内容受力分析强度计算难点受翻转力矩
第6章 螺纹联接讨论重点内容：受力分析、强度计算 。
难点：受翻转力矩的螺栓组联接。
附加内容：螺纹的分类和参数 1．螺纹的分类2. 螺纹参数（1） 螺纹大径d （2）螺纹小径d 1 （3）螺纹中径d 2 （4）螺距p （5）线数n （6）导程S（7）螺纹升角ψ （8）牙型角α6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 6.1.1螺纹联接的主要类型松联接根据装配时是否拧紧分 图6.1 紧联接螺栓联接 螺钉联接 按紧固件不同分 双头螺柱联接 紧定螺钉联接受拉螺栓联接 按螺栓受力状况分受剪螺栓联接6.1.2螺纹紧固件的性能等级和材料 性能等级：十个等级B σ=点前数字 ×100 ； S σ=10×点前数字×点后数字。
材料：按性能等级来选。
例如：螺栓的精度等级6.8级 6.2 螺纹联接的拧紧与防松⎩⎨⎧外螺纹内螺纹⎩⎨⎧左旋螺纹右旋螺纹⎩⎨⎧多线螺纹单线螺纹⎪⎩⎪⎨⎧锯齿形螺纹梯形螺纹三角螺纹⎩⎨⎧传动螺纹联接螺纹⎩⎨⎧圆锥螺纹圆柱螺纹6.2.1螺纹联接的拧紧拧紧的目的:拧紧力矩: 21T T T += 431T T T += T 1螺纹力矩: ()V t dF d F T ρψ+⋅=⋅=tan 222'21 T 2螺母支承面摩擦力矩：r F T ⋅='2μ 22133131d D d D r --⋅= 将6410~M M 的相关参数（2d ，ψ ，1D ，0d ） 代入且取15.0arctan =V ρ得：d F d F k T T T t ''212.0≈=+=标准扳手的长度 L=15dd F Fd FL T '2.015===∴（图 6.2……） F F 75'=要求拧紧的螺栓联接应严格控制其拧紧力矩，且不宜用小于1612~M M 的螺栓。
测力矩扳手或定力矩扳手 控制拧紧力矩的方法：用液压拉力或加热使螺栓伸长到所需的变形量 6.2.2 螺纹联接的防松为何要防松？自锁条件：ψ<V ρ普通螺纹：’‘23~421=ψ； 5.10~5.6=V ρ 静载下满足自锁条件， 但在冲击、振动、变载或温度变化较大的时候，装配时必须考虑防松。
第6章螺纹联接
螺纹联接
二、减小附加弯曲应力 弯曲应力 螺纹牙根 ——————→ 断裂 引起附加弯曲应力因素： 螺纹孔不正、被联件表面不平、发生变形等。
松动
螺纹联接
3、防松方法
——防止螺旋副相对转动。
10
按防松原理不同，分为三类：
螺 栓 上螺母 下螺母
a ）摩擦防松
对顶螺母
自锁螺母
螺纹联接
弹簧垫圈
开口方向：斜向右下方
11
弹性增压
尖端抵住
螺纹联接
b ）机械防松（直接锁住）
12
开口销与槽形螺母
螺纹联接
13
止动垫圈
螺纹联接
串联金属丝
14
注意金属丝穿入方向 正确
i 1
4、受翻转力矩M（倾覆力矩） 的螺栓组联接
特点：在M作用下，底板有
绕螺栓组形心轴翻转的趋势。
作用M前：各螺栓受相同F’ 作用M后：左侧：F拉(不均匀)， 右侧：F压(不均匀) →F’↓
螺纹联接
工作条件：
35
F1r1 F2 r2 Fz rz M
变形协调条件：
Fmax
F1 F2 Fz Fmax r1 r2 rz rmax
4F dc [ ]
mm ——设计式
查手册，选螺栓
螺纹联接
2、紧联接 （1）只受预紧力F’的紧联接 外载荷FR——对螺栓为横向力——靠摩擦力传递 a. FR作用下，板不滑移：FR≤Ff，而Ff—→F’。
18
F b. 按F’计算： F’为螺栓轴向负荷—→拉应力 d c2 / 4 c. 拧紧过程中，在T1作用下螺栓受扭—→产生τ T
第六 章 螺 纹 联 接
螺纹联接的类型 螺纹联接的拧紧与防松 单个螺栓的受力分析 与强度计算 螺纹组受力分析与讨论
第6章 螺纹联接2
四、受扭转力矩的螺栓组联接
在T作用下，底板有绕通过螺栓组中心的轴线OO旋转的趋势；
每个螺栓联接都受横向力。
第6章螺纹联接
受拉普通螺栓
