第13章

螺紋連接第13章螺紋連接

連接螺紋連接可拆連接不可拆連接鍵連接銷連接焊接鉚接粘接13.1螺紋的主要參數和常用類型13.1.1螺紋的形成及其分類1.螺紋的形成

●螺旋線的形成Ph右旋、單頭Ph左旋、單頭右旋、雙頭●螺紋的形成右旋單線三角形螺紋右旋單線矩形螺紋●螺紋的形成右旋雙線三角形螺紋●螺紋的形成2.螺紋的分類

●根據螺紋分布部位分類

內螺紋外螺紋矩形螺紋30

三角形螺紋30

3

鋸齒形螺紋梯形螺紋15

2.螺紋的分類

●根據螺紋牙型分類

2.螺紋的分類

●根據螺旋線方向分類

右旋螺紋

左旋螺紋

右旋單線螺紋

右旋雙線螺紋2.螺紋的分類

●根據螺旋線數目分類

13.1.2螺紋的主要參數●大徑d(D)最大直徑，稱為公稱直徑。●小徑d1(D1)

最小直徑，外螺紋的危險尺寸。

●中徑d2(D2)軸向剖面內牙厚等于牙間寬處的圓柱直徑。d2d1dPh2P13.1.2螺紋的主要參數d2d●螺距P

相鄰兩牙同側齒廓對應兩點的軸向距離。●線數n螺紋的螺旋線數，為便于制造，一般線數n4。

●

導程Ph

同一條螺旋線相鄰兩螺紋牙對應點的軸向距離。單線螺紋Ph

P，多線螺紋Ph

nP

。

Pd1

13.1.2螺紋的主要參數●螺紋升角

螺紋中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角。●牙型角

●牙側角

對稱牙型：

/2。Ph2Pd1d2dP

矩形螺紋30

三角形螺紋30

3

鋸齒形螺紋梯形螺紋15

●牙型角、牙側角13.1.3機械設備中常用的螺紋

機械設備中常用的螺紋有三角形、矩形、梯形和鋸齒形螺紋。

三角形螺紋牙型角大，當量摩擦系數fv大，自鎖性好，且牙根厚，強度高，當效率低，所以多用于緊固連接。其余三種螺紋主要用于傳動。知識回顧1.螺紋副的兩種作用？

傳動和連接2.單線螺紋、多線螺紋的用途？連接：單線螺紋傳動：多線螺紋3.幾種牙型螺紋用途？連接：三角螺紋傳動：矩形、鋸齒形、梯形螺紋

第二節螺旋副的受力分析、效率和自鎖QT1問題的提出：1.受力分析2.效率問題螺旋千斤頂1.受力分析2.效率問題3.自鎖問題問題的提出：Q螺旋千斤頂一、力學模型T1T1d2QFF一力學模型

T1Q一、力學模型Q

+

ρQNRFfFRF

二、螺母向上（擰緊）

摩擦角ρ：（1）d2F

ρQNRFfF

摩擦角ρ：（1）（2）二、螺母向上（擰緊）

當螺母旋轉一周時:

螺旋副的效率輸入功：輸出功：ST1

當螺母旋轉一周時:輸入功：輸出功：

S

螺旋副的效率Q效率:（3）

在工程應用中：010203040506070809010080604020螺紋升角效率h（%）

螺旋副的效率三螺母向下（螺旋副的自鎖）

QNFfρFR

-ρQFR(4)當

=

時，Ｆ=０

當

時，Ｆ

０(4)當

=

時，Ｆ=０三螺旋副的自鎖QRQρFfRN自鎖條件：(5)(4)當

=

時，Ｆ=０三螺旋副的自鎖當

時，Ｆ

０

QRQρFfRN

FF螺旋副自鎖的用處：連接用的螺旋副，緊固物件可自動防松；螺旋千斤頂舉重物，可自動防止重物下落。（6）小結：矩形螺旋副力關系、效率、自鎖條件一般升角越小，螺紋效率低，越易自鎖。（7）

