螺纹连接的预紧和防松
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并取： tgρ’ = f ’ =0.15
得： τ ≈ 0.5 σ 螺栓材料为塑性材料，受拉伸和扭剪复合应力作 用，由“第四强度理论”有：
计算应力：
c 2 3 2 2 3(0.5 )2
1.3
由此可见：受拉伸与扭剪复合应力作用的螺栓连接，可 以只按受拉伸应力来计算，但必须将拉应力加大30%， 以考虑剪应力的影响。
[
]
其中：Fa =F0
➢ 铰制孔用螺栓连接
• 剪切应力
F
4
d02m z
[ ]
F/2 F
d0——螺栓孔直径，mm；
F/2
[τ] ——许用切应力，MPa。
m----接合面数目；
z----螺栓个数。
• 挤压应力
F
p zd0 hmin [ p ]
F/2
h1
F
h2
h3
F/2
hmin——螺栓与孔壁间挤压面的最小高度
4 单个螺栓所受的轴向外载荷为: 螺栓所受轴向总载荷： Fa
Fa=FE+FR
F FE z
残余预紧力的确定：
1）工作载荷无变化： FR=(0.2～0.6)FE
2）工作载荷有变化： FR=(0.6～1)FE
3）有紧密性要求： FR=(1.5～1.8)FE
强度条件：
1.3Fa
d12 / 4
[
]
§10－7螺栓的材料和许用应力
限σb 比值的10倍。 σs =第一数字×第二数字×10 例：4.6级螺栓 σb=4×100=400MPa，σs=4×6×10=240MPa
3.螺纹连接的许用应力
见教材表10-6、10-7
本 次 课 重 点回顾
1. 螺纹连接的防松方法
2. 松螺栓强度条件
Fa
d12 /
4
[
]
3.紧螺栓强度条件
1.3Fa
止动垫圈
圆螺母加止动垫圈 串联钢丝
3. 其他方法防松（破坏螺纹副关系）
用冲头冲2~3点
涂粘合剂
1~1.5P 冲点防松法
粘合法防松
§10－6 螺栓连接的强度计算
螺栓拉断
失效形式 螺杆压溃或剪断
Fa
滑扣
问题：确定螺纹小径d1，根据标 准选定螺栓的公称直径d、螺距
p、长度L等。
一、松螺栓连接
强度条件：
39215 .69 N
3.强度计算 查表10-1，有：M24的螺栓，d1=20.752mm 强度条件式：
1.3F0
4
d12
4 1.3 39215.69
20.7522
150.73MPa
∴该螺栓连接强度满足要求。
2. 一钢制液压油缸的螺栓连接，油压P=3MPa， 油缸内径 D=160mm，为保证气密性要求，用10个 M12（d1=10.106mm)、性能等级为6.8级的螺栓连接， 控制预紧力，试校核该螺栓连接的强度？
d12 / 4
[
]
1）受横向载荷
a. 普通螺栓连接
Fa =
F0
CF fmz
b. 铰制螺栓连接
• 挤压应力
F
p zd0 hmin [ p ]
F
•剪切应力
4
d
2 0
m
z
[ ]
2）受轴向载荷 Fa=FE+FR
4. 螺栓等级符号的意义
练习题
一、填空
1. 对顶螺母属于
防松方法，止动垫片属于
防松方法。
§10－5 螺纹连接的预紧和防松
一、 螺纹连接的预紧 工作载荷作用前，使螺杆受到预紧力的作用。
1. 预紧的目的 1）增加连接的刚度 2）增加紧密性 3）提高防松能力
2. 拧紧力矩 设预紧力为 Fa
拧紧力矩：T T1 T2 T1—克服螺纹副相对转动的阻力矩； T2—克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩； 对于M10～M60的普通粗牙螺纹 简化公式： T ≈ 0.2 Fa d
1. 受横向工作载荷的紧螺栓连接
➢ 普通螺栓连接
F/2
工作时，接合面间不允许产
生相对滑移，因此有：
预紧力F0 ：
F0
CF fmz
F/2
C---可靠性系数，常取C=1.1~1.3；
m---结合面数目； f---摩擦系数； z---螺栓个数； F---横向外载荷。
F0
F0
F
F0
强度条件：
1.3Fa
d12 / 4
hmin=min{h1+h3 ,h2} [σp]——螺栓与被连接件中材料机械性能
较差者的许用挤压应力。P148表10-6
2. 受轴向工作载荷作用的螺栓连接FE
充气前螺栓预紧力为F0
FF0R
充气后螺栓继续受拉变长，
接合面间作用力减小到FR
FR——残余预紧力
FE
F
FF0R
P D
气体压力 F P D2
1. 螺栓材料 Q235、35、45、40Cr 螺栓按其力学性能进行分级，国标规定： 螺栓 3.6 、4.6 、4.8 、 5.6 、 5.8、6.8 、8.8 、
9.8 、10.9 、12.9 螺母 4 、5 、 6、 8 、9 、 10 、 12
2. 螺栓性能等级代号的意义：
第一数字：表示螺栓材料抗拉强度极限σb 的 1/100。 σb =第一数字×100 第二数字：表示螺栓材料的屈服极限σs 与强度极
D0 =340mm
解：1.许用应力：螺栓材料5.6级，
∴ s 5 610 300 MPa
查表10-6，要求控制预紧力，取 S=1.3
∴ 许用应力： s 300 230.77MPa
S 1.3
2.由接合面间不产生相对滑移的条件有：
F0 f
D mz CT 2
∴
F0
2CT fDmz
21.2 5000 103 0.15 340 1 6
2. 5.6级螺栓的屈服极限是
，强度极限
是
。
3.
