第五章螺纹联接1
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螺纹连接(1)(公开课)
1.螺栓
有普通螺栓和铰制 孔螺栓，精度分A、B、 C三级，通常多用C级， 杆部可以全是螺纹或只 有一段螺纹。
2.双头螺柱
两端带螺纹， 分A型（有退刀槽） 和B型（无退刀 槽）。
3.螺钉
与螺栓区 别：要求螺纹 部分直径较粗； 要求全螺纹。
4.紧定螺钉
锥 端—适于零件表面硬度较 低不常拆卸场合。 平 端—接触面积大、不伤零 件表面，用于顶紧硬度较大 的平面，适于经常拆卸的场 合。
米制三角形螺纹，牙型角为60°，同一公称直径下有多种 螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余为细牙螺纹。
英制螺纹，牙型角为55°，公称直径是管子内径，可分为圆柱管螺纹 和圆锥管螺纹，前者用于低压场合，后者用于高温、高压或密封性高 的管连接。 牙型为正方形，牙型角为0°，传动效率最高，牙根强度低，传动精 度低，常用于传力或传导螺旋，未标准化，逐渐被梯形螺纹所替代。
除可以从被连接件的结构和尺寸考虑外，还可以采用 刚度较大的金属垫片或不设垫片。 同时提高被联接件刚性、降低螺栓刚性
——理想方法
3.减小应力集中
加大过渡处圆角 改用退刀槽 卸载槽 卸载过渡结构
4.避免附加弯曲应力
被联接件支承面不平突起、表面与孔不垂直，使螺栓承 受偏心载荷，从而使螺栓杆产生很大的附加弯曲应力。 防偏载措施：
螺母材料可采用铸造锡青铜，重载低速的场合可选用 铸造铝铁青铜，而轻载低速时也可选用耐磨铸铁。
八、滚动螺旋简介
在螺杆和螺母制建设有封闭循环的滚道，在滚道间填 充钢珠，使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，提高传动 效率，这种传动称为螺旋传动，又称为滚珠丝杠副。
（一）滚珠丝杠的分类、特点和应用
1.滚珠丝杠的分类 （1）按用途分 定位滚珠丝杠
螺纹连接与螺栓传动
螺母和螺杆螺纹关系分析
§5-6 螺纹连接的强度计算
2．受轴向载荷的紧螺栓连接 螺栓预紧力F0后，在工作拉力F 的作 用下，螺栓的总拉力F2 = ?
第六节螺纹连接的强度计算3
F
F2 = F + F 1
详细分析
D D
p
式中F1为残余预紧力，为保证连接的紧密 性，应使 F1 ＞0，一般根据连接的性质确定F1的大小。
为使工作载荷作用后，连接结合面间有残余预紧力F1存在，要求螺栓 连接的预紧力F0为： Cm F F =F + 0 1 Cb + Cm Cb 这时螺栓的总拉力为： F =F + F 2 0 Cb + Cm Cb 式中： 为螺栓的相对刚度，其取值范围为 0~1。 Cb + Cm 1.3F 疲劳强度校核 静强度条件： σca = 2 2 ≤ [σ ] πd1 / 4
i=1
§5-5 螺栓组连接的设计
3．受轴向载荷的螺栓组连接
F
螺纹连接组的设计5
FΣ
D D
若作用在螺栓组上轴向总载荷FΣ作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓 组的对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为：
F=
通常，各个螺栓还承受预紧力F0的作用，当连接要有保证的残余预紧 力为F1时，每个螺栓所承受的总载荷F2为。 F2 = F1 + F
式中：z为螺栓数目。
a)
b)
（2）对于普通螺栓连接（图a） ，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦 力必须大于或等于横向载荷的要求，有：
fF zi ≥ KSF 或 0 Σ
F ≥ 0
KSF Σ fzi
Ks为防滑系数，设计中可取Ks =1.1~1.3。
§5-5 螺栓组连接的设计
钳工工艺学第六版电子课件第五章固定连接的装配
2．过盈连接的装配要点
（1）应保证配合表面的清洁。 （2）装配前配合表面应涂油，以防装配时擦伤表面。 （3）装配时，压入过程应保持连续，速度通常为2～4mm/s。 （4）对细长件或薄壁件，须注意检查过盈量和形位偏差。装配时应垂直压 入，以免变形。
二、过盈连接的装配方法
1．圆柱面过盈连接的装配
（1）压入法
（2）螺纹连接的防松
常用螺纹防松装置的类型及应用
2．双头螺柱的装配要点
（1）保证双头螺柱与机体螺纹的配合有足够的紧固性
双头螺柱的紧固形式 a）利用螺纹尾部的不完整牙形紧固 b）带有台阶的紧固 c) 采用锥销紧固
d) 采用弹簧垫圈止退
（2）双头螺柱的轴心线必须与机体表面垂直 装配时，可用90°角尺进行检验。如发现较小的偏斜时，可用丝锥校正螺孔 后再装配，或将装入的双头螺柱校正至垂直。偏斜较大时，不得强行校正，以免 影响连接的可靠性。
1．保证一定的拧紧力矩
为达到螺纹连接可靠和紧固的目的，螺纹连接装配时应有一定的拧紧力矩，使 纹牙间产生足够的预紧力和摩擦力矩。
2．有可靠的防松装置
螺纹连接一般都具有自锁性，通常情况下，不会自行松脱，但在冲击、振动 或交变载荷作用下，会使螺纹副之间的正压力突然减小，以致摩擦力矩减小，使 螺纹连接松动。
