《机械设计》教学PPT课件 第3章 螺纹连接
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2.防松原理 消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，
或增大相对运动的难度。
3.防松的方法
1）摩擦防松 弹簧垫圈
对顶螺母
自锁螺母
2）机械防松
开槽螺母与开口销
圆螺母和带翅止动垫片
单耳止动垫片
串联钢丝
3）永久防松 焊点法
冲点法
铆冲 粘合法
四、螺栓组连接的结构设计和受力分析
一）螺栓组连接的结构设计 1、连接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。 2、螺栓布置应使各螺栓的受力合理。
z
M FiLi i 1
Fmax
MLmax
Z
L2i
i 1
为防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间
隙，要求：
Pmax
zF0 A
M W
[ P ]
Pmin
zF0 A
M W
0
螺栓的总拉力：
F2
F
Cb Cb Cm
Fmax
举例:底板螺栓组连接，外力F∑ =6000N,作用在包含X轴
并垂直于底板结合面的平面内，作用线与水平夹角为30º， 尺寸l=350mm, h=280mm, 底板连接螺栓布置l1=150mm， l2=75mm, 试分析受力最大的螺栓所受的工作载荷。 解：1、螺栓受总载荷可分解为：
第三章 螺纹连接和螺旋传动
§3-1 概述 §3-2 螺纹连接 §3-3 螺旋传动
§3 -1 概 述
连接：将两个或两个以上的零（构）件组合成一体
的结构。
零件 静连接
构件 动连接
与动力
机构
(运动副)
源组合
机器
可拆连接：螺纹连接、键连接、销连接等。
连 接
静连接
不可拆连接：铆接、焊接、胶接等。
分 类 动连接 ——运动副
三、 螺纹连接的预紧和防松
连接装配的分类 松连接——在装配时不拧紧，承受外载荷时才受到力的作用 紧连接——在装配时需拧紧，即未承载时，螺纹已预先到受
力的作用，即预紧力F′
（一）螺纹连接的预紧
1. 预紧的目的
防止工作时联接出现缝隙和滑移，保证联接的紧密性 和 可靠性。
预紧力F′——预先轴向作用力（拉力）
自动打滑，如右图 测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高
测力矩扳手
定力矩扳手
（二） 螺纹连接的防松 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。
内螺纹
外螺纹
e、螺纹的作用
联接螺纹
传动螺纹
f、螺纹母体形状
圆柱螺纹
圆锥螺纹
管螺纹
（三）螺纹的主要参数
P/2 P/2
PS
1) 大径 d 螺纹的最大直径。
2) 小径 d1
d d2 d1
螺纹的最小直径。
3)中径Leabharlann Baidud2
ψ
螺纹轴向截面上牙型沟槽和凸起宽度相等处的直径。
4) 螺距 P
相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离
预紧过紧——螺杆静载荷增大，降低本身强度。 预紧过松——工作不可靠
2.拧紧力矩
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；
通常螺纹联接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺 栓则必须对预紧力进行精确控制。
3.预紧力F′的控制
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
μs 为接合面间的摩擦系数。
（2）铰制孔用螺栓联接
每个螺栓所受工作剪力为：
F F
Fs
FR z
式中：z 为螺栓的数目。
3．受转矩的螺栓组连接
（1）普通螺栓组连接 靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦
力矩来抵抗转矩T。
Fs r1 Fs r2 Fs rz KfT
F
KfT
z
s ri
(2)铰制孔用螺栓组连接i1
H2 l1 H1 H
a
d e
4.紧定螺钉连接
（二）标准螺纹连接件 1.螺栓
L L0
d
六角头 L L0
d
小六角头
精度由高到低分A、B、C三级
2.双头螺柱 3.螺钉、紧定螺钉
L
L1
L0
d L1 -----座端长度 L0 -----螺母端长度
4.螺母
六角螺母
5.垫圈
平垫圈
圆螺母
斜垫圈
弹簧垫圈
圆螺母用止动垫圈
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。
类型： 1．受横向载荷的螺栓组连接 2．受转矩的螺栓组连接 3．受轴向载荷的螺栓组连接 4．受倾覆力矩的螺栓组连接
