1、第二篇第二篇 連接連接 為便于機器的制造、安裝、運輸、維修以及提高勞動生產率等，需廣泛地使用各種連接。 設計被聯接件時，應同時決定相應的連接類型； 板件與板件多選用螺紋聯接、焊接、鉚接或膠接； 桿件與桿件多選用螺紋聯接或焊接； 軸與輪轂常選用鍵、花鍵聯接或過盈連接； 軸與軸常采用聯軸器或離合器連接。連接類型 動聯接靜聯接螺紋聯接螺紋聯接鍵、花鍵、銷聯接鍵、花鍵、銷聯接成形聯接成形聯接彈性環聯接彈性環聯接過盈聯接過盈聯接鉚接鉚接焊接焊接粘接粘接可拆聯接不可拆聯接機械聯接第五章 螺紋連接和螺旋傳動51 螺紋螺紋52 螺紋連接的類型及標準聯接件螺紋連接的類型及標準聯接件53 螺紋連接的預緊螺紋連接的

2、預緊55 螺紋連接的強度計算螺紋連接的強度計算57 螺栓的材料和許用應力螺栓的材料和許用應力58 提高螺栓連接強度的措施提高螺栓連接強度的措施59 螺旋傳動螺旋傳動54 螺紋連接的防松螺紋連接的防松56 螺栓組連接的設計螺栓組連接的設計潘存云教授研制一、螺紋的形成一、螺紋的形成d2螺旋線螺旋線：一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋：一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉，同時沿軸向作等速移動的軌跡。轉，同時沿軸向作等速移動的軌跡。螺螺 紋紋：一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通：一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。過圓柱體的軸線，就得到螺紋。

3、螺紋螺紋5-1 螺紋按螺紋的牙型按螺紋的牙型按螺紋的旋向按螺紋的旋向按螺旋線的根數按螺旋線的根數按回轉體的內外表面按回轉體的內外表面按螺旋的作用按螺旋的作用按母體形狀按母體形狀矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋螺紋的分類二、螺紋的分類二、螺紋的分類右旋螺紋、右旋螺紋單線螺紋、多線螺紋外螺紋內螺紋螺紋副連接螺紋傳動螺紋螺旋傳動圓柱螺紋、圓錐螺紋潘存云教授研制矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋的牙型潘存云教授研制螺紋的旋向右旋左旋潘存云教授研制一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPS

4、PS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P潘存云教授研制螺旋線的根數沿一根螺旋線形成的螺紋稱為單線螺紋，沿兩根以上的等距螺沿一根螺旋線形成的螺紋稱為單線螺紋，沿兩根以上的等距螺旋線形成的螺紋稱為多線螺紋旋線形成的螺紋稱為多線螺紋潘存云教授研制外螺紋外螺紋內螺紋內螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制螺旋副聯接螺紋聯接螺紋傳動螺紋傳動螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制螺旋的作用圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制管螺紋管螺紋母體形狀(3) 中徑中徑d2 (D2) ：也是一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽也是一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。和凸起寬

5、度相等。確定螺紋幾何參數和配合性質的直徑，確定螺紋幾何參數和配合性質的直徑，d2(d + d1)/2d1d2d(1) 大徑大徑d (D) ： 與外螺紋牙與外螺紋牙頂頂( 或內螺紋牙底或內螺紋牙底 )相重合的假想相重合的假想圓柱體的直徑。圓柱體的直徑。公稱直徑公稱直徑(2) 小徑小徑 d1 (D1) ：與外螺紋牙與外螺紋牙底底( (或內螺紋牙頂或內螺紋牙頂) )相重合的假想相重合的假想圓柱體的直徑。圓柱體的直徑。螺桿危險截面的螺桿危險截面的計算直徑計算直徑三、螺紋的主要幾何參數三、螺紋的主要幾何參數P/2P/2SP(4) 螺距螺距P ：相鄰兩牙在中徑線上相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。對

6、應兩點間的軸向距離。(5) 導程導程S：同一條螺旋線上的相鄰同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距P PS = nP(6) 螺紋升角螺紋升角 ：中徑中徑 d d2 2 圓柱上，圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角面的夾角tg=d2 nP d2Sh (7) 牙型角牙型角 ：軸向截面內螺紋軸向截面內螺紋牙型相鄰兩側邊的夾角。牙型相鄰兩側邊的夾角。(8) 牙側角牙側角 : 牙型側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。 (9) 接觸高度接觸高度 h ：內外螺紋旋合內外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度后，接觸面的徑向高度。三、螺

7、紋的主要幾何參數v 同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統稱為細牙螺紋。粗牙螺紋應用最廣60v 細牙螺紋的優點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高v 細牙螺紋的缺點：不耐磨，易滑扣。v 細牙螺紋的應用：薄壁零件、受動載荷的聯接和微調機構。Pd粗牙粗牙dP細牙細牙dP細牙細牙粗牙螺紋和細牙螺紋梯形螺紋：梯梯 形形鋸齒形鋸齒形30330v 為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側角比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時，梯形螺紋可消除因摩擦而產生的間隙，應用較廣。鋸齒形螺紋的效率比梯形螺紋高，但只適合單向傳動。鋸齒形螺紋:常用于傳動= 15= 3梯形螺紋和鋸齒形螺紋潘存云教

8、授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d dd d2 2d d1 1P P用螺紋密封的管用螺紋密封的管螺紋螺紋普通細牙螺紋普通細牙螺紋非螺紋密封管螺紋非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁（圓柱管壁 = 55）用螺紋密封管螺紋用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁（圓錐管壁 = 55）60圓錐管螺紋圓錐管螺紋公稱直徑公稱直徑-管子的公稱通徑管子的公稱通徑。強調與普通螺紋不同55 55 非螺紋密封的管非螺紋密封的管螺紋螺紋d dd d2 2d d1 1P P2管螺紋5-2 螺紋聯接的類型及標準聯接件1. 螺栓聯接螺栓聯接2. 螺釘聯接螺釘聯接3. 雙頭螺柱聯接雙頭螺柱聯接4. 緊定螺釘聯接緊定螺釘聯接一、一、

