螺纹联接的强度计算.ppt

5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计联接的分类联接的分类:动联接：动联接：静联接静联接：静联接静联接可拆联接：可拆联接：不可拆联接：不可拆联接：过盈联接过盈联接不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接即各种运动副。即各种运动副。在机器工作中，不允许零部件之在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。间存在相对运动的联接。如如螺纹联接螺纹联接、键联接键联接等。等。如如铆接铆接、焊接焊接、胶接胶接等。等。联接概述联接概述螺栓联接螺栓联接联接概述联接概述铆铆 接接联接概述联接概述焊接的齿轮结构焊接的齿轮结构焊焊 接接焊接的减速箱体焊接的减速箱体联接概述联接概述联接概述联接概述键联接键联接联接概述联接概述5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计一、螺纹的形成一、螺纹的形成d2螺螺旋旋线线一一动动点点在在一一圆圆柱柱体体的的表表面面上上，一一边边绕绕轴轴线线等等速速旋旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺螺纹纹一一平平面面图图形形沿沿螺螺旋旋线线运运动动，运运动动时时保保持持该该图图形形通通过过圆柱体的轴线，就得到螺纹。圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹5-5-1 1 螺纹螺纹螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。二、螺纹的分类二、螺纹的分类螺旋千斤顶螺旋千斤顶5-5-1 1 螺纹螺纹矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹1515 3030 3 3 3030 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分:用于传动：矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹用于传动：矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹用于联接：三角形螺纹用于联接：三角形螺纹（牙形角55或60）5-5-1 1 螺纹螺纹5-5-1 1 螺纹螺纹三角形螺纹按母体形状分三角形螺纹按母体形状分:圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹管螺纹管螺纹普通螺纹牙形角为60，管螺纹牙形角55三角形螺纹三角形螺纹普通螺纹普通螺纹=60管螺纹管螺纹=55普通螺纹以大径普通螺纹以大径d为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为其中螺距最大的称为粗牙螺纹粗牙螺纹，其余的统称为，其余的统称为细牙螺纹细牙螺纹。60Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙普通螺纹普通螺纹:三角形螺纹三角形螺纹5-5-1 1 螺纹螺纹表表10-1 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mm3 0.5 2.675 2.459 3 0.5 2.675 2.459 公称直径（大径）公称直径（大径）粗粗 牙牙 细细 牙牙 D d D d 螺距螺距P P 中径中径 D D2 2 d d2 2 小径小径 D D2 2 d d2 2 螺距螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545 4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25,1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25,1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5,1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5,1.25 0.5(14)2 12.701 11.835 (14)2 12.701 11.835 1.5,11.5,116 2 14.701 13.835 16 2 14.701 13.835 (18)2.5 16.376 15.294 (18)2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 20 2.5 18.376 17.294 (20)2.5 20.376 19.294 (20)2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 24 3 22.052 20.752 (27)3 25.052 23.752 (27)3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2,1.5,12,1.5,1注：括号内的公称直径为第二系列注：括号内的公称直径为第二系列 H=0.866P dH=0.866P d2 2=d-0.6495P d=d-0.6495P d1 1=d-1.0825P=d-1.0825PD D1 1、d d1 1-内、外螺纹小径内、外螺纹小径 D D2 2、d d2 2-内、外螺纹中径内、外螺纹中径 D D、d d -内、外螺纹大径内、外螺纹大径 P-P-螺距螺距 标记示例：标记示例：M24(M24(粗牙普通螺纹、直径粗牙普通螺纹、直径2424、螺距、螺距3)3)M24X1.5(M24X1.5(细牙普通螺纹细牙普通螺纹,直径直径24,24,螺距螺距1.5)1.5)P PP/8P/8P/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 60Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙粗牙螺纹粗牙螺纹应用最广应用最广细牙螺纹细牙螺纹的优点：小径大、强度高、升角小、自锁性好，的优点：小径大、强度高、升角小、自锁性好，缺点：不耐磨易滑扣。