第 7 章螺纹连接

第7章螺纹连接 §7-1 螺纹连接的基本类型及标准件连接 §7-2 螺纹连接的拧紧与防松 §7-3 螺纹的强度计算 §7-4 螺栓组的连接设计和受力分析机电工程系模具教研室

本章要求: 1.了解螺纹连接的主要类型及螺纹连接件。 2.掌握螺栓强度计算方法，会查阅国家标准。 3.理解螺栓的拧紧与防松的概念。机电工程系模具教研室

连接：将两个或两个以上的零件连成一体的结构。连接：将两个或两个以上的零件连成一体的结构。常见的机械连接有两类：（1）机械动连接（动连接）：被连接的各零部件之间可以有相对位置变化，如运动副；（2）机械静连接（静连接）：被连接的各零部件间的相对位置固定不变，不允许产生相对运动。 —装拆方便，装拆不损伤连接中的任何零件。如螺纹连接、键连接、销连接可拆连接静连接 —在拆开连接时会损坏连接中的零件或使用性能。如焊接、铆接、黏接不可拆连接（永久连接）机电工程系模具教研室

§7-1 螺纹连接的基本类型及标准件连接 螺纹连接是利用具有螺纹的零件构成的一种可拆卸连接，基本要求是不断（具有足够的强度）、不松（连接可靠）。一、螺纹连接的基本类型（1）螺栓连接（2）双头螺柱连接（3）螺钉连接（4）紧定螺钉连接机电工程系模具教研室

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（1）螺栓连接 连栓连接连连连机电工程系模具教研室

（2）双头螺柱连接 连连连连机电工程系模具教研室

（3）螺钉连接 连连机电工程系模具教研室

（4）紧定螺钉连接 机电工程系模具教研室

吊环螺钉 机电工程系模具教研室

地脚螺栓 机电工程系模具教研室

二、标准螺纹连接件 1.螺栓、螺柱、螺钉连接件机电工程系模具教研室

2.紧定螺钉、螺母 机电工程系模具教研室

3.垫圈 机电工程系模具教研室

§7-2 螺纹连接的拧紧与防松 一、螺纹连接的拧紧绝大多数螺纹连接在装配时需要拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加的作用力称为预紧力。一般螺纹连接在装配的时候都必须拧紧，以增强连接的可靠性、紧密性和防松能力。对于一般连接，可凭经验来控制预紧力的大小，但对于重要的连接就要严格控制其预紧力。机电工程系模具教研室

二、螺纹连接的防松 连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、振动、变载荷下或温度变化过大时容易产生松脱现象。螺纹连接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。常用的防松方法: （1）摩擦防松 • 弹簧垫圈 • 对顶螺母 • 自锁螺母（2）机械防松: • 开口销与槽形螺母 • 止动垫片 • 串联钢丝（3）铆冲防松：端铆、冲头机电工程系模具教研室

§7-3 螺栓的强度计算 螺栓的强度是指连接螺栓中承受最大载荷的单个螺栓的强度。 1. 螺栓传递的载荷主要有两类：（1）轴向载荷：外载荷沿螺栓轴线方向，即受拉螺栓。（2）横向载荷：外载荷垂直于螺栓轴线方向。 ① 采用普通螺栓，靠预紧力使被连接件接合面间产生的摩擦力传递横向载荷，此时螺栓所受的是预紧力，为轴向拉力。机电工程系模具教研室

②绞制孔用螺栓，螺杆与绞制孔间是过渡配合，工作时靠螺杆受剪，杆壁与孔相互挤压传递横向载荷，此时杆件受剪切力作用，故称受剪螺栓。②绞制孔用螺栓，螺杆与绞制孔间是过渡配合，工作时靠螺杆受剪，杆壁与孔相互挤压传递横向载荷，此时杆件受剪切力作用，故称受剪螺栓。 2.螺纹连接的主要失效形式有三类：（1）拉断；（ 2）剪断；（3）对于铰制孔连接出现孔或螺栓挤压变形。机电工程系模具教研室

一、普通螺栓的强度计算 （1）受拉螺栓常见的失效形式多为螺纹的塑性变形和断裂。实践表明，螺栓断裂多发生在开始传力的第一、第二圈旋合螺纹的牙根处，因应力集中较大。（2）一般选用标准螺纹零件，其主要尺寸已作出规定，故螺栓的强度计算主要是求出或校核螺纹危险剖面的尺寸，即螺纹小径d1。机电工程系模具教研室

1.松螺栓连接的强度计算 工作时不需要将螺母拧紧。如吊钩螺栓。螺栓所受拉力= 工作载荷松螺栓连接的拉应力： d1—螺纹小径（mm）； F—螺栓承受的轴向工作载荷（N）。 —松螺栓连接的拉应力（N/mm2）机电工程系模具教研室

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2.紧螺栓连接的强度计算 （1）只受预紧力作用的螺栓。螺纹部分强度条件为 F’—螺栓承受的预紧力（N）； d1—螺纹小径（mm）； —紧螺栓连接的拉应力（N/mm2）机电工程系模具教研室

（2）受预紧力和轴向静工作拉力的螺栓连接。（2）受预紧力和轴向静工作拉力的螺栓连接。 F0—总拉力； F’—预紧力；F—工作拉力； F”—螺栓受载变形后的剩余预紧力，大于零； ——螺栓的相对刚度。机电工程系模具教研室

