第6章螺纹联接讨论重点内容受力分析、强度计算。难点受翻转力矩
第6章 螺纹联接
讨论
重点内容：受力分析、强度计算 。 难点：受翻转力矩的螺栓组联接。
附加内容：螺纹的分类和参数 1．螺纹的分类
2. 螺纹参数
（1） 螺纹大径d （2）螺纹小径d 1 （3）螺纹中径d 2 （4）螺距p （5）线数n （6）导程S
（7）螺纹升角ψ （8）牙型角α
6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 6.1.1螺纹联接的主要类型
松联接
根据装配时是否拧紧分 图6.1 紧联接
螺栓联接 螺钉联接 按紧固件不同分 双头螺柱联接 紧定螺钉联接
受拉螺栓联接 按螺栓受力状况分
受剪螺栓联接
6.1.2螺纹紧固件的性能等级和材料 性能等级：十个等级
B σ=点前数字 ×100 ； S σ=10×点前数字×点后数字。 材料：按性能等级来选。 例如：螺栓的精度等级6.8级 6.2 螺纹联接的拧紧与防松
???外螺纹内螺纹?
??左旋螺纹
右旋螺纹
??
?多线螺纹单线螺纹??
?
??锯齿形螺纹梯形螺纹三角螺纹??
?传动螺纹
联接螺纹??
?圆锥螺纹圆柱螺纹
6.2.1螺纹联接的拧紧
拧紧的目的:
拧紧力矩: 21T T T += 431T T T += T 1螺纹力矩: ()V t d
F d F T ρψ+?=?
=tan 2
22'21 T 2螺母支承面摩擦力矩：r F T ?='
2μ 2
213
3
131d D d D r --?= 将6410~M M 的相关参数（2d ，ψ ，1D ，0d ）
代入且取 15.0arctan =V ρ得：d F d F k T T T t '
'212.0≈=+=
标准扳手的长度 L=15d
d F Fd FL T '2.015===∴
（图 6.2……） F F 75'
=
要求拧紧的螺栓联接应严格控制其拧紧力矩，且不宜用小于1612~M M 的螺栓。 测力矩扳手或定力矩扳手 控制拧紧力矩的方法：
用液压拉力或加热使螺栓伸长到所需的变形量 6.2.2 螺纹联接的防松
为何要防松？
自锁条件：ψ 普通螺纹：’ ‘23~421 =ψ； 5.10~5.6=V ρ 静载下满足自锁条件， 但在冲击、振动、变载或温度变化较大的时候，装配时必须考虑防松。 防松的根本问题：防止螺纹副的相对转动。 防松原理：见表6.2 6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算 6.3.1受拉螺栓联接 主要失效形式： 静载：螺纹部分的塑性变形和断裂 变载：栓杆部分的疲劳断裂 精度低或时常装拆时：滑扣 1.受拉松螺栓联接 只承受轴向静载 65% 20% 15% 强度条件：[]σσ≤ []σπ≤2 4c d F c d 计算直径， 6 1H d d c - = 2. 受拉紧螺栓联接 横向载荷 螺栓只受预紧力 外载 螺栓受力 静载 轴向载荷 螺栓受预紧力 和轴向工作载荷 变载 （1）只受预紧力的紧螺栓联接 外载：横向载荷 载荷传递：靠被联接件接合面上的摩擦力来传递外载R F 螺栓受载：只受预紧力‘ F 2 4c d F F πσ‘’ =→ 危险截面上的应力为复合应力状态 3 1 116c T d T T πτ= → 按第四强度理论得强度条件：[]σπ≤?2 3.14c d F ‘ (6.4) 图 6.4 只受预紧力的紧螺栓联接 （2）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接 外载：轴向载荷 螺栓受载：预紧力‘ F 和外载F 的联合作用 总拉力 F F F +=‘ 0 ？ 螺栓和被联接件都是弹性体，各零件受力属于静不定问题，螺栓总拉力应根据静力平 衡条件和变形协调条件确定。 a ．螺栓与被联接件的受力与变形 静力平衡条件：F F F ''+=0 （6.5） 变形协调条件：21δδ?=? F c c c F F 2 11 0++ =‘ F c c c F F 212 ' ''++ = (6.6～ 6.8） F c c c F F 2 12 ' ''+- = 螺栓与被联接件的受力与变形线图： 动图 6.7 CScreenaxis cloadxis b ． 设计计算 图 6.5 螺栓和被联接件的受力和变形 受工作载荷时 ） 拧紧后 开始拧紧 0F 的计算 ① ’‘F F F +=0 求 ‘ F ② F c c c F F 2 11 0++=‘ 验 ''F c ． 参数的选择 螺栓的相对刚度系数： 2 11 c c c + 剩余预紧力’ ‘F d ． 强度条件 静强度： []σπ≤?2 3.14c d F （6.9） 疲劳强度：工作载荷F 是变载。 F 在 21~F F 之间变化 （图 6.8） （为 书图 6.7） 螺栓拉力0F 在 0201~F F 间变化。 拉力变幅： 2 11 12010222c c c F F F F F a +?-=-= 疲劳强度： )([]a c c a C a a c c c d F F d F A F σππσ≤+?-=== 2 11212224 （6.10） 6.3.2受剪螺栓联接 栓杆被剪断 主要失效形式 栓杆或孔壁被压溃 剪切强度计算 强度计算 挤压强度计算 剪切强度条件：每个螺栓所受的剪力s F ，抗剪面数m 个。 []τππτ≤= =m d F d m F s s 2 2 44 （6.11） 挤压强度条件：假设挤压应力均匀分布。 [] p R p dh F σσ≤= （6.12） []τ 螺栓的许用切应力； []P σ 螺栓或被联接件较弱者的许用挤压应力； h 最小受挤压高度。 若被联接件为三块板： m =2 , R s F F = 各段受挤压高度，挤压 （ 图 6.10） 载荷不同，应分别计算 求 [] p p σσ≤max 6.4螺栓组联接的设计 6.4.1螺栓组联接的结构设计 结构设计目的：确定合理的接合几何形状及螺栓的布置形式，以求各螺栓受力均匀， 且便于加工装配。 应考虑以下几个方面： 1. 接合面的几何形状设计成轴对称式。 2. 螺栓的布置要合理。 （1） 分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀布置。 假设挤压应力分布 ）挤压应力分布 图 6.8 受 剪 螺 栓 联 接 受剪螺栓联接 （2） 螺栓应有合理的间距和边距。 （3） 受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行），数目不超过6个。 （4） 联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠近接合面的边缘。 6.4.2 螺栓组联接的受力分析 受力分析的目的：分析各螺栓受力，求出受载最大螺栓所受载荷，进而进行强度计算。 假设：1）被联接件为刚体； 2）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直径、长度）和预紧力都相同； 3）螺栓的应变在弹性范围内。 1. 受轴向力Q F 的螺栓组联接 每个螺栓所受载荷相同：工作载荷z F F Q = 图6.10 总拉力：' '0F F F += 强度条件： []σπ≤?2 3.14c d F 2. 受横向载荷的螺栓组联接 传力装置：受拉螺栓联接或受剪螺栓联接 （1）受拉螺栓联接 靠被联接件接合面间的摩擦力来传递R F ，螺栓只受预紧力‘ F 。 板的平衡条件：R f s F k F mz =' μ 图6.11 受横向力的螺栓组联接 强度条件： []σπ≤?2 ' 3.14c d F （ 图6.11） （2）受剪螺栓联接 螺栓沿载荷方向布置，不超过6个，忽略摩擦力和预紧力。 假设每个螺栓所受剪力s F 。 板平衡条件：R s F zF = 强度条件：（6.11） （6.12） 受拉与受剪螺栓组联接的比较： 用受拉螺栓联接：m = 1 ,z = 1 ,15.0=s μ ,2.1=f k 由 R f s F k F mz =' μ 得：R F F 8' = 受拉螺栓联接的主要缺点：所需预紧力很大（为载荷的8倍），螺栓的尺寸大。 靠抗剪元件来传递横向力。 若用受剪螺栓联接，可以克服以上缺点，且有较高的定位精度。 3. 受旋转力矩T 的螺栓组联接 （1）用受拉螺栓联接 板的平衡条件： （ 图6.12） （书图6.12） T k r r r F f z s =+++)(21' μ 强度条件： []σπ≤?2 ' 3.14c d F （2）受剪螺栓联接 忽略预紧力和摩擦力 静力平衡条件：T r F r F r F z sz s s =+++ 2211 变形协调条件： z sz s S r F r F r F === 2211 以上两式联立：2 8 2 22 11 8541r r r Tr F F F F s s s s +++= === ∑== z i i s r Tr F 1 2 max max 强度条件： （6.11） （6.12） 4．受翻转力矩M 的螺栓组联接 假设：被联接件是弹性体， 但接合面始终保持水平。 分析底板受力： 翻转力矩M 作用于通过X X 轴线垂直于底板的对称平面内。 底板有绕螺栓组形心的轴 O O 翻转的趋势。 底板的静力平衡条件： M r F r F r F z z =+++ 2211 变 形 协 调 条 件 ： z z r F r F r F === 2211 图 6.13 受翻转力矩的螺栓组联接 ∑== z i i r Mr F 1 2 max max 2 10 2 22 11 101r r r Mr F F +++= = 总拉力：' '0F F F += 强度条件： （6.9） 6．5提高螺栓联接强度的措施 从两方面入手：1）减小螺栓的实际应力； 2）提高螺栓的许用疲劳强度。 6.5.1均匀螺纹牙受力分配 变形性质 力的变化 措施： 6.5.2 减小附加应力 图2.18 6.5.3 减轻应力集中 6.5.4 降低应力幅 减小螺栓的刚度或增大被联接件的刚度 6.5.5 选择恰当的预紧力并保持其不减退 6.5.6 改善制造工艺 小结： 1. 本章的重点 螺栓组联接的受力分析和单个螺栓联接的强度计算。 2. 学习要求 （1） 掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹的主要参数； （2） 掌握常用螺纹联接的主要类型和应用； （3） 掌握常用螺纹联接的拧紧与防松； （4） 掌握常用螺栓组联接的受力分析； 图 6.20 减小螺栓应力幅的措施 增大被联接件刚度 减小螺栓的刚度 （5） 掌握常用单个螺栓联接的强度计算 （6） 了解螺纹联接的预紧、联接件的材料和许用应力、结构设计、提高螺栓联 接强度的措施。 