机械设计第五章
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及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。
假设： 所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；
螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；
受载后联接接合面仍保持为平面。
圆环形
矩形
1．受横向载荷的螺栓组联接
螺纹联接组的设计3
（1）对于铰制孔用螺栓联接（图b），每个螺栓所受工 作剪力为：
F F z
式中：z为螺栓数目。
地脚螺栓联接
二、标准螺纹联接件
联接类型与标准件2
螺纹联接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹联接件 的结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标 准选用。
5-3螺纹联接的预紧
纹联接的预紧
预紧力：大多数螺纹联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。
预紧的目的：增强联接的可靠性和紧密性，以防止受 载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。
地基被压缩 螺栓被放松
螺栓受力 变形线
螺栓初始变形
地基初始变形
距离轴线越远，变 形越大，受力越大
防止接合面受压最大处被压碎
接合面许用 挤压应力 螺纹联接组的设计7
有效接 触面积
防止受压最小处出现间隙
有效抗弯 截面系数
5-6螺纹联接的强度计算
受拉螺栓失效形式
螺纹部分的塑性变形(滑丝) 螺杆的疲劳断裂
预紧力与预紧力矩之间的关系
拧紧力矩
螺旋副间的 摩擦阻力矩
中径
螺母端面的 摩擦阻力矩
螺纹升角 当量摩擦角
螺母大径
螺母小径
将数据带入上式
T 0.2F0d
一般标准扳手L=15d，T=FL
设F=200N
F0=75F
σ=75×200/(π×122/4)=133MPa P85
M12以下的螺栓，很可能过载拧断，对于重要的联接， 应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。
提高螺纹联接强度的措施
(一)降低影响螺栓疲劳强度的应力幅
虚线为初始情况 实线为改善后情况
加撇的为改进后的参数
优点：应力幅降低 缺点：残余预紧力降低
加撇的为改进后的参数
残余预紧力不变 应力幅降低
加撇的为改进后的参数
为了减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓的长度，或采 用腰状杆螺栓和空心螺栓，也可在螺母下面安装弹性元件。
拉力F 的作用下，螺栓总拉力
式中F1为残余预紧力，为保证联 接的紧密性，应使 F1＞0
未拧紧
已拧紧
加载
当螺栓承受工作载荷F后：
(1)被联接件的压缩力由预紧力F0，减至残余预紧力F1 (2)螺栓所受的拉力由预紧力F0增加到F2= F+ F1；
消去
消去F1，得到
结合
F2= F+ F1
螺栓相对刚度 (越小越好)
预紧力的确定原则：拧紧后螺纹联接件的预紧应力不 得超过其材料的屈服极限σs的80%。
碳钢螺栓 F0≤(0.6～ 0.7) σsA
合金钢螺栓 F0≤(0.5～ 0.6) σsA
σs﹣屈服极限
A ﹣危险截面的面积
预紧力的控制： 利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常
可采用测力矩扳手或定力矩扳手，对于重要的螺栓联接， 也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预紧力。
圆形 圆环形
矩形
矩形框 三角形
(2)螺栓布置应使各螺栓的受力合理。 铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上 成排地布置８个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均； 联接接合面的边缘，以减少螺栓的受力；
零件，如销、套筒、键来承受横向载荷。
(3)布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁 间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。 扳手空间的尺寸见有关标准。
螺栓杆的剪切强度条件为：
F
4
d02
F－螺栓所受的工作剪力，单位为N；
d0－螺栓剪切面的直径，单位为mm； Lmin－螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm； 应使Lmin≥1.25d0
5-7螺纹联接件的材料与许用应力 螺纹联接件的材料与许用应力
一、螺纹联接件材料
常用：低碳钢(Q215、10钢)、中碳钢(Q235、35钢、45钢)
一周所移动的轴向距离，S=nP。
