机械设计2螺栓连接
机械设计螺纹连接设计
σPmin =σP − ∆σPmax
＞0
§5-6 螺纹联接的强度计算
1 螺纹联接的失效形式和设计准则 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
潘存云教授研制
1 螺纹联接的失效形式和设计准则 螺纹联接的失效形式和设计准则
受拉螺栓 轴向力作用下螺栓杆和螺纹部分发生 塑性变形或断裂
紧螺栓联接 强度计算
⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接 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 同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接
3 紧螺栓联接的强度计算 仅受预紧力的紧 ⑴仅受预紧力的紧螺栓联接
拉伸应力（预紧力 拉伸应力（预紧力F0 ）
F0
σ =
F0 1 πd 4
2 1
扭转切应力（螺纹摩擦力矩 扭转切应力（螺纹摩擦力矩T1 ）
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ =
δ max
Fmax
假设底板为完全刚体
δ i ∝ ri
∴
F1 F2 Fz Fmax = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ = = r1 r2 rz rmax
例：联轴器
r1 = r2 = ⋅⋅⋅ = rz = r T ∴F= zr
（3）受轴向载荷的螺栓组联接 ）
总轴向载荷的作用线与螺栓轴 线平行，且通过螺栓组的对称中心。 线平行，且通过螺栓组的对称中心。 可认为每个螺栓上所受轴向工作载 荷都相等。 荷都相等
②铰制孔用螺栓组联接
Fi
铰制孔用螺栓
ri
T
F2 F1
F1r1 + F2 r2 + L + Fz rz = T
z
∑Fr
i =1
i i
=T
机械设计 第二篇 连接习题
第二篇连接5、C型平键的端部形状是___________________，适于在__________处使用。
5、一端（半）圆头、一端方头，轴端9、为了能与螺杆组成减摩性良好和耐磨损的螺旋副，传动螺母材料常采用___________________，高速时可用__________________。
5、切向键传递双向转矩时应安装______________________________的切向键。
5、两对反向的，且相隔90︒～120︒布置4、我国国家标准规定，螺母的强度级别按材料的________来进行划分的。
抗拉强度极限σB6、普通平键联接当采用双键时两键在周向应相隔______（度）布置；用双楔键联接时两键在周向应相隔______（度）布置；半圆键联接采用双键时则布置在______________。
6、1.180︒；90︒～120︒；同一母线上。
或2.90︒～180︒；90︒～135︒；同一母线上。
或3.180︒；90︒～135︒；同一素线上。
或4.180︒；90︒～120︒；轴向的同一直线上。
5、锥形薄壁零件的轴毂静联接宜选用______形花键。
45°渐开线11、强度级别为6.8级的螺栓材料，其屈服极限σS＝______ MPa。
4804、普通平键联接当采用双键时，两键应在周向相隔________（度）布置。
180︒10、钩头楔键与普通楔键相比，优点是________，缺点是_________。
拆装方便，不安全选择题10、本小题1分 1.C；2.A；3.D；4.B1.下图中图1是_______。
2.下图中图2是_______。
3.下图中图3是_______。
4.下图中图4是_______。
A.切向键B.平键C.楔键D.半圆键C.拉、扭联合作用下断裂D.拉、扭联合作用下塑性变形4、一般情况下平键联接的对中性精度______花键联接。
BA.相同于B.低于C.高于D.可能高于、低于或相同于分析题1、本小题3分为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？由于载荷在螺纹牙间分布不均，10圈以上的各圈螺纹所承受载荷不足1％，再增加圈数对提高承载能力意义不大，所以一般螺母的螺纹圈数不宜超过10圈。
机械结构常用连接方式
机械结构常用连接方式机械结构在工程设计中起着至关重要的作用，而连接方式则是机械结构中不可或缺的一部分。
连接方式的选择直接影响到机械结构的稳定性、耐久性和安全性。
下面将介绍机械结构常用的连接方式。
1. 螺栓连接螺栓连接是最常见的一种机械连接方式，它通过螺纹副将两个或多个零件紧密地固定在一起。
螺栓连接具有易拆卸、可重复使用、安装方便等优点，广泛应用于各种机械设备和结构中。
2. 铆接连接铆接是利用铆钉将两个或多个零件固定在一起的一种连接方式。
铆接具有强度高、耐疲劳、抗震动等特点，适用于需要承受大载荷和重要部位的机械结构。
3. 焊接连接焊接是通过加热将两个或多个零件熔化并使其相互融合在一起的一种连接方式。