螺栓所受预紧力：
F Fa
kfT
S ri
i 1
z
根据底板的静力平衡条件
S F r1 S F r2 ... S F rz k f T
a b
a — b a 100MPa
螺栓许用应力：
b b b — s 10
s ( b ) 安全系数 s
S
第6章螺纹联接
四、螺栓的材料和许用应力
2.许用应力 螺栓受静载荷作用下的许用应力：
a
s ( b )
S
安全系数
螺栓受变载荷作用下的许用应力：
Fs1 Fs 2 Fs max ... r1 r2 rmax
受剪铰制孔用螺栓
Fs max Fs max Fsi ri rmax rmax
第6章螺纹联接
r
i 1
z
Fs max
2
Trmax
i
T
ri
i 1
z
2
五、受翻转力矩的螺栓组联接
采用受拉普通螺栓联接。拧紧后，螺栓受预紧力。 F1
式中：
ri—各螺栓轴线至回转中心的距离。
第6章螺纹联接
受剪铰制孔用螺栓
假设： 各螺栓的工作载荷与其中心至底板旋转中心的连线垂直。 忽略联接中的预紧力和摩擦力。
第6章螺纹联接
受剪铰制孔用螺栓
根据底板的静力平衡条件
Fs1r1 Fs 2 r2 ... Fsz rz T
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。
螺纹连接
螺纹连接
12
在螺旋副中，这种不论轴向载荷Q 多大，螺母都不会在其作用下自行
克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T1 F
d2 d2 Q tan v 2 2
机械基础
螺旋副的效率为：
螺纹连接
13
W2 QS Q d 2 tan tan W1 2 T1 2 d 2 Q tan tan v v 2
同样，支持滑块使之不沿斜面下滑所必需的水平推力F 为：
F = Q tan（λ - ρv ）
螺旋副的自锁条件为： ψ （λ ） < ρv 综上：自锁条件： ψ （λ ）< ρ （ρv ）
连接螺纹：
α ↑，f（ρv ）↑ ∴ 效率η↓，自锁性↑
传动螺纹： α ↓，f ↓ ∴ 效率η ↑ ，自锁性↓ 多线
螺纹连接
3）双头螺柱连接
16
用于有一连接件较厚， 且不需经常装拆的场合。
用于有一连接件较厚，并经常装拆 的场合，拆卸时只需拧下螺母即可。
机械基础
4）紧定螺钉连接
螺纹连接
17
d
位置，并可传递不大的力或力矩。
ds
螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互
机械基础
2、性能等级、材料、精度
W2 QS Q d 2 tan tan W1 2 T1 2 d 2 Q tan tan 2
由上式知：λ↑，ρ↑ —→ η↑；当：λ= 45°-ρ/2 时 —→ ηmax 但：λ↑ —→ 制造困难 ∴ λ ≤ 25°
当滑块沿斜面等速下滑时（图b），作用于滑块上的 R 、F 和 Q 三力 仍应保持平衡，由力多边形封闭图得： F = Q tan（λ -ρ ） 。 由上式知： 当λ > ρ 时，F > 0，即需足够大的支持力才能使滑块处于平衡；
第6章螺纹连接和螺旋传动
B型平垫圈 薄平垫圈 斜垫圈
圆螺母用止动垫圈
§6-4 螺纹联接的拧紧和防松
一、拧紧
一般螺纹连接在装配时都必须拧紧，这时螺纹连接受到预紧力的作 用。对于重要的螺纹连接，应控制其预紧力，因为预紧力的大小对
螺纹连接的可靠性，强度和密封均有很大影响。
预紧力：大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之
在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加
一、 螺纹连接的基本类型
基 螺栓连接 本 螺钉连接 类 双头螺柱连接 型 紧定螺钉连接
潘存云教授研制
紧定螺钉
潘存云教授研制
二、螺纹紧固件
螺栓 螺
纹
紧
L
固
L0
件