螺栓连接容易因螺杆压溃和剪断而失效。
二、计算题 1. 一刚性凸缘联轴器用6个5.6级M24的普通螺栓连 接，联轴器材料为HT200，允许传递最大转矩 T=5000N·m，接合面摩擦系数 f=0.15，安装时要 求控制预紧力，C=1.2，试校核螺栓连接的强度。
T
d
d0
Fa
dw
3. 控制预紧力的方法 1）靠装配工人的经验 2）采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。
F
测力矩扳手
定力矩扳手
二、 螺纹连接的防松 防松的实质：阻止螺纹副相对反转。 1. 防松的方法
1）利用附加摩擦力防松（摩擦防松）
弹簧垫圈
对顶螺母
尼龙圈锁紧螺母
2. 采用专门防松元件防松(机械防松) 开口销与槽形螺母
Fa
d12 /
4
[
]
式中: d1----螺纹小径， mm
----许用应力，MPa
Fa
二、紧螺栓连接 螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩T的双重作用。
拉应力：
σ
Fa
d12 /
4
切应力：
T1
WT
Fatg( d13
') d2
/16
2
2d2 d1
tg(
'
)
Fa
d12 /
4
对于M10~M68的普通螺纹，取d1、d2和ψ的平均值，
得： τ ≈ 0.5 σ 螺栓材料为塑性材料，受拉伸和扭剪复合应力作 用，由“第四强度理论”有：
计算应力：
c 2 3 2 2 3(0.5 )2
1.3
由此可见：受拉伸与扭剪复合应力作用的螺栓连接，可 以只按受拉伸应力来计算，但必须将拉应力加大30%， 以考虑剪应力的影响。
[
]
其中：Fa =F0
➢ 铰制孔用螺栓连接
• 剪切应力
F
4
d02m z
[ ]
F/2 F
d0——螺栓孔直径，mm；
F/2
[τ] ——许用切应力，MPa。
m----接合面数目；
z----螺栓个数。
• 挤压应力
F
p zd0 hmin [ p ]
F/2
h1
F
h2
h3
F/2
hmin——螺栓与孔壁间挤压面的最小高度
4 单个螺栓所受的轴向外载荷为: 螺栓所受轴向总载荷： Fa
Fa=FE+FR
F FE z
残余预紧力的确定：
1）工作载荷无变化： FR=(0.2～0.6)FE
2）工作载荷有变化： FR=(0.6～1)FE
3）有紧密性要求： FR=(1.5～1.8)FE
强度条件：
1.3Fa
d12 / 4
[
]
§10－7螺栓的材料和许用应力
限σb 比值的10倍。 σs =第一数字×第二数字×10 例：4.6级螺栓 σb=4×100=400MPa，σs=4×6×10=240MPa
3.螺纹连接的许用应力
见教材表10-6、10-7
本 次 课 重 点回顾
1. 螺纹连接的防松方法
2. 松螺栓强度条件
Fa
d12 /
4
[
]
3.紧螺栓强度条件
1.3Fa
止动垫圈
圆螺母加止动垫圈 串联钢丝
3. 其他方法防松（破坏螺纹副关系）
用冲头冲2~3点
涂粘合剂
1~1.5P 冲点防松法
粘合法防松
§10－6 螺栓连接的强度计算
螺栓拉断
失效形式 螺杆压溃或剪断
Fa
滑扣
问题：确定螺纹小径d1，根据标 准选定螺栓的公称直径d、螺距
p、长度L等。
一、松螺栓连接
强度条件：
39215 .69 N
3.强度计算 查表10-1，有：M24的螺栓，d1=20.752mm 强度条件式：
1.3F0
4
d12
4 1.3 39215.69
20.7522
150.73MPa
∴该螺栓连接强度满足要求。
2. 一钢制液压油缸的螺栓连接，油压P=3MPa， 油缸内径 D=160mm，为保证气密性要求，用10个 M12（d1=10.106mm)、性能等级为6.8级的螺栓连接， 控制预紧力，试校核该螺栓连接的强度？
d12 / 4
[
]
1）受横向载荷
a. 普通螺栓连接
Fa =
F0
CF fmz
b. 铰制螺栓连接