焊接具有强度高、刚度大等优点，但需要专业技能和设备，并且不易拆卸。
4. 锁紧连接锁紧连接是通过将零件的表面互相压紧，使其形成摩擦力而固定在一起的一种连接方式。
常见的锁紧连接方式有销子、弹簧垫片、螺母等。
5. 滑动连接滑动连接是指两个或多个零件之间不直接接触，而是通过轴承、滑动副等零件来传递力和运动。
滑动连接具有摩擦小、寿命长等优点，适用于需要频繁运动和精度要求高的机械结构。
6. 插销连接插销连接是通过插销将两个或多个零件固定在一起的一种连接方式。
插销具有结构简单、拆卸方便等优点，但承载能力较小，适用于轻载荷和不重要部位的机械结构。
7. 磨合连接磨合连接是指通过相互磨合来实现零件之间的固定。
磨合连接通常应用于小型机械结构中，其优点在于结构简单、成本低廉。
总之，选择合适的机械结构连接方式需要根据具体情况综合考虑各方面因素，并且需要进行充分的试验和检验，以确保机械结构的稳定性、可靠性和安全性。
机械设计螺纹连接
其中：d1、p 分别为螺纹小径和螺距。
[σ ] —— 许用应力，N / mm2 ，[σ ] ＝ σs /[ Ss ] ，
见表6.3（P110）。
第28页/共57页
机械设计
螺纹连接 28
dc
4F
[ ]
(mm) —— 设计式
∵ 螺栓为标准件 ∴ 查标准，选螺栓
第29页/共57页
机械设计
螺纹连接 29
克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T第1 8页F/共5d272页
d2 2
Q
tan
机械设计
螺纹连接
8
旋转螺母一周，输入的驱动功W1 = 2πT1 ，有效功W2 = Q S ， 故螺旋副的效率为：
W2 W1
QS
2 T1
2
Q d2 tan
d2 Q tan
tan
tan
2
由上式知：λ↑，ρ↑ —→ η↑；当：λ= 45°-ρ/2 时 —→ ηmax
其相对运动相当于楔形滑块沿楔形槽斜
面移动。故非矩形螺纹的受力分析与矩形螺
纹的受力分析过程一样。由图知：
F = Q tan（λ +ρv ） 克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T1
F
d2 2
d2 2
Q tan v
第10页/共57页
机械设计
螺纹连接 10
螺旋副的效率为：
W2 W1
QS
2 T1
2
Q d2 tan
1）直径 大径 d 、小径 d1 、中径 d2 大径 d ： 公称直径。 小径 d1 ：螺纹的最小直径。 中径 d2 ：齿厚 = 齿槽宽处直径，几何计算用。 d2 ≈ (d + d1 )/2 M 20 —→ d = 20 mm
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：
【机械基础实验-项目一】LSC-II螺栓组及单螺栓联接综合实验台实验指导书
LSC-II螺栓组及单螺栓联接综合实验台一、工程应用实例螺纹联接是机器中广泛采用的联接形式，常为可拆联接。
在机械设计中大量使用螺纹联接，例如流体传动中液压缸的法兰盘联接、汽车发动机中汽缸盖与缸体的联接等。
在日常生活中，螺栓组联接也有广泛应用，例如空调的室外机的托架等等。
二、实验问题的提出在螺栓承受变动外载荷时，粗螺栓的疲劳寿命比细长螺栓的寿命短，这是为什么呢？另一方面，在机器设计中可以通过哪些措施来提高螺栓的疲劳寿命，机械设计中介绍了三种措施：（1）提高被联接件的刚度；（2）减小螺栓的刚度；（3）提高螺栓联接的预紧力。
也可以同时采用上述三种措施。
第（1）（2）种措施将导致螺栓联接残余预紧力的减小，这对有密封要求的联接是必须考虑的；第（3）种措施会导致螺栓静强度的减弱。
上述结论正确吗？我们通过本实验来观察、分析螺栓的联接特性。
螺栓联接常成组使用。
在外界转矩或倾翻力矩载荷作用下，每只螺栓上承受的载荷一样吗？各螺栓上承受载荷间有什么关系呢？让我们用实验来研究这一问题。
三、实验目的现代各类机械工程中广泛应用螺栓组机构进行联接。
如何计算和测量螺栓受力情况及静、动态性能参数是工程技术人员面临的一个重要课题。
本实验通过对一螺栓组及单个螺栓的受力分析，要求达到下述目的：（一）螺栓组试验（1）了解托架螺栓组受翻转力矩引起的载荷对各螺栓拉力的分布情况。
（2）根据拉力分布情况确定托架底板旋转轴线的位置。
（3）将实验结果与螺栓组受力分布的理论计算结果相比较。
（二）单个螺栓静载试验了解受预紧轴向载荷螺栓联接中，零件相对刚度的变化对螺栓所受总拉力的影响。
（三）单个螺栓动载荷试验通过改变螺栓联接中零件的相对刚度，观察螺栓中动态应力幅值的变化。
2四、螺栓试验台结构及工作原理(一)螺栓组试验台结构与工作原理螺栓组试验台的结构如：图1所示。
图中1为托架，在实际使用中多为水平放置，为了避免由于自重产生力矩的影响，在本试验台上设计为垂直放置。
机械设计2复习参考题2-轴系结构改错题及答案
轴系结构改错题（共7题）1、在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。
