第5章螺纹联接习题精选课件
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第5章螺纹联接习题
2 1
4
d12
3.14 (17.29 103 )2 160 106 F 19.26KN 4 1.3 1.5 4 1.3 1.5
d12 [ ]
解题要点： 1.单个螺栓的最大轴向工作载荷F：
2.螺栓所受总拉力F2：
3.被连接件残余预紧力F1：
4.校核螺栓疲劳强度 ：
d1 17.294mm
）。
⑴求螺栓预紧力 F0
fF0iz K s F
F0
Ks F 1.2 F 1.5F f i z 0.2 2 2
⑵螺栓承受的拉应力
综合以上两式得
[ ] 1.3F0
1.3F0
[ ]
4
d12
1.3 1.5F
4
d
F∑
F∑
F F z
螺栓数目
(5-8)
工作原理: 依靠螺栓杆受剪切和受挤压来抵抗横向载荷FΣ
1．受横向载荷的螺栓组连接
A 若采用铰制孔用螺栓连接 B 若采用普通螺栓连接
F0 F0
F∑
F0
F∑
F0
工作原理:
靠螺栓预紧后在接合面上产生摩擦力来抵抗外载荷FΣ
B 若采用普通螺栓连接
F0 F0
工作原理: 靠螺栓预紧后在接合 面上产生摩擦力来抵抗外载荷FΣ。
2 F2 a M F2 2.5F
很显然，1、3两个螺栓 所受力相等，均为最大 值，其最大值
FMAX F F2 2.522 F
2 1 2
对方案3
F1 F / 3
3 F2 a M F2 5 F 3
在图示螺栓联接中采用两个M20的普通螺栓,其许用拉应力 160MPa 联接件接合面间摩擦系数 f =0.2,防滑系数 K s 1.2
第五章 螺纹联接
可拆联接： 可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就 可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。 可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。
不可拆联接： 不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆 开的联接。例如：铆接、焊接等。 开的联接。例如：铆接、焊接等。
第五章 螺纹连接
5－1、螺纹 5－2、螺纹联接的类型及标准联接件 5－3、螺纹联接的预紧 5－4、螺纹联接的防松 5－5、螺纹联接的强度计算 5－6、螺栓组联接的设计 5－7、螺栓的材料和许用应力 5－8、提高螺栓联接强度的措施 通过本章学习： 通过本章学习： 掌握螺纹及螺纹联接的基本知识； 掌握螺纹及螺纹联接的基本知识； 掌握螺纹联接的强度计算
2
§5－1 螺纹参数
一、螺纹的形成 螺旋线----一动点在一圆柱体的表面上 一动点在一圆柱体的表面上， 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。 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 一平面图形沿螺旋线运动， 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。 形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。 d
滑扣 过载（ 过载（10%） ） 失效原因 疲劳（90%） 65% 疲劳（90%） 疲劳断裂部位 截面积较小、 断裂部位： 疲劳断裂部位：截面积较小、应力 20% 15% 集中部位 2、设计计算准则与思路 受拉螺栓： 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度 受剪螺栓： 受剪螺栓 ： 设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪 切强度
4F d1 ≥ π [σ ]
（设计公式） 设计公式） F 43
(二)紧螺栓联接 二 紧螺栓联接 螺栓受轴向拉力F 和摩擦力矩T 的双重作用。 螺栓受轴向拉力 a和摩擦力矩 1的双重作用。
螺纹连接作业ppt课件
〔控制预紧力时，取M8，d1=6.647mm>6.593mm或M10，d1=8.376mm>7.371mm〕
预紧力 F 0 F 2 (-1 C 1 C 1 C 2 )F 10 (0 -1 00 . 4 2 00 5 1 3 0 ) N 00
作业
10-15 如下图，方形盖板用四个螺钉与箱体衔接，盖板中心O点的吊环受拉力F=10kN， 要求剩余预紧力为任务拉力的0.6 倍，螺钉的许用拉应力[ ]=120MPa。 1) 求螺钉的总拉力F1。
作业
10-4 拧紧螺母与松退螺母时螺纹效率如何计算？
哪些参数影响螺旋副的效率？
答：拧紧螺母时，
ta
tan n( v
