螺纹联接的预紧和防松螺纹联接在装配时要拧紧
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02 机械设计基础 拓展阅读：减速器中的螺纹联接
减速器中的螺纹联接减速器是用于原动机和工作机之间的封闭式机械传动装置，其中减速器的箱盖凸缘与箱座凸缘之间的联接就是普通螺栓联接，我们通过认识减速器中的螺纹联接，从而掌握机械联接。
首先，我们来学习联接常用螺纹类型用于联接的螺纹主要是三角形螺纹，三角螺纹按照牙型角的不同分为普通螺纹，牙型角α等于60度，和管螺纹，牙型角α等于55度两种。
普通螺纹以大径d为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。
粗牙螺纹应用最广。
细牙螺纹具有升角小、小径大、自锁性好、强度高等优点。
缺点就是不耐磨易滑扣。
一般用于薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构中。
管螺纹包括非螺纹密封的管螺纹，螺纹在圆柱管壁上，牙型角等于55度，和用螺纹密封的管螺纹，螺纹在圆锥管壁上，牙型角等于55度，和牙型角为60度的管螺纹。
管螺纹属于英、美制螺纹，公称直径为管子的公称通径。
用英寸表示。
接下来介绍螺纹联接的基本类型、特点与应用螺纹联接第1种基本类型为螺栓联接，螺栓联接分为普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接，普通螺栓联接，孔与螺杆之间留有间隙，而铰制孔螺栓联接，孔与螺杆之间紧密配合。
螺栓联接的特点是被联接件都不切制螺纹，构造简单，装拆方便，成本低，应用最广。
主要用于通孔，经常拆装，易磨损之处。
如减速器的箱盖与箱座之间的联接。
铰制孔螺栓联接可承受较大横向载荷，具有定位作用。
螺纹联接第2种基本类型为螺钉联接。
螺钉联接不用螺母，就有光整的外露表面。
使用时，直接旋入被联接件之一的螺纹孔内。
一般用于被联接件之一比较厚，不宜制成通孔，且不宜经常拆卸的场合。
螺纹联接第3种基本类型为双头螺柱联接。
双头螺柱的两端都有螺纹，其一端紧固地旋入被联接件之一的螺纹孔内，另一端与螺母旋合而将两被联接件联接。
用于被联接件比较厚，不宜钻成通孔，且又需经常拆卸的场合。
螺纹联接第4种基本类型为紧定螺钉联接。
紧定螺钉联接旋入被联接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的转矩。
装配术语与标准件知识
3
12、工艺设计 编制各种工艺文件和设计工艺装备等过程。 13、工艺要素 与工艺过程有关的主要因素。 14、工艺规范 对工艺过程中有关技术要求所做的一系列 统一规定。 15、工艺参数 为了达到预期的技术指标，工艺过程中所 需选用或控制的有关量。
4
16、工艺准备 产品投产前所进行的一系列工艺工作的总称。其 主要内容包括：对产品图样进行工艺性分析和审查； 拟订工艺方案；编制各种工艺文件；设计、制造和调 整工艺设备；设计合理的生产组织形式。 17、工艺实验 为考查工艺方法、工艺参数的可行性或材料的可 加工性等而进行的实验。 18、工艺验证 通过试生产，检验工艺设计的合理性。 19、工艺管理 科学地计划、组织和控制各项工艺工作的全过程。
9
37、工艺路线表 描述产品或零部件工艺路线的一种工艺 文件。 38、部装 把零件装配成部件的过程。 39、总装 把零件和部件装配成最终产品的过程。 40、互换装配法 在装配时各装配零件不经修理，选择或调 整即可达到装配精度的方法。
10
41、分组装配法 在成批或大量生产中，将产品各配合副 的零件按实测尺寸分组，装配时按组进行互换 装配以达到装配精度的方法。 42、吊装 对大型零件、部件，借助于起吊装置进行 的装配。 43、试装 为了保证产品总装质量而进行的各连接部 位的局部实验性装配。 44、装配尺寸链 各有关装配尺寸所组成的尺寸链。
5
20、工艺设备 产品制造的过程中所用的各种工具总称。包括刀 具、夹具、模具、量具、检具、辅具钳工工具和工位 器具等。 21、工艺纪律 在生产过程中有关人员应遵守的工艺秩序。 22、生产纲领 企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 23、生产类型 企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业 化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产或单件 生产三种类型。
螺纹连接
二、螺纹连接的防松 防松——防止螺旋副相对转动。