9、 螺紋聯接的基本類型螺紋聯接的基本類型螺栓連接潘存云教授研制潘存云教授研制eaal1 1l1 1可承受橫向載荷。鉸制孔螺栓（受剪螺栓）鉸制孔螺栓（受剪螺栓）dd普通螺栓（受拉螺栓）普通螺栓（受拉螺栓）v 特點和應用：無需在被連接件上切制螺紋，使用不受被連接件材料的限制。構造簡單，裝拆方便，應用最廣。適用可制通孔的場合。2. 雙頭螺柱連接v 特點和應用：座端旋入并緊定在被連接件之一的螺紋孔中，用于受結構限制不能使用螺栓或希望連接結構較緊湊的場合。潘存云教授研制潘存云教授研制v 特點和應用：螺釘聯接結構簡單，不用特點和應用：螺釘聯接結構簡單，不用螺母，而且有光整的外露表面，應用與螺母，而且有光整的

10、外露表面，應用與雙頭螺柱連接相似，但不宜經常拆裝，雙頭螺柱連接相似，但不宜經常拆裝，以免損壞被連接件的螺孔而修復困難。以免損壞被連接件的螺孔而修復困難。3. 螺釘連接潘存云教授研制緊定螺釘緊定螺釘3. 緊定螺釘連接v 特點和應用：旋入被連接件之一的螺紋孔中，其末端頂住另一被連接件的表面或相應的坑中，以固定兩個零件的相對位置，并可傳遞不大的力和轉矩。二、螺紋緊固件6. 6. 墊圈墊圈 5. 5. 螺母螺母 3. 3. 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘2. 2. 雙頭螺柱雙頭螺柱1. 1. 螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件4. 4. 專用螺紋聯接專用螺紋聯接v 螺紋緊固件大都有國家標準，設計時除有特殊要求

11、外，均應按標準選用潘存云教授研制螺栓的結構形式螺栓的結構形式LL0d六角頭LdL0小六角頭1. 螺栓dL0L1LL1 -座端長度座端長度L0 -螺母端長度螺母端長度2. 雙頭螺柱帶退刀槽的螺柱帶退刀槽的螺柱有腰桿的螺柱有腰桿的螺柱末端結構末端結構頭部結構頭部結構3. 螺釘、緊定螺釘潘存云教授研制地腳螺栓地腳螺栓 潘存云教授研制起吊螺釘起吊螺釘 T 型螺栓型螺栓 4. 專用螺紋連接件六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母用于經常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標羅列有六十余種不同結構的螺母5. 螺母潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：潘存云教授研制其它螺母：其它

12、螺母：平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈作用：作用：增加支撐面積以減小增加支撐面積以減小壓強，避免擰緊螺母擦傷表壓強，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。面、防松。6. 墊圈v預緊力：大多數螺紋連接在裝配時都需要擰緊，預緊力：大多數螺紋連接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預先受到力的作用，使之在承受工作載荷之前，預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力。這個預加作用力稱為預緊力。v預緊的目的：增強連接的可靠性和緊密性，以防預緊的目的：增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現縫隙或發生相對

13、移動。止受載后被連接件間出現縫隙或發生相對移動。 一、概述一、概述一般螺紋聯接在裝配時都必須擰緊，這時螺紋聯接受到預緊力的作用。對于重要的螺紋聯接，應控制其預緊力，因為的大小對螺紋聯接的可靠性，強度和密封均有很大影響。5-3 螺紋連接的預緊預緊力的確定原則 碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓：F0(0.6(0.60.7) s s A1合金鋼螺栓：合金鋼螺栓：F0 (0.5(0.50.6) s s A1A1 -危險截面積，危險截面積， A1 dd2 21 1/4/4v 注意：對于重要的連接，應盡可能采用注意：對于重要的連接，應盡可能采用 M12 的螺栓。的螺栓。v 通常規定，擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超

14、過其材料的通常規定，擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限屈服極限 s 的的80%。對于一般連接用的鋼制螺栓連接的預。對于一般連接用的鋼制螺栓連接的預緊力緊力F0，推薦按下列關系式確定：，推薦按下列關系式確定：v 預緊力的具體數值應根據載荷性質、連接剛度等具體工作條預緊力的具體數值應根據載荷性質、連接剛度等具體工作條件確定。件確定。fcrFftgdFTTT02021)(2)(22021tgdFTTT21TTTT1 克服螺紋副相對轉動的阻力矩；克服螺紋副相對轉動的阻力矩；T2 克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設預緊力為設預緊力為 F0 或預緊力（不受軸向載

15、荷） fc 摩擦系數。無潤滑時取：摩擦系數。無潤滑時取： fc =0.15rf 支撐面摩擦半徑。支撐面摩擦半徑。 rf =( dw + d0 ) / 4簡化公式：簡化公式： 適用于M10M60的粗牙螺紋， f=0.15, fc=0.15, T 0.2 F 0.2 F0 0 dF Fa aFa是由聯接要求決定的，為了發揮螺栓的工作能力和保證預緊 可靠，應取：總力矩：總力矩：Td0ddw二、擰緊力矩潘存云教授研制測力矩扳手測力矩扳手F F定力矩扳手定力矩扳手通常螺紋聯接擰緊是憑工人的經驗來決定的，重要螺栓則必須預緊力進行精確控制。L LS S1) 憑手感經驗；憑手感經驗；2) 測力矩扳手；測力矩扳

16、手；3) 定力矩扳手；定力矩扳手；4) 測定伸長量。測定伸長量。L LM ML LS S預緊力控制方法5-3 螺紋連接的防松v 螺紋連接件一般采用單線螺紋，螺紋升角小于螺旋副的當螺紋連接件一般采用單線螺紋，螺紋升角小于螺旋副的當量摩擦角，即自鎖條件量摩擦角，即自鎖條件 v，在靜載荷和工作溫度變化，在靜載荷和工作溫度變化不大時，不會自動松脫。不大時，不會自動松脫。v 螺栓聯接松動的原因：受沖擊、振動或變載荷作用；高溫螺栓聯接松動的原因：受沖擊、振動或變載荷作用；高溫或溫度變化大時，材料發生蠕變和松弛。或溫度變化大時，材料發生蠕變和松弛。v 防松的根本問題在于防止螺旋副發生相對轉動。防松的根本問題