解：1.此处螺栓连接用该有垫片；2 轴承端盖与轴之间应该有间隙，并且配有密封。
3键的位置和尺寸不合适 4无定位轴肩5无轴肩 6套筒直径太大，不应该超过轴承内圈高度；7轴和轮毂一样长，起不到定位作用；8无定位；9无垫片10采用反装。
2、指出图中的结构错误(在有错处画○编号，并分析错误原因)，并在轴心线下侧画出其正确结构图。
解： 画出的正确结构图如图。
①轴的右端面应缩到联轴器端面内1～2mm ，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙； ②联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移； ③联轴器与轴配合直径应小一点，形成轴肩定位；④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上；键与毂孔键槽底面间应有间隙； ⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触，与轴肩端面应有间隙，所以套筒内轴颈右端面应左移1～2mm ；⑥与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短1～2mm ，轴颈右端面缩进去； ⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住，轴环左部轴径减小至内圈厚度的2／3左右； ⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角，与箱体间均应有调整垫片。
⑨轴的左端伸出轴承内圈过长，应缩短一点。
3、试分析指出图中所示轴系结构中的错误，说明原因。
图中齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
解: 每指出1个错误得1分，说明错误原因得1分。
总分不超过10分。
存在问题分析： （1）轴承的轴向固定、调整，轴向力传递方面错误1）轴系采用全固式结构，两轴承反装不能将轴向力传到机架，应该为正装。
2）全固式结构中，轴左端的弹性挡圈多余，应去掉。
3）端盖处没有调整垫片，不能调整轴承游隙。
（2）转动零件与固定零件接触，不能正常工作方面错误1）轴的右端面应缩到联轴器端面内1～2mm ，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙； 2）轴与右端盖之间不能接触，应有间隙。
3）定位齿轮的套筒径向尺寸过大，与轴承外圈接触。
自学考试《机械设计》第二章连接 复习习题
第二篇连接一、单项选择题1．在常用螺纹类型中，主要用于传动的是（）A．矩形螺纹.梯形螺纹.普通螺纹 B．矩形螺纹.锯齿形螺纹.管螺纹C．梯形螺纹.普通螺纹.管螺纹 D．梯形螺纹.矩形螺纹.锯齿螺纹2.平键联接的工作面是键的（）A.两个侧面B.上下两面C.两个端面D.侧面和上下面7.润滑油的主要性能指标是（）A.粘性B.油性C.压缩性D.刚度11.当螺纹公称直径.牙型角线数相同时，细牙螺纹的效率与粗牙螺纹的效率应是（）A.大于B.等于C.小于D.大于或等于12.一般普通平键联接的主要失效形式是（）A.剪断B.磨损C.胶合D.压溃21.重要的受拉螺栓联接中，不宜用小于M12～M16的螺栓，其原因是尺寸小的螺栓（）A.不用好材料，强度低B.需要的螺栓个数多C.拧紧时容易过载D.不能保证联接的刚度22，当两被联接件之一太厚，不宜制成通孔，不需要经常拆即时，往往采用的联接方式是（）A.螺栓联接 B.螺钉联接C.双头螺栓联接D.紧定螺钉联接23.一般导向键联接的主要失效形式是（）A.剪断B.磨损C.胶合D.压溃29.下述四种螺纹中，传动效率最高的是（）A. M20*1B. M20*2C. T20*2D. T20*l31.螺纹联接中最常用的螺纹牙型是（）A.三角螺纹B.矩形螺纹C.梯形螺纹D.锯齿形螺纹32.在螺纹联接中，按防松原理，采用双螺母属于（）A.摩擦防松B.机械防松C.破坏螺旋副的关系防松D.增大预紧力防松33.通常用来制造键的材料是（）A.低碳钢B.中碳钢C.高碳钢D.合金钢38.螺栓联接设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触表面处需要加工，这是为了（）A.不损伤螺栓头和螺母B.增大接触面积，不易松脱C.防止产生附加偏心载荷D.便于装配39.花键联接的优点不包括（）A.轴上零件对中性好B.对轴的削弱较轻C.制造较简单D.导向性较好42..螺旋副自锁条件是（）A. B.C. D.48.仅受预紧力的普通螺栓连接，螺栓危险截面上单元体的应力状态为（）A.简单拉伸B.纯剪切C.拉弯组合D.拉扭组合49.两起重螺杆其外径.螺距.牙型均相同，甲为单头，乙为双头，当举升重物时（）A.甲省力B.乙省力C.两者效果相同D.不确定51.在螺纹联接设计中，被联接件与螺母和螺栓头的联接表面加工凸台或沉头座是（）A.使工作面均匀接触B.使接触面大些，提高防松能力C.安装和拆卸时方便D.