六角头 L L0
小六角头
螺栓的结构形式
潘存云教授研制
d
潘存云教授研制
d
二、螺纹紧固件
螺栓 螺 双头螺柱 纹 紧 固 件
L
L1
L0
d L1 ——座端长度 L0 ——螺母端长度
扳手空间的尺寸见有关标准。
EE
h
潘存云教授研制
A
d D
60˚
C
潘存云教授研制
C
B
60˚ 潘存云教授研制
对于压力容器等紧密性要求较高的重要连接。螺 栓的间距不大于下表所推荐的取值。
t0 d
潘存云教授研制
螺栓间距t0
工作压力/MPa
≤ 1.6 1.6 ~4 4~10 10~16 16~20 20~30
t0 /mm
7d 5d
4.5 4d 3.5 3d
▲为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分 布在同一圆周上的螺栓数目取成 4、6、8等偶数。 同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同
螺纹联接重难知识点
螺纹联接重点、难点及学习指导一、主要学习内容◆螺纹基础知识：类型、参数、效率、自锁、用途；◆螺纹联接的主要类型：特点、用途；◆螺栓联接的拧紧与防松：拧紧方法、防松原理；◆单个螺栓联接的强度计算：受拉紧螺栓、力—变形图、受剪螺栓、变载荷螺栓；◆螺栓组受力分析：载荷分解—受载最大螺栓—计算；◆提高螺纹联接强度的措施。
二、重难点学习指导本章重点是1) 螺栓组联接的受力分析；2) 单个螺栓联接的强度计算，主要是承受横向载荷和轴向拉伸载荷的紧螺栓联接的强度计算；3) 螺栓组联接的综合计算，主要是三种情况：①校核螺栓组联接螺栓的强度；②设计螺栓组联接螺栓的直径尺寸；③确定螺栓组联接所能承受的最大载荷。
对于一般的紧螺栓联接，在进行强度计算时，可以将总拉力增大30％以考虑拧紧时的扭转剪应力的影响。
在强度计算公式中所使用的载荷必需是计入各种影响后螺栓承受的总的载荷。
对于只承受预紧力的紧螺栓联接，这个总载荷要考虑拧紧力矩的影响，它等于预紧力的1.3倍；对于同时承受轴向工作载荷的紧螺栓联接，这个总载荷是总拉力的1.3倍。
1、螺栓组受力分析重点掌握受轴向力和横向力的螺栓组联接的受力分析。
2、 单个螺栓强度计算受剪螺栓：松联接： 受拉螺栓：仅受F ’： 紧联接：受静载荷： 受F ’和F ：受变载荷：σa 影响疲劳强度 3、 力-变形图对于受轴向载荷的受拉螺栓联接，可利用受力－变形图直观地分析、计算螺栓受力。
变形螺栓总拉力等于预紧力加上部分工作载荷，或者等于剩余预紧力加上工作载荷：三、难点、要点小结◆ 螺纹及螺纹联接件大都已标准化：设计时只需选用；◆ 螺纹副自锁与效率的关系；][4/2τπτ≤=d m F s ][p s p dh F σσ≤=][4/2σπσ≤=c d F ][4/3.12σπσ≤'=c c d F ][4/3.120σπσ≤=c c d F F c c c F F F F ⋅++'=+''=2110◆常用螺纹联接的画法；◆受拉紧螺栓联接强度计算公式中1.3的意义；◆受轴向载荷的紧联接：螺栓总拉力不等于预紧力与外载荷之和；◆对于变载荷螺栓：寿命不取决于最大拉应力；◆螺栓组设计还与螺栓的布置等相关；◆通过改善工艺、合理装配、减少应力集中等可以提高联接的静强度和疲劳强度强度。
螺纹受力计算范文
螺纹受力计算范文螺纹是一种常用的连接元件，广泛用于各种机械设备和构件的连接。
螺纹的受力计算是指在螺纹连接过程中，通过施加一定的力（拉力或扭矩）使螺纹连接紧固，在此过程中，需要计算螺纹所承受的力或应力，以保证连接的可靠性和安全性。
一、螺纹本身的受力计算螺纹本身所承受的受力主要包括轴向拉力和径向剪力。
1.轴向拉力的计算当螺纹连接紧固时，施加的外力作用在螺栓上，产生轴向拉力，使螺栓产生拉伸应力。
轴向拉力的计算可以通过以下公式得到：F=A*σ其中F为轴向拉力，A为螺纹截面的有效面积，σ为拉伸应力。
螺纹的轴向拉力应小于螺纹材料的抗拉强度，以保证螺纹的安全性。