升角y的计算式为：y arctan S arctan nP
d2
d2
展开图
y πd2
S=nP
5-2螺纹联接的类型与标准联接件 联接类型与标准件1
一、螺纹联接的基本类型
铰孔视频
除上述联接的基本类型外，在机器中，还有一些特殊 结构的螺纹联接。如：T型槽螺栓联接、吊环螺钉联接和地 脚螺栓联接等。
悬置螺母和环槽螺母都是全部或局部改变螺母旋合部 分的变形性质，使之变为拉伸变形，使螺纹牙上载荷分布 趋于均匀；
内斜螺母可使载荷较大的头几圈螺纹牙容易变形，使 载荷上移而改善载荷分布不均。
(三)减小应力集中的影响 在螺栓上的螺纹、螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓
横截面突变处等应力集中较大处卸荷结构。
5-4螺纹联接的防松
螺纹联接的防松
必要性 螺纹联接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在
冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的 情况下，螺纹联接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能 瞬时消失，导致联接失效。
根本问题 防止螺旋副相对转动
方法 摩擦防松、机械防松、铆冲防松、在旋合螺纹间涂胶
5-5螺栓组联接的设计
5)上面每个螺栓所受的总拉力F2按式(5-34)求得:
3.确定螺栓直径 选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由表5-8
查得材料屈服极限=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5 故螺栓材料的许用应力
根据式(5-36)求得螺栓危险截面的直径(螺纹小径d1)为
按粗牙普通螺纹标准(GB/T 196-2003 )，选用螺纹公称直径 d=12mm(螺纹小径d1=10.106 mm>8.6 mm)
个螺栓所受轴向工作载荷为：
通常，各个螺栓还承受预紧力F0的作用，当联接要有保 证的残余预紧力为F1时，每个螺栓所承受的总载荷F2为。
F2 = F1 + F
F1和F的关系后面会讲到
4．受倾覆力矩的螺栓组联接
螺纹联接组的设计6
螺栓被拉伸 地基被放松
地基被压缩 螺栓被放松
螺栓被拉伸 地基被放松
地基受力 变形线
从增大被连接件刚度的角度来看，采用较软的气缸垫 片(a)并不合适，采用刚度较大的金属垫片或密封环较好(b)。
(二)改善螺纹牙上载荷分布不均的现象
受载时，螺栓拉伸，螺距增大，螺母压缩，螺距减小。 螺纹螺距的变化差第一圈最大，以后各圈递减。约有1/3的 载荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺纹牙几乎不承受载 荷。牙圈数过多的加厚螺母并不能提高连接的强度。
静强度条件：
加30%以考虑剪 切应力的影响
疲劳强度校核：
对称疲劳拉 综合影响系数 压疲劳极限
材料常数
3．承受工作剪力的紧螺栓联接
螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触螺表纹联面接的强受度计算挤4 压。在联接 结合面处，螺栓杆则受剪切。
螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
F
Lmin
P
F
d0 Lmin
P
d0 F
故上面的螺栓所受的轴向工作载荷为
4)在横向力的作用下，底板连接接合面可能产生滑移，根据
底板接合面不滑移的条件
残余预紧力P83 5-23
由表5-5查得接合面间的摩擦系数 f=0.16，并取
Cb 0.2 Cb Cm
Cm 0.8 Cb Cm
（P84）
取防滑系数Ks=1.2，则各螺栓所需要的预紧力为
对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接。螺栓的 间距不大于下表所推荐的取值。
(4)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。
(5)避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
球面垫圈
二、螺栓组联接的受力分析
螺纹联接组的设计2
目的： 根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓
大径
螺距
中径
小径
4.校核螺栓组连接接合面的工作能力
国标
1、连接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止接合
（2）对于普通螺栓联接（图a） ，按预紧后接合面间所 产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有：
fF0 zi KSF 或
F0
K S F fzi
Ks为防滑系数，可取KS =1.1~1.3，i为接合面，图中为2。
接合面判断 i=2
i=1 i=4