使螺栓不受附加载荷作用57.螺栓联接设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触表画处需要加工，这是为了（）A.不损伤螺栓头和螺母B.增大接触面积，不易松脱C.防止产生附加偏心载荷D.便于装配58.半圆键联接的特点为（）A.对轴强度削弱小B.工艺性差，装配不方便C.承载能力大D.适于锥形轴端零件的联接63，在受轴向载荷的紧螺栓联接设计计算公式中，F0为（）A.工作载荷B.预紧力+工作载荷C.预紧力D.残余预紧力+工作载荷66.常用的联接螺纹牙型都是三角形，主要是由于三角形螺纹的（）A.自锁性能好B.效率高C.强度好，寿命长D.耐磨71.当螺纹公称直径.牙型角.螺纹线数相同时，粗牙螺纹的自锁性能比细牙螺纹的自锁性能（）A.好B.差C.相同D.不一定72.设计普通平键联接时，根据什么来选择键的截面尺寸？（）A.传递的力矩B.传递的功率C.轴的直径D.轮毂长度73.楔键联接的主要缺点是（）A.轴和轴上零件对中性差B.键安装时易损坏C.装入后在轮鼓中产生初应力D.键的斜面加工困难76.常用的联接螺纹牙型都是三角形，主要是由于三角形螺纹的（）A.自锁性能好B.效率高C.强度好，寿命长D.耐磨二、填空题1.螺旋副的自锁条件是。
机械设计习题及答案
机械设计复习题第二章螺纹连接一、填空题1.紧固连接件的基本类型包括、、和。
2.按螺栓主要受力状况不同可分为螺栓连接和螺栓连接。
3.对于螺纹的防松，就其工作原理来看，可分为、和三种。
4.对于受拉螺栓，只能承受静载荷的为螺栓。
5.设螺栓的刚度为c1，被连接件的刚度为c2，工作载荷F、预紧力F’和残余预紧力F’’。
写出以上三个载荷作用时的相互关系式。
（1）螺栓总拉力：（2）预紧力：（3）残余预紧力：6.当两个被联接件之一太厚，不易制成通孔且需要经常拆卸时，往往采用。
7.受翻转扭矩的螺栓组，靠近扭矩侧的螺栓受到了向上的拉力，其预紧力将减小。
8.螺栓组连接按受力形式可分为、、和受翻转力矩四种形式。
9.螺旋连接能满足的自锁条件是，防松的根本问题在于。
10紧螺栓连接在按拉伸强度计算时，为了安全，应将拉伸载荷增加到原来的倍。
11.对受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力F′和轴向工作载荷F一定时，为减小螺栓所受的总拉力F0，通常采用的方法是减小的刚度或增大的刚度。
12.从防松工作原理上看，弹簧垫圈属于防松，止动垫圈与圆螺母配合属于防松措施。
13.螺纹拧紧的作用包括、和。
14.当所受轴向载荷通过时，螺栓组中各螺栓承受的相等。
二、简答题1.提高螺栓连接强度的措施包括哪些？2.螺栓连接的主要失效形式是什么？主要发生在什么部位？为什么？3.作出受拉螺栓连接螺栓的伸长量和所受工作载荷之间的关系，并推导出螺栓总拉力计算公式。
4.当螺纹副满足自锁条件时，为什么要进行螺纹防松？四、计算题1.（例2-1）已知一机器底座用10个螺栓与地基连接，如图所示。
螺栓之间的相对距离为100mm，所受的工作载荷为M=500N·m。
试设计此螺栓组连接的螺栓直径。
取相对系数刚度为2.图示螺栓联接中，采用两个M16（小径d1=13.835mm，中径d2=14.701.mm，）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，σs=640MPa，联接时不严格控制预紧力（取安全系数S S=4，被联接件接合面间的摩擦系数f=0.2。
螺纹连接(机械设计课件)
标记: 螺栓 标准号 螺纹规格 × 有效长度
螺纹紧固件连接
例:螺纹规格D=M12，性能等级为10级，不经表面处理，A级的六角螺母。 螺母 GB/T 6170-2000 M12
b）螺母
标记: 螺母 标准号 螺纹规格
螺纹紧固件连接
例: 标准系列，公称尺寸d=8，性能等级为140HV，不经表面处理的平垫圈 垫圈 GB/T 97.1-2000 8
联接的类型：
螺纹联接
键联接、花键联接、销联接
弹性环联接等
铆接
焊接
粘接
联接
可拆 联接
不可拆 联接
过盈联接
（介于两者之间）
螺纹的形成
d2
螺旋线——一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。
螺纹——一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。
螺纹
牙顶
牙顶
小径
大径
外螺纹
内螺纹
牙顶
牙底
牙底
牙顶
大径 D、d
小径D1、d1
中径D2、d2
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。
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。
六角螺母
盖形螺母
开槽六角螺母
翼形螺母
螺纹连接
§5-0 引 言
由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很多零件需要彼此联接。 机械零件之间的联接分为：
