第6章 6-6 提高螺纹联接强度的措施
第六章螺纹连接
一、 螺纹连接是利用螺纹零件构成的可拆连接，结构简单，拆装方便，适用范围广。
二、 螺纹的种类及主要参数：根据螺纹线绕行方向的不同，螺纹分为右旋和左旋，一般用右旋；根据螺纹在螺杆轴向剖面上的形状的不同，分为三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和管螺纹；螺纹又分为内螺纹和外螺纹，二者旋合组成螺纹副或称螺旋副；根据母体的形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。
圆柱螺纹的主要参数d （D ）螺纹大径，是螺纹的公称直径如M8表示d=8mm ；d 1（D 1）螺纹小径，常用于计算螺纹强度；d 2（D 2）螺纹中径，用于计算效率、升角、自锁的基准。
（外螺纹各直径用小写字母表示，内螺纹各直径用大写字母表示）；p 螺距，螺纹上相邻两牙对应点轴向距离；n 线数，沿一条螺纹线形成的螺纹，成为单线螺纹，沿两条、三条或多条螺纹线形成的螺纹，成文双线、三线或多线螺纹；s 导程，任一点沿同一条螺纹线转一周的轴向位移，s=np ；ψ螺纹的螺旋升角，在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，即22tan s np d d ψππ==；α牙形角，β牙形斜角，在对称牙形中2αβ=；h 工作高度，三、1. 三角螺纹的牙形角260αβ==o ，因牙形斜角β大，所以当量摩擦因素大，自锁性好，主要用于连接，这种螺纹分为粗牙和细牙，一般多用粗牙螺纹。
公称直径相同时细牙螺纹的螺距较小、牙细，内经和中径较大，升角较小，因为自锁性好，对螺纹零件的强度削弱小，但磨损后易滑扣。
细牙螺纹常用于薄壁和细小零件上或承受变载、冲击振动的连接及微调装置中。
2.举行螺纹牙形为正方形，牙形斜角0β=o。
所以当量摩擦角小，效率高，用于传动；但由于制造困难，螺母和螺杆同心度差，牙根强度弱，常被梯形螺纹代替。
3.梯形螺纹的牙形角230αβ==o，与矩形螺纹相比，效率略低，但牙根强度较高，易于制造，在螺旋传动中应用较为普遍。
4.锯齿形螺纹工作边的牙形斜角3β=o，传动效率高，便于加工，非工作边的牙形斜角30β=o。
机械设计 分析与思考 简答题专用 参考机械设计第四版和第八版
第一章 机械设计概论第二章 机械零件的工作能力和计算准则二、分析与思考题1、机械设计的基本要求包括哪些方面？答：功能要求；安全可靠性要求；经济性；其他要求2、机械设计的一般程序如何？答：设计任务→调查研究→开发计划书→实验研究→技术设计→样机试制→样机试验→技术经济评价→生产设计→小批试制→正式投产→销售服务3、对机械零件设计有哪些一般步骤？答：1、选择零件类型、结构；2、计算零件上的载荷；3、选择零件的材料；4、确定计算准则；5、理论设计计算；6、结构设计；7、校核计算；8、绘制零件工作图；9、编写计算说明书及有关技术文件，其中步骤4对零件尺寸的确定起决定性的作用。
4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？答：强度准则；刚度准则；寿命准则；振动稳定性准则；可靠性准则。
5、什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？答：机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。
常见失效形式有：因强度不足而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损、打滑或过热；连接松动；压力容器、管道等得泄露；运动精度达不到要求等。
6 、什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？答：零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力；对载荷而言的工作能力称为承载能力。
7、什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？什么是静应力和变应力？答：不随时间变化或变化缓慢的载荷称为静载荷；随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷称为变载荷；在稳定和理想的工作条件下，作用在零件上的载荷称为名义载荷；再设计计算中，常把载荷分为名义载荷和计算载荷，计算载荷等于名义载荷乘以载荷系数Ｋ。
8、什么是变应力的应力比r ？静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r 值各是多少？答：最小应力与最大应力之比称为变应力的循环特性ｒ。