松联接 轴向静载荷 受拉螺栓联接 静F 0F （6.9） 轴向载荷 紧联接 变 （6.10） 螺栓联接 横向载荷 ‘ F （6.4） S F （6.11） （6.12） 受剪螺栓联接 横载 R F 3. 难点：受翻转力矩的螺栓组联接的受力分析 典型例题： 例1．图示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架。已知：p=4800N ，z=4 , ,2.1,15.0,235,50,3,4,48000 =======f s a s k Mp S Z N P μσα已知： 试设计此螺栓组联接。 解：<1> 螺栓组受力 在p 的作用下， 题图： 螺栓组承受以下载荷： 轴向力：αsin 1p p = 横向力：αcos 2p p = 翻转力矩：M p p =?+?15016021 1）轴向力1p 作用下各螺栓所受拉力相同 4 1 1p F = 2）在翻转力矩作用下，上面两个螺钉受载最大且相同 2 2140 4140 ??= M F 总工作载荷：21F F F += 3）在横向载荷2p 作用下，底板不滑移。 2' 'p k F mz f s ?=μ 21212 ' p k F c c c F mz f s =??? ? ? ?+- μ 4）螺栓所受的总拉力 F c c c F F 2 11 0++ =‘ <2> 确定螺栓直径 由强度条件 []σπ≤?2 3.14c d F 求c d ，选参数。 例2．图示为一螺栓组联接的三种方案。已知：L=300mm ，a=60mm ,试求该螺栓组三个 方案中受载最大螺栓的剪力各为多少？并说明哪种方案最好？ 题图 …… 解：将外载R 向螺栓组的形心简化，螺栓组受横载R 和旋转力矩T = R L 。横载作用 与转矩作用后的向量之和为每个螺栓所受剪力。 （1） 方案一 螺栓3 受载最大为：R a RL R F 833.2233=+= （2） 方案二 螺栓4或6受载最大为：R a RL R F F 522.2232 2 64=?? ? ??+??? ??== （3） 方案三 螺栓8受载最大为： R a RL R a RL R F 962.130cos 332332 28=?? ? ????? ??+??? ??+??? ??= ∴ 方案三最好。 例3． 图示为由两块板个一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块板各用4个螺栓 与支柱相联，托架所承受的最大载荷为20Kn ，载荷有较大的变动。试设计此联接，用此螺栓联接采用受拉螺栓联接还是后制孔用螺栓联接为宜？为什么？ 题图 …… 复习思考题 1． 螺纹联接预紧的作用是什么？为什么对重要联接要控制预紧力？ 2． 螺纹联接常用的防松原理有哪些？ 3． 受横向载荷的螺栓组联接，什么情况下宜采用铰制孔用螺栓？ 4．受拉紧螺栓联接中的螺栓危险截面上都有什么应力存在？强度计算公式中1.3的含义是什么？ 5．常用的提高螺栓联接强度的措施有哪些？这些措施中哪些主要针对静载荷？哪些主要针对变载荷？ 6．为什么有些气缸盖螺栓用细腰结构的长螺栓？ 烟台工程职业技术学院课程单元设计教案 任务二螺栓连接的强度计算 为了便于机器的制造、安装、维修和运输，在机器和设备的各零、部件间广泛采用各种联接。联接分可拆联接和不可拆联接两类。不损坏联接中的任一零件就可将被联接件拆开的联接称为可拆联接，这类联接经多次装拆仍无损于使用性能，如螺纹联接、链联接和销联接等。不可拆联接是指至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如焊接、铆钉联接和粘接等。 螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者作为紧固联接件用，后者则作为传动件用。 一、单个螺栓连接的强度计算 单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。根据联接的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓。针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则失效形式是设计计算的依据和出发点。 1.失效形式 工程中螺栓联接多数为疲劳失效 受拉螺栓——螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂 受剪螺栓——螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断 2.失效原因：应力集中 应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程 3、设计计算准则与思路 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度 受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 （一）受拉螺栓连接 1、松螺栓联接 这种联接在承受工作载荷以前螺栓不拧紧，即不受力，如图所示的起重吊钩尾部的松螺接联接。 