1．螺栓组连接受轴向载荷
每个螺栓所受轴向工作载荷为：
F FQ z
靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压
作用来抵抗转矩T。
Fs max Fsi
rmax
ri
z
Fsiri T
i 1
Fs max
Trmax
Z
ri2
i 1
4．受倾覆力矩的螺栓组连接
倾覆力矩 M 作用在联接接合面的一个对称面内，底板
在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F′。
作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡，即：
低副 高副
§3 -2 螺 纹 连 接
一、螺纹 （一）螺纹的形成
1、螺旋线 2、螺纹 3、螺旋副
（二）螺纹的分类及应用
a、螺纹的牙型 矩型、三角形、梯形、锯齿形
矩形螺纹
30º 三角形螺纹
15º 梯形螺纹
30º 3º
锯齿形螺纹
b、螺纹的旋向
左
右
旋
旋
c、螺纹的线数
单线螺纹
双线螺纹
d、螺纹分布位置
通常，各个螺栓还承受预紧力F′的作用，当连接要有保证的
残余预紧力为F〞时，每个螺栓所承受的总载荷F2为：
F2 = F 〞+ F
2．螺栓组连接受横向载荷 （1）普通螺栓连接
有： s • Fzm Kf FR
或： F Kf FR s • zm
式中：z 为螺栓的数目；
Kf 为防滑系数，设计中可取Kf =1.1--1.3； m 为接合面数；
3、一组螺栓的规格（直径、长度、材料）应一致，有利于 加工和美观。
4、螺栓的排列应有合理的间距、边距。
5、装配时，对于紧螺栓连接，每个螺栓预紧程度应一致。 6、避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
7、同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8等偶数。
二）螺栓组联接的受力分析
目的：根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。
5) 导程 S S = nP
同一条螺旋线上！
P/2 P/2
6) 螺纹升角ψ
d d2 d1
PS
ψ πd2 7)牙型角 α 8)牙侧角 β
9）接触高度 h
S
ψ
α ββ
二、 螺纹连接的类型和螺纹连接件
（一）螺纹连接的基本类型
e
1.螺栓连接
a.普通螺栓连接
l1
a d
b、铰制孔用螺拴连接
2.螺钉连接
3.双头螺柱连接
或增大相对运动的难度。
3.防松的方法
1）摩擦防松 弹簧垫圈
对顶螺母
自锁螺母
2）机械防松
开槽螺母与开口销
圆螺母和带翅止动垫片
单耳止动垫片
串联钢丝
3）永久防松 焊点法
冲点法
铆冲 粘合法
四、螺栓组连接的结构设计和受力分析
一）螺栓组连接的结构设计 1、连接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。 2、螺栓布置应使各螺栓的受力合理。
z
M FiLi i 1
Fmax
MLmax
Z
L2i
i 1
为防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间
隙，要求：
Pmax
zF0 A
M W
[ P ]
Pmin
zF0 A
M W
0
螺栓的总拉力：
F2
F
Cb Cb Cm
Fmax
举例:底板螺栓组连接，外力F∑ =6000N,作用在包含X轴
并垂直于底板结合面的平面内，作用线与水平夹角为30º， 尺寸l=350mm, h=280mm, 底板连接螺栓布置l1=150mm， l2=75mm, 试分析受力最大的螺栓所受的工作载荷。 解：1、螺栓受总载荷可分解为：
第三章 螺纹连接和螺旋传动
§3-1 概述 §3-2 螺纹连接 §3-3 螺旋传动
§3 -1 概 述
连接：将两个或两个以上的零（构）件组合成一体
的结构。
零件 静连接
构件 动连接
与动力
机构
(运动副)
源组合
机器
可拆连接：螺纹连接、键连接、销连接等。
连 接
静连接
不可拆连接：铆接、焊接、胶接等。
分 类 动连接 ——运动副
三、 螺纹连接的预紧和防松
连接装配的分类 松连接——在装配时不拧紧，承受外载荷时才受到力的作用 紧连接——在装配时需拧紧，即未承载时，螺纹已预先到受
力的作用，即预紧力F′
（一）螺纹连接的预紧
1. 预紧的目的
防止工作时联接出现缝隙和滑移，保证联接的紧密性 和 可靠性。
预紧力F′——预先轴向作用力（拉力）
自动打滑，如右图 测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高
测力矩扳手
定力矩扳手
（二） 螺纹连接的防松 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。