2．受转矩的螺栓组联接
螺纹联接组的设计4
普通螺栓是靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来 抵抗转矩T。
一、螺栓组联接的结构设计
螺纹联接组的设计1
大多数机械中螺栓都是成组使用的。在设计螺栓组联 接时，关键是联接的结构设计。它是根据被联接件的结构 和联接的用途，确定螺栓数目和分布形式。
(1)为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证联接结合 面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成轴对称 的简单几何形状。
受剪螺栓失效形式
螺栓杆被剪断
可能螺栓表面， 也可能孔壁表面
螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃
强度计算的目的 根据强度条件确定螺栓直径，而螺螺纹联栓接的强和度计算螺1 母的螺纹牙
及其他各部分尺寸均按标准选定。
一、松螺栓联接强度计算
许用拉应力
螺纹小径
设计公式为
d1
4F
小径大于某值时连接可靠
二、紧螺栓联接强度计算 1．仅受预紧力的紧螺栓联接 预紧力引起的拉应力：
抵抗转矩的极限值
预紧力大于某值时连接可靠
各螺栓角位移相同， 螺栓距离对称中心越远， 变形量越大， 受力越大
铰制孔用螺栓是靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作 用来抵抗转矩T。
3．受轴向载荷的螺栓组联接
螺纹联接组的设计5
若作用在螺栓组上轴向总载荷FΣ作用线与螺栓轴线平 行，并通过螺栓组的对称中心，则各个螺栓受载相同，`每
车螺纹 攻螺纹 滚螺纹 搓螺纹
例题 图5-40所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知 总载荷 =4800N，其作用线与垂直线的夹角α=50°，底板 高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺栓组连接。
1.螺栓组结构设计 采用如图所示的结构，螺栓数=4，对称布置。
2.螺栓受力分析 1)在总载荷的作用下，螺栓组连接承受以下各力和倾覆
二、普通螺纹的主要参数
大径d－即螺纹的公称直径。
小径d1－常用于联接的强度计算。 中径d2－常用于联接的几何计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型上对应点间的
轴向距离。
牙型角a－螺纹轴向截面内，螺纹牙型两
侧边的夹角。
升角y－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线
的平面间的夹角。
线数n－螺纹的螺旋线数目。
导程S－螺纹上任一点沿同一条螺旋线转
力矩的作用：
轴向力(水平分力，作用于螺栓组中心，水平向右) 横向力(垂直分力F，作用于接合面，垂直向下) 倾覆力矩(顺时针方向)
2)在轴向力的作用下，各螺栓所受的工作拉力为
3)在倾覆力矩M的作用下，上面两螺栓受到加载作用，而 下面两螺栓受到减载作用，上面的螺栓受力较大，所受的 载荷按式(5-18)确定
冲击、振动或变载荷：低合金钢、合金钢，如15Cr、 40Cr、 30CrMnSi等
8. 8级及以上的中碳钢、低碳或中碳合金钢：淬火+回火
特殊用途(如防锈蚀、防磁、导电或耐高温等)：特种钢或铜 合金、铝合金+表面处理(如氧化、镀锌钝化、磷化、镀镉 等)
普通垫圈：Q235、15钢、35钢
弹簧垫圈：65Mn+热处理+表面处理
为了避免螺纹联接产生附加弯曲应力，可以采取球面 垫圈等措施来达到。
(四)采用合理的制造工艺方法
工艺：冷镦螺栓头部和滚压螺纹，可显著提高疲劳强度。
原因：不切断材料纤维，金属流线的走向合理，有冷作硬 化的效果，表层留有残余压应力。
优点：材料利用率高、生产效率高和制造成本低。
表面处理：氮化、氰化、喷丸
氰是碳和氮两种元素 的化合物，结构式 N≡C-C≡N
二、螺纹联接件的许用应力
1．螺纹联接件的许用拉应力
[ ] s
S
2．螺纹联接件的许用剪应力和许用挤压应力
[ ] S
S
强度极限
[
P
]
s
SP
（被联接件为钢）
屈服极限
[
P
]
B（被联接件为铸铁）
SP
p→pressure
不控制预紧力的计算→用普通扳手拧 控制预紧力的来自百度文库算→先计算，再用测力扳手拧
5-8提高螺纹联接强度的措施
螺纹联接的强度计算2
螺牙间的摩擦力矩引起的扭转剪应力：
根据第四强度理论计算应力：
强度条件：
当联接承受较大的横向载荷F时，由于要求F0≥F／f （f=0.2），即F0≥5F ，因而需要大幅度地增加螺栓直径。 为减小螺栓直径的增加，可采用减载措施。
2．受轴向载荷的紧螺栓联接 螺栓预紧力F0后，在工作
CommandButton1
xr、yr、zr、x)、y)、z) xr、yr、zr、x)、y)、z)
Ø Ø
5-1螺 纹
一、螺纹的分类
按位置分类
外螺纹
螺纹的类型与特点1
内螺纹
按工作性质分
联接用螺纹 传动用螺纹
按旋向分
右旋(多数) 左旋