17、在于防止螺旋副發生相對轉動。v 摩擦防松簡單、方便。摩擦防松簡單、方便。v 機械防松可靠、但不能重復使用。機械防松可靠、但不能重復使用。v防松的方法： 1. 摩擦防松：摩擦防松：使螺紋副間產生一個不隨連接載荷變化的正壓力，使連接總是有一個防止螺紋副相對轉動的摩擦阻力5-3 螺紋聯接的防松2. 機械防松：機械防松：利用一些簡單的止動元件直接防止螺紋副的相對轉動彈簧墊圈對頂螺母尼龍圈鎖緊螺母開口銷止動墊圈圓螺母止動墊圈3. 其他防松：其他防松：破壞螺紋副運動關系的防松串聯鋼絲彈簧墊圈對頂螺母尼龍圈鎖緊螺母開口銷與六角開槽螺母潘存云教授研制圓螺母用止動墊圈止動墊圈止動墊圈雙連止動墊圈雙連止動墊圈串聯

18、鋼絲串聯鋼絲串聯鋼絲實例，動畫模擬11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點點沖點防松法沖點防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑破壞螺旋副運動關系防松5-5 螺栓連接的強度計算v 當兩零件用螺栓進行聯接時，常常同時使用若干個螺當兩零件用螺栓進行聯接時，常常同時使用若干個螺栓，稱為螺栓組。栓，稱為螺栓組。v 對螺栓組而言，所受載荷可能包括軸向載荷、橫向載對螺栓組而言，所受載荷可能包括軸向載荷、橫向載荷、彎矩和扭矩等。荷、彎矩和扭矩等。v 對一具體螺栓而言，其受載的形式不外乎軸向力或橫對一具體螺栓而言，其受載的形式不外乎軸向力或橫向力。向力。v 靜載下螺栓聯接很少發生破壞，只有嚴重過載時才發靜載下螺栓

19、聯接很少發生破壞，只有嚴重過載時才發生破壞，且約生破壞，且約90%屬于疲勞破壞。屬于疲勞破壞。螺栓的失效形式螺栓桿螺紋部分發生螺栓桿螺紋部分發生斷裂；斷裂；設計準則設計準則是保是保證螺栓的靜力或疲勞證螺栓的靜力或疲勞拉伸強度。拉伸強度。v 受剪螺栓受剪螺栓v 受拉螺栓受拉螺栓螺栓桿和孔壁的貼合螺栓桿和孔壁的貼合面上出現壓潰或螺栓面上出現壓潰或螺栓桿被剪斷；桿被剪斷；設計準則設計準則是保證聯接的擠壓強是保證聯接的擠壓強度和螺栓的剪切強度。度和螺栓的剪切強度。從螺母支承面算起第從螺母支承面算起第一或第二圈螺紋處毀一或第二圈螺紋處毀壞的約占壞的約占65%，在光，在光桿與螺紋部分交界處桿與螺紋部分交界

20、處毀壞的約占毀壞的約占20%，在，在螺栓頭與桿交界處毀螺栓頭與桿交界處毀壞的約占壞的約占15%。65%20%15%受拉螺栓的破壞形式拉伸強度拉伸強度條件：條件：4/21dF式中式中: d1 螺紋小徑，螺紋小徑，mm 螺栓材料的許用拉應力，螺栓材料的許用拉應力，MPa F 工作拉力，工作拉力，N設計公式：設計公式：41Fd v 松螺栓連接裝配時不須要擰緊，在連接承受工作載荷之前，松螺栓連接裝配時不須要擰緊，在連接承受工作載荷之前，螺栓不受力。應用范圍：拉桿、起重吊鉤等螺栓不受力。應用范圍：拉桿、起重吊鉤等一、松螺栓連接強度計算二、緊螺栓連接強度計算1. 僅承受預緊力的緊螺栓連接僅承受預緊力的緊螺

21、栓連接2. 承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接3. 承受工作剪力的緊螺栓連接承受工作剪力的緊螺栓連接v 緊螺栓聯接在裝配時，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，緊螺栓聯接在裝配時，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，螺栓除受螺栓除受預緊力預緊力 F0 的拉伸而產生的拉伸而產生拉伸應力拉伸應力以外，還受螺紋以外，還受螺紋摩摩擦力矩擦力矩 T1的扭轉而產生的的扭轉而產生的扭轉切應力扭轉切應力，使螺栓處于拉伸和扭，使螺栓處于拉伸和扭轉的復合應力狀態。因而，進行承受預緊力的緊螺栓強度計轉的復合應力狀態。因而，進行承受預緊力的緊螺栓強度計算時，應綜合考慮拉伸應力和扭轉切應力的作

22、用算時，應綜合考慮拉伸應力和扭轉切應力的作用右圖為靠摩擦傳遞右圖為靠摩擦傳遞橫向力橫向力 F 的受拉螺栓連的受拉螺栓連接，因只受到接，因只受到預緊力預緊力 F0 的作用，所以所需的作用，所以所需螺紋摩擦阻力矩為螺紋摩擦阻力矩為T1：4/210dF由此得相應的拉應力：由此得相應的拉應力：1. 僅承受預緊力的緊螺栓連接FFF0F02)(201dtgFTv切應力：切應力：16/3111dTWTT分母為抗剪截面系數16/2)(3120ddtgFv僅承受預緊力的緊螺栓連接05. 0tan ,08. 104. 1 ,17. 0tan12ddv對于對于 M10 M64 的普通螺紋的鋼制螺栓，取的普通螺紋的鋼