螺栓工作时受轴向力F 作用，其强度条件为 []σπσ≤== 4 21 0d F A F 式中d1为螺栓危险截面的直径(即螺纹的小径)，单位为mm ；[σ]为松联接的螺栓的许用拉应力，单位为MPa 。 由上式可得设计公式为 []σπF d 41≥ 计算得出dl 值后再从有关设计手册中查得螺纹的公称直径d 。 2、紧螺栓联接 ⑴只受预紧力的紧螺栓联接 工作前拧紧，在拧紧力矩T 作用下： 复合应力状态：预紧力F0 →产生拉伸应力σ 螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ 按第四强度理论： ()σσστσσ3.15.03322 22=+=+=e ∴强度条件为：][4 3.12 1σπ σ≤= d F e 设计公式为：[] σπ0 13.14F d ?≥ 由此可见，紧联接螺栓的强度也可按纯拉伸计算，但考虑螺纹摩擦力矩T 的影响，需将预紧力增大30％。 这个与螺丝的材料、性能等级、热处理是有关的。 如果按粗牙、碳钢： M4 2900- 4500 N M5 4600- 7300 N M8 12000-19000 N M10 19000-30000 N M12 27000-43000 N M14 38000-59000 N M16 51000-81000 N 这是常见螺丝的抗拉强度。 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺 栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如： 性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级 性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9GPa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） 如4.8级 M6~M24螺钉或螺母的拧紧力矩（操作者参考） 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 公制螺栓扭紧力矩Q/STB 12.521.5-2000 范围：本标准适用于机械性能10.9级，规格从M6-M39的螺栓的扭紧力矩，对于使用尼龙垫圈、密封垫圈、其它非金属垫圈的螺栓，本标准不适用。 ★对于设计图纸有明确力矩要求的，应按图纸要求执行。 套管螺母紧固力矩Q/STB B07833-1998 材料HPb63-3Y2 直通式压注油杯Q/STB B07020-1998（螺纹M6、M8*1、M10*1）紧固力矩：0.3-0.5Kg.m。 安全阀Q/STB B07029-1998（螺纹R1/8） 紧固力矩：2.9-4.9Nm。 通气塞Q/STB B07030-1998 （螺纹R1/4） 紧固力矩：2.94-5.88Nm。 螺塞Q/STB B07040-1998（公称直径08-10螺距1.25，12-36螺距1.5） 螺栓（排气）Q/STB B07060-1998（M12*1.5） 紧固力矩：58.8-78.4N.m。 软管（锥形密封）Q/STB B07100-1998 软管（锥形密封）Q/STB B07123-1998 （接头部螺母拧紧力矩） 螺母（球头式管接头用）Q/STB B07201-1998 拧紧力矩：N.m 材料：（Q235） 管接头螺母Q/STB B07202-1998 拧紧力矩（Q235 / HPb 59-1） 铰接螺栓Q/STB B07206-1998 拧紧力矩（Q235） 球头式端直通接头Q/STB B07211-1998 拧紧力矩（Q235 HPb 60-1 ） 表中拧紧力矩适用于钢制接头 管接头Q/STB B07212-1998 紧固力矩（区分代号为5、7的件材料Q235） 《螺纹连接练习题》 一、单选题(每题1分) 1. 采用凸台或沉头座其目的为。 A 便于放置垫圈 B 避免螺栓受弯曲力矩 C 减少支承面的挤压应力 D 增加支承面的挤压应力 2. 联接螺纹要求自锁性好，传动螺纹要求。 A 平稳性 B 效率高 C 螺距大 D 螺距小 3. 连接用的螺纹，必须满足条件。 A 不自锁 B 传力 C 自锁 D 传递扭矩 4. 单线螺纹的螺距导程。 A 等于 B 大于 C 小于 D 与导程无关 5. 同一螺栓组的螺栓即使受力不同，一般应采用相同的材料和尺寸，其原因是。 A 便于装配 B 为了外形美观 C 使结合面受力均 匀 D 减少摩损 6. 用于联接的螺纹，其牙形为。 A 矩形 B 三角形 C 锯齿形 D 梯形 7. 螺纹的标准是以为准。 A 大径 B 中径 C 小径 D 直径 8. 螺纹的危险截面应在上。 A 大径 B 小径 C 中径 D 直径 9、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹D矩形螺纹 10、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹D矩形螺纹 11、当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。 