按形状分
圆柱 圆锥
圆锥螺纹
梯形螺纹的补偿 磨损前 磨损后
开螺母 合螺母
假设： 所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；
螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；
受载后联接接合面仍保持为平面。
圆环形
矩形
1．受横向载荷的螺栓组联接
螺纹联接组的设计3
（1）对于铰制孔用螺栓联接（图b），每个螺栓所受工 作剪力为：
F F z
式中：z为螺栓数目。
地脚螺栓联接
二、标准螺纹联接件
联接类型与标准件2
螺纹联接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹联接件 的结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标 准选用。
5-3螺纹联接的预紧
纹联接的预紧
预紧力：大多数螺纹联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。
预紧的目的：增强联接的可靠性和紧密性，以防止受 载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。
地基被压缩 螺栓被放松
螺栓受力 变形线
螺栓初始变形
地基初始变形
距离轴线越远，变 形越大，受力越大
防止接合面受压最大处被压碎
接合面许用 挤压应力 螺纹联接组的设计7
有效接 触面积
防止受压最小处出现间隙
有效抗弯 截面系数
5-6螺纹联接的强度计算
受拉螺栓失效形式
螺纹部分的塑性变形(滑丝) 螺杆的疲劳断裂
预紧力与预紧力矩之间的关系
拧紧力矩
螺旋副间的 摩擦阻力矩
中径
螺母端面的 摩擦阻力矩
螺纹升角 当量摩擦角
螺母大径
螺母小径
将数据带入上式
T 0.2F0d
一般标准扳手L=15d，T=FL
设F=200N
F0=75F
σ=75×200/(π×122/4)=133MPa P85
M12以下的螺栓，很可能过载拧断，对于重要的联接， 应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。
提高螺纹联接强度的措施
(一)降低影响螺栓疲劳强度的应力幅
虚线为初始情况 实线为改善后情况
加撇的为改进后的参数
优点：应力幅降低 缺点：残余预紧力降低
加撇的为改进后的参数
残余预紧力不变 应力幅降低
加撇的为改进后的参数
为了减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓的长度，或采 用腰状杆螺栓和空心螺栓，也可在螺母下面安装弹性元件。
拉力F 的作用下，螺栓总拉力
式中F1为残余预紧力，为保证联 接的紧密性，应使 F1＞0
未拧紧
已拧紧
加载
当螺栓承受工作载荷F后：
(1)被联接件的压缩力由预紧力F0，减至残余预紧力F1 (2)螺栓所受的拉力由预紧力F0增加到F2= F+ F1；
消去
消去F1，得到
结合
F2= F+ F1
螺栓相对刚度 (越小越好)
预紧力的确定原则：拧紧后螺纹联接件的预紧应力不 得超过其材料的屈服极限σs的80%。
碳钢螺栓 F0≤(0.6～ 0.7) σsA
合金钢螺栓 F0≤(0.5～ 0.6) σsA
σs﹣屈服极限
A ﹣危险截面的面积
预紧力的控制： 利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常
可采用测力矩扳手或定力矩扳手，对于重要的螺栓联接， 也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预紧力。
圆形 圆环形
矩形
矩形框 三角形
(2)螺栓布置应使各螺栓的受力合理。 铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上 成排地布置８个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均； 联接接合面的边缘，以减少螺栓的受力；
零件，如销、套筒、键来承受横向载荷。
(3)布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁 间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。 扳手空间的尺寸见有关标准。
螺栓杆的剪切强度条件为：
F
4
d02
F－螺栓所受的工作剪力，单位为N；
d0－螺栓剪切面的直径，单位为mm； Lmin－螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm； 应使Lmin≥1.25d0
5-7螺纹联接件的材料与许用应力 螺纹联接件的材料与许用应力
一、螺纹联接件材料
常用：低碳钢(Q215、10钢)、中碳钢(Q235、35钢、45钢)
一周所移动的轴向距离，S=nP。
升角y的计算式为：y arctan S arctan nP
d2
d2
展开图
y πd2
S=nP
5-2螺纹联接的类型与标准联接件 联接类型与标准件1