静应力ｒ＝１；脉动循环变应力ｒ＝０；对称循环变应力ｒ＝－１．9、图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力？它们的应力比分别是多少？10 、什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力？答：材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为工作应力；根据计算载荷求的应力称为计算应力；工作的时候，工件被破坏的应力值，称为零件的极限应力；机械设计中允许零件或构件承受的最大应力值称为许用应力；11、在静应力下工作的零件其失效形式有哪些？用塑性材料制造的零件和用脆性材料、低塑性材料制造的零件，其极限应力各应是什么？答：静应力时零件的主要失效形式：塑性变形、断裂；脆性材料的极限应力为B （强度极限）；塑性材料的极限应力为s σ（屈服极限）12、如图所示，各轴均受静载荷的作用，试判断零件上A 点的应力是静应力还是变应力，并确定应力循环特性r 的大小或范围。
大学机械知识点总结
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1. 螺纹联接的防松的原因和措施是什么?答：原因——是螺纹联接在冲击，振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此在设计时必须考虑防松。
措施——利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和开口销，止动垫片等，其他方法防松，如冲点法防松，粘合法防松。
2. 提高螺栓联接强度的措施答：(1)降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围：a，为了减小螺栓刚度，可减螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，也可增加螺杆长度，b，被联接件本身的刚度较大，但被链接间的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度，采用金属薄垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连接件原来的刚度值。
(2)改善螺纹牙间的载荷分布，(3)减小应力集中，(4)避免或减小附加应力。
3. 轮齿的失效形式答：(1)轮齿折断，一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，可分为过载折断和疲劳折断。
(2)齿面点蚀，(3)齿面胶合，(4)齿面磨损，(5)齿面塑性变形。
4. 齿轮传动的润滑。
答：开式齿轮传动通常采用人工定期加油润滑，可采用润滑油或润滑脂，一般闭式齿轮传动的润滑方式根据齿轮的圆周速度V的大小而定，当V<=12时多采用油池润滑，当v>12时，不宜采用油池润滑，这是因为(1)圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩出去而达不到啮合区，(2)搅由过于激烈使油的温升增高，降低润滑性能，(3)会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损，常采用喷油润滑。
5. 为什么蜗杆传动要进行热平衡计算及冷却措施答：由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。
提高螺栓连接强度的措施
提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施在工业制造和建筑领域中，螺栓连接被广泛应用于各种结构和装配。
螺栓连接的强度对于确保结构的稳定性和安全性至关重要。
为了提高螺栓连接的强度，我们可以采取以下措施：1. 使用合适的材料：选择适合特定应用的高强度材料，如合金钢或不锈钢。
这些材料具有较高的抗拉强度和耐腐蚀性，能够提供更可靠的连接。
2. 控制螺栓预紧力：螺栓连接的强度主要依赖于预紧力，即将螺栓拉伸并施加预压力。
确保正确的预紧力是提高螺栓连接强度的关键。
可以使用专用工具，如扭矩扳手或液压扳手，来控制预紧力的准确施加。
2.1 根据使用要求正确调整预紧力，过低的预紧力可能导致螺栓松动和连接失效。
过高的预紧力则可能导致螺栓损坏或连接部件的变形。
2.2 使用正确的预紧力公式或手册指南来计算所需的预紧力。
3. 螺纹加工和润滑：螺纹加工的质量对于螺栓连接的强度至关重要。
确保螺栓和螺母的螺纹都具有正确的规格和正确的加工方法，以确保良好的匹配和紧固效果。
使用适当的润滑剂来减少螺纹摩擦，提高螺栓连接的效果。
4. 使用垫片和嵌套件：在一些情况下，使用垫片或嵌套件可以增强螺栓连接的强度。
垫片可以填充不均匀的表面，提供额外的紧固支撑。
嵌套件可以用于增加连接部件的厚度，减少螺栓变形和负荷集中。
5. 定期检查和维护：螺栓连接的强度与时间和使用条件有关。