)；松退螺母时，
ta
n（ tan
）
而tan np d2
所以n,p,d2经过影响ψ影响效率。
影响螺旋副效率的参数有:
摩擦系数、牙型斜角、线数、螺距、螺纹直径等。
10-5 用于衔接的螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需求 防松安装？详细的防松方法和安装各有哪些？
1 4 .3 d F 1 2 266.7~213.3 d 1 (11.1446~12.46)
作业
取 M 1 （ 6 d1=13.835）
采用铰制孔用螺栓衔接时
ss 3 2 2 .5 0 1 2 8 , p 1 3 .2 2 0 5 2 5 6
F
4d02
d0
m
7.052,
取M（ 8 d0=9）
70
90
① 键的类型和尺寸
选 A〔或C〕型普通根平据键轴，径d=70mm，
130
90
查表得键的截面尺寸为：b=20 mm，h=12 mm, 根据轮毂的长度130mm，取键长L=110 mm ，
预紧力 F 0 F 2 (-1 C 1 C 1 C 2 )F 10 (0 -1 00 . 4 2 00 5 1 3 0 ) N 00
作业
10-15 如下图，方形盖板用四个螺钉与箱体衔接，盖板中心O点的吊环受拉力F=10kN， 要求剩余预紧力为任务拉力的0.6 倍，螺钉的许用拉应力[ ]=120MPa。 1) 求螺钉的总拉力F1。
作业
10-4 拧紧螺母与松退螺母时螺纹效率如何计算？
哪些参数影响螺旋副的效率？
答：拧紧螺母时，
ta
tan n( v
)；松退螺母时，
ta
n（ tan
）
而tan np d2
所以n,p,d2经过影响ψ影响效率。
影响螺旋副效率的参数有:
摩擦系数、牙型斜角、线数、螺距、螺纹直径等。
10-5 用于衔接的螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需求 防松安装？详细的防松方法和安装各有哪些？
1 4 .3 d F 1 2 266.7~213.3 d 1 (11.1446~12.46)
作业
取 M 1 （ 6 d1=13.835）
采用铰制孔用螺栓衔接时
ss 3 2 2 .5 0 1 2 8 , p 1 3 .2 2 0 5 2 5 6
F
4d02
d0
m
7.052,
取M（ 8 d0=9）
70
90
① 键的类型和尺寸
选 A〔或C〕型普通根平据键轴，径d=70mm，
130
90
查表得键的截面尺寸为：b=20 mm，h=12 mm, 根据轮毂的长度130mm，取键长L=110 mm ，
钳工工艺学第六版电子课件第五章固定连接的装配
2．过盈连接的装配要点
（1）应保证配合表面的清洁。 （2）装配前配合表面应涂油，以防装配时擦伤表面。 （3）装配时，压入过程应保持连续，速度通常为2～4mm/s。 （4）对细长件或薄壁件，须注意检查过盈量和形位偏差。装配时应垂直压 入，以免变形。
二、过盈连接的装配方法
1．圆柱面过盈连接的装配
（1）压入法
（2）螺纹连接的防松
常用螺纹防松装置的类型及应用
2．双头螺柱的装配要点
（1）保证双头螺柱与机体螺纹的配合有足够的紧固性
双头螺柱的紧固形式 a）利用螺纹尾部的不完整牙形紧固 b）带有台阶的紧固 c) 采用锥销紧固
d) 采用弹簧垫圈止退
（2）双头螺柱的轴心线必须与机体表面垂直 装配时，可用90°角尺进行检验。如发现较小的偏斜时，可用丝锥校正螺孔 后再装配，或将装入的双头螺柱校正至垂直。偏斜较大时，不得强行校正，以免 影响连接的可靠性。
1．保证一定的拧紧力矩
为达到螺纹连接可靠和紧固的目的，螺纹连接装配时应有一定的拧紧力矩，使 纹牙间产生足够的预紧力和摩擦力矩。
2．有可靠的防松装置
螺纹连接一般都具有自锁性，通常情况下，不会自行松脱，但在冲击、振动 或交变载荷作用下，会使螺纹副之间的正压力突然减小，以致摩擦力矩减小，使 螺纹连接松动。
装配楔键时，要用涂色法检查楔键与轮毂槽的接触情况，若接触不良，应修 整轮毂槽。合格后，在配合面加润滑油，轻敲入内，保证套件周向、轴向固定可 靠。
三、花键连接的装配
矩形花键及其连接
1．静连接花键装配
套件应在花键轴上固定，故有少量过盈。过盈量较小时，可用铜棒轻轻敲入， 过盈量较大时，应将套件加热至80°～120°后再进行装配。
（3）装入双头螺柱时必须加油润滑
第5章螺纹连接和螺旋传动
(4) 线数n
螺纹的螺旋线数目。
相邻两牙在中径线上对应两点间的 (5) 螺距P 轴向距离。
(6) 导程S S = nP
螺纹上任一点沿同一 条螺旋线转一圈所移 d d2 d1 动的轴向距离。
P/2 P/2
P
S
(7) 螺纹升角ψ
P/2 P/2
P
S
中径d2圆柱上， 螺旋线的切线与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 直于螺纹轴线的平 面的夹角。