一、螺纹联接的基本类型
铰孔视频
除上述联接的基本类型外，在机器中，还有一些特殊 结构的螺纹联接。如：T型槽螺栓联接、吊环螺钉联接和地 脚螺栓联接等。
悬置螺母和环槽螺母都是全部或局部改变螺母旋合部 分的变形性质，使之变为拉伸变形，使螺纹牙上载荷分布 趋于均匀；
内斜螺母可使载荷较大的头几圈螺纹牙容易变形，使 载荷上移而改善载荷分布不均。
(三)减小应力集中的影响 在螺栓上的螺纹、螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓
横截面突变处等应力集中较大处卸荷结构。
5-4螺纹联接的防松
螺纹联接的防松
必要性 螺纹联接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在
冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的 情况下，螺纹联接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能 瞬时消失，导致联接失效。
根本问题 防止螺旋副相对转动
方法 摩擦防松、机械防松、铆冲防松、在旋合螺纹间涂胶
5-5螺栓组联接的设计
5)上面每个螺栓所受的总拉力F2按式(5-34)求得:
3.确定螺栓直径 选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由表5-8
查得材料屈服极限=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5 故螺栓材料的许用应力
根据式(5-36)求得螺栓危险截面的直径(螺纹小径d1)为
按粗牙普通螺纹标准(GB/T 196-2003 )，选用螺纹公称直径 d=12mm(螺纹小径d1=10.106 mm>8.6 mm)
个螺栓所受轴向工作载荷为：
通常，各个螺栓还承受预紧力F0的作用，当联接要有保 证的残余预紧力为F1时，每个螺栓所承受的总载荷F2为。
F2 = F1 + F
F1和F的关系后面会讲到
4．受倾覆力矩的螺栓组联接
螺纹联接组的设计6
螺栓被拉伸 地基被放松
地基被压缩 螺栓被放松
螺栓被拉伸 地基被放松
地基受力 变形线
从增大被连接件刚度的角度来看，采用较软的气缸垫 片(a)并不合适，采用刚度较大的金属垫片或密封环较好(b)。
(二)改善螺纹牙上载荷分布不均的现象
受载时，螺栓拉伸，螺距增大，螺母压缩，螺距减小。 螺纹螺距的变化差第一圈最大，以后各圈递减。约有1/3的 载荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺纹牙几乎不承受载 荷。牙圈数过多的加厚螺母并不能提高连接的强度。
静强度条件：
加30%以考虑剪 切应力的影响
疲劳强度校核：
对称疲劳拉 综合影响系数 压疲劳极限
材料常数
3．承受工作剪力的紧螺栓联接
螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触螺表纹联面接的强受度计算挤4 压。在联接 结合面处，螺栓杆则受剪切。
螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
F
Lmin
P
F
d0 Lmin
P
d0 F
故上面的螺栓所受的轴向工作载荷为
4)在横向力的作用下，底板连接接合面可能产生滑移，根据
底板接合面不滑移的条件
残余预紧力P83 5-23
由表5-5查得接合面间的摩擦系数 f=0.16，并取
Cb 0.2 Cb Cm
Cm 0.8 Cb Cm
（P84）
取防滑系数Ks=1.2，则各螺栓所需要的预紧力为
对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接。螺栓的 间距不大于下表所推荐的取值。
(4)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。
(5)避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
球面垫圈
二、螺栓组联接的受力分析
螺纹联接组的设计2
目的： 根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓
大径
螺距
中径
小径
4.校核螺栓组连接接合面的工作能力
国标
1、连接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止接合
（2）对于普通螺栓联接（图a） ，按预紧后接合面间所 产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有：
fF0 zi KSF 或
F0
K S F fzi
Ks为防滑系数，可取KS =1.1~1.3，i为接合面，图中为2。
接合面判断 i=2
i=1 i=4
2．受转矩的螺栓组联接
螺纹联接组的设计4
普通螺栓是靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来 抵抗转矩T。