装配楔键时，要用涂色法检查楔键与轮毂槽的接触情况，若接触不良，应修 整轮毂槽。合格后，在配合面加润滑油，轻敲入内，保证套件周向、轴向固定可 靠。
三、花键连接的装配
矩形花键及其连接
1．静连接花键装配
套件应在花键轴上固定，故有少量过盈。过盈量较小时，可用铜棒轻轻敲入， 过盈量较大时，应将套件加热至80°～120°后再进行装配。
（3）装入双头螺柱时必须加油润滑
机械设计第五章-螺纹连接与螺旋传动 (1)精选全文
一、螺纹连接的基本类型
螺栓连接、螺钉连接、双头螺柱连接、紧定螺钉连接。
1. 螺栓连接 1）被连接件的孔不用加工螺纹，装拆方便，用于经常
拆装的场合。
2）只适用于被连接件都较薄的情况。
（
（
1 ）
2 ）
普
铰
通
制
螺
孔
栓
螺
连
栓
接
连
接
2. 双头螺柱连接 特点及应用：
被连接件之一需加工螺纹孔。用于被 连接件之一比较厚，需经常拆装的情况。
普通螺栓连接
两种情况的工作原理不同！
铰制孔用螺栓连接
1）普通螺栓组连接
螺栓组受力 F 单个螺栓受力 F 0
受力平衡条件： fF0 zi K s F
或
F0
K s F fzi
f ___ 接合面间的摩擦系数，P76表 5 5； i ____ 接合面数目； Ks ___ 可靠性系数（防滑系数），取 1.1～1.3。
松螺栓连接
预紧，称为紧螺栓连接
紧螺栓连接
受横向工作载荷F的紧螺栓连接 受轴向工作拉力F的紧螺栓连接
铰制孔用螺栓连接
一. 螺栓连接的失效形式：
螺纹连接的失效往往是由于螺栓的失效而引起。 对单个螺栓来说受力的形式不外乎是轴向力或横向力。 1.在轴向载荷作用下，螺栓杆或螺纹部分发生塑性变形或拉断；
2.在横向载荷作用下，铰制孔螺栓连接的失效形式是：螺拴杆 和孔壁的贴合面上可能的压溃或螺栓杆被剪断；
§5-3 螺纹连接的预紧
在装配时，螺纹连接都必须预紧。对于重要的螺纹连接，还应 控制其预紧力的大小。
1.预紧力： 使连接在承受工作载荷之前预先受到力的作用， 这个力称为预紧力。
机械设计第五章
大径d－即螺纹的公称直径。 小径d1－常用于联接的强度计算。 中径d2－常用于联接的几何计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型上对应点间的 轴向距离。 牙型角a－螺纹轴向截面内，螺纹牙型两 侧边的夹角。 升角y－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。 线数n－螺纹的螺旋线数目。 导程S－螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 一周所移动的轴向距离，S=nP。
由表5-5查得接合面间的摩擦系数 f=0.16，并取
Cb 0.2 Cb Cm Cm 0.8 Cb Cm
（P84）
取防滑系数Ks=1.2，则各螺栓所需要的预紧力为
5)上面每个螺栓所受的总拉力F2按式(5-34)求得:
3.确定螺栓直径 选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由表5-8 查得材料屈服极限=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5 故螺栓材料的许用应力
螺栓预紧力F0后，在工作 拉力F 的作用下，螺栓总拉力 式中F1为残余预紧力，为保证联 接的紧密性，应使 F1＞0
未拧紧
已拧紧
加载
当螺栓承受工作载荷F后： (1)被联接件的压缩力由预紧力F0，减至残余预紧力F1 (2)螺栓所受的拉力由预紧力F0增加到F2= F+ F1； 消去F1，得到 消去 螺栓相对刚度 (越小越好)
悬臵螺母和环槽螺母都是全部或局部改变螺母旋合部 分的变形性质，使之变为拉伸变形，使螺纹牙上载荷分布 趋于均匀；
内斜螺母可使载荷较大的头几圈螺纹牙容易变形，使 载荷上移而改善载荷分布不均。
(三)减小应力集中的影响 在螺栓上的螺纹、螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓 横截面突变处等应力集中较大处卸荷结构。
5-5螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计
螺纹联接组的设计1
由表5-5查得接合面间的摩擦系数 f=0.16，并取
Cb 0.2 Cb Cm Cm 0.8 Cb Cm
（P84）
取防滑系数Ks=1.2，则各螺栓所需要的预紧力为
5)上面每个螺栓所受的总拉力F2按式(5-34)求得:
3.确定螺栓直径 选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由表5-8 查得材料屈服极限=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5 故螺栓材料的许用应力
螺栓预紧力F0后，在工作 拉力F 的作用下，螺栓总拉力 式中F1为残余预紧力，为保证联 接的紧密性，应使 F1＞0
未拧紧
已拧紧
加载
当螺栓承受工作载荷F后： (1)被联接件的压缩力由预紧力F0，减至残余预紧力F1 (2)螺栓所受的拉力由预紧力F0增加到F2= F+ F1； 消去F1，得到 消去 螺栓相对刚度 (越小越好)
