螺紋連接完整版本

連接螺紋傳動(dòng)螺紋螺紋連接螺紋連接第2節(jié)螺紋連接的基本類型及螺紋連接件第3節(jié)螺紋連接的預(yù)緊第4節(jié)螺紋連接的防松第5節(jié)單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

第6節(jié)螺紋連接件的材料與許用應(yīng)力第7節(jié)螺栓組連接的設(shè)計(jì)

第1節(jié)螺紋的基本知識第1節(jié)螺紋的基本知識一、螺紋的形成

三、螺紋的類型二、螺紋的主要參數(shù)四、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用（自學(xué)）第1節(jié)螺紋的基本知識一、螺紋的形成

如用一個(gè)三角形K沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使K平面始終通過圓柱體軸線YY-這樣就構(gòu)成了三角形螺紋。若改變平面圖形K，可得到矩形、梯形、鋸齒形螺紋。d1單線螺紋雙線螺紋二、螺紋的主要參數(shù)ψ三徑：ｄ(大徑)

；

ｄ1(小徑)；ｄ2(中徑)

二高：p(螺距)；S(導(dǎo)程)；二角：

ψ（升角）；（牙型角）；線數(shù)：ｎ（螺旋線數(shù)）de1）大徑d——與外螺紋牙頂相重合的假想圓 柱面直徑，亦稱公稱直徑2）小徑d1——與外螺紋牙底相重合的假想圓 柱面直徑3）中徑d2——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，d2≈0.5(d+d1)ψ4）螺距P——螺紋相鄰兩牙上對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離5）導(dǎo)程S——螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng) 的軸向距離6）線數(shù)n——螺紋的螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4

螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：Ｓ=nP

ψψ7）螺紋升角ψ——中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角8）牙型角α——螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角ψψ三、螺紋的類型按牙型:三角形螺紋(普通螺紋、管螺紋）——

矩形、梯形、鋸齒形螺紋——連接螺紋傳動(dòng)螺紋按位置：內(nèi)螺紋——在圓柱孔的內(nèi)表面形成的螺紋外螺紋——在圓柱的外表面形成的螺紋按螺旋線繞行方向：左旋、右旋——常用按螺旋線頭數(shù)：單線螺紋（n=1）——用于連接雙線螺紋（n=2）——用于傳動(dòng)

多線螺紋（n≥2）——用于傳動(dòng)1、連接螺紋：要求自鎖—三角形螺紋（1）普通螺紋（α=60°）

粗牙：常用的連接螺紋細(xì)牙：用于薄壁件或密封處（2）管螺紋（α=55°）（英制）—一般管路連接

圓柱：螺紋中線與管軸線平行牙頂圓角，旋合后無隙，密封性好圓錐：螺紋中線與管子軸線不平行，密封性好普通螺紋管螺紋四、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用2、傳動(dòng)螺紋：要求效率高（1）矩形螺紋（α=0°）

效率高，牙根強(qiáng)度差，磨損難補(bǔ)償（2）梯形螺紋（α=30°）效率較高，牙根強(qiáng)，對中好，磨損后用剖分螺母補(bǔ)償間隙—常用（3）鋸齒形螺紋（β工=3°

、β非工=30°）兼?zhèn)渚匦?、梯形螺紋的優(yōu)點(diǎn)，非工作面牙根圓角大，強(qiáng)度高矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋三角形矩形梯形矩齒形一、螺紋連接基本類型第2節(jié)螺紋連接的基本類型及螺紋連接件1螺栓連接

普通螺栓連接：孔與桿間有間隙，被連接件不太厚,方便，多用鉸制孔用螺栓連接：孔與桿間無間隙，成本高被連接件不太厚2螺釘連接不經(jīng)常拆的場合螺釘連接用于被連接件之一較厚的場合3雙頭螺柱連接用于被連接件之一較厚的場合雙頭螺柱連接螺釘連接經(jīng)常拆的場合4緊定螺釘連接5

其它多用于軸上零件的固定，傳遞較小的力地腳螺栓吊環(huán)螺釘緊定螺釘二、螺紋聯(lián)接件

螺栓－螺栓；螺釘；雙頭螺柱；緊定螺釘螺母－六角螺母；圓螺母；糟型螺母墊片－墊片；彈簧墊片；斜墊片；球形墊片一、螺紋連接基本類型第3節(jié)螺紋連接的預(yù)緊多數(shù)情況下，螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)需要擰緊，稱為“預(yù)緊”。

預(yù)緊力的大小會(huì)影響聯(lián)接的可靠性，強(qiáng)度和密封性。所以對重要的聯(lián)接應(yīng)控制預(yù)緊力。預(yù)緊力的大小是通過擰緊時(shí)所施加的擰緊力矩來控制的。預(yù)緊使聯(lián)接中的零件受到的力，稱為“預(yù)緊力”。擰緊力矩和預(yù)緊力的關(guān)系：F0擰緊螺母時(shí)的擰緊力矩，需要克服的摩擦阻力矩由兩部分組成：得擰緊力矩T=T1+T2T=T1+T2＝0.2F0d預(yù)緊力矩T的控制：