定期检查连接部件的紧固状态和螺栓的松动程度，及时紧固或更换受损的螺栓。
对于长期使用的连接，定期进行维护和润滑以保持其良好的工作状态。
总结：提高螺栓连接强度的措施是多方面的，需要从材料选择、预紧力控制、螺纹加工和润滑等方面综合考虑。
正确选择适合特定应用的材料，并严格控制螺栓的预紧力，以及确保螺纹加工质量和适当的润滑剂使用，都可以显著提高螺栓连接的强度和可靠性。
在特定情况下使用垫片和嵌套件，以及定期检查和维护螺栓连接的状态，也是确保连接强度的重要步骤。
通过以上措施的综合应用，我们可以提高螺栓连接的强度，确保结构和装配的稳定性和安全性。
探析提高常见螺栓联接强度的方法
探析提高常见螺栓联接强度的方法浦毅;王金珠;陈飞【摘要】主要探讨了影响螺栓联接强度的因素，提出提高联接强度的措施，并结合具体实例加以分析说明。
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】4页(P50-53)【关键词】螺栓；应力；强度；措施【作者】浦毅;王金珠;陈飞【作者单位】盐城纺织职业技术学院,盐城,224005;东风悦达起亚汽车厂,盐城,224007;东风悦达起亚汽车厂,盐城,224007【正文语种】中文【中图分类】TH131.30 引言螺栓联接因其结构简单、成本低廉、制造拆装方便，具有多次重复使用的特点，在各种机械设备中使用得十分普遍，但随着生产工作时间的延长，因螺栓联接失效而导致的产品故障也更加频繁，对生产安全造成了很大的影响。
因此，针对上述情况，本文对影响螺栓联接强度的因素进行了初步分析，并提出一些基本的改进措施。
1 螺栓联接的失效形式除铰制孔螺栓在横向剪切力或扭转力作用下发生螺栓和孔壁接触面被压溃或螺栓杆被剪断。
其余普通螺栓在工作拧紧时，受拉螺栓在轴向力（包括预紧力）的作用下，发生弹性变形，随着外载的增加，弹性变形继续增加，被联接件压缩变形量相应减小，甚至消失;或因螺栓伸长(应变)超过了弹性极限，因塑性屈服而产生不可恢复的变形，使紧固力减小，导致联接失效。
这种因载荷过大而引起的失效是螺栓联接失效形式之一。
螺栓通常失效的形式有；①螺杆的头部被拉断;②螺杆被拉断;③螺杆和螺母的螺纹均脱扣（滑丝）；④螺栓和螺母因松动而丧失正常的工作能力;⑤螺杆的断裂，螺纹部分的塑性变形、断裂及疲劳断裂[1]。
2 提高螺栓连接强度的措施分析影响螺栓连接强度的因素，从而提出其解决的措施对螺栓联接设计和使用具有重要意义。
影响螺栓强度因素很多，有结构上的、制造上的、装配上的材料上的因素等。
就其影响而言，涉及螺纹牙的载荷分配，附加应力，应力集中，应力幅和材料的机械性能，制造工艺等方面。
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
螺纹连接练习题及答案6
螺纹连接练习题一、选择题1、常用螺纹联接中，自锁性最好的螺纹是A 。
A、三角螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹2、常用螺纹联接中，传动效率最高的螺纹是D 。
A、三角螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、矩形螺纹3、为连接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用 A 。
A、螺栓连接B、双头螺柱连接C、螺钉连接D、紧定螺钉连接4、当两个被联接件不太厚时，宜采用____B____。
A、双头螺柱联接B、螺栓联接C、螺钉联接D、紧定螺钉联接5、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用___C___。
A、螺栓联接B、螺钉联接C、双头螺柱联接D、紧定螺钉联接6、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用___B___。
A、螺栓联接B、螺钉联接C、双头螺柱联接D、紧定螺钉联接7、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如____C_____。
A、增加拧紧力B、增加扳手力臂C、使用指针式扭力扳手或定力矩扳手8、螺纹联接防松的根本问题在于____C____。
A、增加螺纹联接的轴向力B、增加螺纹联接的横向力C、防止螺纹副的相对转动D、增加螺纹联接的刚度9、螺纹联接预紧的目的之一是____A____。
A、增强联接的可靠性和紧密性B、增加被联接件的刚性C、减小螺栓的刚性10、.常见的连接螺纹是____C_____。
CA.左旋单线B.右旋双线C.右旋单线D.左旋双线11、用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹 A 。
A. 牙根强度高，自锁性能好B. 传动效率高C. 防振性能好D. 自锁性能差12、标注螺纹时___A___。