23、制螺栓，取可得：可得：5 . 0由于螺栓材料是塑性的，按照第四強度理論，可得螺栓預緊狀由于螺栓材料是塑性的，按照第四強度理論，可得螺栓預緊狀態下的態下的計算應力計算應力為：為：223ca4/3.1210dFca螺栓危險截面的螺栓危險截面的拉伸強度條件拉伸強度條件為：為：3 . 122)5 . 0(3注意事項v對于對于 M10M64 普通螺紋的鋼制緊螺栓聯接，在普通螺紋的鋼制緊螺栓聯接，在擰緊時，雖然同時承受拉伸和扭轉的聯合作用，擰緊時，雖然同時承受拉伸和扭轉的聯合作用，但在計算時，可以只考慮拉伸強度計算，并將預但在計算時，可以只考慮拉伸強度計算，并將預緊力增大緊力增大30%來考慮扭轉的影響。來

24、考慮扭轉的影響。v承受預緊力的螺栓連接，螺栓螺紋部分處于拉伸承受預緊力的螺栓連接，螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉的復合應力狀態。與扭轉的復合應力狀態。潘存云教授研制潘存云教授研制當承受橫向工作載荷時，當承受橫向工作載荷時， 預緊力預緊力 F0 導致接合導致接合面所產生的摩擦力應大于橫向載荷面所產生的摩擦力應大于橫向載荷 F。即：。即：Ks-可靠性系數，常取可靠性系數，常取 Ks=1.11.3ifFKFs0 f-摩擦系數，對鋼與鑄鐵，取摩擦系數，對鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15 i-結合面數結合面數 上圖上圖m=1,下圖下圖m=2若取若取 f =0.15， Ks=1.2, i=1, 則：則：F

25、0 8F結構尺寸大結構尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0普通螺栓連接承受橫向載荷的情況潘存云教授研制FF/2F/2改進措施：改進措施：b. 采用無間隙的鉸制孔螺栓。采用無間隙的鉸制孔螺栓。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制a. 采用鍵、套筒、銷承擔橫向工作載荷采用鍵、套筒、銷承擔橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用v 工作載荷由接合面間的摩擦力承擔，預緊力大，使螺工作載荷由接合面間的摩擦力承擔，預緊力大，使螺栓的結構尺寸增大；栓的結構尺寸增大；v 在振動、沖擊或變載荷作用下，摩擦力波動必導致連在振動、沖擊或變載荷作用下，摩擦力波動必導致連接的可靠性降低；接的可靠性降低；v 用各種減載零

26、件承擔橫向載荷，螺栓僅保證聯接，不用各種減載零件承擔橫向載荷，螺栓僅保證聯接，不再承載；再承載；v 具有減載零件的緊螺栓連接，其連接強度按減載零件具有減載零件的緊螺栓連接，其連接強度按減載零件的剪切、擠壓強度條件計算。的剪切、擠壓強度條件計算。2.承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接v承受軸向靜載荷的緊螺栓聯接承受軸向靜載荷的緊螺栓聯接載荷方向與螺栓軸向一致載荷方向與螺栓軸向一致,螺栓受螺栓受載前需預緊，受載前后受力不同載前需預緊，受載前后受力不同.螺栓內部危險截面上同樣既有拉螺栓內部危險截面上同樣既有拉應力應力，又有扭轉剪應力，又有扭轉剪應力.受力特點受力特點設計公式設計公式: :4/3 . 1

27、212dF3 . 1421Fd拉伸強度拉伸強度條件條件: :F2為螺栓受載后所受的軸向總拉力為螺栓受載后所受的軸向總拉力(N),潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制受載受載變形變形特別注意，軸向載荷：特別注意，軸向載荷：F2 F0+F加預緊力加預緊力 F0 后：后：v 被聯接件受壓縮短被聯接件受壓縮短 m加工作載荷加工作載荷 F 后后:v 螺栓總伸長量增加為螺栓總伸長量增加為: b + v 總拉力為：總拉力為：v 被聯接件壓縮量減少為：被聯接件壓縮量減少為： m - v 殘余預緊力減少為：殘余預緊力減少為： F1 很顯然很顯然: F1 0，值可按經驗數據選取，值可按經驗數據

28、選取4/3.1212dFca3.1421Fd(3) 對于受變載的螺栓，還要校核疲勞強度對于受變載的螺栓，還要校核疲勞強度當工作拉力在當工作拉力在0F之間變化時，螺栓所受總拉力在之間變化時，螺栓所受總拉力在 F0 F2 之間之間變化。變化。F2 F0 m bF 若不考慮摩擦力矩的影響，有：若不考慮摩擦力矩的影響，有：4/212maxdF最大拉應力：4/210mindF最小拉應力：21minmax22dFCCCmbba應力幅：承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接DI min =const , 應力工作點應力工作點M落在落在ODG I區域內，區域內，依據疲勞強度理論有：依據疲勞強度理論有：SKKS)2)

29、()(2minamin1tc-ca其中其中: -材料特性系數材料特性系數minM-1e-1amOCAS GMM3K -綜合影響系數綜合影響系數S -安全系數安全系數-1tc -螺栓材料的對稱循環拉壓疲勞極限。螺栓材料的對稱循環拉壓疲勞極限。承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在連接結合面處，螺栓桿觸表面受擠壓。在連接結合面處，螺栓桿則受剪切。則受剪切。v F螺栓所受的工作剪力，單位為螺栓所受的工作剪力，單位為 N；Lminmin鉸制孔螺栓鉸制

30、孔螺栓F FF Fd0v d0螺栓剪切面的直徑螺栓剪切面的直徑 (可取螺栓孔直徑可取螺栓孔直徑)，單位為單位為 mm；v Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度；單螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度；單位為位為 mm；3. 承受工作剪力的緊螺栓連接受力特點受力特點3.承受工作剪力的緊螺栓連接螺桿表面的擠壓應力如左圖，它與表面加工、螺桿表面的擠壓應力如左圖，它與表面加工、桿孔配合及零件變形有關，通常計算時按均勻桿孔配合及零件變形有關，通常計算時按均勻規律分布，規律分布，螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為：為：工作時螺栓在連接結合面處受剪，并與被連接工作時螺栓在連接結合面處受剪，并與被