悬臵螺母和环槽螺母都是全部或局部改变螺母旋合部 分的变形性质，使之变为拉伸变形，使螺纹牙上载荷分布 趋于均匀；
内斜螺母可使载荷较大的头几圈螺纹牙容易变形，使 载荷上移而改善载荷分布不均。
(三)减小应力集中的影响 在螺栓上的螺纹、螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓 横截面突变处等应力集中较大处卸荷结构。
5-5螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计
螺纹联接组的设计1
螺纹连接 (1) (公开课专用)
8.受横向力或者扭矩载荷的螺栓组，当采用普通螺栓时，联接的失效形式可能 有：① 螺栓的剪断；② 螺栓或孔壁的压溃；③ 螺栓的疲劳断裂；④ 联 接面间滑移。（试删去不正确的） ① ② 9.只受预紧力作用的普通螺栓联接，• 栓危险截面上单元体的应力状态为 螺 _____。（ ① 简单拉伸； ② 纯剪切； ③ 拉弯组合； ④ 拉扭组合； ⑤ 弯扭组合 ） ④ 10.当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙 螺纹的自锁性能( )。 A．好 B．差 C．相同 11.用于连接的螺纹牙型为三角形，这最主要是因为三角形螺纹( )。 A．牙根强度高，自锁性能好 B．传动效率高； C．防振性能好 12.对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用( )。 A．升角小，单线三角形螺纹 B．升角大，双线三角形螺纹 C．升角小，单线梯形螺纹 D．升角大，双线矩形螺纹 13.用于薄壁零件连接的螺纹，应采用( )。 A．三角形细牙螺纹 B．梯形螺纹 C．锯齿形螺纹 D．多线的三角形粗牙螺纹
29.对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若轴向工作载荷F在0—1000N之间 循环变化，则该连接螺栓所受拉应力的类型为( )。 A．非对称循变应力 B．脉动循环变应力 C．对称循环变应力 D．非稳定循环变应力 30.对于紧螺栓连接，当螺栓的总拉力F2和剩余预紧力F1不变时，若将螺栓 由实心变成空心，则螺栓的应力幅 σa与预紧力F0会发生变化，( )。 A．σa增大， F0应适当减小 B．σa增大， F0应适当增大 C． σa减小， F0应适当减小 D． σa减小， F0应适当增大 32.与公称直径、• 型角、• 纹头数相同的粗牙螺纹相比较时，• 牙螺纹比 牙 螺 细 粗牙螺纹的( )。 ① 自锁性好，强度高； ② 自锁性差，强度低； ③ 自锁性好，强 度低； ④自锁性差，强度高 ① 33.受轴向变载荷的紧螺栓联接的疲劳强度随被联接件刚度的增大而( )。 ① 提高； ② 降低； ③ 不变） ① 34. 为了提高受轴向变载荷螺栓的疲劳强度，应 ( )。 ①增加联接件刚度；②降低联接件刚度； ③ 降低被联接件刚度 ②
机械基础第5章连接
第五章 连接
P
D
1．在如图所示的压力容器使用了何种连接？该连接起 什么作用？ 2．除以上连接，在工程中还有哪些机械连接？
技能高考机械类专业考试大纲
1.识记内容
（1）螺纹主要类型、特点、应用。 （2）键、销连接分类、特点与应用。 （3）常用联轴器功用、类型、特点和应用。 （4）常用离合器功用、类型、特点和应用。
§5.1 键连接与销连接
2．平键的选择 平键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。 （1）类型选择 一般应考虑传递转矩大小，轴上零件沿轴向是否有移动 及移动距离大小，对中性要求和键在轴上的位置等因素，并 结合各种键的特点加以分析选择。 （2）尺寸的选择 普通平键的键宽b和键高h按键所在的轴径d查标准选定。 键的长度 L 可根据轮毂L1的长度确定，键长L=L1-（5～10） mm。导向平键应按轮毂的长度及滑动距离而定。键的长度还 须符合标准规定的长度系列。普通平键和键槽的尺寸见表。
§5.4 联轴器和离合器
联轴器和离合器通常用来连接两轴并在其间传递运动和 转矩，有时也可以作为一种安全装置用来防止被连接件承受 过大的载荷，起到过载保护的作用。用联轴器连接轴时只有 在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离。而离合器连 接的两轴可在机器工作时方便地实现分离与接合。
§5.4 联轴器和离合器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§5.1 键连接与销连接
1．平键连接 （1）平键的工作原理 平键的两侧面是工作面。上表面与轮毂上的键槽底部之间留 有间隙。工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩。 （2）平键的特点 平键连接的优点是结构简单，对中性好，装拆、维护方便； 缺点是不能承受轴向力。
§5.1 键连接与销连接
（3）平键的分类 平键分为普通平键、导向平键和滑键。普通平键分成A型（双 圆头）、B型（方头）、C型（单圆头）。其中A型平键应用最为广 泛，C型平键常用于轴端与毂类零件的连接。