A双头螺柱联接B螺栓联接C螺钉联接D紧定螺钉联接12、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__________。 A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接D紧定螺钉联接13、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__________。 A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接D紧定螺钉联接14、普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。 A0.105 B 0.115 C 0.1115 D 0.104 15、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。 A增加拧紧力B增加扳手力臂C使用测力矩扳手或定力矩扳手 16、螺纹联接防松的根本问题在于__________。 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17、螺纹联接预紧的目的之一是__________。 螺栓拧紧力矩标准 M6~M24螺钉或螺母的拧紧力矩（操作者参考） 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 公制螺栓扭紧力矩Q/STB 12.521.5-2000 范围：本标准适用于机械性能10.9级，规格从M6-M39的螺栓的扭紧力矩，对于使用尼龙垫圈、密封垫圈、其它非金属垫圈的螺栓，本标准不适用。 ★对于设计图纸有明确力矩要求的，应按图纸要求执行。 套管螺母紧固力矩Q/STB B07833-1998 材料HPb63-3Y2 直通式压注油杯Q/STB B07020-1998（螺纹M6、M8*1、M10*1）紧固力矩：0.3-0.5Kg.m。 安全阀Q/STB B07029-1998（螺纹R1/8） 紧固力矩：2.9-4.9Nm。 通气塞Q/STB B07030-1998 （螺纹R1/4） 紧固力矩：2.94-5.88Nm。 螺塞Q/STB B07040-1998（公称直径08-10螺距1.25，12-36螺距1.5） 螺栓（排气）Q/STB B07060-1998（M12*1.5） 紧固力矩：58.8-78.4N.m。 软管（锥形密封）Q/STB B07100-1998 软管（锥形密封）Q/STB B07123-1998 （接头部螺母拧紧力矩） 螺母（球头式管接头用）Q/STB B07201-1998 拧紧力矩：N.m 材料：（Q235） 管接头螺母Q/STB B07202-1998 拧紧力矩（Q235 / HPb 59-1） 铰接螺栓Q/STB B07206-1998 拧紧力矩（Q235） 球头式端直通接头Q/STB B07211-1998 拧紧力矩（Q235 HPb 60-1 ） 表中拧紧力矩适用于钢制接头 螺纹联接的强度计算 螺栓的受力形式主要是轴向受拉或横向受剪。轴向受拉时有松螺栓联接与紧螺栓联接两种情况。螺栓危险截面应是小径所 在截面。 一、松螺栓联接的强度 1、特点：在承受工作载荷前，螺栓不受力，在工作时则只承受轴向工作载荷F 作用。此联接可能发生的失效形式为螺栓杆的拉断。 2、强度条件： 或 式中，d 1为螺纹小径（mm ），[σ]为松螺栓联接螺栓的许用拉应力（MP ），查下表。 3、实例:如起重吊钩。 二、紧螺栓联接的强度计算 紧螺栓联接装配时已拧紧，未加载荷前已受预紧力。 只分析受横向工作载荷情况如右图： 外载荷Fs 与螺栓轴线垂直。联接靠被联接件接合面间的摩擦力传递外载荷，因此螺栓只受预紧力Q 0作用。工作时防止被联接件相对滑动，螺栓预紧力Q 0为： 式中，S 为安全系数，通常S=1.1～1.3；m 为接合面数,f 为接合面间的摩擦系数,f ＝0.1～0.16。 这种联接的螺栓在预紧力Q 0作用下，在其危险截面(小径)产生拉应力： 在对螺栓施加预紧力Q 0时,拧紧时螺栓同进还受扭矩T,螺栓在T 作用下,在其危险截面(小径)处产生扭转切应力τ: 对于M10～M60的普通螺纹，取d 1、d 2、λ的平均值，并取 ，则 。 按第四强度理论，当量应力为 故该螺栓联接的强度条件为： 或 螺纹联接按材料的力学性能分为十个等级。螺母的性能等级用螺栓力学性能等级标记的第一部分数字标记。当螺栓与螺母配套成组合件时，两者的力学性能应为同级。 螺栓联接的许用力和安全系数 螺纹的结构、预紧与防松 一、螺纹连接的结构设计 1、联接接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状，螺纹连接布置时应使其对称中心与联接接合面的形心重合，以使受力均匀。 2、分布在同一圆周上的螺纹联接数目应尽量取4、6、8、12、16、的偶数，以便于圆周上钻孔时分度和划线。同一螺纹联接中的螺纹联接件的材料、直径和长度均取为相同，同一产品上采用的螺纹联接件的类型和尺寸规格应越少越好。 3、当螺纹联接承受弯矩或转矩时,应使螺栓尽量远距离布置。