连接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变 化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下， 预紧力可能在某一瞬时消失，连接仍有可能松动而失效。 高温下的螺栓连接，由于温度变形差异等，也可能发生松 脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松，即防止 相对转动。
潘存云教授研制 潘存云教授研制
按回转体的内外表面分
按螺旋的作用分
按母体形状分
按螺纹的牙型分
螺 纹 的 分 类
按螺纹的旋向分 按螺旋线的根数分
矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 右旋螺纹 左旋螺纹 单线螺纹 n线螺纹: S = n P 多线螺纹 一般: n ≤ 4
S
潘存云教授研制
按回转体的内外表面分
螺纹
潘存云教授研制
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按螺纹的牙型分
矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
螺 纹 的 分 类
按螺纹的旋向分
按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分
按螺旋的作用分
按母体形状分
螺纹的牙型
30º 15º 3º
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30º
潘存云教授研制
矩形螺纹
三角形螺纹
潘存云教授研制
起吊螺钉
T 型螺栓
二、螺纹紧固件
螺 纹 紧 固 件
螺栓 双头螺柱 螺钉、紧定螺钉 专用螺纹连接 螺母 国标罗列有六十余种不同结构的螺母
用于经常拆装 易磨损之处。
六角螺母
六角扁螺母
用于尺寸受限制之处。
六角厚螺母
圆螺母
二、螺纹紧固件
螺 纹 紧 固 件
螺栓 双头螺柱 螺钉、紧定螺钉 专用螺纹连接 螺母 垫圈
高职机械设计基础-螺纹连接与螺旋传动
R max
Tr max
z
ri2
i 1
圆形接合面，单个螺栓所受的横向载荷R=T/Zr
T—扭矩（N.mm），
r—分布圆半径。
罗定职业技术学院 4.受倾覆（纵向）力矩螺栓组连接 特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺 栓。 受力最大单个螺栓的工作载荷Fmax （N）
Fmax
ML max
机电工程系 模具教研室
②绞制孔用螺栓，螺杆与绞制孔间是过渡配合，工作时靠螺 杆受剪，杆壁与孔相互挤压传递横向载荷，此时杆件受剪 切力作用，故称受剪螺栓。
2.螺纹连接的主要失效形式有三类： （1）拉断； （ 2）剪断； （3）对于铰制孔连接出现孔或螺栓挤压变形。
一、普通螺栓的强度计算 （1）受拉螺栓常见的失效形式多为螺纹的塑性
承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加的作 用力称为预紧力。
一般螺纹连接在装配的时候都必须拧紧，以增强连 接的可靠性、紧密性和防松能力。
对于一般连接，可凭经验来控制预紧力的大小，但 对于重要的连接就要严格控制其预紧力。
机电工程系 模具教研室
罗定职业技术学院 二、螺纹连接的防松
连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、振动、变载 荷下或温度变化过大时容易产生松脱现象。
变形和断裂。实践表明，螺栓断裂多发生 在开始传力的第一、第二圈旋合螺纹的牙 根处，因应力集中较大。 （2）一般选用标准螺纹零件，其主要尺寸已作 出规定，故螺栓的强度计算主要是求出或 校核螺纹危险剖面的尺寸，即螺纹小径d1。
罗定职业技术学院 1.松螺栓连接的强度计算
工作时不需要将螺母拧紧。如吊钩 螺栓。
螺纹连接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。
常用的防松方法: （1）摩擦防松
螺纹连接的预紧和防松
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
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
11、第五章、螺纹联接和键联接(基本知识、预紧与防松)
~3 15 0 ° ° ~3 15 0 ° °
30 ° 30 ° 30 ° 30 ° 15 ° 15 °
30 ° 30 °
a.六角螺母：标准，扁，厚
30 ° 30 °
dd D 1 D 1
D D bb
D D b Hb
DD 1 1
bb
tt
30 ° 30 °
Hs
s
m 30 ° m 30 °
H H
b.圆螺母+止退垫圈 ——带 30 ° 30 ° 有缺口，应用时带翅垫圈内 15 ° dd 15 ° D D 舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆 30 ° bb 30 ° 螺母的槽内，螺母即被锁紧 .