▲铰制孔用螺栓连接：孔与螺栓杆过渡配合，能 精确固定被连接件的相对位置，能承受横向载荷。 但孔的加工精度要求较高。
普通螺栓
铰制孔螺栓
杆孔间隙
过渡配合面
螺栓连接
2.双头螺柱连接 适用于结构上不能采用螺栓连接的场合，例如被 连接件之一太厚不宜制成通孔，材料较软，需要经 常拆装。拆卸这种连接时，不用拆螺柱。
注：括号内的公称直径为第二系列
§5－2 螺纹连接的类型及标准连接件
一、 螺纹连接的基本类型 基 本 类 型 螺栓连接 螺钉连接 双头螺柱连接 紧定螺钉连接
1、螺栓连接 在被连接件上开有通孔，插入螺栓后，在螺栓 的另一端拧上螺母。被连接件较薄，易做成通孔， 可经常拆卸。 ▲普通螺栓连接：被连接件上的通孔与螺栓杆间 留有间隙，通孔的加工精度要求低，结构简单， 装拆方便。
2．受转矩的螺栓组连接 转矩T作用在连接接合面内，在转矩的作用下， 底板将绕通过螺栓组对称中心并与接合面相垂直的 轴线转动。
▲采用普通螺栓时，靠连接预紧后在接合面间产
采用普通螺栓和铰制孔用螺栓组成的 螺栓组受转矩时的受力情况是不同的
生的摩擦力矩来抵抗转矩T。 根据作用在底板上的力矩平衡及连接强度的条件：
冲点法：冲坏螺纹副
铆合法：端部铆死 端焊法：端部焊死 粘结法：拧紧时涂胶粘剂
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
第5章 螺纹连接和螺旋传动c
挤压强度条件 p
F d 0 L min
[ p ]
[σP] = σS/Sp=240/1.25=192MPa d 0 L min P.87 标准：d=6mm, d0=7mm 长度l=？
p
F
[ p ]
根据结构： l=板厚+螺母厚+垫圈厚+突出部分
l0 R l
l=2h+m+H +(0.2~0.3)d =20+5.7+（3.2~4)+(1.2~1.8) =30.1~31.5 标准：查表11.8得 l=30mm, l0=12mm Lmin= l– l0–h=8mm
24000 N
F0
2.求螺栓小径d1
强度条件 ca
1 .3 F0
R
[ ]
4
d1
2
P86、87：取4.6钢, 不严格控制预紧力→σS=240MPa, S=3.5 , [σ]=σS /S = 240 /3.5 = 68.6MPa
d1
5 .2 F0
5 . 2 24000
小 结:
表1.螺栓组中单个螺栓受力计算
1.螺纹主要参数及分类，螺纹连接基本类型； 2. 螺纹连接的拧紧目的及防松方法； 3. 螺栓连接的受力分析和强度计算。
普通螺栓组 铰制孔用螺栓组
螺栓组受载类型Leabharlann 横向载荷F载荷特点 载荷FR的方向与 螺栓轴线垂直 转矩T的方向与 螺栓轴线垂直
F0
K s F fzi
68 . 6
24 . 06 mm
查指导书p105螺纹标准 选用M30的粗牙螺纹，d=30mm, d1=26.211＞24.06 →合适。 S=3.5 →合适
螺纹联接的基本知识 ppt课件
ddd (a()a()a)
5-2 螺纹连接的类型
一、螺纹连接的基本类型 1、螺栓连接
（2）铰制孔螺栓连接 装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位
用，采用基孔制配合铰制孔螺栓连接。
螺栓杆受剪切和挤压 孔和螺杆多采
用基孔制配合： H7/m6，H7/n6
22
5-2 螺纹连接的类型
一、螺纹连接的基本类型 2、双头螺栓连接（Studs ）
螺杆两端无钉头，但均有 螺纹，装配时一端旋入被连接 件，另一端配以螺母。适于常 拆卸而被连接件之一较厚时。 折装时只需拆螺母，而不将双 头螺栓从被连接件中拧出。
23
5-2 螺纹连接的类型
一、螺纹连接的基本类型 3、螺钉连接（Cap Screws ）
适于被连接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经 常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情 况。
2
螺纹连接的预紧与防松
3
单个螺栓连接的强度计算
4 螺栓组连接的设计和受力分析
5
提高螺纹连接强度的措施
6
螺旋传动
5
5-1 螺纹连接的基本知识
一、螺纹的类型（Types of Screw Thread）
1、按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 —— 连接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹—— 传动螺纹
三角形螺纹：粗牙螺纹(coarse thread)——用于紧固件 细牙螺纹(Thury thread)——同样的公称
一、螺纹连接的基本类型
1、螺栓连接(Bolt，washer and nut )
（1）普通螺栓连接
被连接件不太厚，螺杆带钉头，