P
D
1．在如图所示的压力容器使用了何种连接？该连接起 什么作用？ 2．除以上连接，在工程中还有哪些机械连接？
技能高考机械类专业考试大纲
1.识记内容
（1）螺纹主要类型、特点、应用。 （2）键、销连接分类、特点与应用。 （3）常用联轴器功用、类型、特点和应用。 （4）常用离合器功用、类型、特点和应用。
§5.1 键连接与销连接
2．平键的选择 平键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。 （1）类型选择 一般应考虑传递转矩大小，轴上零件沿轴向是否有移动 及移动距离大小，对中性要求和键在轴上的位置等因素，并 结合各种键的特点加以分析选择。 （2）尺寸的选择 普通平键的键宽b和键高h按键所在的轴径d查标准选定。 键的长度 L 可根据轮毂L1的长度确定，键长L=L1-（5～10） mm。导向平键应按轮毂的长度及滑动距离而定。键的长度还 须符合标准规定的长度系列。普通平键和键槽的尺寸见表。
§5.4 联轴器和离合器
联轴器和离合器通常用来连接两轴并在其间传递运动和 转矩，有时也可以作为一种安全装置用来防止被连接件承受 过大的载荷，起到过载保护的作用。用联轴器连接轴时只有 在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离。而离合器连 接的两轴可在机器工作时方便地实现分离与接合。
§5.4 联轴器和离合器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§5.1 键连接与销连接
1．平键连接 （1）平键的工作原理 平键的两侧面是工作面。上表面与轮毂上的键槽底部之间留 有间隙。工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩。 （2）平键的特点 平键连接的优点是结构简单，对中性好，装拆、维护方便； 缺点是不能承受轴向力。
§5.1 键连接与销连接
（3）平键的分类 平键分为普通平键、导向平键和滑键。普通平键分成A型（双 圆头）、B型（方头）、C型（单圆头）。其中A型平键应用最为广 泛，C型平键常用于轴端与毂类零件的连接。
螺纹连接和螺旋传动
一、分类形式：
1、按 结 构 2、按所起作用 3、按 螺 距 4、按国家标准 5、按母体的形状 6、按螺纹的旋向
按螺纹的旋向分： 右旋 (常用)
左旋
一、分类形式：
1、按 结 构 2、按所起作用 3、按 螺 距 4、按国家标准 5、按母体的形状 6、按螺纹的旋向 7、按螺纹的牙型
按螺纹的牙型分： 三角形 梯形 锯齿形 矩形 其他特殊形状
由以上可知，当力臂长为螺栓直径的15倍时，预紧力是所加外 力的75倍。因此，对于重要的连接，为防止螺栓被拧断，应采用 不小于Ｍ12的螺栓。
§5-4 螺纹连接的防松
一、螺纹连接的自动松脱 1、螺纹连接的自锁 2、自动松脱的条件 3、自动松脱的危害 4、防松的任务
1、螺纹连接的自锁：
当螺纹升角小于或等于螺纹副间的当量摩擦角时，螺 纹副具有自锁能力。
§5-5 螺栓组连接的设计
绝大多数情况下，螺纹连接件都成组使用，其中以螺栓 组连接最具有典型性。
一、设计准则 二、结构设计 三、螺栓组连接的受力分析
一、设计准则:
根据连接用途和被连接件结构 选定螺栓数目和布置形式
根据连接的工作载荷
分析各螺栓受力
如受力不均，按受力最大的螺栓进行强度计算，确定螺 纹连接的结构尺寸。
铰制孔螺栓连接的被连接件同螺栓杆之间采用过渡配 合，连接同时还能起到精确的定位作用，并能承受横向载 荷。对孔的加工精度要求高，两孔一般需要配做。
2、双头螺柱连接：
用于因结构限制不能用螺栓连 接而又需要经常拆卸的场合。
双头螺柱连接的装配分解
双头螺柱连接的装配分解：
3、螺钉连接：
不用螺母，直接拧入被连接件 的螺纹孔中。多用于受力不大或不 需经常拆装的场合。
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§5—2 螺纹联接的类型及螺纹联接件
一、螺纹联接主要类型
1、螺栓联接 a) 普通螺栓联接——被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带 d d d 螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。 装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不 许消失，结构简单，装拆方便，应用较 广。 dd
0 0 0
l1 l1 l1
0
s dd s
~3 15 00 ° ° ~3 15 ° ° rr
s dd s
a dd a
A 型 A 型 X X bb m m
辗制末端 辗制末端
X X ll
dd
ee
bb
辗制末端 辗制末端
k' k' kk
lsls lg lg ll
ss
B 型 B 型 X X
s dd s
X X ll
2）双头螺柱——两端带螺纹 A型——有退刀槽 B型——无退刀槽
T T T 1 T 1
d2 T1 F0tg ( v ) 2
T2——螺母端环形面与被联接件间 的摩擦力矩