对普通螺栓联接,当其受轴向、横向载荷联合作用时,应采用销、套筒、键等零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及结构尺寸。 4、螺纹联接的排列应有合理的间距、边距，并注意留有扳手空间，扳手螺纹联接的排空间尺寸可查阅有关标准。 5.在铸件或锻件未加工表面上安装螺栓时，将时螺栓受到附加弯曲应力的作用。这是螺栓强度影响较大，应尽量避免。此时常采用凸台、沉孔等结构。 6、保证被联结零件的位置精度 螺纹联接的拧紧力矩计算 M t＝K×P0×d×10－3 N.m K:拧紧力系数d：螺纹公称直径 P0：预紧力 P0＝σ0×A s A s也可由下面表查出 A s＝π×d s2/4 d s:螺纹部分危险剖面的计算直径 d s＝（d2＋d3）/2 d3= d1－H/6 H：螺纹牙的公称工作高度 σ0＝（0.5～0.7）σs σs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2（与强度等级相关，材质决定） K值查表：(K值计算公式略) σs查表： As查表： 通过计算得到螺栓联接拧紧力矩如下表所示： 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级 4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级 性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可 表面被氧化（无润滑）的螺纹联接的拧紧力矩值（单位：N.m） 表面被氧化（有润滑）的螺纹联接的拧紧力矩值（单位：N.m） 螺栓拧紧力矩标准 篇一：螺栓拧紧力矩标准-全 螺栓拧紧力矩标准 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 公制螺栓扭紧力矩 Q/STB 12.521.5-2000 范围：本标准适用于机械性能10.9级，规格从M6-M39的螺栓的 扭紧力矩，对于使用尼龙垫圈、密封垫圈、其它非金属垫圈的螺栓，本标准不适用。 ★对于图纸有明确力矩要求的，应按图纸要求执行。套管螺母紧固力矩Q/STBB07833-1998 材料 HPb63-3Y2 直通式压注油杯 Q/STB B07020-1998（螺纹M6、M8*1、 M10*1） 紧固力矩：0.3-0.5Kg.m。 安全阀Q/STBB07029-1998（螺纹R1/8） 紧固力矩：2.9-4.9Nm。 通气塞 Q/STBB07030-1998 （螺纹R1/4）紧固力矩：2.94-5.88Nm。 螺塞 Q/STB B07040-1998（公称直径08-10螺距1.25，12-36螺距1.5） 螺栓（排气） Q/STB B07060-1998（M12*1.5）紧固力矩：58.8-78.4N.m。软管（锥形密封）Q/STB B07100-1998 软管（锥形密封） Q/STB B07123-1998（接头部螺母拧紧力矩） 螺母（球头式管接头用） Q/STBB07201-1998 拧紧力矩：N.m 材料：（Q235） 管接头螺母 Q/STBB07202-1998 拧紧力矩（Q235 / HPb 59-1） 铰接螺栓 Q/STB B07206-1998 拧紧力矩（Q235） 球头式端直通接头 Q/STB B07211-1998 拧紧力矩（Q235 HPb 60-1 ） 表中拧紧力矩适用于钢制接头 管接头 Q/STB B07212-1998 篇二：螺栓拧紧力矩标准及计算详解 螺栓拧紧力矩标准及计算详解 螺栓拧紧力矩是选定螺栓类型、式样的重要依据。对于标准的螺栓，有固定的螺栓拧紧力矩范围的，可以根据此范围来选定螺栓。下面，世界泵阀网为大家汇总螺栓拧紧力矩标准及计算详解，以供学习参考。 一般来说，螺钉的抗拉、抗剪强度是一定的，实际使用时应根据具体连接应力推算拧紧力，然后选择合适规格的螺钉螺栓。螺栓拧紧力矩计算T=KFd 螺纹连接习题解答 11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上， 如图所示。已知接合面间的摩擦系数 f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6 级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接 允许的最大牵引力。 解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型 例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦力来传递横向外载荷F R。解题时，要先求出螺栓组所受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R。 