被联接件之间相互完全固定。（形锁合、摩擦锁合、材料锁合）
被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。
机械设计考研题库螺栓连接
机械设计考研题库螺栓连接螺栓连接是机械设计中常见的一种连接方式，广泛应用于各种机械设备中。
在机械设计考研题库中，螺栓连接的相关题目通常涉及其设计原理、计算方法、失效模式以及螺栓连接的优化设计等方面。
以下是关于螺栓连接的一些关键知识点，可以作为考研题库的参考：# 螺栓连接的基本概念螺栓连接是通过螺栓、螺母和垫圈等元件，将两个或多个被连接件固定在一起的一种连接方式。
螺栓连接具有结构简单、装拆方便、承载能力较大等特点。
# 螺栓连接的类型1. 普通螺栓连接：适用于承受静载荷或变载荷较小的场合。
2. 高强度螺栓连接：适用于承受较大载荷或要求连接紧密的场合。
# 螺栓连接的设计原则1. 确保连接的可靠性，避免连接失效。
2. 考虑螺栓的强度、刚度和稳定性。
3. 选择合适的螺栓材料和规格。
# 螺栓连接的计算方法1. 确定螺栓的预紧力，以保证连接的紧密性。
2. 计算螺栓在工作载荷下的应力状态，包括拉伸应力、剪切应力等。
3. 考虑螺栓的疲劳强度，确保在循环载荷作用下不发生疲劳破坏。
# 螺栓连接的失效模式1. 螺栓断裂：由于过载或材料缺陷等原因导致。
2. 螺纹滑移：由于预紧力不足或被连接件间的摩擦系数减小导致。
3. 螺栓松动：由于振动或温度变化等原因导致。
# 螺栓连接的优化设计1. 选择合适的螺栓材料，提高螺栓的承载能力。
2. 优化螺栓的预紧力，确保连接的可靠性。
3. 设计合理的连接结构，减少螺栓的应力集中。
# 螺栓连接的实验研究1. 通过实验研究螺栓连接的力学性能，如螺栓的屈服强度、抗拉强度等。
2. 分析螺栓连接在不同工况下的失效行为，为螺栓连接的设计提供依据。
# 结论螺栓连接作为一种重要的机械连接方式，在机械设计中占有重要地位。
掌握螺栓连接的设计原理、计算方法和失效模式，对于提高机械设备的可靠性和安全性具有重要意义。
通过对螺栓连接的优化设计和实验研究，可以进一步提高螺栓连接的性能，满足不同工程应用的需求。
通过以上内容，考生可以对螺栓连接有一个全面而深入的了解，为考研答题提供坚实的理论基础。
机械设计CH2-1螺纹连接
常见的螺纹连接形式
内螺纹外螺纹连接
通过零件上的内螺纹和外螺纹实现紧固。
螺母和螺栓连接
通过螺纹螺母和螺栓实现紧固。
螺纹销
通过零件上的螺纹孔和螺纹销实现紧固。
螺钉连接
通优点
具有较高的连接强度，并且可以进行拆卸和重复使用。
2 缺点
安装和拆卸相对麻烦，需要特殊的工具和技巧。
螺纹连接的应用领域
机械工程
螺纹连接广泛应用于机械工程领域，如机床、 机械设备和汽车制造等。
建筑工程
螺纹连接用于建筑结构的连接，如钢结构和混 凝土结构等。
电子设备
螺纹连接用于电子设备和电路板的固定和连接。
机械设计CH2-1螺纹连接
螺纹连接是一种常见的机械连接方式，通过螺旋形的凹凸结构实现零件间的 紧固。本节将详细介绍螺纹连接的原理和应用，以及设计和安装注意事项。
螺纹连接的定义
螺纹连接是一种机械连接方式，通过螺旋形的凹凸结构实现零件间的紧固。它常用于需要可拆卸的连接，并且 具有一定的承载能力。
螺纹连接的基本原理
根据连接零件的载荷要求，选择合适的螺纹 尺寸和材料。
螺纹连接的安装与拆卸技巧
1
安装前准备
清洁零件表面并涂抹适量的润滑剂，准备好所需的工具。
2
正确安装
使用正确的拧紧力度和顺时针方向拧紧螺纹，确保连接牢固。
3
安装检查
检查螺纹连接是否均匀，没有松动或过紧的情况。
航空航天
螺纹连接在航空航天领域中起着重要的作用， 如飞机发动机和航天器组件的连接。
螺纹连接的设计考虑因素
1 负载要求
根据连接零件的负载要求选择合适的螺纹和 螺纹材料。
机械设计基础-螺纹连接
FS
Fs
F
F
T
*
机械设计基础
*
(3)、承受轴向静载荷的紧螺栓联接强度计算
*
机械设计基础
*
①工作特点：工作前拧紧，有F0；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，F0=？ b) 工作时螺栓总载荷， F=？
机械设计基础——联接
计算螺栓小径时采用试算法来选用
*
机械设计基础
*
螺栓组连接的结构设计 螺栓组连接的受力分析与计算
§1.4 螺栓组连接的设计
*
机械设计基础
*
1 、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单几何形状
*
机械设计基础
*
2、 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理
*
机械设计基础
*
3 、螺栓的排列应有合理的间距、边距
*
机械设计基础
*
定力矩扳手
测力矩扳手
机械设计基础——联接
4、装配时控制预紧力的方法
*
机械设计基础
*
定力矩扳手
*
机械设计基础
*
二、螺纹连接的防松
（一） 、摩擦防松