2.径向剪力的计算当螺纹连接紧固时，施加的外力也会产生径向剪力，使螺纹产生剪应力。
径向剪力的计算可以通过以下公式得到：Ft=A*τ其中Ft为径向剪力，A为螺纹截面的有效面积，τ为剪应力。
螺纹的径向剪力应小于螺纹材料的剪切强度，以保证螺纹的安全性。
二、螺纹连接中的受力计算螺纹连接中的受力主要包括螺母的施力和螺栓的转矩。
1.螺母的施力计算螺母在螺纹连接中起到固定和紧固的作用，施加一定的力使螺纹连接紧固。
螺母的施力计算可以通过以下公式得到：F=T/(m*p)其中F为螺母的施力，T为螺纹连接中的转矩，m为螺纹的阻力系数，p为螺纹的截面径向上抗力系数。
2.螺栓的转矩计算螺栓在螺纹连接中起到传递力矩的作用，负责将外部的转矩传递到螺纹连接中。
螺栓的转矩计算可以通过以下公式得到：T=F*(m*p)其中T为螺纹连接中的转矩，F为螺母的施力，m为螺纹的阻力系数，p为螺纹的截面径向上抗力系数。
螺纹受力计算的目的是为了保证螺纹连接的可靠性和安全性，需要根据实际情况选择合适的材料和尺寸，以及合理的应力和载荷。
此外，还需要注意螺纹连接中的摩擦系数、摩擦力、螺母的刚度等因素的影响，并进行合理的校核和设计。
第6章 螺纹联接1
第6章螺纹联接第6章螺纹联接§6-1 概述一、联接将两个或两个以上零件以一定的组合方式联成一体。
二、联接的类型¾可拆性联接螺纹连接，键联接和销联接。
¾不可拆性联接焊接，粘结，铆接。
动联接：运动副联接静联接: 可拆性联接、不可拆性联接和过盈联接分类其中：§6-2 螺纹参数一、螺纹形成与分类1.形成2.分类¾按轴平面内牙形三角形，矩形，梯形和锯齿形螺纹牙型第6章螺纹联接第6章螺纹联接2.分类¾按螺旋线旋绕方向右旋螺纹和左旋螺纹。
¾按螺旋线数目单线，双线和多线螺纹。
¾按螺纹存在位置内螺纹和外螺纹：两者旋合在一起形成螺旋副。
¾按圆柱体的形状圆锥螺纹和圆柱螺纹。
左旋右旋(常用)第6章螺纹联接2.分类A1●A●三角形梯形只有上述各要素完全相同的内、外螺纹才能旋合在一起。
第6章螺纹联接ρ为摩擦角)ψρ+作用下沿斜面下'tan cos f arc ρβ=特征第6章螺纹联接一、螺纹连接件的基本类型1．螺栓联接第6章螺纹联接一、螺纹连接的基本类型2．铰制孔用螺栓联接第6章螺纹联接3．螺钉联接第6章螺纹联接4．双头螺柱联接第6章螺纹联接5．紧定螺钉第6章螺纹联接6.其它类型联接地脚螺栓联接吊环螺钉联接第6章螺纹联接1.螺栓、螺母¾螺栓头部常做成六角头。
¾螺栓杆部可制出一段螺纹或全螺纹。
第6章螺纹联接2.双头螺柱第6章螺纹联接3．螺钉、紧定螺钉第6章螺纹联接4．螺母、垫圈aF 克服螺母与承压面间的摩擦阻力矩。
104c a Dd f F +第6章螺纹联接在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹具有自锁性，但在冲击、振动、高温和变载的作用下，连接可能发生松脱。
¾防松的方法弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母第6章螺纹联接在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹具有自锁性，但在冲击、振动、高温和变载的作用下，连接可能发生松脱。
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螺母的一圈沿大径展开螺杆的一圈沿小径展开螺杆挤压强度2[]pp F F z A d hσσπ==≤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[]FF z A Db ττπ==≤ 螺杆，剪切强度1[]F F zA d bττπ==≤[]0.6[]τσ=，[]sn σσ=为材料许用拉应力，sσ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[]bb M Fh W Db z σσπ==≤ 螺杆，弯曲强度213[]bb M Fh W d b zσσπ==≤ 其中，L ：弯曲力臂，螺母22D D L -=，螺杆22d dL -= M：弯矩，螺母22D DF M F L z -=⋅=⋅，螺杆22d d F M F L z -=⋅=⋅W：抗弯模量，螺母26Db W π=，螺杆216d 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=5. 