解题要点： （1）求预紧力F′： 由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa，查教材表11—5（a），取S=1.35，则许用拉应力： [σ]= σS/S =240/1.35 MPa=178 MPa ，查（GB196—86）M10螺纹小径d1=8.376mm 由教材式（11—13）： 1.3F′/（πd21/4）≤[σ] MPa 得： /（4×1.3）=178 ×π×8.3762/5.2 N F′=[σ]πd2 1 =7535 N （2）求牵引力F R： =7535×0.15×2×由式（11—25）得F R=F′fzm/K f 1/1.2N=1883.8 N （取K =1.2） f 11—2 一刚性凸缘联轴器用6个M10的铰制孔用螺栓（螺栓 GB27—88）连接，结构尺寸如图所示。两半联轴器材料为HT200，螺栓材料为Q235、性能等级5.6级。试求：（1）该螺栓组连接允许传递的最大转矩T max。（2）若传递的最大转矩T max不变，改用普通螺栓连接，试计算螺栓直径，并确定其公称长度，写出螺栓标记。（设两半联轴器间的摩擦系数f=0.16，可靠性系数K f=1.2）。 解题要点： （1）计算螺栓组连接允许传递的最大 转矩T max： 该铰制孔用精制螺栓连接所能传递 转矩大小受螺栓剪切强度和配合面 挤压强度的制约。因此，可先按螺栓剪 切强度来计算T max，然后较核配合面挤 压强度。也可按螺栓剪切强度和配合面挤压强度分别求出T max，取其值小者。本解按第一种方法计算 1）确定铰制孔用螺栓许用应力 由螺栓材料Q235、性能等级 5.6级知： σs300MPa 被连接件材料HT200 = σb500MPa、= = σb200MPa 。 （a）确定许用剪应力 创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 螺栓拧紧力矩标准 M6~M24螺钉或螺母的拧紧力矩（操作者参考） 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 公制螺栓扭紧力矩Q/STB 12.521.5-2000 范围：本标准适用于机械性能10.9级，规格从M6-M39的螺栓的扭紧力矩，对于使用尼龙垫圈、密封垫圈、其它非金属垫圈的螺栓，本标准不适用。 ★对于设计图纸有明确力矩要求的，应按图纸要求执行。 套管螺母紧固力矩Q/STB B07833-1998 材料HPb63-3Y2 直通式压注油杯Q/STB B07020-1998（螺纹M6、M8*1、M10*1） 紧固力矩：0.3-0.5Kg.m。 安全阀Q/STB B07029-1998（螺纹R1/8） 紧固力矩：2.9-4.9Nm。 通气塞Q/STB B07030-1998 （螺纹R1/4） 紧固力矩：2.94-5.88Nm。 螺塞Q/STB B07040-1998（公称直径08-10螺距1.25，12-36螺距1.5） 螺栓（排气）Q/STB B07060-1998（M12*1.5） 紧固力矩：58.8-78.4N.m。 软管（锥形密封）Q/STB B07100-1998 软管（锥形密封）Q/STB B07123-1998 （接头部螺母拧紧力矩） 螺母（球头式管接头用）Q/STB B07201-1998 拧紧力矩：N.m 材料：（Q235） 管接头螺母Q/STB B07202-1998 拧紧力矩（Q235 / HPb 59-1） 计算公式计算值注释1.5设计给出517.5设计给出235260设计给出38设计给出4.23设计给出50设计给出11.8203309693h = 0.541p 2.28843 3227.60672.8899376194 345计算结果合格剪切强度计算公式计算值备注235260设计给出35.5设计给出41.78设计给出11.8203309693设计给出1.5设计给出4.23设计给出B = 0.75p 3.1725 517.5设计给出34556.280613618 207安全系数n材料屈服强度（MPA）轴向力F（n）螺距D2（mm）螺纹工作长度L（mm）连接螺纹齿Z螺纹工作高度h（mm）挤压面积a（mm2）挤压应力（MPA）的计算允许将挤压小直径D1（mm）用于外螺纹时使用的挤压直径（MPA）轴向力F（n），使用大直径D（mm）连接的螺纹数Z安全系数s间距P（mm）螺纹底宽b（mm）屈服强度（MPA）螺钉的允许拉伸应力（MPA），计算剪切应力（MPA）表示螺母，如果合格，则计算螺母（MPA）允许剪应力（MPA）的剪应力（MPA）；否则，不合格。弯曲强度计算项目计算公式计算值的计算结果备注28.58 28.52 24.22 26.82 0.85 71.8724621016 B = 0.75p 2.38125 138112 3.175 H = 0.541p 1.717675 9.26 1.5517.5345 178.2251152336 151.0361193477计算结果自锁性能检查计算螺母大直径D（mm ）当使 用大直径D（mm）螺丝外螺纹时，小直径D1（mm）外螺纹螺距直径D2（mm）弯曲臂L（mm）单圈外螺纹截面弯曲模数w（mm）螺纹底宽b （mm）轴向力F（n）螺距P（mm）螺纹工作高度h（mm）连接螺纹数Z安全系数s屈服强度（MPA）允许的拉应力（MPA）对于螺钉，请计算以下值的弯曲应力（MPA）螺母，计算弯曲应力（MPA），允许弯曲应力（MPA），如果螺钉和螺母合格，则为不合格。