FaFN螺母螺桿Fa螺母F

N

13.2.2非矩形螺紋

螺桿當螺旋副作相對運動時，工作表面的摩擦力分別為

當量摩擦系數fv為結論

在Fa和f相同的條件下，F

N>FN，F

f>Ff。引入當量摩擦系數后，得非矩形螺紋作用力的計算公式與矩形螺紋的相應計算公式具有相同的形式。或

varctanfv（1）三角形螺紋用于連接，其它螺紋用于傳動。（2）單線螺紋用于連接，多線螺紋用于傳動。結論（記住），自鎖性能好。（3）三角形螺紋摩擦力增大是幾何因素造成的，而不是材料間的摩擦系數增大造成的。13.3螺紋連接的類型和螺紋連接件13.3.1螺紋連接的基本類型普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接13.3螺紋連接的類型和螺紋連接件13.3.1螺紋連接的基本類型雙頭螺柱連接螺釘連接13.3螺紋連接的類型和螺紋連接件13.3.1螺紋連接的基本類型緊定螺釘連接特殊結構的螺紋連接吊環螺釘連接地腳螺栓連接13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結構型式和尺寸均已標準化，設計時應根據有關標準選用。普通螺栓鉸制孔用螺栓內六方螺栓開槽沉頭螺釘A型開槽盤頭螺釘B型開槽盤頭螺釘13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結構型式和尺寸均已標準化，設計時應根據有關標準選用。A型十字槽盤頭螺釘B型十字槽盤頭螺釘13.3.2螺紋連接件螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結構型式和尺寸均已標準化，設計時應根據有關標準選用。緊定螺釘自攻螺釘13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結構型式和尺寸均已標準化，設計時應根據有關標準選用。六角螺母圓螺母13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結構型式和尺寸均已標準化，設計時應根據有關標準選用。B型平墊圈A型平墊圈13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結構型式和尺寸均已標準化，設計時應根據有關標準選用。A型雙頭螺柱B型雙頭螺柱13.3.2螺紋連接件螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結構型式和尺寸均已標準化，設計時應根據有關標準選用。13.4.1受拉螺栓連接的強度計算1.松螺栓連接FaFa用于驗算用于設計13.4單個螺栓連接的強度計算FR2FR2FRF

F

2.只受預緊力的緊螺栓連接預緊力的大小為F

fszm

kfFR擰緊螺母時，螺栓除受預緊力F

產生的拉應力

外，還受螺紋力矩T1產生的切應力

作用FR2FR2FRF

F

常用的M10~M68的鋼制普通螺栓，可取

v

0.17，d2

1.1d1，tan

0.05，則

0.5

。鋼制螺栓是塑性材料，根據第四強度理論，其當量應力為只受預緊力的緊螺栓連接的強度條件為同時受拉伸和扭轉作用的緊連接螺栓，可把拉力增大30%當作純拉伸來計算螺栓的強度，以考慮切應力的影響，也簡化了螺栓強度的計算。13.4.2受剪螺栓連接的強度計算

主要失效形式

螺栓桿被剪斷、螺栓桿與孔壁接觸表面壓潰。d0hFSFSd0h1h3h2FSFS13.4.2受剪螺栓連接的強度計算d0hFSFSd0h1h3h2FSFS1.螺栓桿的抗剪強度條件13.4.2受剪螺栓連接的強度計算d0hFSFSd0h1h3h2FSFS2.螺栓桿與孔壁接觸表面的擠壓強度條件13.4.3螺紋連接件的材料及許用應力

一般采用碳素鋼，如Q215、Q235、35和45號鋼等。重要場合選用合金鋼，如用15Cr、30CrMnSi、40Cr等。國家標準規定螺紋連接件按其力學性能進行分級（表13

4）。13.5螺紋連接的擰緊與防松13.5.1螺紋連接的擰緊

擰緊螺母時，螺栓和被連接件受到預緊力F

的作用，擰緊螺母需要的擰緊力矩T是螺紋阻力矩T1與螺母支承面摩擦力矩Tf之和。F

d0dTTfT1TD0T1TfTf

F

fcrfT

T1

Tf對于M10~M64的粗牙普通鋼制螺栓，擰緊時通常采用標準扳手，在無潤滑條件時，擰緊力矩T的近似計算式為T0.2F

d

如果用這個預緊力擰緊M12以下的鋼制螺栓，就很可能過載折斷。因此，對于重要的連接，應盡可能不采用直徑過小的螺栓。必須使用時，應嚴格控制其預緊力矩。控制預緊力的方法測力矩扳手定力矩扳手13.5.2螺紋連接的防松

摩擦防松

⑴