測力矩板手——測出預(yù)緊力矩，如右圖定力矩板手——達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑，如左圖

（1）定力矩扳手（2）測力矩扳手第4節(jié)螺紋聯(lián)接的防松1、防松目的實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故。2、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對運(yùn)動(dòng)，或增大相對運(yùn)動(dòng)的難度。3、防松辦法及措施1）摩擦防松

雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等

彈簧墊圈自鎖螺母——螺母一端做成非圓形收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊2）機(jī)械防松：

開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動(dòng)墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等開槽螺母與開口銷止動(dòng)墊圈3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)4）化學(xué)防松:粘合

串聯(lián)鋼絲圓螺母止動(dòng)墊片針對螺栓連接的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，則失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。1、失效形式

工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效

受拉螺栓——螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂受剪螺栓——螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的拉伸強(qiáng)度受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度

第5節(jié)單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

螺栓連接：松連接——在裝配時(shí)不擰緊，只承受外載時(shí)才受到力的作用緊連接——在裝配時(shí)需擰緊，即在承載前，已預(yù)先受力，預(yù)緊力F０、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算

如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無F０，只有工作載荷F起拉伸作用強(qiáng)度條件為：——驗(yàn)算用

——設(shè)計(jì)用

d1——螺桿危險(xiǎn)截面直徑（mm）[σ]——許用拉應(yīng)力N/mm2(MPa)

σs——材料屈服極限Mpas——安全系數(shù)緊螺栓連接二、

緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（有Ｆ０）螺栓有預(yù)緊力，還有工作拉力螺栓擰緊：

預(yù)緊拉力F0—拉應(yīng)力σ=F０/A

擰緊力矩T—切應(yīng)力τ1．只有預(yù)緊力螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

F0的大小與橫向載荷F有關(guān)螺栓只有預(yù)緊力，無工作拉力FF接合面總摩擦力為板間不滑動(dòng)條件為引入防滑系數(shù)KsFFF0引入被聯(lián)接件間接合面面數(shù)i、螺栓數(shù)目z1．只有預(yù)緊力螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算Ks=1.1—1.3FF若取f=0.15，Ks=1.2,i=1,z=1,則：F0

≥8F→結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2改進(jìn)措施：

1.采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用2.采用無間隙的鉸制孔螺栓。2．鉸制孔用螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

(1)工作原理：桿孔擠壓、螺桿受剪傳遞橫向力(2)失效形式：（1）桿孔結(jié)合面壓潰(擠壓)

（2）螺桿剪斷(剪切)FFFFF剪切破壞(1)工作原理：桿孔擠壓、螺桿受剪傳遞橫向力(2)失效形式：（1）桿孔結(jié)合面壓潰

（2）螺桿剪斷(3)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

桿孔不壓潰鉸制孔螺拴傳遞橫向力螺桿不剪斷LminFFF承受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接3、受軸向靜工作載荷的受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

如圖所示的氣缸蓋上的聯(lián)接即屬此種類型。雖然，這種螺栓是在受預(yù)緊力F0的基礎(chǔ)上，又受工作拉力F

。但是，螺栓的總拉力F2

(1)受力分析？承受軸向載荷的緊螺栓2預(yù)緊時(shí)受工作載荷后F1－殘余預(yù)緊力螺栓：被聯(lián)接件：螺栓的總拉力為螺栓的剛度：被聯(lián)接件的剛度：A承受軸向載荷的緊螺栓3可用載荷變形圖分析各力之間的關(guān)系。螺栓的剛度：被聯(lián)接件的剛度：力變形力變形力變形則螺栓的總拉力

或?qū)懗桑簅1BcDECbCm螺栓的總拉力令，稱為螺栓的相對剛度螺栓的相對剛度的大小與螺栓及被聯(lián)接件的材料、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在0~1之間變化。為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使F1＞0。通常根據(jù)工作拉力F的性質(zhì)確定F1。當(dāng)工作載荷F沒有變化時(shí)，可取F1=(0.2~0.6)F，當(dāng)F有變化時(shí)，F(xiàn)1

=(0.6~1.0)F；有緊密性要求的聯(lián)接(如壓力容器)，F(xiàn)1=(1.5~1.8)F。螺栓的總拉力強(qiáng)度驗(yàn)算：設(shè)計(jì)式為：≥3、受軸向靜工作載荷的受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

或、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算

二、

緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（有Ｆ０）、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算

——驗(yàn)算用

——設(shè)計(jì)用

1．只有預(yù)緊力螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2．鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

3．受軸向靜工作載荷的受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

或1、螺栓的材料與性能等級（1）常用材料：碳鋼：Q215-A、Q235-A、35、45—一般聯(lián)接合金鋼：15Cr、20Cr、30CrMnSi等—重要聯(lián)接（2）螺栓材料性能等級