Байду номын сангаас
通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺
母配合使用。装配后孔与杆间有间
2011春第五章螺纹连接和螺旋传动
Shaft－hub joints
一、螺纹形成 §1 螺纹连接的基本知识
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。
牙型角
三角形
梯形
锯齿形
d2
螺纹
加工方法：车制内外螺纹； 直径小用碾压法；内螺纹先用钻头钻出光孔，然后丝锥攻螺纹
紧定螺钉 锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸 的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬 度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑 中，适用于坚定空心轴上的零件位置。
标准螺纹联接件
自攻螺钉 头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一 字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。
1 、对顶螺母
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
2 、弹簧垫圈
弹力保持一定压力 切口尖端逆向
3 、锁紧螺母
镶嵌弹性环或尼龙圈挤入螺纹中 椭圆口螺母
2、机械防松 （在联接中加入其它机械元件) 开口销、止动垫圈，串联铁丝等。
适用于冲击振动载荷，重要场合使用，成本高。
1）熟悉螺纹连接的基本类型及其之间的区别；
教
学 2）了解螺纹连接拧紧的目的拧紧力矩的计算方法；
目 标
3）掌握螺纹连接防松的必要性以及防松的基本原理和措施；
4） 掌握受剪螺栓连接强度计算方法；
5） 掌握受拉螺栓连接强度计算方法。
6） 掌握螺栓组受力分析的方法；
7） 掌握提高螺栓连接强度的几项措施。
1） 螺纹连接的基本类型及之间的区别；
螺纹连接和键连接复习 66页PPT文档
五、填空题 1、三角形螺纹的牙型角α= 60°，适用于 连接 ， 而梯形螺纹的牙型角α= 30°，适用于 传动 。
2、常用螺纹的类型主要有 三角螺纹 、 管螺纹 、 矩形螺纹 、 梯形螺纹 和 锯齿形螺纹 。
3、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧 紧螺母时的效率取决于螺纹的 升角 和 头数 。
四、单项选择题
1、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时， 细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能 A 。 A、好 B、差 C、相同 D、不一定
2、用于薄壁零件连接的螺纹，应采用 A 。
A、三角形细牙螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、多线的三角形粗牙螺纹
3、用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角 形螺纹 A 。 A、牙根强度高，自锁性能好 B、传动效率高 C、防振性能好 D、自锁性能差
注意，对于受倾覆力矩作用的螺栓组连接进行 受力分析和强度计算时，一定要考虑受压最大处 不被压溃，而受压最小处不出现缝隙或保持某个 压力的要求。
4、受预紧力和轴向工作载荷作用时，单个紧螺栓 连接的螺栓总拉力的确定
这个问题的关键是解题的思维方式要转变，要由 解静定问题转到解静不定问题上来。要从分析螺栓 及被连接件的受力—变形入手，充分理解变形协调 条件，深入掌握螺栓与被连接件的受力—变形关系 图，从而得出以下几个重要结论。
了增大Cm，从而减小△F 。
C b ——螺栓的相对刚度 Cb Cm
三、螺纹设计时应注意的事项 1、标准螺纹紧固件的选用方法
1）要优先选用国家标准规定的螺纹紧固件类型及其 附件，合理选择螺纹连接的类型，是保证螺栓正常 工作条件的前提。例如被连接件之一太厚且要经常 装拆时宜选用双头螺柱连接。在选用的螺纹连接件 类型确定后，还要重视规格的选取。对外螺纹件既 要正确选取螺纹直径规格又应正确选取其长度规格。 要尽量避免采用国家标准中带括号的直径与长度规 格，尽量减少每一个产品采用的标准紧固件种类与 规格，以扩大需用批量，方便生产管理。
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。
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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。