缺点：不耐磨易滑扣。应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。5-5-1 1 螺纹螺纹用螺纹密封的管螺纹用螺纹密封的管螺纹管螺纹管螺纹公称直径公称直径-管子的公称通径。管子的公称通径。强调与普通螺纹不同非螺纹密封的管螺纹非螺纹密封的管螺纹55 dd2d1P55 dd2d1P25-5-1 1 螺纹螺纹梯形螺纹：梯形螺纹：梯梯 形形锯齿形锯齿形30330为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角比三角形螺纹的要小得多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙，应用较广。锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。锯齿形螺纹锯齿形螺纹:常用于传动。常用于传动。=15=35-5-1 1 螺纹螺纹按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分:5-5-1 1 螺纹螺纹右旋右旋螺纹螺纹左旋左旋螺纹螺纹按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分:n 4n 4多线螺纹多线螺纹单线螺纹单线螺纹PSS=2PPSPS=P三、普通螺纹的主要参数三、普通螺纹的主要参数大径大径d d 螺纹的螺纹的公称直径公称直径。小径小径d d1 1 用于联接的用于联接的强度计算强度计算。中径中径d d2 2 用于联接的几何计算。用于联接的几何计算。d d1 1d d2 2d d5-5-1 1 螺纹螺纹牙型角牙型角，牙侧角，牙侧角 P/2P/2P/2P/2螺距螺距P P线数线数n n导程导程S S S S=nPnP。升角升角 d1d2d S SP Pdd2 2S 5-5-1 1 螺纹螺纹d2PS S5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计一、螺纹联接的基本类型一、螺纹联接的基本类型1.螺栓联接螺栓联接分为：分为：普通螺栓联接普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接普通螺栓普通螺栓铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓应用广泛应用广泛5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接相同：均为通孔，装拆较薄件注意制图、结构的关系孔与螺杆孔与螺杆之间留有之间留有间隙间隙螺杆与螺杆与孔壁接孔壁接触触有配合，成本高：螺杆精度、用铰刀铰孔5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件凸缘凸缘联轴器联轴器:铰制孔螺栓铰制孔螺栓 普通螺栓普通螺栓 对中榫对中榫 5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件2.双头螺柱联接双头螺柱联接3.螺钉联接螺钉联接可可经经常常装装拆拆不不可可经经常常装装拆拆相同：一个为非通孔，装拆较厚件注意制图、结构的关系5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件4.紧定螺钉联接紧定螺钉联接1 14 4种类型螺纹联接的结构改错种类型螺纹联接的结构改错5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件平端紧定螺钉平端紧定螺钉锥端紧定螺钉锥端紧定螺钉圆柱端紧定螺钉圆柱端紧定螺钉其它：地脚螺栓其它：地脚螺栓 吊环螺栓吊环螺栓 T T形槽螺栓形槽螺栓5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件六角头六角头螺栓螺栓LL0d 精度分精度分A A、B B、C C三级，通用机械中多用三级，通用机械中多用C C级。级。螺纹有粗牙和细牙之分。螺纹有粗牙和细牙之分。细牙螺纹用于细小零件、薄壁零细牙螺纹用于细小零件、薄壁零件或受冲击有变载荷的联接。件或受冲击有变载荷的联接。5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件 两端螺纹可相同或不同，螺柱可带退刀槽或制成腰杆，两端螺纹可相同或不同，螺柱可带退刀槽或制成腰杆，也可制成全螺纹。也可制成全螺纹。双头螺柱双头螺柱B型型bldA型型bld5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件螺钉螺钉 头部形状有圆头、扁圆头、头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等。