T 2 T 2
1 D13 d 03 T2 f c F 0 ( 2 2 ) 3 D1 d 0
20
3 3 D d 1 2 0 T T1 T2 F0 [d 2 tg ( v ) f c ( 12 )] 2 2 3 D1 d 0
bb m m
bb
15
dd
dd
3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
k dd k nn
ll
nn
4）紧定螺钉 锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸场合 平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大 的平面，适于经常拆卸 圆柱端 ——压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位 16 置轻材料和金属薄板
3 2 f c D12 d 0 1 d2 K [ tg ( v ) ( 2 )] 2 2 d 3d D1 d 0
——拧紧力矩系数
T KF0 d
一般 K=0.1~0.3
由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于 重要的联接不宜小于M10~M14
21
预紧力F0的控制： 1、测力矩板手——测出预紧力矩 2、定力矩板手——达到固定拧紧力矩T，弹簧受压将自动打滑 3、测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高
30 ° 30 °
六角螺母：标准，扁，厚
30 ° 30 °
30 ° 30 ° 30 ° 30 °
dd D e1e D 1
D D
D D b b H H
12 00 ° 12 ° dd C 1 0 C 1 0 DD 1
1
bb
tt
30 ° 30 °
ss
m ° m 30 30 °
H H
bb
圆螺母+止退垫圈——带有缺口， 15 ° dd 15 ° 15 ° D 应用时带翅垫圈内舌嵌入轴 15° D 槽中，外舌嵌入圆螺母的槽 30 ° bb 30 ° 30°内，螺母即被锁紧
L= nP (n =2) nP (n =2) LL == nP (n =2)
dd d dd 2 2 d 2 dd 1 1 d 1
4）螺 距 P ——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对 应两点间 的轴向距离 5）导程（L）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱 面的母线 上的对应两点间的轴向距离 6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造 n≤4 。螺距、导程、线数之间关系：L=nP 7
0 d 0
0
a
a
a
d
b) 铰制孔螺栓联接——装配后无间隙，主 要承受横向载荷，也可作定 位用，采用基轴制配合。
l1 l1 l11 a a
d d (a) (a) (a)
(b) (b) (b)
12
2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时 dd 一端旋入被联接件，另一端配以螺母。 适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折 装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被 dd 联接件中拧出。
0 0
30 ° 30 °
dd D 1 D 1
d d
1
1
30°
dd
17
垫圈 平垫圈
斜垫圈 斜垫圈
bb
7）垫圈
平垫圈 平垫圈 斜垫圈 斜垫圈
H H
30 ° 30 ° 30 ° 30 °
bb
tt
hh
1 dd 1 2 dd 2
8）弹簧垫圈
18
§5—３ 螺纹联接的预紧和防松
一、预紧
螺纹联接：松联接——在装配时不拧紧，只存受外载时才受 到力的作用 紧联接——在装配时需拧紧，即在承载时，已预 先受力，预紧力F0
三、螺纹的主要参数
1 ）大径 d （ D ） —— 与外 螺纹牙顶相重合的假想圆柱面 直径，亦称公称直径 2）小径d1(D1) ——与 外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径 3）中径d2 —— 在轴向 剖面内牙厚与牙间宽相等处的 假想圆柱
P P P
6
hh h
L=nP(n=2)
dd d dd 2 2 d 2 dd 1 1 d 1
(b)不正确
25
26
《机械设计》期中测验试题
学号 姓名 得分
.
1、在第三章中我们学习了用极限应力图和安全 系数来确定零件的许用应力。那么在刚学完的 五类传动零件中各是用什么方法来确定其许用 承载能力的？你认为这反映出怎样的机械设计 理念？（80分） 2、如果教育部专家十六周来听我的课 [联轴器 和离合器（周二）、轴的结构设计（周五）]； 如果我想得优！请提出至少两条慎重的、建设 性的、宝贵的意见。（20分） 27
旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对