内螺纹
外螺纹
e、螺纹的作用
联接螺纹
传动螺纹
f、螺纹母体形状
圆柱螺纹
圆锥螺纹
管螺纹
（三）螺纹的主要参数
P/2 P/2
PS
1) 大径 d 螺纹的最大直径。
2) 小径 d1
d d2 d1
螺纹的最小直径。
3)中径Leabharlann Baidud2
ψ
螺纹轴向截面上牙型沟槽和凸起宽度相等处的直径。
4) 螺距 P
相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离
预紧过紧——螺杆静载荷增大，降低本身强度。 预紧过松——工作不可靠
2.拧紧力矩
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；
通常螺纹联接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺 栓则必须对预紧力进行精确控制。
3.预紧力F′的控制
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
μs 为接合面间的摩擦系数。
（2）铰制孔用螺栓联接
每个螺栓所受工作剪力为：
F F
Fs
FR z
式中：z 为螺栓的数目。
3．受转矩的螺栓组连接
（1）普通螺栓组连接 靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦
力矩来抵抗转矩T。
Fs r1 Fs r2 Fs rz KfT
F
KfT
z
s ri
(2)铰制孔用螺栓组连接i1
H2 l1 H1 H
a
d e
4.紧定螺钉连接
（二）标准螺纹连接件 1.螺栓
L L0
d
六角头 L L0
d
小六角头
精度由高到低分A、B、C三级
2.双头螺柱 3.螺钉、紧定螺钉
L
L1
L0
d L1 -----座端长度 L0 -----螺母端长度
4.螺母
六角螺母
5.垫圈
平垫圈
圆螺母
斜垫圈
弹簧垫圈
圆螺母用止动垫圈
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。
类型： 1．受横向载荷的螺栓组连接 2．受转矩的螺栓组连接 3．受轴向载荷的螺栓组连接 4．受倾覆力矩的螺栓组连接
1．螺栓组连接受轴向载荷
每个螺栓所受轴向工作载荷为：
F FQ z
靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压
作用来抵抗转矩T。
Fs max Fsi
rmax
ri
z
Fsiri T
i 1
Fs max
Trmax
Z
ri2
i 1
4．受倾覆力矩的螺栓组连接
倾覆力矩 M 作用在联接接合面的一个对称面内，底板
在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F′。
作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡，即：
低副 高副
§3 -2 螺 纹 连 接
一、螺纹 （一）螺纹的形成
1、螺旋线 2、螺纹 3、螺旋副
（二）螺纹的分类及应用
a、螺纹的牙型 矩型、三角形、梯形、锯齿形
矩形螺纹
30º 三角形螺纹
15º 梯形螺纹
30º 3º
锯齿形螺纹
b、螺纹的旋向
左
右
旋
旋
c、螺纹的线数
单线螺纹
双线螺纹
d、螺纹分布位置
通常，各个螺栓还承受预紧力F′的作用，当连接要有保证的
残余预紧力为F〞时，每个螺栓所承受的总载荷F2为：
F2 = F 〞+ F
2．螺栓组连接受横向载荷 （1）普通螺栓连接
有： s • Fzm Kf FR
或： F Kf FR s • zm
式中：z 为螺栓的数目；
Kf 为防滑系数，设计中可取Kf =1.1--1.3； m 为接合面数；
3、一组螺栓的规格（直径、长度、材料）应一致，有利于 加工和美观。
4、螺栓的排列应有合理的间距、边距。
5、装配时，对于紧螺栓连接，每个螺栓预紧程度应一致。 6、避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
7、同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8等偶数。
二）螺栓组联接的受力分析
目的：根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。
5) 导程 S S = nP
同一条螺旋线上！
P/2 P/2
6) 螺纹升角ψ
d d2 d1
PS
ψ πd2 7)牙型角 α 8)牙侧角 β
9）接触高度 h
S
ψ
α ββ
二、 螺纹连接的类型和螺纹连接件
（一）螺纹连接的基本类型
e
1.螺栓连接
a.普通螺栓连接
l1
a d
b、铰制孔用螺拴连接
2.螺钉连接
3.双头螺柱连接