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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。
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（二）防松的方法
防松的根本问题 是防止螺纹副发生相对转动 具体方法有三种：
1、摩擦防松：双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母
2、机械防松：开口销、止动垫片、串连钢丝 3、永久防松：焊、粘、冲
具体内容见表 5 - 3 Question：
表5-3中串连钢丝防松方法图 b）不正确的原因何在？
2. 采用专门防松元件防松
2F 2aM F 22 .5 F
很显然，1、3两个螺栓 所受力相等，均为最大 值，其最大值
FM A X F12F222.522F
对方案3
F1 F / 3
5 3F2aMF23F
在图示螺栓联接中采用两个M20的普通螺栓,其许用拉应力 160MPa
联接件接合面间摩擦系数 f =0.2,防滑系数 K s 1.2 ，联接件接合面间摩擦系数
试找下图中普通螺纹连接结构中的错误。
① 螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过
④⑤
头来安装；
③
③ 弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对；
④ 一般连接不应采用扁螺母；
⑤ 螺纹伸出部分过长；
⑥ 无螺纹余留长度，螺母拧紧不可靠； ①
⑦ 被连接件表面没加工，应做出沉头 座孔并刮平，避免拧紧螺母时螺栓产 生附加弯曲应力；
螺纹连接习题课
一、单项选择题（从A、B、C、D中选一个答案）
1.
当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细
牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能 A 。
2.
A. 好
B. 差
C. 相同
D. 不一定
2. 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁
性能好，故常选用 A 。
A. 升角小，单线三角形螺纹
B. 升角大，
fF0izKsF F0K fsiF z01 .2 .22F 21.5F
⑵螺栓承受的拉应力 综合以上两式得
1 .3 F0
4
d
2 1
[ ]
[]
1.3F0
4d12
1.341d.512F
F d 1 2 [] 3 .1 4 ( 1 7 .2 9 1 0 3 ) 2 1 6 0 1 0 6 1 9 .2 6 K N
铰制孔用螺栓组联
接的三种方案如图
所示。已知
L=300mm，a=60mm，
试求螺栓组联接的
三个方案中，受力
最大的螺栓所受的 力各为多少？哪个 M F 1 F L 0 .3 F (N m )
方案较好？
F
F
1
2
。
对方案1
F2
。
解：将力F平移到各结合面中心，扭转力矩M作用 下产生的剪切力为 M F L 0 .3 F (N m )
各方案中在力F作用产生的剪切力为 将力F平移到各结合面中心，得扭转力矩
F1
扭转力矩M作用下产生的剪切力为 F 2
对方案1
F1 F / 3
2F 2aM F 22 .5 F
很显然，第3个螺栓受力最大，最大力 F M A X F /3 2 .5 F 2 .8 3 3 F
对方案2
F1 F / 3
右旋
左旋
一螺旋拉紧装置如图所示，若按图上箭头方向旋转中间零件，能 使两端螺杆A和B向中央移动，从而将两零件拉紧。试问该装置中 螺杆A和B上的螺纹旋向是右旋还是左旋？
答：如图所示若按图上箭头方向旋转中间零件，使两端螺杆A 和B向中央移动，从而将两零件拉紧，螺杆A和B的螺旋线方向 必相反，根据相对运动关系，螺杆A为左旋，螺杆B为右旋。
潘存云教授研制
开口销与六 角开槽螺母
止动垫圈
圆螺母用止动垫圈
串连钢丝
§5-4 螺纹连接的防松
3. 其他方法防松
用冲头冲2~3点 1~1.5P 冲点防松法
B 倍。
A. 1.1 B. 1.3
C. 1.25
D. 0.3
5. 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目
的是 C 。
A. 提高强度
B. 提高刚度
C. 防松
D. 减小每圈螺纹牙上的受力
6. 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度 均应相同，这是为了 B 。
A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本