1 、双螺母 在螺母和螺栓之间形成内力，保证摩擦力。 结构简单、使用方便。 可靠性不高。 用于平稳、低速、重载。
*
机械设计基础
*
2 、弹簧垫圈 其反弹力使螺纹间保持一定压力，切口处的尖端也能阻止螺母转动脱落。 不十分可靠，用于不太重要的连接。
挤压强度： 剪切强度：
机械设计基础——联接
*
机械设计基础
*
机械设计习题--螺栓连接
− bh13 12
=b 12
h3 − h13
( ) = 150 3403 − 2203
12
= 358200000(mm 4 )
K
α
O
O
h h1 220
280 160
W
=
Ioo h2
=
35820000 170
150
= 2107059(mm 3)
b
1.接合面下端
σ pmax
=
zF1 A
+
M W
=
4 × 5783 + 150 × (340 - 220)
116
作业:
P101-102 思考题: 5-1、5-2、5-3、5-4 习题：5-5、5-6、5-8、5-10*
138
FPV
=
PV 4
= 3677 4
= 919(N )
PH
(3)在翻转力矩M作用下，上面两个螺栓受轴向力:
Pv
M PH α Pv
150
力的合成？
∑ FM
=
MLmax
z
L2i
= 1051070×140 4 × 1402
= 1877(N)
i=1
横向力： FH = 771(N )
可见受力最大的单个联接所受力为：
0.2× 2796
=
7079(N )
F1+Fmax来计算F2
114
280 160
Pv
解:(一)受力分析 (二)按拉伸强度确定螺栓直径
选4.6级螺栓，控制预紧力，S=1.5 则许用应力[σ]=240/1.5=160MPa
d1 ≥
4 ×1.3F2
π [σ ]
机械设计(第二版)螺纹连接习题解答
（1） 选螺栓数目Z：
因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间间
距不致过大，所以选用较多的螺栓，初取Z=24。
（2）计算螺栓的轴向工作载荷F：
1）螺栓组连接的最大轴向载荷FQ
2）螺栓的最大轴向工作载荷F：
题11-5图
（3）计算螺栓的总拉力F0
（4）计算螺栓直径：
查GB196—81，取M30（d1=26.211mm>25.139mm）
由教材式（11—13）：1.3F′/（π /4）≤[σ] MPa得：
F′=[σ]π /（4×1.3）=178×π×8.3762/5.2N=7535N
（2）求牵引力FR：
由式（11—25）得FR=F′fzm/ =7535×0.15×2×1/1.2N=1883.8 N（取 =1.2）
11—5有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。已知气缸中的压力p在0~2MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布圆直径D0=650mm。为保证气密性要求，剩余预紧力F″=1.8F，螺栓间距t≤4.5d（d为螺栓的大径）。螺栓材料的许用拉伸应力[σ]=120MPa，许用应力幅[σɑ]=20MPa。选用铜皮石棉垫片螺栓相对刚度C1/（C1+C2）=0.8，试设计此螺栓组连接。
⑶、轴承端盖为透盖时，必须和轴有间隙，同时，必须考虑密封问题。
㈤、螺纹的常见错误
⑴、轴上螺纹应有螺纹退刀槽;
⑵、紧定螺钉应该拧入轴上被联接零件,端部应顶在轴上;
⑶、螺纹联接应保证安装尺寸;
⑷、避免螺纹联接件承受附加弯矩。
（5）校核螺栓疲劳强度：
故螺栓满足疲劳强度要求。
（6）校核螺栓间距：实际螺栓间距为
故螺栓间距满足联接的气密性要求。
机械设计基础螺栓连接性能测试实验指导书
机械设计基础螺栓连接性能测试实验指导书螺栓连接性能测试实验指导书——(2)螺栓组连接受力与相对刚度实验一、实验目的1、验证螺栓组连接受力分析理论；2、了解用电阻应变仪测定机器机构中应力的一般方法。
二、实验设备和工作原理螺栓组连接实验台由螺栓连接、加载装置及测试仪器三部分组成。
如图1所示螺栓组连接是由十个均布排列为二行的螺栓将支架11和机座12连接起来而构成。
加载装置是由具有1：100放大比的两极杠杆13和14组成，砝码力G经过杠杆放大而作用在支架上的载荷为P，因此，连接接触面将受有横向载荷P和翻转力矩M。
(N·㎜)(N)式中l—力臂（㎜）由于P和M的作用，在螺栓中引起的受力是通过贴在每个螺栓上的电阻应变片15的变形并借助电阻应变仪而测得。
电阻应变仪是通过载波电桥将机械量转换成电量实现测量的。
如图2所示，将贴在螺栓上的电阻应变片1作为电桥一个桥臂，温度补偿应变片2为另一个桥臂。
螺栓不受力时，使电桥呈现平衡状态。
当螺栓受力发生变形后，应变片电阻值发生变化，电桥失去平衡，输出一个电压讯号，经放大、检波等环节，便可在应变仪上直接读出应变值来。
经过适当的计算就可以得到各螺栓的受力大小。
图1螺栓连接实验台结构简图1，2，……10—实验螺栓；11—支架；12—机座；13—第一杠杆；14—第二杠杆；15—电阻应变片；16—砝码(相关尺寸：l=200㎜;a=160㎜;b=105㎜;c=55㎜;G=22N)图2电桥工作原理图本实验是针对不允许连接接合面分开的情况。