头部六角头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽和内六起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。角孔等形式。5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件紧定螺钉紧定螺钉 锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中，适用于紧定空心轴上的零件位置。中，适用于紧定空心轴上的零件位置。905-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件自攻自攻螺钉螺钉 头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件六角六角螺母螺母 根据厚度分为标准螺母和薄型螺母两种。制造精度分为根据厚度分为标准螺母和薄型螺母两种。制造精度分为A A、B B、C C三级，分别与相同级别的螺柱配合使用。三级，分别与相同级别的螺柱配合使用。5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件圆圆螺母与止动垫圈螺母与止动垫圈 圆螺母常与止动垫圈配圆螺母常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插用，装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内，而将垫圈入轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。螺母即被锁紧。Dbb5-2 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件螺纹联接的类型与标准联接件垫圈垫圈 平垫圈分为平垫圈分为A A级和级和C C级两种。用于同一螺纹直径的垫圈级两种。用于同一螺纹直径的垫圈又分为特大、大、普通和小的四种规格，特大垫圈主要在又分为特大、大、普通和小的四种规格，特大垫圈主要在铁木结构上使用。铁木结构上使用。斜垫圈只用于倾斜的支承面上。斜垫圈只用于倾斜的支承面上。5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计预紧力预紧力预紧的目的预紧的目的 大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载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，这个预加作用力称为预紧力。荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。增加联接的增加联接的可靠性可靠性和和紧密性紧密性。拧紧后，螺纹联接件的预紧应力不得超拧紧后，螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限过其材料的屈服极限s ss的的80%预紧力的确定原则：预紧力的确定原则：TFaFa碳素钢螺栓碳素钢螺栓合金钢螺栓合金钢螺栓5-3 5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧Tv 预紧力的控制：预紧力的控制：5-3 5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧测测力矩扳手力矩扳手定定力矩扳手力矩扳手 注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小(M12)的螺栓。的螺栓。v 预紧力和预紧力矩之间的关系预紧力和预紧力矩之间的关系：5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计螺纹联接防松的实质在于螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动限制螺旋副的相对转动。按工作原理可分为三类：按工作原理可分为三类：1.摩擦防松摩擦防松对顶螺母对顶螺母自锁自锁螺母防松螺母防松5-4 5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松弹簧垫圈弹簧垫圈尼龙圈锁尼龙圈锁紧螺母紧螺母5-4 5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松2.机械防松机械防松止动止动垫圈垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈串联钢丝串联钢丝开口销与开槽六角螺母开口销与开槽六角螺母3.不可拆防松不可拆防松（铆冲；粘接；（铆冲；粘接；焊接）焊接）11.5P用冲头用冲头冲冲23点点冲点防松法冲点防松法粘合法防松粘合法防松涂涂粘合剂粘合剂5-4 5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计 分析步骤：分析步骤：对螺栓组进行受力分析对螺栓组进行受力分析 确定受力最大的螺栓及其所受的力确定受力最大的螺栓及其所受的力 对单个对单个螺栓螺栓进行强度计算进行强度计算一、概述一、概述 大多数机械中，螺栓都是成组使用的。大多数机械中，螺栓都是成组使用的。