Байду номын сангаас
双线三角形螺纹
C. 升角小，单线梯形螺纹
D. 升角大，
双线矩形螺纹
3. 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转
力矩时，该螺栓组中的螺栓 D 。
A. 必受剪切力作用
B. 必受拉力作用
C. 同时受到剪切与拉伸
D. 既可能受剪
切，也可能受挤压作用
4. 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉
伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的
7. 在螺纹联接中，按防松原理，采用双螺母属于
____A____。
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
8．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为了____D____ 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
请计算该联接允许传递在的图示静螺栓载联接荷中采F用两。个M（20的M普通2螺0栓螺,其许栓用拉的应力小径
160MPa
d117.294mm）。
，联接件接合面间摩擦系数
f 0.20
，防滑系数
Ks 1.2
。请计算该联接允许传递的静载荷F。（M20螺栓的小径
d117.294mm
）。
⑴求螺栓预紧力 F 0
9．当螺栓组承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中 的螺栓_____D___。
A. 必受剪应力作用 B. 必受拉应力作用 C. 同时受到剪切和拉伸
D. 既可能受剪切，也可能受拉伸
10．随着被联接件刚度的增大，螺栓的疲劳强度 ___A_____。
A．提高
B．降低
C．不变
D．可能提高，也可能降低
请判断下列螺纹的旋向？
⑧ 普通螺栓连接被连接件孔要大于螺栓大 径，而下部被连接件孔与螺栓杆间无间隙；
⑥ ⑦
⑧
图示为铰制孔用螺栓组连接的两种方案，试分析哪 个方案较好？
L
P
L
P
P
2a
T
P T
2a
首先将P向0点简化，可以得到一个横向力和一个转矩。 ● 在P 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？ ● 在T 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？ ● 将P和T作用下螺栓所受的力进行合成，结果如何？
4 1 .3 1 .5
4 1 .3 1 .5
解题要点： 1.单个螺栓的最大轴向工作载荷F：
2.螺栓所受总拉力F2：
3.被连接件残余预紧力F1：
4.校核螺栓疲劳强度 ：
螺栓危险截面受到的拉应力
故螺栓强度不够
§ 5-4 螺纹连接的防松
（一）防松的目的
思考：连接螺纹一般具有自锁性，为何还要防松？
防松的根本问题 是防止螺纹副发生相对转动 具体方法有三种：
1、摩擦防松：双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母
2、机械防松：开口销、止动垫片、串连钢丝 3、永久防松：焊、粘、冲
具体内容见表 5 - 3 Question：
表5-3中串连钢丝防松方法图 b）不正确的原因何在？
2. 采用专门防松元件防松
2F 2aM F 22 .5 F
很显然，1、3两个螺栓 所受力相等，均为最大 值，其最大值
FM A X F12F222.522F
对方案3
F1 F / 3
5 3F2aMF23F
在图示螺栓联接中采用两个M20的普通螺栓,其许用拉应力 160MPa
联接件接合面间摩擦系数 f =0.2,防滑系数 K s 1.2 ，联接件接合面间摩擦系数
试找下图中普通螺纹连接结构中的错误。
① 螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过
④⑤
头来安装；
③
③ 弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对；
④ 一般连接不应采用扁螺母；
⑤ 螺纹伸出部分过长；
⑥ 无螺纹余留长度，螺母拧紧不可靠； ①
⑦ 被连接件表面没加工，应做出沉头 座孔并刮平，避免拧紧螺母时螺栓产 生附加弯曲应力；
螺纹连接习题课
一、单项选择题（从A、B、C、D中选一个答案）
1.
当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细
牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能 A 。
2.