11 22
11 22 33 44
图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手
二、螺纹防松
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而造成事故。
T2——螺母环形支撑面上的摩擦阻力矩。
TT 2 2
代入得： 式中： F‘—预紧力；fC—支撑面的摩擦系数； D1—螺母环形支撑面外径；d0—螺母环形支撑面内径。
由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于 重要的联接不宜小于M10~M14。
预紧力QP的控制： 图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手 测力矩板手——测出预紧力矩，如左图； 定力矩板手——达到固定的拧紧力矩T时，弹簧受压将自 动打滑，如右图； 测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高。
预紧力过紧 —— 拧紧力 F‘ 过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度； 过松——拧紧力F‘过小，工作不可靠。
10-5 螺纹联接的预紧和防松
系
Fa
F0
kb F kb kc
F1
F0
km F kb km
F0
1 kb F kb kc
kb和kc分别为螺栓和被连接件的刚度
螺栓的相对刚度 kb
其大小与螺栓和被kb 连kc接件的结构尺寸、材料以及垫
片、工作载荷的作用位置有关
相对刚度较大时，工作载荷作用后，总压力有较大 的增加。
相对刚度尽量小（细长或者中空的螺栓） 相对刚度通过实验测定
一般计算流程：
选定螺纹小径(d1)、查手册选定大径（公称直径）d以 及螺距P
两种连接：
松连接和紧连接
松连接（类型Ⅰ）
不需要将螺纹拧紧，没有预紧力，只考虑轴向 的工作载荷
Fa
[]
d12 / 4
d1是螺纹小径，[σ]是许用拉应力
例10-3 起重吊钩的起吊重量是25kN，吊钩材料为35钢，许用 应力为60MPa，求吊钩尾部螺纹直径。
螺纹的预紧力F0，（横向）工作载荷为F
mfF0 CF
CF Fa F0 mf
C可靠性系数，取1.1~1.3之间；m为接触面数目 如果取f=0.15,C=1.2,m=1时， F0 8F 如果只靠摩擦力来承担横向载荷，预紧力至少是横 向工作载荷的8倍。
改进措施：
1. 采用键、套筒、销承担横向工作载荷。 2. 采用铰制孔螺栓。
rc
d0 dw 或者 4
rc
1 dw3 d03 3 dw2 d02
d0螺栓孔的直径，dw是螺母支撑面的外径
对于M10-M68的粗牙螺纹
T 0.2Fad d螺纹的公称直径
预紧的目的在于增强连接的可靠性和密封性；预紧力的大小 对于螺纹连接的可靠性、强度和密封性都有很大的影响
12螺纹连接预紧和防松(课件)《机械基础》
1）、摩擦防松
使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副 转动的摩擦阻力矩
弹簧垫圈防松、自锁螺母防松、对顶螺母防松
机 械 基 础
螺纹连接的预紧和防松
2）机械防松
用简单的止动件约束螺纹副的相对转动（把螺母和螺栓联成一体
开口销、止动垫圈、串联钢丝防松
机 械 基 础
螺栓
开槽螺母 开口销
装配图
螺纹连接的预紧和防松 止动垫圈防松
机 械 基 础
串联钢丝防松
正确
螺纹连接的预紧和防松
3）永久性防松 焊接
机 械 基 础
铆冲
螺栓连接的强度计算
强度计算的目的：确定防止失效所需的螺栓直径。 强度计算内容，根据其可能的失效形式而定。
螺纹联接的受载形式基本分为：
机
轴向载荷（沿轴线方向）： 采用受拉螺栓
d1
4Fa
式中：d1－螺纹小径（mm）；
－ 螺栓的许用拉应力（Mpa)。
螺栓连接的强度计算
2. 紧螺栓连接
F
机 械
仅受预紧力的螺栓联接
在拧紧时, F`引起的拉应力：
F
4
d12
基
此外，还有拧紧力矩M引起的切应力。
础
经分析推导可知： 0.5
按第四强度理论计算当量应力，则
e 2 3 2 2 3(0.5 )2 1.3
强度条件验算公式：
e
1.3F
d12 / 4
[ ]
设计公式：
d1
1.3 4F
[ ]
F` F
F`
单个螺栓联接的强度计算
分析：由上式可知，当f=0.15,m=1,C=1.2则F`=8F，说明这 螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠。
使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副 转动的摩擦阻力矩
弹簧垫圈防松、自锁螺母防松、对顶螺母防松