5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算FFTM二、单个螺栓联接的强度计算二、单个螺栓联接的强度计算5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算普通螺栓联接普通螺栓联接单个螺栓承受单个螺栓承受轴向力轴向力Fa铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接单个螺栓承受单个螺栓承受横向力横向力FFaFaFFd05-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算（一）（一）普通螺栓联接普通螺栓联接受受轴向力轴向力Fa的强度计算的强度计算失效形式失效形式：计算准则：计算准则：紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算Fa=F0的情况的情况FaF0F工作工作的情况的情况FaFa（一）（一）普通螺栓联接普通螺栓联接受受轴向力轴向力Fa的强度计算的强度计算5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算失效形式：失效形式：螺栓杆和螺纹部分发螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或拉断。生塑性变形或拉断。90的螺栓为疲劳断裂的螺栓为疲劳断裂计算准则：计算准则：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。%15%20%655-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算（一）（一）普通螺栓联接普通螺栓联接受受轴向力轴向力Fa的强度计算的强度计算失效形式失效形式：计算准则：计算准则：紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算Fa=F0的情况的情况FaF0F工作工作的情况的情况FaFaFaFa/2Fa/2松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算即Fa工作拉力，单位：工作拉力，单位：N；d d1 1螺栓危险截面的直径，单位：螺栓危险截面的直径，单位：mm；螺栓材料的许用拉应力，单位：螺栓材料的许用拉应力，单位：MPa。5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算 螺栓与螺母的其他尺寸（螺纹牙、螺栓头、光杆）和螺母、垫片等，是根据等强度原则及经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。可按螺栓大径d由标准选取5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算（一）（一）普通螺栓联接普通螺栓联接受受轴向力轴向力Fa的强度计算的强度计算失效形式失效形式：计算准则：计算准则：紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算Fa=F0的情况的情况FaF0F工作工作的情况的情况FaFa5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算 螺栓受螺栓受轴向拉力轴向拉力Fa和螺纹和螺纹摩擦力矩摩擦力矩T1的双重作用。的双重作用。拉应力：拉应力：扭转切应力：扭转切应力：按第四强度理论按第四强度理论进行拉扭合成：进行拉扭合成：强度条件强度条件：记住：记住：1.3系数的由来系数的由来T1FaFaFaFa5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算（一）（一）普通螺栓联接普通螺栓联接受受轴向力轴向力Fa的强度计算的强度计算失效形式失效形式：计算准则：计算准则：紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算Fa=F0的情况的情况FaF0F工作工作的情况的情况FaFaF Ff f F F Ks防滑系数，防滑系数，Ks=1.11.3。螺栓组预紧螺栓组预紧K Ks s工作原理：工作原理：预紧力预紧力F0 压紧被联接件压紧被联接件结合面上产生摩擦力结合面上产生摩擦力Ff由摩擦力与外载荷由摩擦力与外载荷F平衡平衡z螺栓个数螺栓个数i接合面数接合面数5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算 螺栓组受横向载荷螺栓组受横向载荷FFa=F0的情况的情况强度计算强度计算FF/2F/2F0F0F0F0螺栓组预紧螺栓组预紧工作原理：工作原理：预紧力预紧力F0压紧被联接件压紧被联接件结合面上产生摩擦力结合面上产生摩擦力Ff摩擦阻力矩摩擦阻力矩Tf与外载荷与外载荷T平衡平衡5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算 螺栓组受转矩螺栓组受转矩T强度计算强度计算：Tri fF0 fF0如：凸缘如：凸缘联轴器联轴器:5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算TrfF0强度计算强度计算：普通螺栓普通螺栓 取取i1 1，f0.20.2，有，有F F0 055F F 故螺栓直径很故螺栓直径很大。为减小螺栓直径，可采用大。为减小螺栓直径，可采用减载措施减载措施。