一、螺栓组联接的结构设计
螺纹联接组的设计1
大多数机械中螺栓都是成组使用的。在设计螺栓组联 接时，关键是联接的结构设计。它是根据被联接件的结构 和联接的用途，确定螺栓数目和分布形式。
(1)为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证联接结合 面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成轴对称 的简单几何形状。
受剪螺栓失效形式
螺栓杆被剪断
可能螺栓表面， 也可能孔壁表面
螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃
强度计算的目的 根据强度条件确定螺栓直径，而螺螺纹联栓接的强和度计算螺1 母的螺纹牙
及其他各部分尺寸均按标准选定。
一、松螺栓联接强度计算
许用拉应力
螺纹小径
设计公式为
d1
4F
小径大于某值时连接可靠
二、紧螺栓联接强度计算 1．仅受预紧力的紧螺栓联接 预紧力引起的拉应力：
抵抗转矩的极限值
预紧力大于某值时连接可靠
各螺栓角位移相同， 螺栓距离对称中心越远， 变形量越大， 受力越大
铰制孔用螺栓是靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作 用来抵抗转矩T。
3．受轴向载荷的螺栓组联接
螺纹联接组的设计5
若作用在螺栓组上轴向总载荷FΣ作用线与螺栓轴线平 行，并通过螺栓组的对称中心，则各个螺栓受载相同，`每
车螺纹 攻螺纹 滚螺纹 搓螺纹
例题 图5-40所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知 总载荷 =4800N，其作用线与垂直线的夹角α=50°，底板 高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺栓组连接。
1.螺栓组结构设计 采用如图所示的结构，螺栓数=4，对称布置。
2.螺栓受力分析 1)在总载荷的作用下，螺栓组连接承受以下各力和倾覆
二、普通螺纹的主要参数
大径d－即螺纹的公称直径。
小径d1－常用于联接的强度计算。 中径d2－常用于联接的几何计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型上对应点间的
轴向距离。
牙型角a－螺纹轴向截面内，螺纹牙型两
侧边的夹角。
升角y－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线
的平面间的夹角。
线数n－螺纹的螺旋线数目。
导程S－螺纹上任一点沿同一条螺旋线转
力矩的作用：
轴向力(水平分力，作用于螺栓组中心，水平向右) 横向力(垂直分力F，作用于接合面，垂直向下) 倾覆力矩(顺时针方向)
2)在轴向力的作用下，各螺栓所受的工作拉力为
3)在倾覆力矩M的作用下，上面两螺栓受到加载作用，而 下面两螺栓受到减载作用，上面的螺栓受力较大，所受的 载荷按式(5-18)确定
冲击、振动或变载荷：低合金钢、合金钢，如15Cr、 40Cr、 30CrMnSi等
8. 8级及以上的中碳钢、低碳或中碳合金钢：淬火+回火
特殊用途(如防锈蚀、防磁、导电或耐高温等)：特种钢或铜 合金、铝合金+表面处理(如氧化、镀锌钝化、磷化、镀镉 等)
普通垫圈：Q235、15钢、35钢
弹簧垫圈：65Mn+热处理+表面处理
为了避免螺纹联接产生附加弯曲应力，可以采取球面 垫圈等措施来达到。
(四)采用合理的制造工艺方法
工艺：冷镦螺栓头部和滚压螺纹，可显著提高疲劳强度。
原因：不切断材料纤维，金属流线的走向合理，有冷作硬 化的效果，表层留有残余压应力。
优点：材料利用率高、生产效率高和制造成本低。
表面处理：氮化、氰化、喷丸
氰是碳和氮两种元素 的化合物，结构式 N≡C-C≡N
二、螺纹联接件的许用应力
1．螺纹联接件的许用拉应力
[ ] s
S
2．螺纹联接件的许用剪应力和许用挤压应力
[ ] S
S
强度极限
[
P
]
s
SP
（被联接件为钢）
屈服极限
[
P
]
B（被联接件为铸铁）
SP
p→pressure
不控制预紧力的计算→用普通扳手拧 控制预紧力的来自百度文库算→先计算，再用测力扳手拧
5-8提高螺纹联接强度的措施
螺纹联接的强度计算2
螺牙间的摩擦力矩引起的扭转剪应力：
根据第四强度理论计算应力：
强度条件：
当联接承受较大的横向载荷F时，由于要求F0≥F／f （f=0.2），即F0≥5F ，因而需要大幅度地增加螺栓直径。 为减小螺栓直径的增加，可采用减载措施。
2．受轴向载荷的紧螺栓联接 螺栓预紧力F0后，在工作
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xr、yr、zr、x)、y)、z) xr、yr、zr、x)、y)、z)
Ø Ø
5-1螺 纹
一、螺纹的分类
按位置分类
外螺纹
螺纹的类型与特点1
内螺纹
按工作性质分
联接用螺纹 传动用螺纹
按旋向分
右旋(多数) 左旋
按形状分
圆柱 圆锥
圆锥螺纹
梯形螺纹的补偿 磨损前 磨损后
开螺母 合螺母