机 械 基 础
螺纹连接的预紧和防松
2）机械防松
用简单的止动件约束螺纹副的相对转动（把螺母和螺栓联成一体
开口销、止动垫圈、串联钢丝防松
机 械 基 础
螺栓
开槽螺母 开口销
装配图
螺纹连接的预紧和防松 止动垫圈防松
机 械 基 础
串联钢丝防松
正确
螺纹连接的预紧和防松
3）永久性防松 焊接
机 械 基 础
铆冲
螺栓连接的强度计算
强度计算的目的：确定防止失效所需的螺栓直径。 强度计算内容，根据其可能的失效形式而定。
螺纹联接的受载形式基本分为：
机
轴向载荷（沿轴线方向）： 采用受拉螺栓
d1
4Fa
式中：d1－螺纹小径（mm）；
－ 螺栓的许用拉应力（Mpa)。
螺栓连接的强度计算
2. 紧螺栓连接
F
机 械
仅受预紧力的螺栓联接
在拧紧时, F`引起的拉应力：
F
4
d12
基
此外，还有拧紧力矩M引起的切应力。
础
经分析推导可知： 0.5
按第四强度理论计算当量应力，则
e 2 3 2 2 3(0.5 )2 1.3
强度条件验算公式：
e
1.3F
d12 / 4
[ ]
设计公式：
d1
1.3 4F
[ ]
F` F
F`
单个螺栓联接的强度计算
分析：由上式可知，当f=0.15,m=1,C=1.2则F`=8F，说明这 螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠。
机械传动及常用机构知识
8）牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角。 9）牙型斜角β——螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角。 对称牙型各种螺纹（除矩形螺纹）的主要几何尺寸可查阅有关标 准——公称尺寸为螺纹外径对管螺纹近似等于管子的内径。
1.1.3 常用螺纹的特点及应用
如图所示，螺纹按其牙型角可分为三角螺纹，梯形螺纹和锯齿 形螺纹。三角螺纹主要用于联接；矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传 动。用于联接的三角螺纹又有普通螺纹，英制螺纹以及用于管路系统联 接的圆柱螺纹，即管螺纹。在上述各种螺纹中，除矩形螺纹外，均已标 准化。普通螺纹的螺距和基本尺寸可查有关手册。
2．防松原理：消除或限制螺纹副之间的相对运动。 3．防松办法及措施 摩擦防松：双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等。 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。 永久防松：端铆、冲点（破坏螺纹）、点焊、粘合。
三、提高螺栓联接强度的措施 这部分内容是针对重要的、大型螺栓联接的。影响螺栓联接强度的因素很多 如材料、结构尺寸、制造精度，装配工艺。但主要取决于螺栓强度。 下面从四方面分析影响螺栓强度的因素，找出提高螺栓联接强度的措施. （一）改善螺纹牙间载荷分布 1. 螺纹牙受力不均现象 螺纹牙间载荷分配关系，通过减少螺栓、螺母的螺距变化差,可改善这种载 荷分布不均现象。 2.具体措施： 尽可能将螺母制成受拉伸的结构,如悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母等。
1.1.6螺旋传动基本知识
一、螺旋传动
螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主
要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。
（一）螺旋传动的运动形式
根据螺杆和螺母的相对运动关系，螺旋传动的常用运动形式主要有
课题三--固定连接的装配(螺纹连接的装配)
(2)专用扳手 开口扳手 用于装拆六角形或方头的螺母或螺钉，有单头和双头之分。 其开口尺寸是与螺母或螺钉对边间距的尺寸相适应，并根据标准 尺寸做成一套。 整体扳手 分为正方形、六角形、十二角形(梅花扳手)等。整体扳手只 要转过，就可以改换方向再扳，适用于工作空间狭小，不能容纳 普通扳手的场合，应用较广泛 。 钳形扳手 专门用来锁紧各种结构的圆螺母。 套筒扳手 由一套尺寸不等的梅花套筒组成。在受结构限制其他扳手无 法装拆或节省装拆时间时采用，因弓形手柄能连续转动，使用方 便，工作效率较高。 内六角扳手 用于装拆内六角螺钉。成套的内六角扳手，可供装拆的内六 角螺钉。