位置。可传递不大的轴向力或扭矩。
(b) (b)
(b) (b)
特殊联接：地脚螺栓联接 ,
14 吊环螺钉联接
二、螺纹联接件
1）螺栓 普通螺栓 ——六角头，小六角头，标准六角 头，大六角头, 内六角 铰制孔螺栓——螺纹部分直径较小
辗制末端 辗制末端
倒角端 倒角端 倒角端 倒角端
预紧目的——保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要 求，接触面积要大，防漏气。 增大刚性——增加联接刚度、紧密性和提高防松能力 预紧力F0 ——预先轴向作用力（拉力） 预紧过紧——拧紧力F0过大，螺杆静载荷增大降低本身强度 过松——拧紧力F0过小，工作不可靠
19
扳手拧紧力矩——T=F· L,
F—作用于手柄上的力， L——力臂 拧紧时螺母：T=T1+T2 T1——螺纹摩擦阻力矩
P P P
dd 1 1 d 1 dd 2 2 dd d 2 d
hh h
L LL
L = nP (n =2) L = nP =2) L = nP (( nn =2)
dd d dd 2 2 d 2 dd 1 1 d 1
P P P
dd arctgL / d 2 arctg dd d d 2 d
11 22 图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手
11
22
11 22 33 图 4 12 测力矩扳手 图4-12 测力矩扳手
44
22
二、螺纹防松
1、防松目的 实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成 摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零， 从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失 效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。
第五章 螺纹联接
螺纹联接结构简单，装拆方便， 互换性好，成本低廉，工作可靠， 形式灵活多样，可反复拆开而不必 破坏任何零件，因而应用广泛。
1
本章重点：
1、各类不同外载荷情况下，螺栓组中各螺栓 的受力分析； 2、螺栓联接的强度计算，尤其是承受轴向拉 伸载荷的紧螺栓的强度计算。
2
§5—1 概述
一、螺纹的形成
如用一 个 三角 形 K 沿螺旋线运动 并使 K 平面始终通 过 圆 柱 体 轴 线 YY这样就构成了三角 形螺纹。同样改变 平面图形 K ，可得 到矩形、梯形、锯 齿形。
yy yy
d d d d
K K K K yy yy d d d d
L LL
3
二、螺纹的类型
按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 ——联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹
H H l2l2 l3l3 l2l2 H H l1l1
dd
(a) (a) (b) (b)
3、螺钉联接——适于被联接件之一较 厚（上带螺纹孔），不需 经常装拆，一端有螺钉头， 不需螺母，适于受载较小 情况
H H l2l2
l1l1
dd
l3l3 l2l2
H H
13
4、紧定螺钉联接——拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或
2 1 2
d 1 1 nP
2
dd
hh h
7）螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与 垂直于螺旋线轴线的平面的夹角 8 ）牙型角 α—— 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边 的夹角 9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直 平面的夹角
LL L
8
9
传动螺旋要求…….. 联接螺旋要求………
dd
tt
XX
bb
dd
RR
tt
RR
90 ° 90 °
ll
5）自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹
~3 15 00 ° ° ~3 15 ° °
ss
ee
m m
6）螺母
30 ° 30 ° C × 45 ° C × 45 ° 120 ° 120 ° C 1 C 1
11
§5—2 螺纹联接的类型及螺纹联接件
一、螺纹联接主要类型
1、螺栓联接 a) 普通螺栓联接——被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带 d d d 螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。 装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不 许消失，结构简单，装拆方便，应用较 广。 dd
0 0 0
l1 l1 l1
0
s dd s
~3 15 00 ° ° ~3 15 ° ° rr