31、連接件孔壁相互擠壓，螺栓的預緊力和摩擦力忽略件孔壁相互擠壓，螺栓的預緊力和摩擦力忽略不計，不計，螺栓桿的剪切強度條件螺栓桿的剪切強度條件為：為：Pmin0PLdF 204dF動畫模擬動畫模擬螺栓受剪5-6 螺栓組連接的設計v大多數機器的螺紋連接件都是成組使用的；大多數機器的螺紋連接件都是成組使用的；v螺栓組連接設計包括兩個內容：螺栓組連接設計包括兩個內容：螺栓的數目及布置形式；螺栓的數目及布置形式；螺栓聯接的結構尺寸。螺栓聯接的結構尺寸。v對不重要的連接，用類比法確定螺栓尺寸，不需對不重要的連接，用類比法確定螺栓尺寸，不需強度校核；強度校核；v對于重要的連接，根據工作載荷分析各螺栓的受對于重要

32、的連接，根據工作載荷分析各螺栓的受力情況，找出受力最大的螺栓進行強度校核。力情況，找出受力最大的螺栓進行強度校核。一、螺栓組連接的結構設計1) 為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結合面受力為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結合面受力均勻，通常連接結合面的幾何形狀都設計成軸對稱的簡單均勻，通常連接結合面的幾何形狀都設計成軸對稱的簡單幾何形狀幾何形狀 圓形 圓環形 矩形 矩形框 三角形 2) 螺栓布置應使各螺栓的受力合理螺栓布置應使各螺栓的受力合理v 對于鉸制孔用螺栓連接，不要在平衡于工作載荷的方向對于鉸制孔用螺栓連接，不要在平衡于工作載荷的方向上成排地布置個以上的螺栓，以免載荷分布過

33、于不均上成排地布置個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均一、螺栓組連接的結構設計潘存云教授研制FF潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制合理合理不合理不合理! !v 當螺栓連接彎距或轉距時，應使螺栓的位置適當靠近聯接當螺栓連接彎距或轉距時，應使螺栓的位置適當靠近聯接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。一、螺栓組連接的結構設計一、螺栓組連接的結構設計v 當同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗剪零件來當同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗剪零件來承受橫向載荷。承受橫向載荷。dhD3) 螺栓的排列應有合理的間距、邊距，以保證扳手空間螺栓的排列應有

34、合理的間距、邊距，以保證扳手空間6060 CCEE6060 扳手空間的尺寸見有關標準。扳手空間的尺寸見有關標準。A AB Bv 對于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯接。螺栓的間對于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯接。螺栓的間距不大于表距不大于表5-4所推薦的取值。所推薦的取值。一、螺栓組連接的結構設計4) 為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數目取成：圓周上的螺栓數目取成：4、6、8等偶數等偶數5) 同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應相同。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應相同。6) 避免螺栓承受附加的彎曲載荷

35、。避免螺栓承受附加的彎曲載荷。一、螺栓組連接的結構設計采用凸臺或沉孔結構采用凸臺或沉孔結構切削加工支承面切削加工支承面支承面不平支承面不平保證被連接件、螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互保證被連接件、螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直。對于在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時，應制成凸垂直。對于在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時，應制成凸臺或沉頭座。當支承面為傾斜表面時，應采用斜面墊圈等。臺或沉頭座。當支承面為傾斜表面時，應采用斜面墊圈等。支承面傾斜支承面傾斜采用斜墊圈采用斜墊圈一、螺栓組連接的結構設計v受力分析的目的：受力分析的目的：v受力分析時所作假設：受力分析時所作假設：c

36、)c)受載后連接接合面仍保持為平面（受載后連接接合面仍保持為平面（被連接件為剛體，螺被連接件為剛體，螺栓為彈性體，且螺栓的應變不超出彈性范圍栓為彈性體，且螺栓的應變不超出彈性范圍) )b)b)螺栓組的對稱中心與連接接合面的形心重合；螺栓組的對稱中心與連接接合面的形心重合；二、螺栓組連接的受力分析根據連接的結構和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所根據連接的結構和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進行螺栓聯接的強度計算。受的力，以便進行螺栓聯接的強度計算。a) 所有螺栓的材料、直徑、長度（所有螺栓的材料、直徑、長度（螺栓的拉伸強度和剪切螺栓的拉伸強度和剪切強度強度）和預緊力均相同；）和

37、預緊力均相同； v受力分析的類型：受力分析的類型：受轉矩受轉矩受橫向載荷受橫向載荷受軸向載荷受軸向載荷受傾覆力矩受傾覆力矩M二、螺栓組連接的受力分析v受力特點：受力特點：F過螺栓組的形心過螺栓組的形心1.受橫向載荷F的螺栓組連接v兩種承載方式兩種承載方式 ：普通螺栓普通螺栓 鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓 （摩擦力承載）（摩擦力承載）- -求預緊力求預緊力 （螺栓受剪）（螺栓受剪） - -求剪力求剪力 形心1.受橫向載荷F的螺栓組連接式中：式中： z 為螺栓數目為螺栓數目 F橫向總載荷橫向總載荷zFF（1）鉸制孔用螺栓）鉸制孔用螺栓 對于鉸制孔用螺栓連接，靠螺栓受剪和螺栓與孔壁相互對于鉸制孔用螺栓連

38、接，靠螺栓受剪和螺栓與孔壁相互擠壓產生的變形來傳遞橫向載荷，每個螺栓所受的橫向擠壓產生的變形來傳遞橫向載荷，每個螺栓所受的橫向工作剪力為：工作剪力為：鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓1.受橫向載荷F的螺栓組連接螺栓只受預緊力，靠結合面的摩擦來傳遞橫向載荷。按螺栓只受預緊力，靠結合面的摩擦來傳遞橫向載荷。按預緊后接合面間所產生的最大摩擦力必須大于或等于橫預緊后接合面間所產生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：向載荷的要求，有：FKzifFS0fziFKFS0或或其中：其中： Ks 為防滑系數，設計中可取為防滑系數，設計中可取 Ks =1.11.3； f 為結合面的摩擦系數；為結合面的摩擦系數； i