螺杆强度1、 实心螺杆[]21F F=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。
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第6章 螺纹联接讨论重点内容：受力分析、强度计算 。
难点：受翻转力矩的螺栓组联接。
附加内容：螺纹的分类和参数 1．螺纹的分类2. 螺纹参数（1） 螺纹大径d （2）螺纹小径d 1 （3）螺纹中径d 2 （4）螺距p （5）线数n （6）导程S（7）螺纹升角ψ （8）牙型角α6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 6.1.1螺纹联接的主要类型松联接根据装配时是否拧紧分 图6.1 紧联接螺栓联接 螺钉联接 按紧固件不同分 双头螺柱联接 紧定螺钉联接受拉螺栓联接 按螺栓受力状况分受剪螺栓联接6.1.2螺纹紧固件的性能等级和材料 性能等级：十个等级B σ=点前数字 ×100 ； S σ=10×点前数字×点后数字。
材料：按性能等级来选。
例如：螺栓的精度等级6.8级 6.2 螺纹联接的拧紧与防松⎩⎨⎧外螺纹内螺纹⎩⎨⎧左旋螺纹右旋螺纹⎩⎨⎧多线螺纹单线螺纹⎪⎩⎪⎨⎧锯齿形螺纹梯形螺纹三角螺纹⎩⎨⎧传动螺纹联接螺纹⎩⎨⎧圆锥螺纹圆柱螺纹6.2.1螺纹联接的拧紧拧紧的目的:拧紧力矩: 21T T T += 431T T T += T 1螺纹力矩: ()V t dF d F T ρψ+⋅=⋅=tan 222'21 T 2螺母支承面摩擦力矩：r F T ⋅='2μ 22133131d D d D r --⋅= 将6410~M M 的相关参数（2d ，ψ ，1D ，0d ）代入且取 15.0arctan =V ρ得：d F d F k T T T t ''212.0≈=+=标准扳手的长度 L=15dd F Fd FL T '2.015===∴（图 6.2……） F F 75'=要求拧紧的螺栓联接应严格控制其拧紧力矩，且不宜用小于1612~M M 的螺栓。
测力矩扳手或定力矩扳手 控制拧紧力矩的方法：用液压拉力或加热使螺栓伸长到所需的变形量 6.2.2 螺纹联接的防松为何要防松？自锁条件：ψ<V ρ普通螺纹：’‘23~421 =ψ； 5.10~5.6=V ρ 静载下满足自锁条件，但在冲击、振动、变载或温度变化较大的时候，装配时必须考虑防松。
防松的根本问题：防止螺纹副的相对转动。
防松原理：见表6.26.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算 6.3.1受拉螺栓联接 主要失效形式：静载：螺纹部分的塑性变形和断裂变载：栓杆部分的疲劳断裂精度低或时常装拆时：滑扣 1.受拉松螺栓联接只承受轴向静载65%20%15%强度条件：[]σσ≤[]σπ≤24cd Fc d 计算直径， 61H d d c -= 2. 受拉紧螺栓联接横向载荷 螺栓只受预紧力外载螺栓受力 静载轴向载荷 螺栓受预紧力和轴向工作载荷变载（1）只受预紧力的紧螺栓联接 外载：横向载荷载荷传递：靠被联接件接合面上的摩擦力来传递外载R F螺栓受载：只受预紧力‘F24cd FF πσ‘’=→ 危险截面上的应力为复合应力状态 31116cT d T T πτ=→按第四强度理论得强度条件：[]σπ≤⨯23.14cd F‘(6.4)图 6.4 只受预紧力的紧螺栓联接（2）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接 外载：轴向载荷螺栓受载：预紧力‘F 和外载F 的联合作用 总拉力 F F F +=‘0 ？螺栓和被联接件都是弹性体，各零件受力属于静不定问题，螺栓总拉力应根据静力平衡条件和变形协调条件确定。