螺栓预紧时，连接在预紧力作用下，接合面间产生挤压应力。
当受载后，支架在翻转力矩M作用下，有绕其对称轴线0-0翻转趋势，使连接右部挤压应力减小，左部挤压应力增加。
为保证连接最右端处不出现间隙，应满足以下条件：(1)式中Qp—单个螺栓预紧力（N）；Z—螺栓个数Z=10；A—接合面面积A=a(b-c)(㎜2)M—翻转力矩M=PlW—接合面抗弯剖面模量（㎜3）化简（1）式得为保证一定安全性，取螺栓预紧力为(2)螺栓工作拉力可根据支架静力平衡条件求得，由平衡条件有：M=Pl=F1r1+F2r2+…+Fzrz(3)式中F1、F2…Fz—各螺栓所受工作力r1、r2…rz—各螺栓中心到翻转轴线的距离根据螺栓变形协调条件有：(4)由式（3）和式（4）可得任一位置螺栓工作拉力(5)在翻转轴线0-0右边，Fi使螺栓被拉紧，轴向拉力增大，而在0-0线左边的螺栓被放松，预紧力减小。
机械设计2-螺栓连接
机械设计2-螺栓连接螺纹连接§2-1 概述§2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级§2-3 螺纹连接的预紧和防松§2-4 螺栓连接的强度计算§2-5 螺栓组连接的设计§2-1 概述在通用机械中，连接件占总零件数的20~50%。
如Boeng747中有250万个紧固连接件。
一、连接(joint)分类1. 按运动关系分静连接：只固定，无相对运动。
如螺纹连接、普通平键连接。
动连接：彼此有相对运动。
如滑键、螺旋传动等。
――运动副2. 按传载原理分靠摩擦力：如螺栓、过盈连接。
非摩擦：靠连接零件的相互嵌合传载，如平键。
材料锁合连接：利用附加材料分子间作用，如粘接、焊接。
3. 按拆开时是否损坏零件分可拆连接：如螺纹连接（最广泛的可拆连接）。
不可拆连接：如焊接、铆接等。
二、螺纹基本知识1. 螺纹的主要参数1) 直径大径d：公称直径。
M20→d=20mm 小径d1：螺纹的最小直径中径d2：齿厚=齿槽宽处直径2) 线数n：n =1时用于连接；n＞1时用于传动；n↑→ ↑，但为便于制造n≤4 3) 牙形角：螺纹牙两侧面夹角4) 螺距P5) 升角2. 螺纹的类型三角形螺纹连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。
§2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级一、螺纹连接主要类型1. 螺栓连接装拆方便，成本低，打通孔，应用最广。
F F普通螺栓铰制孔螺栓2. 双头螺柱连接3. 螺钉连接螺柱不用拆下，用于被连接件之一较厚（盲孔）或材料较软，且经常拆装的场合。
无螺母，结构紧凑，经常拆装时，容易损伤螺纹孔。
多用于受力不大或无需经常拆装的场合。
4. 紧定螺钉连接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位置，并可传递不大的力或力矩。
二、螺纹连接件的材料性能等级螺栓（钉、柱）的力学性能等级(GB/T3098.1-2022年, 3098.2-2022年)5.6 性能3.6 4.6 4.86.8 8.8 9.8 10.9 5.8 等级抗拉300 400 400 500 600 800 900 1000 强度b/MPa 屈服300 180 240 320 480 640 720 900 强度400 s/MPa12.912001080§2-3 螺纹连接的预紧和防松一、预紧受载之前拧紧螺母↑连接刚度预紧目的↑防松能力↑紧密性预紧力F0二、防松实质是防止螺纹副发生相对转动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
F0 ≥ KSFΣ/fZi 计算时取 F0 = KSFΣ /fZi
KS — 可靠系数(防滑系数)，1.1~1.3 FΣ — 横向静载荷，N Z — 螺栓数目
i — 接合面数
f —接合面摩擦系数 精选PPT
13
例：某普通螺栓组连接，已知横向静载荷F∑=30kN，结合面摩擦
系数f =0.15，结合面数i =1，可靠系数KS=1.2，共有六个螺栓，不 控制预紧力，螺栓材料为碳钢，性能等级4.8，试确定螺栓规格。
1. 按运动关系分 静连接：只固定，无相对运动。如螺纹连接、普通平键连接。
动连接：彼此有相对运动。如滑键、螺旋传动等。——运动副
2. 按传载原理分 靠摩擦力：如螺栓、过盈连接。
非摩擦：靠连接零件的相互嵌合传载，如平键。
材料锁合连接：利用附加材料分子间作用，如粘接、焊接。
精选PPT
2
3. 按拆开时是否损坏零件分 可拆连接：如螺纹连接（最广泛的可拆连接）。 不可拆连接：如焊接、铆接等。
F0 θb
θm
F Cb F Cb Cm
Δ
b
m
∆F
F F2
F1 变形
F 0F 1 (1C bC b C m )F F 1C b C m C m F
F1
F0
Cm Cb Cm
F
—— 检查残余预紧力F1的大小???