A.右旋螺纹不必注明B.左旋螺纹不必注明C.左、右旋螺纹都必须注明D.左、右旋螺纹都不必注明13、管螺纹的公称直径是指___D___。
DA.螺纹的外径B.螺纹的内径C.螺纹的中径D.管子的内径14、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 。
机械设计简答题填空题
第二章．1、效。
主要表现为磨损.变形.断裂.蚀损2、什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？承载能力。
3、什么是静载荷.变载荷.名义载荷.变应力？静载荷:大小，位置方向都不变或变化缓慢的载荷；动载荷指，大小位置和方向随时间变化的载荷。
名义载荷:的，平稳工作条件下作用在零件上的载荷，计算载荷:载荷系数k与名义载荷的乘积。
4、稳定循环变应力σmax，σmin，σa，σm，r数代表什么？列出据已知零件的σmax，σmin计算σa σm，及r公式σmax最大应力，σmin最小应力，σa应力幅，σm应力，r循环特性。
σa= （σmax- σmin）/2，σm=（σmax+ σmin）/2，r= σmin/σmax5、提高零件强度的措施有那些？工艺提高零件的表面质量减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸第三章．2、扩展直至发生疲劳断裂。
5、件疲劳强度的措施有哪些？答：1顺序和频率。
2)可能发生的初始裂纹的尺寸。
9、ψσ和ψτ俞高，ψσ和ψτ的值愈大还是愈小？对循环不对称性的敏感俞小第四章．1、低摩擦，减少磨损2、滑动摩擦可分分为哪几种？四种:干摩擦.流体摩擦.混合摩擦.边界摩擦3、根据磨损机理的不同，磨损通常可分为哪几种类型？们各有什么主要特点？反应。
4、机械零件的磨损过程分为那3长零件的寿命？温度过高。
第六章．3、成a转动。
4、哪些？答：1锁住和破坏螺纹副关系三种。
2）利用对顶螺母，胶接等等。
8、常用的提高螺纹联结强度的措施有那些？1、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅2改善螺纹牙上载荷分布不均的现象3减小应力集中的影响4避免附加弯曲应力5采用合理的制造工艺方法9，在螺栓连接中，匀？答：1.载荷分布不均匀的现象。
2.悬置螺母，环槽螺母，内斜螺母，钢丝螺母等等结构。
第七章．1、普通平键的公称长度L与工作长度l答：圆头平键工作长度l = L- bl = Ll = L -b/2,b的宽度2、键的剖面尺寸b×h和键的长度L是如何确定的？压传递转矩。
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d)采用沉头座
e)采用环腰
五、改善制造工艺
1、加工方法：滚压螺纹较车制螺纹强度↑30%； 2、表面处理：渗碳、氮化等。
如图所示，用8个M24（d1=20.752 mm）的普通螺栓联接的钢制 液压油缸，螺栓材料的许用应力 [ ] =80 MPa，液压油缸的直径D =200 mm，为保证紧密性要求， 剩余预紧力为 Q P =1.6F，试求油缸内许用的的最大压强P 。
解得：F = 8005 N 汽缸许用载荷： FΣ = z F = 8F = 64043 N 根据： 4 F 4 64043 D 2 2.04 F pmax 64043 p max 2 2 D 200 4 MPa
三、减轻应力集中
收尾：退刀槽； 增大牙根处过渡圆角半径。
四、减小附加弯曲应力
弯曲应力 螺纹牙根 ——————→ 断裂 引起附加弯曲应力因素：
螺纹孔不正、被联件表面不平、发生变形等。
F e
a)螺栓受偏心载荷
b)被联接件刚度不够
措施：垫圈、凸台、沉孔等。
a)采用球面垫圈
b)采用斜垫圈
c)采用凸台
抗弯 力偶
二、 降低应力幅
Ｆ' Ｆ０
⑴降低螺栓的刚度
Cb F F Cb Cm
具体措施：①使用空心螺栓；②减小螺栓直径； 在螺母下面装弹性元件可达相同效果
Ｆ" Ｆ Ｆ" Ｆ Ｆ０
(2)、提高被联件刚度cm
2 >
2‘
具体措施: ①避免在被联接件接合面上使用刚性小的 垫片； ②在被联接件接合面间加装刚性大的垫片
§6.6 提高螺纹联接强度的措施
螺栓受拉，p↑
1、机理
工作时，
螺母受压，p↓
两者产生螺距差
一、改善螺纹牙间受力分配 第一圈：Δ p最大，受力最大
第8~10圈后几乎不受力
各圈受载不均
∴
采用加高螺母不能 提高联接强度。
措施：
采用受拉螺母（变形一致）
—— 减小螺栓螺母螺距变化差
①悬挂螺母；②环槽螺母；③内斜螺母；④组合螺母（环槽与内斜组合等）
max
解题要点： 1．先根据强度条件求出单个螺栓的许 用总拉力Q； 2．在求许用工作载荷F。
解：根据：
1.3Q
[ ]
单个螺栓 总拉力 Q ≤
2 d1
4
d12
4 ×1.3
[ ]=
20.7522 80 =20814 N 4 1..6F F 2.6F Q QP