a ．螺栓与被联接件的受力与变形静力平衡条件：F F F ''+=0 （6.5）变形协调条件：21δδ∆=∆ F c c c F F 2110++=‘F c c c F F 212'''++=(6.6～ 6.8）F c c c F F 212'''+-=螺栓与被联接件的受力与变形线图：动图 6.7 CScreenaxis cloadxis b ． 设计计算图 6.5 螺栓和被联接件的受力和变形受工作载荷时） 拧紧后开始拧紧0F 的计算 ① ’‘F F F +=0 求 ‘F② F c c c F F 2110++=‘验 ''Fc ． 参数的选择螺栓的相对刚度系数：211c c c +剩余预紧力’‘Fd ． 强度条件 静强度：[]σπ≤⨯23.14cd F（6.9）疲劳强度：工作载荷F 是变载。
F 在 21~F F 之间变化 （图 6.8） （为 书图 6.7） 螺栓拉力0F 在 0201~F F 间变化。
拉力变幅： 21112010222c c c F F F F F a +⋅-=-=疲劳强度： )([]a c c a C a a c c c d F F d F A F σππσ≤+⋅-===211212224 （6.10）6.3.2受剪螺栓联接栓杆被剪断 主要失效形式栓杆或孔壁被压溃剪切强度计算 强度计算挤压强度计算剪切强度条件：每个螺栓所受的剪力s F ，抗剪面数m 个。
[]τππτ≤==md F d mF ss2244（6.11）挤压强度条件：假设挤压应力均匀分布。
[]p Rp dhF σσ≤= （6.12）[]τ 螺栓的许用切应力； []P σ 螺栓或被联接件较弱者的许用挤压应力；h 最小受挤压高度。
若被联接件为三块板： m =2 , R s F F =各段受挤压高度，挤压 （ 图 6.10） 载荷不同，应分别计算 求 []p p σσ≤max6.4螺栓组联接的设计6.4.1螺栓组联接的结构设计结构设计目的：确定合理的接合几何形状及螺栓的布置形式，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。
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。
假设挤压应力分布）挤压应力分布图 6.8 受 剪 螺 栓 联 接受剪螺栓联接（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。
6.4.2 螺栓组联接的受力分析 受力分析的目的：分析各螺栓受力，求出受载最大螺栓所受载荷，进而进行强度计算。
假设：1）被联接件为刚体；2）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直径、长度）和预紧力都相同； 3）螺栓的应变在弹性范围内。
1. 受轴向力Q F 的螺栓组联接每个螺栓所受载荷相同：工作载荷zF F Q =图6.10总拉力：''0F F F +=强度条件：[]σπ≤⨯23.14cd F2. 受横向载荷的螺栓组联接传力装置：受拉螺栓联接或受剪螺栓联接 （1）受拉螺栓联接靠被联接件接合面间的摩擦力来传递R F ，螺栓只受预紧力‘F 。
板的平衡条件：R f s F k F mz ='μ图6.11 受横向力的螺栓组联接强度条件：[]σπ≤⨯2'3.14cd F （ 图6.11）（2）受剪螺栓联接螺栓沿载荷方向布置，不超过6个，忽略摩擦力和预紧力。