39、 為結合面數。為結合面數。（2）普通螺栓聯接）普通螺栓聯接 潘存云教授研制潘存云教授研制O采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉矩時的受力情況是不同的。TKfrFfrFfrFsz02010 是靠連接預緊后在接合面間產生的摩是靠連接預緊后在接合面間產生的摩擦力矩來抵抗轉矩擦力矩來抵抗轉矩T。由于各螺栓預緊力相同，則各螺栓連由于各螺栓預緊力相同，則各螺栓連接處產生的摩擦力均相等，且假設此摩接處產生的摩擦力均相等，且假設此摩擦力集中作用在螺栓中心處；擦力集中作用在螺栓中心處；根據底板力矩平衡條件及連接強度條根據底板力矩平衡條件及連接強度條件：件：ziirfTKF1S0Tr1f F0f F0r22

40、. 受轉矩的螺栓組連接(1) 采用普通螺栓：采用普通螺栓：螺栓組受轉矩TrFrFrFzz2211各螺栓所受橫向工作剪力和該螺栓軸線到螺栓各螺栓所受橫向工作剪力和該螺栓軸線到螺栓組對稱中心組對稱中心O的連線相垂直。忽略連接中的預的連線相垂直。忽略連接中的預緊力和摩擦力，根據緊力和摩擦力，根據板的靜力平衡條件板的靜力平衡條件，有：，有：maxmax2211rFrFrFrFzzZiirTrF12maxmax(2) 采用鉸制孔用螺栓：采用鉸制孔用螺栓：根據根據螺栓變形協調條件螺栓變形協調條件，螺栓的剪切變形量，螺栓的剪切變形量與其中心至底板中心的距離成正比，因螺栓與其中心至底板中心的距離成正比，因螺栓

41、剪切剛度相同，各螺栓的剪力與該距離成正剪切剛度相同，各螺栓的剪力與該距離成正比，即：比，即：得出：得出：1，4，5，8四個螺栓受力最大四個螺栓受力最大若作用在螺栓組上軸向總載荷若作用在螺栓組上軸向總載荷F F作用線與螺栓軸線平行，并作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心，則各個螺栓受載相同，每個螺栓所通過螺栓組的對稱中心，則各個螺栓受載相同，每個螺栓所受軸向工作載荷為：受軸向工作載荷為：通常，各個螺栓還承受預緊力通常，各個螺栓還承受預緊力 F0 的作的作用，當聯接要有保證的殘余預緊力為用，當聯接要有保證的殘余預緊力為 F1 時，每個螺栓所承受的總拉力時，每個螺栓所承受的總拉力 F2 為：

42、為：zFF3. 受軸向載荷的螺栓組連接12FFFp潘存云教授研制DFFF潘存云教授研制潘存云教授研制傾覆力矩傾覆力矩 M 作用在連接接作用在連接接合面的一個對稱面內，底合面的一個對稱面內，底板在承受傾覆力矩之前，板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預緊螺栓已被擰緊并承受預緊力力 F0 且被拉伸，地基有均且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用勻的壓縮。在作用 M 后，后，接觸面繞接觸面繞O-O線轉動一個線轉動一個角度，左邊的地基被放松，角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進一步拉伸；右而螺栓被進一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基邊的螺栓被放松，而地基被進一步壓縮。被進一步壓縮。F1F0 F0 p (

43、 F 0引起引起)F2mp2( F1m引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMM4. 受傾覆力矩的螺栓組連接4.受傾覆力矩的螺栓組連接ziiizzLFLFLFLFM12211maxmax2211LFLFLFLFzz如圖所示，在如圖所示，在M作用下底板的受力情況，根據作用下底板的受力情況，根據底板的靜力平衡條件底板的靜力平衡條件，有：，有：根據根據螺栓變形協調條件螺栓變形協調條件及螺栓拉伸剛度相同，及螺栓拉伸剛度相同，可得：可得：故螺栓所受的最大工作載荷為：故螺栓所受的最大工作載荷為：ziiLMLF12maxmax顯然，最遠的顯然，最遠的1、10兩個螺栓受力最大兩個螺栓受力最大螺

44、栓組受傾覆力矩0maxPPWMAzF00minPWMAzF螺栓的總拉力：螺栓的總拉力：maxmbb02FCCCFF為防止結合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現間隙，要求：為防止結合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現間隙，要求：直接引用前面的結論4.受傾覆力矩的螺栓組連接注意事項v 計算時假定底板是剛性的，傾轉時不變形，仍保持為平計算時假定底板是剛性的，傾轉時不變形，仍保持為平面；地基和螺栓則是彈性的。同時假定底板在受到傾覆面；地基和螺栓則是彈性的。同時假定底板在受到傾覆力矩作用時，將繞對稱軸線力矩作用時，將繞對稱軸線 o-o 傾轉；傾轉；v Fmax 只是受力最大的螺栓中的工作載荷，螺栓的總載

45、荷只是受力最大的螺栓中的工作載荷，螺栓的總載荷應為應為 F2=Fmax+F1，設計時應按，設計時應按 F2 來計算螺栓所需的最小來計算螺栓所需的最小直徑；直徑；v 為防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現間隙，為防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現間隙，應檢查受載后的地基接合面壓應力的最大值不超過允許應檢查受載后的地基接合面壓應力的最大值不超過允許值，最小值不小于零，即值，最小值不小于零，即 pmax= p+ pmax p pmin= p- pmin 0 注意事項v 實際上，螺栓組所受的工作載荷常是以上四種簡單受力實際上，螺栓組所受的工作載荷常是以上四種簡單受力狀態的不同組合。狀態的

46、不同組合。v 一般地，對普通螺栓，可按軸向載荷或（和）傾覆力矩一般地，對普通螺栓，可按軸向載荷或（和）傾覆力矩確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷或（和）轉矩確定聯確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷或（和）轉矩確定聯接所需的預緊力，然后求出螺栓的總拉力；接所需的預緊力，然后求出螺栓的總拉力；v 對鉸制孔用螺栓，則按橫向載荷或（和）轉矩確定螺栓對鉸制孔用螺栓，則按橫向載荷或（和）轉矩確定螺栓的工作剪力，求得受力最大的螺栓及其所受的剪力后，的工作剪力，求得受力最大的螺栓及其所受的剪力后，再進行單個螺栓聯接強度的計算。再進行單個螺栓聯接強度的計算。v 強度式強度式43 . 1212dFca一、螺紋聯接件一、螺