A. 好
B. 差
C. 相同
D. 不一定
2. 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁
性能好，故常选用 A 。
A. 升角小，单线三角形螺纹
B. 升角大，
fF0izKsF F0K fsiF z01 .2 .22F 21.5F
⑵螺栓承受的拉应力 综合以上两式得
1 .3 F0
4
d
2 1
[ ]
[]
1.3F0
4d12
1.341d.512F
F d 1 2 [] 3 .1 4 ( 1 7 .2 9 1 0 3 ) 2 1 6 0 1 0 6 1 9 .2 6 K N
铰制孔用螺栓组联
接的三种方案如图
所示。已知
L=300mm，a=60mm，
试求螺栓组联接的
三个方案中，受力
最大的螺栓所受的 力各为多少？哪个 M F 1 F L 0 .3 F (N m )
方案较好？
F
F
1
2
。
对方案1
F2
。
解：将力F平移到各结合面中心，扭转力矩M作用 下产生的剪切力为 M F L 0 .3 F (N m )
各方案中在力F作用产生的剪切力为 将力F平移到各结合面中心，得扭转力矩
F1
扭转力矩M作用下产生的剪切力为 F 2
对方案1
F1 F / 3
2F 2aM F 22 .5 F
很显然，第3个螺栓受力最大，最大力 F M A X F /3 2 .5 F 2 .8 3 3 F
对方案2
F1 F / 3
右旋
左旋
一螺旋拉紧装置如图所示，若按图上箭头方向旋转中间零件，能 使两端螺杆A和B向中央移动，从而将两零件拉紧。试问该装置中 螺杆A和B上的螺纹旋向是右旋还是左旋？
答：如图所示若按图上箭头方向旋转中间零件，使两端螺杆A 和B向中央移动，从而将两零件拉紧，螺杆A和B的螺旋线方向 必相反，根据相对运动关系，螺杆A为左旋，螺杆B为右旋。
潘存云教授研制
开口销与六 角开槽螺母
止动垫圈
圆螺母用止动垫圈
串连钢丝
§5-4 螺纹连接的防松
3. 其他方法防松
用冲头冲2~3点 1~1.5P 冲点防松法
B 倍。
A. 1.1 B. 1.3
C. 1.25
D. 0.3
5. 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目
的是 C 。
A. 提高强度
B. 提高刚度
C. 防松
D. 减小每圈螺纹牙上的受力
6. 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度 均应相同，这是为了 B 。
A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本
Байду номын сангаас
双线三角形螺纹
C. 升角小，单线梯形螺纹
D. 升角大，
双线矩形螺纹
3. 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转
力矩时，该螺栓组中的螺栓 D 。
A. 必受剪切力作用
B. 必受拉力作用
C. 同时受到剪切与拉伸
D. 既可能受剪
切，也可能受挤压作用
4. 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉
伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的
7. 在螺纹联接中，按防松原理，采用双螺母属于
____A____。
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
8．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为了____D____ 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
请计算该联接允许传递在的图示静螺栓载联接荷中采F用两。个M（20的M普通2螺0栓螺,其许栓用拉的应力小径
160MPa
d117.294mm）。
，联接件接合面间摩擦系数
f 0.20
，防滑系数
Ks 1.2
。请计算该联接允许传递的静载荷F。（M20螺栓的小径
d117.294mm
）。
⑴求螺栓预紧力 F 0
9．当螺栓组承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中 的螺栓_____D___。
A. 必受剪应力作用 B. 必受拉应力作用 C. 同时受到剪切和拉伸
D. 既可能受剪切，也可能受拉伸
10．随着被联接件刚度的增大，螺栓的疲劳强度 ___A_____。
A．提高
B．降低
C．不变
D．可能提高，也可能降低
请判断下列螺纹的旋向？
⑧ 普通螺栓连接被连接件孔要大于螺栓大 径，而下部被连接件孔与螺栓杆间无间隙；
⑥ ⑦
⑧
图示为铰制孔用螺栓组连接的两种方案，试分析哪 个方案较好？
L
P
L
P
P
2a
T
P T
2a
首先将P向0点简化，可以得到一个横向力和一个转矩。 ● 在P 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？ ● 在T 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？ ● 将P和T作用下螺栓所受的力进行合成，结果如何？
4 1 .3 1 .5
4 1 .3 1 .5
解题要点： 1.单个螺栓的最大轴向工作载荷F：
2.螺栓所受总拉力F2：
3.被连接件残余预紧力F1：
4.校核螺栓疲劳强度 ：
螺栓危险截面受到的拉应力
故螺栓强度不够
§ 5-4 螺纹连接的防松
（一）防松的目的
思考：连接螺纹一般具有自锁性，为何还要防松？