• 挤压应力
F
p zd0 hmin [ p ]
F
•剪切应力
4
d
2 0
m
z
[ ]
2）受轴向载荷 Fa=FE+FR
4. 螺栓等级符号的意义
练习题
一、填空
1. 对顶螺母属于
防松方法，止动垫片属于
防松方法。
§10－5 螺纹连接的预紧和防松
一、 螺纹连接的预紧 工作载荷作用前，使螺杆受到预紧力的作用。
1. 预紧的目的 1）增加连接的刚度 2）增加紧密性 3）提高防松能力
2. 拧紧力矩 设预紧力为 Fa
拧紧力矩：T T1 T2 T1—克服螺纹副相对转动的阻力矩； T2—克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩； 对于M10～M60的普通粗牙螺纹 简化公式： T ≈ 0.2 Fa d
1. 受横向工作载荷的紧螺栓连接
➢ 普通螺栓连接
F/2
工作时，接合面间不允许产
生相对滑移，因此有：
预紧力F0 ：
F0
CF fmz
F/2
C---可靠性系数，常取C=1.1~1.3；
m---结合面数目； f---摩擦系数； z---螺栓个数； F---横向外载荷。
F0
F0
F
F0
强度条件：
1.3Fa
d12 / 4
hmin=min{h1+h3 ,h2} [σp]——螺栓与被连接件中材料机械性能
较差者的许用挤压应力。P148表10-6
2. 受轴向工作载荷作用的螺栓连接FE
充气前螺栓预紧力为F0
FF0R
充气后螺栓继续受拉变长，
接合面间作用力减小到FR
FR——残余预紧力
FE
F
FF0R
P D
气体压力 F P D2
1. 螺栓材料 Q235、35、45、40Cr 螺栓按其力学性能进行分级，国标规定： 螺栓 3.6 、4.6 、4.8 、 5.6 、 5.8、6.8 、8.8 、
9.8 、10.9 、12.9 螺母 4 、5 、 6、 8 、9 、 10 、 12
2. 螺栓性能等级代号的意义：
第一数字：表示螺栓材料抗拉强度极限σb 的 1/100。 σb =第一数字×100 第二数字：表示螺栓材料的屈服极限σs 与强度极
D0 =340mm
解：1.许用应力：螺栓材料5.6级，
∴ s 5 610 300 MPa
查表10-6，要求控制预紧力，取 S=1.3
∴ 许用应力： s 300 230.77MPa
S 1.3
2.由接合面间不产生相对滑移的条件有：
F0 f
D mz CT 2
∴
F0
2CT fDmz
21.2 5000 103 0.15 340 1 6
2. 5.6级螺栓的屈服极限是
，强度极限
是
。
3.
螺栓连接容易因螺杆压溃和剪断而失效。
二、计算题 1. 一刚性凸缘联轴器用6个5.6级M24的普通螺栓连 接，联轴器材料为HT200，允许传递最大转矩 T=5000N·m，接合面摩擦系数 f=0.15，安装时要 求控制预紧力，C=1.2，试校核螺栓连接的强度。
T
d
d0
Fa
dw
3. 控制预紧力的方法 1）靠装配工人的经验 2）采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。
F
测力矩扳手
定力矩扳手
二、 螺纹连接的防松 防松的实质：阻止螺纹副相对反转。 1. 防松的方法
1）利用附加摩擦力防松（摩擦防松）
弹簧垫圈
对顶螺母
尼龙圈锁紧螺母
2. 采用专门防松元件防松(机械防松) 开口销与槽形螺母
Fa
d12 /
4
[
]
式中: d1----螺纹小径， mm
----许用应力，MPa
Fa
二、紧螺栓连接 螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩T的双重作用。
拉应力：
σ
Fa
d12 /
4
切应力：
T1
WT
Fatg( d13
') d2
/16
2
2d2 d1
tg(
'
)
Fa
d12 /
4
对于M10~M68的普通螺纹，取d1、d2和ψ的平均值，