螺纹连接的预紧与防松 （1）螺纹连接的预紧 一般的螺纹连接可用普通扳手、电动扳手或风动扳手拧紧， 而有规定预紧力的螺纹连接，则常用控制扭矩法、控制扭角法和 控制螺栓伸长法等方法来保证准确的预紧力。 （2）螺纹连接的防松 螺纹连接工作在有振动或冲击的场合时会发生松动，为防止 螺钉或螺母松动必须有可靠的防松装置。防松的种类分为摩擦防 松、机械防松和破坏螺纹副运动关系的防松。 1)摩擦防松 对顶螺母 利用主、副两个螺母，先将主螺母拧紧至预定位置，然后再 拧紧副螺母。这种防松装置在连接时要使用两只螺母，增加了结 构尺寸和质量，一般用于低速重载或较平稳的场合。 弹簧垫圈 这种防松装置容易刮伤螺母和被连接件表面，且弹力分布不 均，螺母容易产生偏斜。因其构造简单，防松可靠，适用于工作 较平稳，不经常装拆的场合。
普通的 双头螺柱
螺纹连接
螺钉
特殊的
特殊连接
2、螺纹连接装配常用的工具
（1）螺钉旋具 螺钉旋具用于拧紧或松开头部带沟槽的 螺钉。它的工作部分用碳素工具钢制成， 并经淬火处理。常用的螺钉旋具有一字槽 螺钉旋具和其他螺钉旋具。
螺纹联接的预紧与防松
fc——摩擦系数
v arctan 1.155 f
5-3 螺纹连接的预紧和防松 一、螺纹连接的预紧
2、预紧力F0的控制手段 （1）测力矩板手——测出预紧力矩
（2）定力矩板手——达 到固定的拧紧力矩T时， 弹簧受压将自动打滑
5-3 螺纹连接的预紧和防松 一、螺纹连接的预紧
2、预紧力F0的控制手段
5-3 螺纹连接的预紧和防松 二、螺纹防松 3、防松办法及措施
（1）摩擦防松 B、弹簧垫圈（spring washer）
原理： 螺母拧紧后，靠垫圈压平而 产生的弹性反力使旋合螺纹间压紧 。同时垫圈斜口的尖端抵住螺母与 被联接件的支承面也有防松作用。 特点：结构简单，使用方便，但在 振动冲击载荷作用下，防松效果较 差，一般用于不甚重要的联接。
5-3 螺纹连接的预紧和防松 一、螺纹连接的预紧（Tightening of Bolted Joints）
大多数螺纹联接在承受工作载荷之前，装配 时就已经拧紧，称之为预紧。 螺纹连接在承受工作载荷之前预先受到的一个拧 紧作用力叫预紧力。 装配时预紧的螺栓联接称为紧螺栓连接 防止联接松脱，增强可靠性 预紧的目的 被联接件接合面具有足够的紧密性 使接合面产生摩擦力，以承受横向载荷
5-3 螺纹连接的预紧和防松 二、螺纹防松 3、防松办法及措施
（1）摩擦防松 C、自锁螺母 原理：螺母一端制成非圆形 收口或开封后径向收口。当 螺母拧紧后，收口涨开，利 用收口的回弹力使旋合螺纹 间压紧。 特点：结构简单，防松可靠 ，可多次装卸而不降低防松 性能。
5-3 螺纹连接的预紧和防松 二、螺纹防松 3、防松办法及措施
电动定力矩板手
5-3 螺纹连接的预紧和防松 一、螺纹连接的预紧
2、预紧力F0的控制手段 （3）测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高
机械设计简答题
二．分析与思考题
1、何为转轴、心轴和传动轴?
2、按弯扭合成强度时，危险截面应如何确定?
3、半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点?它适用于什么场合?
4、销有哪几种类型?各用于何种场合?
5、导向平键联接和滑键联接有什么不同，各适用于何种场合？
6、普通平键的强度条件怎样（用公式表示）？如果在进行普通平键联接强度计算时，强度条件下不能满足，可采用哪些措施？
一．选择题
1、 轴环的用途是_____。
(1) 作为轴加工时的定位面 (2) 提高轴的强度 (3) 提高轴的刚度
(4) 使轴上的零件获得轴向定位
2、 当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用____来进行轴向固定，所能承受的轴向力较大。
(1)螺母 (2)紧定螺钉 (3)弹性挡圈
3、 增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以_____。
(1) 使零件的轴向定位比较可靠 (2)降低应力集中，提高轴的疲劳强度
(3)使轴的加工方便
4、普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间______。
(1) 沿轴向固定并传递轴向力 (2) 沿轴向可作相对滑动并具有导向作用
(3) 沿周向固定并传递转矩 (4) 安装与拆卸方便
5、键的剖面尺寸通常是根据_____按标准选择。
(1)传递转矩的大小 (2)传递功率的大小 (3)轮毂的长度 (4) 轴的直径
6、键的长度主要是根据______来选择。
(1) 传递转矩的大小 (2) 轮毂的长度 (3) 轴的直径
7、能够构成紧键联接的两种键是______。
(1) 楔键和半圆键 (2) 平键和切向键 (3) 半圆键和切向键 (4) 楔键和切向键
4、答：蜗杆传动效率包含啮合效率、轴承效率、搅油效率三部分。蜗杆传动效率主要取决于啮合效率，影响啮合效率的主要因素是导程角。
1、何为转轴、心轴和传动轴?