s dd s
a dd a
A 型 A 型 X X bb m m
辗制末端 辗制末端
X X ll
dd
ee
bb
辗制末端 辗制末端
k' k' kk
lsls lg lg ll
ss
B 型 B 型 X X
s dd s
X X ll
2）双头螺柱——两端带螺纹 A型——有退刀槽 B型——无退刀槽
T T T 1 T 1
d2 T1 F0tg ( v ) 2
T2——螺母端环形面与被联接件间 的摩擦力矩
T 2 T 2
1 D13 d 03 T2 f c F 0 ( 2 2 ) 3 D1 d 0
20
3 3 D d 1 2 0 T T1 T2 F0 [d 2 tg ( v ) f c ( 12 )] 2 2 3 D1 d 0
bb m m
bb
15
dd
dd
3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
k dd k nn
ll
nn
4）紧定螺钉 锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸场合 平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大 的平面，适于经常拆卸 圆柱端 ——压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位 16 置轻材料和金属薄板
3 2 f c D12 d 0 1 d2 K [ tg ( v ) ( 2 )] 2 2 d 3d D1 d 0
——拧紧力矩系数
T KF0 d
一般 K=0.1~0.3
由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于 重要的联接不宜小于M10~M14
21
预紧力F0的控制： 1、测力矩板手——测出预紧力矩 2、定力矩板手——达到固定拧紧力矩T，弹簧受压将自动打滑 3、测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高
30 ° 30 °
六角螺母：标准，扁，厚
30 ° 30 °
30 ° 30 ° 30 ° 30 °
dd D e1e D 1
D D
D D b b H H
12 00 ° 12 ° dd C 1 0 C 1 0 DD 1
1
bb
tt
30 ° 30 °
ss
m ° m 30 30 °
H H
bb
圆螺母+止退垫圈——带有缺口， 15 ° dd 15 ° 15 ° D 应用时带翅垫圈内舌嵌入轴 15° D 槽中，外舌嵌入圆螺母的槽 30 ° bb 30 ° 30°内，螺母即被锁紧
L= nP (n =2) nP (n =2) LL == nP (n =2)
dd d dd 2 2 d 2 dd 1 1 d 1
4）螺 距 P ——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对 应两点间 的轴向距离 5）导程（L）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱 面的母线 上的对应两点间的轴向距离 6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造 n≤4 。螺距、导程、线数之间关系：L=nP 7
0 d 0
0
a
a
a
d
b) 铰制孔螺栓联接——装配后无间隙，主 要承受横向载荷，也可作定 位用，采用基轴制配合。
l1 l1 l11 a a
d d (a) (a) (a)
(b) (b) (b)
12
2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时 dd 一端旋入被联接件，另一端配以螺母。 适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折 装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被 dd 联接件中拧出。
0 0
30 ° 30 °
dd D 1 D 1
d d
1
1
30°
dd
17
垫圈 平垫圈
斜垫圈 斜垫圈
bb
7）垫圈
平垫圈 平垫圈 斜垫圈 斜垫圈
H H
30 ° 30 ° 30 ° 30 °
bb
tt
hh
1 dd 1 2 dd 2
8）弹簧垫圈
18
§5—３ 螺纹联接的预紧和防松
一、预紧
螺纹联接：松联接——在装配时不拧紧，只存受外载时才受 到力的作用 紧联接——在装配时需拧紧，即在承载时，已预 先受力，预紧力F0
三、螺纹的主要参数
1 ）大径 d （ D ） —— 与外 螺纹牙顶相重合的假想圆柱面 直径，亦称公称直径 2）小径d1(D1) ——与 外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径 3）中径d2 —— 在轴向 剖面内牙厚与牙间宽相等处的 假想圆柱
P P P
6
hh h
L=nP(n=2)
dd d dd 2 2 d 2 dd 1 1 d 1
(b)不正确
25
26
《机械设计》期中测验试题
学号 姓名 得分
.