减载装置：减载装置：5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算对于单个螺栓，对于单个螺栓，减载键减载键减载减载套筒套筒减载销减载销FaFaF0F05-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算（一）（一）普通螺栓联接普通螺栓联接受受轴向力轴向力Fa的强度计算的强度计算失效形式失效形式：计算准则：计算准则：紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算Fa=F0的情况的情况FaF0F工作工作的情况的情况FaFaFaF0F工作工作的情况的情况 各个螺栓受载相同，各个螺栓受载相同，每个螺栓所受每个螺栓所受轴向工作载荷轴向工作载荷：受轴向载荷的螺栓组联接受轴向载荷的螺栓组联接 加载前，各个螺栓承受预紧力加载前，各个螺栓承受预紧力F0的作用；的作用；加载后，各个螺栓所受轴向工作载荷为加载后，各个螺栓所受轴向工作载荷为F，则每个螺栓所承受的总载荷则每个螺栓所承受的总载荷F2(Fa)=?单个螺栓所承受的总载荷单个螺栓所承受的总载荷Fa：5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算pFFD1D2特别注意，特别注意，轴向载荷轴向载荷：F2 F0+F5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算松弛状态松弛状态预紧状态预紧状态受载变形受载变形加预紧力加预紧力F0后后螺栓受拉伸长螺栓受拉伸长 b被联接件受压缩短被联接件受压缩短 m加载加载F后后:螺栓总伸长量增加为螺栓总伸长量增加为:被联接件压缩量减少为：被联接件压缩量减少为：b+m-螺栓所受总拉力为：螺栓所受总拉力为：残余预紧力：残余预紧力：F1 F2=F1+FF0 被联接件放松了 mbb+F1F1F1F1mF0F0F0F0FFFF2F1bm bbF0b螺栓变形螺栓变形力力Ob螺栓变形螺栓变形力力ObF0mm力力联接件变形联接件变形OmmOm5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算动画演示动画演示F0F-螺栓的相对刚度螺栓的相对刚度Cb+CmCbF2=F1+F=F0+F有：有：螺栓的相对刚度螺栓的相对刚度（在（在0 01 1间变动）间变动）垫片类型垫片类型 金属垫片或无垫片金属垫片或无垫片 皮革皮革 铜皮石棉铜皮石棉 橡胶橡胶 0.20.3 0.7 0.8 0.90.20.3 0.7 0.8 0.9C Cb b +C CmmC Cb b5-4 5-4 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算F0bmb螺栓变形螺栓变形力力ObmOmFF2F1F F1残余预紧力，为保证联接的紧密性，应使残余预紧力，为保证联接的紧密性，应使 F1 0，一般根据一般根据使用性质确定使用性质确定F1的大小。残余预紧力可参考：的大小。残余预紧力可参考：密封性密封性 有冲击有冲击 不稳定不稳定 载荷稳定载荷稳定 地脚螺栓地脚螺栓1.51.8F 1.01.5F 0.61.0F 0.20.6F F5-4 5-4 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算F2=F1+F=F0+F因螺栓所受的轴向力因螺栓所受的轴向力FaF2，故有：，故有：静强度条件：静强度条件：螺栓材料的对称循环拉压疲劳螺栓材料的对称循环拉压疲劳极限，极限，MPaMPa。5-4 5-4 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算螺栓的疲劳强度精确校核：螺栓的疲劳强度精确校核：掌握定性分析掌握定性分析F0b螺栓变形螺栓变形力力ObmOm螺栓中总拉力的变化螺栓中总拉力的变化F2FF1F时间时间二、单个螺栓联接的强度计算二、单个螺栓联接的强度计算5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算普通螺栓联接普通螺栓联接单个螺栓承受单个螺栓承受轴向力轴向力Fa铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接单个螺栓承受单个螺栓承受横向力横向力FFaFaFFd05-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算（二）（二）铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接受受横向力横向力F F的强度计算的强度计算失效形式失效形式：计算准则：计算准则：强度计算强度计算：使用场合使用场合：FFd0（二）（二）铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接受受横向力横向力F F的强度计算的强度计算5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算失效形式失效形式：螺栓杆和孔壁的贴合面压溃螺栓杆和孔壁的贴合面压溃 螺栓杆螺栓杆剪断剪断计算准则计算准则：保证保证联接的挤压强度联接的挤压强度和和螺栓的剪切强度螺栓的剪切强度FFd05-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算（二）（二）铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接受受横向力横向力F