2、按弯扭合成强度时，危险截面应如何确定?
3、半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点?它适用于什么场合?
4、销有哪几种类型?各用于何种场合?
5、导向平键联接和滑键联接有什么不同，各适用于何种场合？
6、普通平键的强度条件怎样（用公式表示）？如果在进行普通平键联接强度计算时，强度条件下不能满足，可采用哪些措施？
一．选择题
1、 轴环的用途是_____。
(1) 作为轴加工时的定位面 (2) 提高轴的强度 (3) 提高轴的刚度
(4) 使轴上的零件获得轴向定位
2、 当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用____来进行轴向固定，所能承受的轴向力较大。
(1)螺母 (2)紧定螺钉 (3)弹性挡圈
3、 增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以_____。
(1) 使零件的轴向定位比较可靠 (2)降低应力集中，提高轴的疲劳强度
(3)使轴的加工方便
4、普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间______。
(1) 沿轴向固定并传递轴向力 (2) 沿轴向可作相对滑动并具有导向作用
(3) 沿周向固定并传递转矩 (4) 安装与拆卸方便
5、键的剖面尺寸通常是根据_____按标准选择。
(1)传递转矩的大小 (2)传递功率的大小 (3)轮毂的长度 (4) 轴的直径
6、键的长度主要是根据______来选择。
(1) 传递转矩的大小 (2) 轮毂的长度 (3) 轴的直径
7、能够构成紧键联接的两种键是______。
(1) 楔键和半圆键 (2) 平键和切向键 (3) 半圆键和切向键 (4) 楔键和切向键
4、答：蜗杆传动效率包含啮合效率、轴承效率、搅油效率三部分。蜗杆传动效率主要取决于啮合效率，影响啮合效率的主要因素是导程角。
螺纹联接的预紧与防松、螺旋传动
螺母级别 : ? B min /100
? Bmin / 100
? ?/ 10 s m in B m in
注意：选择对螺母的强度级别应低于螺栓材料的强度级别，螺
母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于 20~40HB ）
第二十五页，编辑于星期三：六点 四十分。
2、许用应力
许用拉应力： [? ] ? ? S
n
讲螺纹联接的预紧与防松、螺旋传动
目的要求：通过讨论螺旋副的效率和自锁 , 并明确于 联接和传动的螺纹类型。 教学重点：螺纹联接的自锁条件；结构设计中应注 意的问题、及防松方法。紧螺栓的强度
教学难点：受轴向载荷的紧螺栓的强度计算。受力
分析
第一页，编辑于星期三：六点 四十分。
§6—3 螺纹联接和预紧和防松
? ? ?? ?? 栓杆 —继续拉 — b? ? b ? b ? b ? 从Qp ? Q ? Q?p ? F ——总载
? ? ?? ?? 凸缘 — 放松 — m? ? m ? m ? m ? 从Qp ? Q?p—— 残余预紧力
第十七页，编辑于星期三：六点 四十分。
⑤ 作图，为了更明确以简化计算（受力变形图）
?Q ? QP ? ? F
?
?
Q
?
Q?P
?
F
静力F不变，Q为静力，但考虑补充拧紧 ——防断
强度条件
验算公式：
设计公式：
? ca
?
1.3Q
?
4
d
2
1
? [?
]
1.3 ? 4 d1 ? ? [? ]
b）轴向变载荷紧螺栓联接强度计算
分析：当工作载荷，由 0→F 螺栓总载，由 Qp→Q →Q P
Q?
?
? Bmin / 100
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注意：选择对螺母的强度级别应低于螺栓材料的强度级别，螺
母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于 20~40HB ）
第二十五页，编辑于星期三：六点 四十分。
2、许用应力
许用拉应力： [? ] ? ? S
n
讲螺纹联接的预紧与防松、螺旋传动
目的要求：通过讨论螺旋副的效率和自锁 , 并明确于 联接和传动的螺纹类型。 教学重点：螺纹联接的自锁条件；结构设计中应注 意的问题、及防松方法。紧螺栓的强度
教学难点：受轴向载荷的紧螺栓的强度计算。受力
分析
第一页，编辑于星期三：六点 四十分。
§6—3 螺纹联接和预紧和防松
? ? ?? ?? 栓杆 —继续拉 — b? ? b ? b ? b ? 从Qp ? Q ? Q?p ? F ——总载
? ? ?? ?? 凸缘 — 放松 — m? ? m ? m ? m ? 从Qp ? Q?p—— 残余预紧力
第十七页，编辑于星期三：六点 四十分。
⑤ 作图，为了更明确以简化计算（受力变形图）
?Q ? QP ? ? F
?