1、在第三章中我们学习了用极限应力图和安全 系数来确定零件的许用应力。那么在刚学完的 五类传动零件中各是用什么方法来确定其许用 承载能力的？你认为这反映出怎样的机械设计 理念？（80分） 2、如果教育部专家十六周来听我的课 [联轴器 和离合器（周二）、轴的结构设计（周五）]； 如果我想得优！请提出至少两条慎重的、建设 性的、宝贵的意见。（20分） 27
旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对
位置。可传递不大的轴向力或扭矩。
(b) (b)
(b) (b)
特殊联接：地脚螺栓联接 ,
14 吊环螺钉联接
二、螺纹联接件
1）螺栓 普通螺栓 ——六角头，小六角头，标准六角 头，大六角头, 内六角 铰制孔螺栓——螺纹部分直径较小
辗制末端 辗制末端
倒角端 倒角端 倒角端 倒角端
预紧目的——保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要 求，接触面积要大，防漏气。 增大刚性——增加联接刚度、紧密性和提高防松能力 预紧力F0 ——预先轴向作用力（拉力） 预紧过紧——拧紧力F0过大，螺杆静载荷增大降低本身强度 过松——拧紧力F0过小，工作不可靠
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扳手拧紧力矩——T=F· L,
F—作用于手柄上的力， L——力臂 拧紧时螺母：T=T1+T2 T1——螺纹摩擦阻力矩
P P P
dd 1 1 d 1 dd 2 2 dd d 2 d
hh h
L LL
L = nP (n =2) L = nP =2) L = nP (( nn =2)
dd d dd 2 2 d 2 dd 1 1 d 1
P P P
dd arctgL / d 2 arctg dd d d 2 d
11 22 图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手
11
22
11 22 33 图 4 12 测力矩扳手 图4-12 测力矩扳手
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二、螺纹防松
1、防松目的 实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成 摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零， 从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失 效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。
第五章 螺纹联接
螺纹联接结构简单，装拆方便， 互换性好，成本低廉，工作可靠， 形式灵活多样，可反复拆开而不必 破坏任何零件，因而应用广泛。
1
本章重点：
1、各类不同外载荷情况下，螺栓组中各螺栓 的受力分析； 2、螺栓联接的强度计算，尤其是承受轴向拉 伸载荷的紧螺栓的强度计算。
2
§5—1 概述
一、螺纹的形成
如用一 个 三角 形 K 沿螺旋线运动 并使 K 平面始终通 过 圆 柱 体 轴 线 YY这样就构成了三角 形螺纹。同样改变 平面图形 K ，可得 到矩形、梯形、锯 齿形。
yy yy
d d d d
K K K K yy yy d d d d
L LL
3
二、螺纹的类型
按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 ——联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹
H H l2l2 l3l3 l2l2 H H l1l1
dd
(a) (a) (b) (b)
3、螺钉联接——适于被联接件之一较 厚（上带螺纹孔），不需 经常装拆，一端有螺钉头， 不需螺母，适于受载较小 情况
H H l2l2
l1l1
dd
l3l3 l2l2
H H
13
4、紧定螺钉联接——拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或
2 1 2
d 1 1 nP
2
dd
hh h
7）螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与 垂直于螺旋线轴线的平面的夹角 8 ）牙型角 α—— 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边 的夹角 9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直 平面的夹角
LL L
8
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传动螺旋要求…….. 联接螺旋要求………
dd
tt
XX
bb
dd
RR
tt
RR
90 ° 90 °
ll
5）自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹
~3 15 00 ° ° ~3 15 ° °
ss
ee
m m
6）螺母
30 ° 30 ° C × 45 ° C × 45 ° 120 ° 120 ° C 1 C 1