螺栓材料性能等級：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9第6節(jié)螺栓的材料和許用應(yīng)力點(diǎn)前數(shù)字為點(diǎn)后數(shù)字為例：性能等級3.6螺栓注意：所用螺母的性能等級應(yīng)不低于與其相配螺栓的性能等級2、螺母材料的性能等級：4，5，6，8，9，10，123、許用應(yīng)力螺栓連接的許用應(yīng)力受諸多因素的影響，如材料性能、熱處理工藝、結(jié)構(gòu)尺寸、載荷性質(zhì)、使用工況等。必須綜合上述各因素確定許用應(yīng)力，一般設(shè)計(jì)時(shí)可參閱表5-8,5-9,5-10。D2D1FF選M18螺栓，其小徑LminFF選M6鉸制孔用螺栓，其光桿直徑螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組連接的受力分析與計(jì)算第7節(jié)螺栓組連接的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，通常是先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即確定結(jié)合面的形狀、螺栓布置方式和數(shù)目，然后按螺栓組的結(jié)構(gòu)和承載狀況進(jìn)行受力分析與計(jì)算。螺紋聯(lián)接組的設(shè)計(jì)11.為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常

螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對稱的簡單幾何形狀。2.螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。3.為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。扳手空間4.螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。各螺栓之間的距離大小既要保證聯(lián)接的可靠性又要考慮裝拆方便，還應(yīng)留有足夠的扳手空間。5.應(yīng)保證螺栓與螺母的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直，以避免引起偏心載荷。為此，應(yīng)將被連接件的支承表面制成凸臺(tái)或沉頭座當(dāng)支承面傾斜時(shí)，可采用斜面墊圈凸臺(tái)與沉頭座斜面墊圈螺栓組連接的受力分析與計(jì)算目的：求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。假設(shè)：所有螺栓的剛度和預(yù)緊力均相同；被聯(lián)接件為剛體；各零件的變形在彈性范圍內(nèi)。螺栓組聯(lián)接的基本受載類型：2．受橫向載荷FSFS4．受傾覆力矩OM3．受轉(zhuǎn)矩riOT1．受軸向載荷FFS螺栓組連接的受力分析與計(jì)算§5-4螺栓組聯(lián)接受力分析一、承受軸向載荷的螺栓組連接

如圖所示為壓力容器的螺栓組連接，所受軸向總載荷FQ通過螺栓組形心，螺栓組各螺栓所受的工作載荷相等。螺栓數(shù)目注：如FQ不通過螺栓組的形心，應(yīng)向形心平移后再計(jì)算。軸向外載荷受軸向載荷的螺栓組連接

受橫向載荷1二、承受橫向載荷的螺栓組連接１.普通螺栓連接

螺栓預(yù)緊后在被聯(lián)接件的接觸面上產(chǎn)生正壓力，靠由此產(chǎn)生的摩擦力承受。

保證被聯(lián)接件不相對滑動(dòng)，須滿足：則所需預(yù)緊力為受橫向載荷的螺栓組連接

式中：Ks－防滑系數(shù)f－結(jié)合面的摩擦系數(shù)i－結(jié)合面數(shù)Z—螺栓數(shù)目受橫向載荷2２.鉸制孔螺栓連接各螺栓承受的橫向力相等。分別進(jìn)行剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度計(jì)算。三、承受轉(zhuǎn)矩T的螺栓組連接承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接

承受轉(zhuǎn)矩T時(shí)1１.普通螺栓連接

靠結(jié)合面上的摩擦力承受T。

保證底板在T作用下不轉(zhuǎn)動(dòng)，須滿足則所需預(yù)緊力

r1、r2、…rz——各螺栓中心與螺栓組形心間的距離。fF0三、承受轉(zhuǎn)矩T的螺栓組連接承受轉(zhuǎn)矩T時(shí)2２.鉸制孔螺栓連接底板的靜力平衡方程為聯(lián)立兩式求解，得最大工作剪力即各螺栓所受的工作剪力與其中心到底板中心的距離成正比。F1受翻轉(zhuǎn)力矩M時(shí)1四、承受傾翻力矩M的螺栓組連接

在M作用下，底板有繞通過螺栓組形心的軸線O轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢。

在前述假設(shè)下，各螺栓所受的工作拉力與其中心到翻轉(zhuǎn)軸線的距離成正比。底板的靜力平衡方程為聯(lián)立兩式求解，得最大工作拉力受翻轉(zhuǎn)力矩M時(shí)2為防止結(jié)合面受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：為防止結(jié)合面受壓最大處被壓潰，要求：－許用擠壓應(yīng)力（Mpa）說明：①工程中受力情況很復(fù)雜，但均可轉(zhuǎn)化為四種典型情況進(jìn)行解決。

實(shí)際中，螺栓組往往同時(shí)承受兩種或兩種以上的載荷。工作時(shí)承受外載荷FP

軸向載荷FV橫向載荷FH

翻轉(zhuǎn)力矩M②計(jì)算公式在對稱分布情況下推導(dǎo)，但不對稱也可以用改善螺紋牙間的載荷分配減小螺紋的應(yīng)力副減小附加彎曲應(yīng)力提高螺紋連接強(qiáng)度的措施

螺紋聯(lián)接組的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，通常是先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即確定結(jié)合面的形狀、螺栓布置方式和數(shù)目，然后按螺栓組的結(jié)構(gòu)和承載狀況進(jìn)行受力分析。為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面