螺栓相对刚度，其大小和连接的材料、结构形 式、尺寸大小及载荷作用方式等有关。一般设计时钢制被连接件可取：金属垫（或无垫）0.2～0.3、皮革垫0.7、铜皮石棉垫0.8、橡胶垫0.9；一般当工作拉力F无变化时，螺栓受载变形后的剩余预紧力F”= （0.2 ～ 0.6）F，当F有变化时， F”=（0.6 ～1.0） F；对要求紧密性的螺栓连接，取F”=（1.5 ～1.8） F。机电工程系模具教研室

若螺栓工作时被补充拧紧，在螺纹部分产生扭转剪应力，将总拉力F0增大30%作为计算载荷，则受拉螺栓螺纹部分的强度条件为若螺栓工作时被补充拧紧，在螺纹部分产生扭转剪应力，将总拉力F0增大30%作为计算载荷，则受拉螺栓螺纹部分的强度条件为或 F0—总拉力； d1—螺纹小径（mm）机电工程系模具教研室

二、绞制孔用螺栓连接的强度计算 这种连接是将螺栓穿过被连接件上的绞制孔并与之过渡配合。在被连接件的接合面处螺栓杆受剪切，螺栓杆表面与孔壁之间受挤压。因此，应分别按挤压强度和抗剪强度计算。（1）螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为机电工程系模具教研室

（2）螺栓杆的抗剪强度条件为 Fs—单个螺栓所受的横向工作载荷（N）； Lmin—螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度（mm）; d0—螺栓剪切面的直径（mm）; m—螺栓受剪面数； :螺栓或孔壁材料中较弱者的许用挤压应力（N/mm2）：螺栓材料的许用切应力（N/mm2）机电工程系模具教研室

§7-4 螺栓组的连接设计和受力分析 一、螺栓组连接的结构设计（1）接合面设计成轴对称的几何形状，使接合面受力均匀。（2）螺栓均匀布置，远离螺栓组的几何中心。圆周上的螺栓数宜采用3、4、6、 8、12等，便于加工时分度、画线。机电工程系模具教研室

连接机电工程系模具教研室

（3）螺栓的布置应有合理的间距、边距和扳手空间。（3）螺栓的布置应有合理的间距、边距和扳手空间。机电工程系模具教研室

（4）应保证螺栓与螺母的支承面平整，并与螺栓轴线垂直，以避免引起偏心载荷。一般可将被连接件的支承表面制成凸台或沉头座。（4）应保证螺栓与螺母的支承面平整，并与螺栓轴线垂直，以避免引起偏心载荷。一般可将被连接件的支承表面制成凸台或沉头座。机电工程系模具教研室

二、螺栓组的受力分析 受力分析的目的是找出受力最大的螺栓，求其所受力的大小和方向，利用公式校核螺栓强度或求出螺栓直径，确定螺栓尺寸。螺栓组的其余螺栓可按受力最大螺栓的直径选取。分析时有4点假设: （1）被连接件不变形；（2）各螺栓材料、尺寸和拧紧力均相同；（3）受力后材料变形（应变）在弹性范围内；（4）接合面型心与螺栓组型心重合，受力后接合面仍为平面。机电工程系模具教研室

1.受轴向载荷的螺栓组连接 特点：只能用普通螺栓，有间隙，螺栓杆受F拉伸作用单个螺栓工作载荷R为 R=F/z F—轴向外载荷； Z—螺栓个数。机电工程系模具教研室

2.受横向载荷的螺栓组连接 特点：普通螺栓，绞制孔螺栓都可用。机电工程系模具教研室

（1）普通螺栓。螺栓受F’拉伸作用，载荷Q靠被连（1）普通螺栓。螺栓受F’拉伸作用，载荷Q靠被连接件接合面的摩擦力平衡。因此每个螺栓所需的预紧力F’为 Ks—可靠系数，取1.1～1.5； Q—横向载荷； f—接合面的摩擦系数，钢与铸铁f=0.10 ～0.15，接合面沾有油质时，f=0.06 ～ 0.10，未加工的钢构件表面f=0.3； Z—螺栓数目；i—接合面对数。机电工程系模具教研室

（2）绞制孔螺栓。受横向载荷剪切、挤压作用。（2）绞制孔螺栓。受横向载荷剪切、挤压作用。每个螺栓所承受的横向载荷R相等，则R=Q/Z Q —横向载荷； Z—螺栓数目 3.受横向扭矩的螺栓组连接机电工程系模具教研室

（1）普通螺栓连接。各个螺栓所需的预紧力F’为（1）普通螺栓连接。各个螺栓所需的预紧力F’为 f—接合面间摩擦系数； ri—第i个螺栓轴线至螺栓组中心的距离； Z—螺栓个数； T—扭矩（N.mm）； Ks—防滑系数（可靠性系数），Ks=1.1～1.3。机电工程系模具教研室

（2）绞制孔螺栓连接组。各个螺栓的变形量和受力 大小与其中心到接合面型心的距离成正比。单个螺栓最大工作剪力Rmax为圆形接合面，单个螺栓所受的横向载荷R=T/Zr T—扭矩（N.mm）， r—分布圆半径。机电工程系模具教研室

4.受倾覆（纵向）力矩螺栓组连接 特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺栓。受力最大单个螺栓的工作载荷Fmax（N） Lmax—距回转轴线O-O最远距离（mm）； Li—第i个螺栓离回转轴线O- O的距离。 Fmax出现在第1、10号螺栓。机电工程系模具教研室

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