47、紋聯接件材料材料p 螺栓、螺柱、螺釘常用材料：螺栓、螺柱、螺釘常用材料：（Q215、10）低碳鋼、（）低碳鋼、（Q235、35、45）中碳鋼；）中碳鋼；p 特殊用途特殊用途( (防磁、導電防磁、導電):): 特殊鋼、銅合金、鋁合金等。特殊鋼、銅合金、鋁合金等。p 沖擊振動場合用：沖擊振動場合用：低合金鋼、合金鋼如：低合金鋼、合金鋼如：15Cr、40Cr、 30CrMnSi等等p 墊圈墊圈：Q235、15、 35彈簧墊圈彈簧墊圈： 65Mn 5-7 螺栓的材料和許用應力螺栓、螺柱、螺釘的性能等級v 螺栓、螺柱、螺釘的性能等級分為螺栓、螺柱、螺釘的性能等級分為9級。級。v 作為標準零件，螺紋連接件

48、是按其性能等級選用的。對于一作為標準零件，螺紋連接件是按其性能等級選用的。對于一定性能等級的螺紋連接件應具備一定的強度極限。定性能等級的螺紋連接件應具備一定的強度極限。3.6 4.6 4.8 5.6 58 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9B/10010s/B螺母的性能等級螺母的性能等級分為 7 級。 4 5 6 8 9 10 12v一般用途：通常選用一般用途：通常選用4.8級左右的螺栓；級左右的螺栓；v重要場合：要選用高的性能等級，如在壓力容器中常重要場合：要選用高的性能等級，如在壓力容器中常采用采用 8.8 級的螺栓；級的螺栓；v螺母的性能等級應不低于與其相配螺栓的性能等級。螺母的

49、性能等級應不低于與其相配螺栓的性能等級。選用原則：選用原則：螺紋連接件的許用應力與載荷性質螺紋連接件的許用應力與載荷性質( (靜、變載荷靜、變載荷) )、裝配情況、裝配情況( (松、緊聯接松、緊聯接) )、材料、結構尺寸有關。、材料、結構尺寸有關。許用拉應力：許用拉應力： 許用擠壓應力：許用擠壓應力： SsSsPsPS-被連接件為鋼被連接件為鋼PBPS-被連接件為鑄鐵被連接件為鑄鐵S S, , Sp-安全系數，其取值詳見下頁表。安全系數，其取值詳見下頁表。二、螺紋連接件的許用應力許用切應力：許用切應力： 潘存云教授研制表表5-10 5-10 螺栓聯接的安全系數螺栓聯接的安全系數S S 碳素鋼碳

50、素鋼 54 42.5 2.52 碳素鋼碳素鋼 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M16M16 M16 M30 M30M60不控制不控制預緊力預緊力的計算的計算控制預控制預緊力的緊力的計算計算受載類型受載類型 靜載荷靜載荷 變載荷變載荷松螺栓聯接松螺栓聯接 1.21.7合金鋼合金鋼 5.75 53.4 3.43 合金鋼合金鋼 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54 )鋼：鋼：S=2.5， Sp= 1. 25， 鋼：鋼：S=3.55， Sp= 1. 5鑄鐵：鑄鐵：Sp=2.02.5， 鑄鐵：鑄鐵： Sp= 2.5

51、3鉸制孔用鉸制孔用螺栓聯接螺栓聯接受軸受軸向及向及橫向橫向載荷載荷的普的普通螺通螺栓聯栓聯接接緊緊螺螺栓栓聯聯接接5-8 提高螺栓連接強度的措施v 對螺紋連接，希望的失效形式是對螺紋連接，希望的失效形式是螺桿斷裂螺桿斷裂，而不是，而不是螺母脫螺母脫扣扣（前者突然發生，容易發現，后者逐漸發生，很難發（前者突然發生，容易發現，后者逐漸發生，很難發現），所以，螺栓連接的強度主要取決于螺栓的強度。現），所以，螺栓連接的強度主要取決于螺栓的強度。v 提高螺紋連接強度的措施通常從以下兩個方面考慮：提高螺紋連接強度的措施通常從以下兩個方面考慮：（一）降低影響螺栓疲勞強度的應力幅；（一）降低影響螺栓疲勞強度的

52、應力幅；（二）改善螺紋牙上載荷分布不均的現象；（二）改善螺紋牙上載荷分布不均的現象；（三）減小應力集中的影響；（三）減小應力集中的影響；（四）采用合理的制造工藝方法。（四）采用合理的制造工藝方法。一、降低影響螺栓強度的應力幅一、降低螺栓總拉力一、降低螺栓總拉力 F2 的變化范圍的變化范圍軸向工作載荷軸向工作載荷 F 的變化范圍的變化范圍: 0 F，總拉力，總拉力 F2 的變化范圍為：的變化范圍為：Cb+ CmCbF0 F0 +F Cb 或或 Cm F2 變化范圍變化范圍 F 潘存云教授研制潘存云教授研制F0 m b措施一：措施一：降低螺栓剛度（降低螺栓剛度（ Cb Cb , b Cm , m

53、m ） F F F1 F2 F2F F m F1雖然F = =FF F強調殘余預緊力減小但有F F強調殘余預緊力減小F = =F前兩種措施會導致殘余預緊力減小，使密封性能降低。為保證可靠工作，可適當增大預緊力。F2F F F1 b F0 m bF F F1 F2 降低螺栓總拉力降低螺栓總拉力 F2 的變化范圍的變化范圍降低螺栓總拉力降低螺栓總拉力 F2 的變化范圍的變化范圍措施三：措施三：綜合措施（綜合措施（ Cb Cm , F0 F0 ）bF0m F = =F， F1 = =F 1F FFF1FF0 bF F F1 F2 m 采用柔性結構：加采用柔性結構：加彈性元件彈性元件、或采用、或采用柔