?
Q
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Q?P
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F
静力F不变，Q为静力，但考虑补充拧紧 ——防断
强度条件
验算公式：
设计公式：
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1.3Q
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2
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1.3 ? 4 d1 ? ? [? ]
b）轴向变载荷紧螺栓联接强度计算
分析：当工作载荷，由 0→F 螺栓总载，由 Qp→Q →Q P
Q?
?
考试点2014考研西安交通大学《802机械设计基础》强化精讲 (13)
Fi Fmax Li Lmax
Fmax Fi Li Lmax
力矩平衡：M F1L1 F2 L2 Fz Lz
M Lmax M Lmax 受力最大螺栓的工作拉 力： Fmax 2 z 2 2 L1 L2 Lz L2 i i 1 C1 受力最大螺栓的总拉力：F0 F ' Fmax C1 C2 26
i 1
在实际工作中，螺栓组联接所受的工作载荷常常是若干 种简单受力状态的不同组合。在螺栓组联接中不论受力状态
如何复杂，都可以简化成几种简单受力状态，再按理的叠加
原理求出螺栓的受力。
24
4.受倾覆力矩的螺栓组联接
假定: 1)底板为刚体； 2)倾覆力矩作用在螺栓组联 接的形心； 3)受载后绕O-O转动仍保持平 面。 在M的作用下： 失效分析：
2
拧紧力矩和预紧力 拧紧力矩T
螺纹间摩擦力矩 T1 F T2 = fc F/ rf
d2 tg ( ) 2
支承面处与螺母间摩擦力矩
T T1 T2 0.2 F d
F/—预紧力;d2—螺纹中径; /—当量摩擦角 ; fc—螺母与被联接件支承面间摩擦系数,无润滑时 取fc＝0.15；
[σ]——许用拉应力 N/mm2 (MPa)
[ ] S / n
σs——材料屈服极限Mpa n ——安全系数
9
2.紧螺栓联接 螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。
F' 螺栓危险界面上的拉伸应力为 d12 4 螺栓危险界面上的扭转剪切应力为 F ' tan( v ) d 2 / 2 T1 3 d1 d13
2）设计准则：
对受剪螺栓：保证螺栓的挤压强度和螺栓的 剪切强度。 对受拉螺栓：保证螺栓的静力或疲劳强度。
螺纹连接与紧固
mm
DD
1
CC 12 20
×× 4 0°C°C1
45
1
5°
3 °
30
6）螺母
0° °
CC
DD
1 12 20
× 0°
× ° C
C
1
DD1
1
D1D
41415 55°53°° 3°0 ~0°~°33003°30°0° °
1 1
d d0 0
3
30
1
0° ° 15 5°
六角螺母：标准，扁，厚
3 30 0° °
螺纹连接与紧固
2010.10.27
一、螺纹的形成
1、螺纹的形成
• 将一直角三角形abc绕在 直径为d2的圆柱表面上， 使三角形底边ab与圆柱体 的底边重合，则三角形的 斜边amc在圆柱体表面形 成一条螺旋线am1c1。三 角形abc的斜边与底边的 夹角ψ，称为螺纹升角。 若取一平面图形，使其平 面始终通过圆柱体的轴线 并沿着螺旋线运动，则这 平面图形在空间形成一个 螺旋形体，称为螺纹。
1）螺栓
1155°°~~3300°° rr
kk' ' lsls lglg
kk
dada dsds dd ee
五、螺纹联接件
普通螺栓 ——六角头，小六角头，标准六角头， 大六角头, 内六角
铰制孔螺栓——螺纹部分直径较小螺母
辗辗制制末末端端
倒倒 角角 端端
A A型型
倒倒 角角 端端
ds ds
d d
XX
XX
a a a a
d
2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时
dd
一端旋入被联接件，另一端配以螺母。
螺纹联接的预紧和防松
螺纹联接的预紧和防松
1. 预紧
按螺纹联接装配时是否拧紧，螺纹联接可分为松联接和紧联接。
松联接在装配时不拧紧，这种联接只在承受外载荷时才受到力的作用，联接时可用普通扳手、风动或电动扳手拧紧螺母，其应用较少。
在实际应用中，绝大多数联接在装配时都需要拧紧，使联接在承受工作载荷之前就受到预紧力的作用。
螺纹联接预紧的目的是增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。