F的强度计算的强度计算失效形式失效形式：计算准则：计算准则：强度计算强度计算：使用场合使用场合：FFd0单个螺栓的受力为单个螺栓的受力为F1）螺栓杆与孔壁的挤压强度：螺栓杆与孔壁的挤压强度：2）螺栓杆的剪切强度：螺栓杆的剪切强度：d0螺栓光杆的直径（螺栓孔直径）螺栓光杆的直径（螺栓孔直径）Lmin螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，设计时应使螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，设计时应使Lmin1.25d0强度计算：强度计算：5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算FFd0Lmin5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算（二）（二）铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接受受横向力横向力F F的强度计算的强度计算失效形式失效形式：计算准则：计算准则：强度计算强度计算：使用场合使用场合：FFd0单单个螺栓所受横向载荷：个螺栓所受横向载荷：由由螺栓与孔壁的挤压螺栓与孔壁的挤压和和螺栓的剪切螺栓的剪切承受载荷承受载荷工作原理：工作原理：5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算 螺栓组受横向载荷螺栓组受横向载荷F使用场合：使用场合：1）螺栓杆与孔壁的挤压强度：螺栓杆与孔壁的挤压强度：2）螺栓杆的剪切强度：螺栓杆的剪切强度：p2Fp1p3F/2F/2L1L2L3单单个螺栓所受横向载荷：个螺栓所受横向载荷：由由螺栓与孔壁的挤压螺栓与孔壁的挤压和和螺栓的剪切螺栓的剪切承受载荷承受载荷工作原理：工作原理：螺栓组受转距螺栓组受转距T5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算1）螺栓杆与孔壁的挤压强度：螺栓杆与孔壁的挤压强度：2）螺栓杆的剪切强度：螺栓杆的剪切强度：Fmaxd0LminFmaxTri FmaxOrmaxFi5-5 5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算铰制孔螺栓铰制孔螺栓 如：凸缘如：凸缘联轴器联轴器:因各螺栓到螺栓组中心因各螺栓到螺栓组中心O点距离相等，各螺点距离相等，各螺栓剪切变形量也相等，有：栓剪切变形量也相等，有：Fmax=FiTrFiO 根据力矩平衡条件根据力矩平衡条件，有：，有：zFir=T5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计1.1.被联接件形状应简单对称：被联接件形状应简单对称：如圆形、环形、矩形、框形等如圆形、环形、矩形、框形等5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计一、一、螺栓组联接的结构设计螺栓组联接的结构设计2.圆周布置的螺栓数目取成圆周布置的螺栓数目取成4、6、8等偶数，以便于钻等偶数，以便于钻孔时的分度和画线；孔时的分度和画线；3.螺栓布置应使各螺栓的受力合理螺栓布置应使各螺栓的受力合理:受横向力的铰制孔用螺栓组受力方向不超过受横向力的铰制孔用螺栓组受力方向不超过8 8个；个；受弯矩受弯矩MM或转距或转距T T作用时应适当远离对称轴作用时应适当远离对称轴合理合理不合理不合理4.螺栓的排列应有合理的间距、边距螺栓的排列应有合理的间距、边距:5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计dDh60ABd60CEEC螺栓间距螺栓间距t0工作压力工作压力(MPa)1.61.64410101616202030t0(mm)7d4.5d4.5d4d3.5d3dDt05-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计6.避免螺栓承受附加的弯曲载荷避免螺栓承受附加的弯曲载荷:5.同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽量一致；同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽量一致；凸台凸台沉头座沉头座斜面垫圈斜面垫圈1受横向载荷受横向载荷2受转矩受转矩3受轴向载荷受轴向载荷4受倾覆力矩受倾覆力矩目的：目的：假设：假设：所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；受载后联接接合面仍保持为平面。受载后联接接合面仍保持为平面。受力分析的类型：受力分析的类型：二、螺栓组联接的受力分析二、螺栓组联接的受力分析螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计求出受力最大的螺栓及其所受的力求出受力最大的螺栓及其所受的力F Fmaxmax，以便进行螺栓联接的强度计算。以便进行螺栓联接的强度计算。