54、性螺栓柔性螺栓。因密封采用軟墊片將降低被聯接件的剛度，這時可采用 v 減小螺栓剛度的方法減小螺栓剛度的方法降低應力幅的措施有密封要求時，采用有密封要求時，采用金屬薄墊片金屬薄墊片；或者采用；或者采用 O 型密封圈型密封圈v 增大被連接件剛度的方法增大被連接件剛度的方法降低應力幅的措施二、改善螺紋牙上載荷分布不均的現象v改變螺栓受力形式：減少變載和振動；改變螺栓受力形式：減少變載和振動；v使各圈螺紋受力均勻：加厚螺母、懸置螺母、使各圈螺紋受力均勻：加厚螺母、懸置螺母、內斜螺母、環槽螺母、鋼絲螺套；內斜螺母、環槽螺母、鋼絲螺套；v采用減載結構：減載銷、減載套筒、減載鍵；采用減載結構：減載銷、減載套

55、筒、減載鍵；v避免偏載：采用球面墊圈、斜面墊圈、凸臺、避免偏載：采用球面墊圈、斜面墊圈、凸臺、沉頭座、腰環或細長螺栓。沉頭座、腰環或細長螺栓。加厚螺母v 螺紋連接受載時螺栓受拉螺紋連接受載時螺栓受拉伸，外螺紋的螺距增大；伸，外螺紋的螺距增大；螺母受壓縮，內螺紋的螺螺母受壓縮，內螺紋的螺距減小。約有距減小。約有 1/3 的載荷的載荷集中在第一圈，第八圈以集中在第一圈，第八圈以后的螺紋牙幾乎不承受載后的螺紋牙幾乎不承受載荷。因此，采用螺紋牙圈荷。因此，采用螺紋牙圈數過多的數過多的加厚螺母，并不加厚螺母，并不能提高聯接的強度能提高聯接的強度。均載螺母懸置螺母環槽螺母內斜螺母均載螺母三、減小應力集中的

56、影響v減少應力集中包括減少螺紋應力集中（圓角與減少應力集中包括減少螺紋應力集中（圓角與卸載結構）、采用冷鐓螺栓頭和滾壓螺紋、進卸載結構）、采用冷鐓螺栓頭和滾壓螺紋、進行熱處理等。行熱處理等。v設計、制造和裝配上應力求避免螺紋連接產生設計、制造和裝配上應力求避免螺紋連接產生附加彎曲應力，以免嚴重降低螺栓的強度附加彎曲應力，以免嚴重降低螺栓的強度采用較大圓角或卸載結構降低應力集中r=0.2dr0.2dr10.15d ; r21.0d ; h0.5a) 加大圓角b) 卸載槽c) 卸載過渡結構 螺栓上的螺紋（特別是螺紋的收尾）、螺栓頭和螺栓桿的過渡處以及螺栓螺栓上的螺紋（特別是螺紋的收尾）、螺栓頭和螺

57、栓桿的過渡處以及螺栓橫截面積發生變化的部位，都要產生應力集中。為減少應力集中，可以橫截面積發生變化的部位，都要產生應力集中。為減少應力集中，可以采用較大的圓角和卸載結構，或將螺紋收尾改為退刀槽等特殊結構。采用較大的圓角和卸載結構，或將螺紋收尾改為退刀槽等特殊結構。承受橫向載荷的減載元件減載銷減載銷減載套筒避免偏載四、采用合理的制造工藝方法v冷鐓和滾壓工藝冷鐓和滾壓工藝不僅可降低應力集中，不切斷材不僅可降低應力集中，不切斷材料纖維，使金屬流線走向合理，而且有冷作硬化料纖維，使金屬流線走向合理，而且有冷作硬化的效果，使表層留有殘余應力。因而，滾壓螺紋的效果，使表層留有殘余應力。因而，滾壓螺紋比切削

58、螺紋的疲勞強度提高比切削螺紋的疲勞強度提高3040%。如果熱處理。如果熱處理后再滾壓，則可提高后再滾壓，則可提高70100%。例題 圖示為一固定在鋼制圖示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵托架。立柱上的鑄鐵托架。2 . 0, 2 . 1,15. 0,235,50, 3, 4,48002110cccKfMpSZNPsas已知：解：解： 螺栓組受力螺栓組受力 在在p 的作用下，螺栓組承受以下載荷：的作用下，螺栓組承受以下載荷： 軸向力：軸向力： sin1pp 橫向力：橫向力： cos2pp 翻轉力矩：翻轉力矩： 15016021ppM1）軸向力）軸向力P1作用下各螺栓所受拉力相同作用下各螺栓所受拉力相同4

59、1pFa2）在翻轉力矩作用下，上面兩個螺栓受載最大且相）在翻轉力矩作用下，上面兩個螺栓受載最大且相 同同2max1404140MF 總工作載荷：總工作載荷： maxFFFa3）在橫向載荷）在橫向載荷P2作用下，底板不滑移。作用下，底板不滑移。21pKmzfFs22120pKFcccFmzfsa4）螺栓所受的總拉力）螺栓所受的總拉力 確定螺栓直徑（選螺栓的材料、定性能等級）確定螺栓直徑（選螺栓的材料、定性能等級） 由強度條件由強度條件 2123 . 14dF 求求d1，選參數。，選參數。 FcccFF211025-9 螺旋傳動螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現傳螺旋傳動是利用螺桿和螺母組

60、成的螺旋副來實現傳動要求的，主要用于將回轉運動轉變為直線運動，動要求的，主要用于將回轉運動轉變為直線運動，同時傳遞運動和動力。同時傳遞運動和動力。螺旋傳動的運動形式螺桿轉動，螺母移動。螺桿轉動，螺母移動。車床絲杠、刀架的移動機構車床絲杠、刀架的移動機構螺母轉動，螺桿移動螺母轉動，螺桿移動。結構復雜，很少用。結構復雜，很少用。螺母固定，螺桿轉動并移動螺母固定，螺桿轉動并移動。螺旋壓力機及千斤頂；。螺旋壓力機及千斤頂；螺桿固定，螺母轉動并移動。螺桿固定，螺母轉動并移動。鉆床工作臺；鉆床工作臺；調整螺旋調整螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋類類型型按用按用途分途分傳力螺旋傳力螺旋傳導螺旋傳導螺旋滑動螺旋滑動螺旋滾