精选PPT
接件之一较厚（盲孔）或材料 装时，容易损伤螺纹孔。多用于
较软，且经常拆装的场合。 受力不大或无需经常拆装的场合。
精选PPT
7
4. 紧定螺钉连接
螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定 两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。
精选PPT
8
二、螺纹连接件的材料性能等级 螺栓（钉、柱）的力学性能等级(GB/T3098.1-2000, 3098.2-2000)
解：单个螺栓预紧力F0
F0KfsF Z i1 0..2 1 3 560 104 00 00 N00
由于不控制预紧力，采用估计法确定安全系数S， 由表5-10
1. 选M24，S = 3.14(插值计算)
[] = s/S = 320/3.14 MPa
d1 1 1.3F 0 5.2 4302000 2.0 5 49m5m
4
2. 螺纹的类型
三角形螺纹
连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。
精选PPT
5
§2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级
一、螺纹连接主要类型 1. 螺栓连接
装拆方便，成本低，打通孔，应用最广。
F F
普通螺栓
精选PPT 铰制孔螺栓
6
2. 双头螺柱连接
3. 螺钉连接
螺柱不用拆下，用于被连
无螺母，结构紧凑，经常拆
§2-3 螺纹连接的预紧和防松
拧紧螺母
↑连接刚度 ↑防松能力 ↑紧密性
预紧力F0
实质是防止螺纹副发生相对转动。 怎么会发生松动？
防松的方法： 摩擦 机械 破坏 见表5-3
精选PPT
10
§2-4 螺栓连接的强度计算
螺栓连接
受拉螺栓 受剪螺栓
松连接：不拧紧，无预紧力F0，仅受工作载荷F
紧连接：需拧紧 仅受预紧力F0 同时受预紧力F0和工作载荷F
变形受力过程：
松弛 状态
无变形 → F0 →
m
→ +F →
b
b+ Δ b
F0
m- Δ m
变形协调条件：
Δ b= Δ m = Δ
F
精选PPT
m
b
F0 F0
F0 预紧
状态
Δ m Δ b
F1 F1
工作 状态
F是
F 工作
F1 F1
16拉力
各力定义要明确 1. 预紧力F0（拧紧螺母后，作用在螺栓上的拉力和被连件上的压力） 2. 螺栓总拉力F2 —→ F2 = F1+F 3. 工作拉力F（对螺栓连接施加的轴向外载荷）
性能
等级
抗拉
强度
b/MPa
屈服
强度
s/MPa
5.6
3.6 4.6 4.8
6.8 8.8 9.8
5.8
300 400 400 500 600 800 900
300
180 240 320
480 640 720
400
10.9 1000 900
12.9 1200 1080
精选PPT
9
一、预紧 受载之
d12
5.2F0
d12
4
问：公式中的系数1.3是何用意？？？
精选PPT
12
1.3——系数将σ提高
1.3F0
d12
5.2F0
d12
30%，以考虑螺纹力矩 对连接强度的影响，这 样把拉扭的复合应力状 态简化为纯拉伸来处理，
4
简化了计算。
上式中：F0 — 单个螺栓的轴向预紧力，N
4
3.14
M24的d1=20.752mm，估计偏精选小PP，T 不适用。
14
2. 选M30，S = 2.5
[ ]= s/S = 320/2.5 =128 MPa
d1
1.3F0
1
5.2 4102080 2.0 2 74m9m
4
M30的d1=26.211mm，所以符合要求。
精选PPT
15
（2）受预紧力F0和轴向工作载荷F 的紧螺栓连接
一、松连接（不受预紧力）
4F
d12
式中：F —轴向工作载荷N，
d1 —螺纹小径， mm
—螺 栓 材 料 的 许 用 拉 应，力 MPa
精选PPT
F11
二、紧连接（受预紧力）
（1）承受横向工作载荷的普通螺栓连接
失效形式：接合面发生滑移
螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力F0导致接合面所产 生的摩擦力应大于或等于横向静载荷。
第二章 螺纹连接
§2-1 概述 §2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级 §2-3 螺纹连接的预紧和防松 §2-4 螺栓连接的强度计算 §2-5 螺栓组连接的设计
精选PPT
1
§2-1 概 述
在通用机械中，连接件占总零件数的20~50%。如 Boeng747中有250万个紧固连接件。 一、连接(joint)分类
4. 残余预紧力F1 F1 < F0
精选PPT
17
力
力
F0 θb
F0 θm
b
螺栓变形
m 被连接件变形
螺栓刚度：Cb=tanθb =F0 / b
力
被连接件刚度：Cm=tanθm =F0 / m
∆F
F
F0
F2
F1
Δ
变形
b
m 精选PPT
18
由合成图分析
力
F0=F1+(F - ∆F )
F F F tta an n m b C Cm b
精选PPT
3
二、螺纹基本知识 1. 螺纹的主要参数
1) 直径 大径d：公称直径。M20→d=20mm 小径d1：螺纹的最小直径 中径d2：齿厚=齿槽宽处直径
2) 线数 n：n =1时用于连接；n＞1时用于传动；
n↑→↑，但为便于制造n≤4
3) 牙形角：螺纹牙两侧面夹角
4) 螺距P
5) 升角
精选PPT