假设每个螺栓所受剪力s F 。
板平衡条件：R s F zF = 强度条件：（6.11） （6.12） 受拉与受剪螺栓组联接的比较：用受拉螺栓联接：m = 1 ,z = 1 ,15.0=s μ ,2.1=f k由 R f s F k F mz ='μ 得：R F F 8'=受拉螺栓联接的主要缺点：所需预紧力很大（为载荷的8倍），螺栓的尺寸大。
靠抗剪元件来传递横向力。
若用受剪螺栓联接，可以克服以上缺点，且有较高的定位精度。
3. 受旋转力矩T 的螺栓组联接 （1）用受拉螺栓联接板的平衡条件： （ 图6.12） （书图6.12）T k r r r F f z s =+++)(21' μ强度条件：[]σπ≤⨯2'3.14cd F（2）受剪螺栓联接忽略预紧力和摩擦力静力平衡条件：T r F r F r F z sz s s =+++ 2211 变形协调条件：zsz s S r Fr F r F === 2211 以上两式联立：28222118541r r r Tr F F F F s s s s +++====∑==zi is rTr F 12maxmax强度条件： （6.11） （6.12）4．受翻转力矩M 的螺栓组联接假设：被联接件是弹性体， 但接合面始终保持水平。
分析底板受力：翻转力矩M 作用于通过X X 轴线垂直于底板的对称平面内。
底板有绕螺栓组形心的轴 O O 翻转的趋势。
底板的静力平衡条件：M r F r F r F z z =+++ 2211变形协调条件：zz r F r F r F === 2211图 6.13 受翻转力矩的螺栓组联接∑==zi irMr F 12maxmax21022211101r r r Mr F F +++==总拉力：''0F F F +=强度条件： （6.9） 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。
6.5.1均匀螺纹牙受力分配 变形性质 力的变化措施： 6.5.2 减小附加应力 图2.18 6.5.3 减轻应力集中 6.5.4 降低应力幅减小螺栓的刚度或增大被联接件的刚度 6.5.5 选择恰当的预紧力并保持其不减退 6.5.6 改善制造工艺 小结：1. 本章的重点螺栓组联接的受力分析和单个螺栓联接的强度计算。
2. 学习要求（1） 掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹的主要参数； （2） 掌握常用螺纹联接的主要类型和应用； （3） 掌握常用螺纹联接的拧紧与防松； （4） 掌握常用螺栓组联接的受力分析；图 6.20 减小螺栓应力幅的措施增大被联接件刚度减小螺栓的刚度（5） 掌握常用单个螺栓联接的强度计算（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。
松联接 轴向静载荷 受拉螺栓联接 静F 0F （6.9）轴向载荷紧联接 变 （6.10）螺栓联接 横向载荷 ‘F （6.4）S F （6.11） （6.12）受剪螺栓联接 横载 R F3. 难点：受翻转力矩的螺栓组联接的受力分析典型例题：例1．图示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架。
已知：p=4800N ，z=4 , ,2.1,15.0,235,50,3,4,48000=======f s a s k Mp S Z N P μσα已知：试设计此螺栓组联接。
解：<1> 螺栓组受力在p 的作用下， 题图：螺栓组承受以下载荷：轴向力：αsin 1p p =横向力：αcos 2p p =翻转力矩：M p p =⨯+⨯150160211）轴向力1p 作用下各螺栓所受拉力相同411p F = 2）在翻转力矩作用下，上面两个螺钉受载最大且相同221404140⨯⨯=M F 总工作载荷：21F F F +=3）在横向载荷2p 作用下，底板不滑移。