1 1受横向载荷受横向载荷F F 的螺栓组联接的螺栓组联接普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接单单个螺栓所受横向载荷个螺栓所受横向载荷F：单单个螺栓受力为轴向载荷：个螺栓受力为轴向载荷：预紧力预紧力F05-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计2受转矩受转矩T T的螺栓组联接的螺栓组联接5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接Tri fF0 fF0Tri FmaxOrmaxFiFaF0F工作工作的情况的情况 各个螺栓受载相同，各个螺栓受载相同，每个螺栓所受每个螺栓所受轴向工作载荷轴向工作载荷：气缸盖螺栓组联接气缸盖螺栓组联接 加载前，各个螺栓承受预紧力加载前，各个螺栓承受预紧力F0的作用；的作用；加载后，各个螺栓所受轴向工作载荷为加载后，各个螺栓所受轴向工作载荷为F，残余预紧力为残余预紧力为F1 则每个螺栓所承受的总载荷则每个螺栓所承受的总载荷F2(Fa)=F1F单个螺栓所承受的总载荷单个螺栓所承受的总载荷F2：5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计pFFD1D24受倾覆力矩受倾覆力矩的螺栓组联接的螺栓组联接 失效分析：失效分析：1.1.螺栓拉断；螺栓拉断；2.2.底板左侧出现间隙；底板左侧出现间隙；3.3.底板右侧压溃。底板右侧压溃。假定底板为刚体，翻转力矩假定底板为刚体，翻转力矩M作用在螺栓组的联接形作用在螺栓组的联接形心心xx面上，受载后绕面上，受载后绕OO转动仍保持平面转动仍保持平面 在在MM的作用下，左侧螺栓拉力增大；右侧螺栓拉的作用下，左侧螺栓拉力增大；右侧螺栓拉力减小而地面压力增大力减小而地面压力增大5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计MFmax：ooxx 螺栓的总拉力：螺栓的总拉力：要求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防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计F2变形变形力力ObOmF2mF1mB2FmC2B1F0C1F1FF0F0p(F0引起引起)p1(F1引起引起)MF2mF2p2(F1m引起引起)受复合载荷的螺栓组联接横向荷载+轴向载荷+翻转力矩翻转力矩5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计。受复合载荷的螺栓组联接横向载荷+旋转力矩5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计 F e 受复合载荷的螺栓组联接计算时应求出受力最大螺栓的受力5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计 F D CB A TFe RAF RBF RCF RDF RCT RAT RBT RD5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计国家标准规定了螺纹联接件的性能等级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级国家标准规定了螺纹联接件的性能等级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为分为10级，螺母的性能等级分为级，螺母的性能等级分为 7级。在一般用途的设计中，通常选用级。在一般用途的设计中，通常选用4.8级级左右的螺栓，在重要的或有特殊要求设计中的螺纹联接件，要选用高的性能左右的螺栓，在重要的或有特殊要求设计中的螺纹联接件，要选用高的性能等级，如在压力容器中常采用等级，如在压力容器中常采用8.8级的螺栓。级的螺栓。一、螺纹联接件一、螺纹联接件材料材料常用的螺纹联接件材料为常用的螺纹联接件材料为Q215、Q235、35、45等碳素钢。当强度要求高等碳素钢。当强度要求高时，还可采用合金钢，如时，还可采用合金钢，如15Cr、40Cr等。等。二、螺纹联接件二、螺纹联接件的许用应力的许用应力1螺纹联接件的许用拉应力螺纹联接件的许用拉应力2螺纹联接件的许用剪应力和许用挤压应力螺纹联接件的许用剪应力和许用挤压应力3 3螺纹联接件螺纹联接件的安全系数（查表的安全系数（查表5-10）（被联接件为钢）（被联接件为钢）（被联接件为铸铁）（被联接件为铸铁）5-7 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5-1 螺螺 纹纹5-5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力5-9 螺旋传动螺旋传动5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件第第5 5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-6 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计一、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅一、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅5-8 5-8 提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施降低螺栓的刚度降低螺栓的刚度增大被联接件的刚度增大被联接件的刚度增大预紧力、减小螺栓刚增大预紧力、减小螺栓刚度、增大被联接件刚度度、增大被联接件刚度F0F2F FF1F1FFF2F F2F0FFF1F1FF2F F2F0F FF1F25-8 5-8 提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施d0.7d0.8dd降低螺栓刚度的措施降低螺栓刚度的措施腰状杆腰状杆螺栓螺栓空心螺栓空心螺栓安装弹性元件安装弹性元件5-8 5-8 提高螺纹联接强度的措施