预紧时如果预紧力太小，则会使联接不可靠；如果预紧力太大，又会使联接件过载甚至被拉断。
因此，对于一般的联接，可凭经验来控制预紧力的大小。
而对于重要联接，则要严格控制其预紧力，预紧力的大小及扳手力矩可通过计算获得。
预紧时通常采用测力矩扳手如图9-11所示或定力矩扳手来拧紧螺母控制其大小。
2．防松
螺纹联接防松的实质就是防止工作时螺栓和螺母相对转动。
螺纹联接一般采用单线螺纹，满足自锁条件，此外拧紧以后螺母和螺栓头部等支承面上的摩擦力也有防松作用，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹联接不会自动松脱。
但在冲击、振动或变载荷作用下，或当温度变化较大时，联接可能松动，甚至松开，其危害很大，因此必须采取防松措施。
常见的防松方法有摩擦防松、机械防松，如表9-2所示。
图9-11 测力矩扳手
表9-2 螺纹联接常用的防松方法。
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防松的办法及措施
1、利用摩擦防松
可采用双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母等来防松。 1）弹簧垫圈防松 弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力向 上能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松。
双螺母、自锁螺母
2）对顶螺母防松 利用螺母对顶作用使螺 纹副中受到附加的拉力和 附加的摩擦力。由于多用 一个螺母，并且工作不十 分可靠，目前已经较少使 用了。 3）自锁螺母防松 螺母一端制成非圆形收 口或开缝后径向收口。当 螺母拧紧后，收口胀开， 利用收口的弹力使旋合螺 纹间压紧 。
第四节
螺纹联接的预紧和防松
螺纹联接在装配时要拧紧，工作时要防止松动。
一、螺纹联接的预紧
在零件未受工作载荷前需要将螺母拧紧，使组成联 接的所有零件都产生一定的弹性变形（螺栓伸长、被联 接件压缩），从而可以有效地保证联接的可靠。这样， 各零件在承受工作载荷前就受到了力的作用，这种方式 就称为预紧。 这个预加的作用力就称为预紧力。
Байду номын сангаас
2、利用机械防松
采用开槽螺母与开口销、圆螺母与止动垫圈、轴用带舌垫圈、 止动垫片、串联钢丝等来防松 1）槽形螺母和开口销防松 槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的 槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。
2）圆螺母和止动垫片
使垫圈内舌 嵌入螺栓（轴） 的槽内，拧紧螺 母后将垫圈外舌 之一褶嵌于螺母 的一个槽内。
预紧力的控制：
小批量生产可使用测力矩扳手来控制预紧力的大小，大批量生产时， 常用定力矩来控制预紧力的大小， 当力矩达到额定数值时，扳手中的 图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手 离合器会自动脱开。 1）用测力矩板手——它能测出预紧力矩，如左图 2）用定力矩板手——当它达到预定的拧紧力矩时，弹簧受压将 自动打滑，如右图
11 22 33 44
二、螺纹联接的防松
螺纹联接多采用单线普通螺纹，一般都具有自锁性。 在静载荷和工作环境温度变化不大的情况下不会自 动松脱。 防松的目的：但在振动、冲击、变载荷或温度变化 很大时，螺纹副之间的摩擦力会出现瞬时消失或减 小的现象，联接就有可能松脱而失效。因此，必须 进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。 螺纹联接的防松原理：就是阻止内、外螺纹之间产 生相对的转动。 防松方法有摩擦防松、机械防松和永久防松等。
3）串联钢丝防松
串联钢丝 圆螺母与止动垫圈
(a)正确
(b)不正确
3、永久防松
1）冲边法防松 螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹 或点焊等。 2）化学防松——粘合防松 通常采用厌氧胶粘结剂涂于螺纹旋合 表面，拧紧螺母后粘结剂能够自行固化， 防松效果良好。
螺纹联接预紧的目的
预紧的目的是防止工作时联接处出现缝隙和滑移，保
证联接的紧密性、可靠性和紧固性。 例如汽缸上的螺栓联接，它有紧密性要求，可防漏气， 增大刚性等。 如果预紧力过小，会使联接不可靠；如果预紧力过大， 容易将螺栓拉断。 对于一般联接，可凭借经验来控制预紧力的大小，但 对于重要的联接必须严格控制预紧力的大小。