备注：设计给出s = NP 30齿廓角150.15，螺丝对的当量摩擦系数为-0.19744950019，螺旋上升角为1.5617735831，当量摩擦角为-0.1949419593计算结果不合格的自锁性能检查计算项目计算公式计算值备注2.59807621141.5669872981 1.3333333333节距P（mm）导程s（mm）节距直径D2（mm）螺钉对滑动摩擦系数f 0.13-0.17轴向力F（n）外螺纹小直径D1（mm）节距P （mm）原始三角形高度h（mm）用于外螺纹DC（mm）普通螺纹螺栓断裂部分的安全系数s 屈服强度（MPA）允许拉应力（MPA）= 33 = 60梯形螺纹：矩形螺纹：锯齿螺纹：普通螺纹：NP = atan，如果＜，则为合格，否则为不合格。计算得出的拉应力为0.5187993114，计算结果合格。如果＜，则为合格，否则为不合格 螺钉的拧紧力矩和检验方法 一颗螺钉仅几分钱，但使用不当，会使装配的机器零部件松动、脱落，从而导致功能失常。本文讨论如下几个问题：不同的螺钉拧紧力矩参考值；怎样检验螺钉拧紧力矩是否合适；螺钉拧紧力矩大小的调整方法和影响螺钉连接质量的因素。 一、不同的螺钉拧紧力矩参考值 表1摘录和整理于机械设计手册，它是依螺纹连接拧紧力矩计算方法而得，它的计算主要考虑了螺钉螺纹的承受力，即在没有滑牙和拧断螺钉的情况下，从螺钉螺纹的强度考虑，对于电子装配中的静载荷，拧紧力矩要取破坏力矩的0.8：1 以下。 表1：用于金属的普通螺钉拧紧力矩参考值 注：8.8/10.9/12.0 是螺钉的机械性能等级，未标注的螺钉按低等级取。 表2摘录和整理于原上海仪表局组织的自攻螺钉攻关组数据和《Mechnical Fastening Plastics》Brayton Lincola 著的书中数据，以及经验值，需要特别说明塑料的自攻螺钉拧紧力矩与塑料的材料和螺纹底孔有很大关系，拧紧力矩更要通过试验来确定。自攻螺钉连接主要考虑的螺母材料的塑料不能滑牙，而且要保证足够的拧紧力矩和破坏力矩之比，大于1：2.5 。 表2：用于塑料的自攻螺钉拧紧力矩参考值 注：表中的螺母材料是塑料 ABS 。 二、装配时螺钉拧紧力矩的确定 螺钉拧紧力矩仅依靠理论计算是不够的，在实际应用中螺钉连接拧紧力矩主要是满足产品在工作、运输中的紧固和防松动。螺钉的紧固和防松动的检验常用振动试验来验证。振动试验可以根据不同的产品，依据国家相关的可靠性、环境试验标准来确定。综上所述，合适的螺钉拧紧力矩的确定，应该是依据表中“螺钉拧紧力矩参考值”，装配一批产品，然后实际观察螺钉是否拧到位，有无螺纹滑牙和损伤，以及拧断螺钉的现象；同时按产品标准做振动试验，螺钉连接不能发生松动现象。 三、怎样知道和调整装配时螺钉拧紧力矩的大小 首先，应该用一个力矩测试仪去校验用来装配的电动起子。具体方法是确定螺钉拧紧力矩后，电动起子手工调整大致位置，再用力矩测试仪去校验。 对于一些带负载能力不好的便携式电动起子，充电电池电力不足，引起的力矩变化，开始可以用力矩测试仪去校验，后续可以由有经验的工艺技术人员进行手工调整。这样做的主要目的是提高生产的便利性。 四、影响螺钉连接质量的相关因素 ①螺钉拧紧力矩； ②防松措施； ③螺钉的大小； ④螺钉螺距的大小； ⑤螺钉的材质，性能等级； 第6章 螺纹联接 讨论 重点内容：受力分析、强度计算 。 难点：受翻转力矩的螺栓组联接。 附加内容：螺纹的分类和参数 1．螺纹的分类 2. 螺纹参数 （1） 螺纹大径d （2）螺纹小径d 1 （3）螺纹中径d 2 （4）螺距p （5）线数n （6）导程S （7）螺纹升角ψ （8）牙型角α 6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度 6.1.1螺纹联接的主要类型 松联接 根据装配时是否拧紧分 图6.1 紧联接 螺栓联接 螺钉联接 按紧固件不同分 双头螺柱联接 紧定螺钉联接 受拉螺栓联接 按螺栓受力状况分 受剪螺栓联接 6.1.2螺纹紧固件的性能等级和材料 性能等级：十个等级 B σ=点前数字 ×100 ； S σ=10×点前数字×点后数字。 材料：按性能等级来选。 例如：螺栓的精度等级6.8级 6.2 螺纹联接的拧紧与防松 ???外螺纹内螺纹? ??左旋螺纹 右旋螺纹 ?? ?多线螺纹单线螺纹?? ? ??锯齿形螺纹梯形螺纹三角螺纹?? ?传动螺纹 联接螺纹?? ?圆锥螺纹圆柱螺纹 6.2.1螺纹联接的拧紧 拧紧的目的: 拧紧力矩: 21T T T += 431T T T += T 1螺纹力矩: ()V t d F d F T ρψ+?=? =tan 2 22'21 T 2螺母支承面摩擦力矩：r F T ?=' 2μ 2 213 3 131d D d D r --?= 将6410~M M 的相关参数（2d ，ψ ，1D ，0d ） 代入且取 15.0arctan =V ρ得：d F d F k T T T t ' '212.0≈=+= 标准扳手的长度 L=15d d F Fd FL T '2.015===∴ （图 6.2……） F F 75' = 要求拧紧的螺栓联接应严格控制其拧紧力矩，且不宜用小于1612~M M 的螺栓。 测力矩扳手或定力矩扳手 控制拧紧力矩的方法： 用液压拉力或加热使螺栓伸长到所需的变形量 6.2.2 螺纹联接的防松 为何要防松？ 自锁条件：ψ 螺纹连接重要习题 ————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期： ? 《螺纹连接练习题》 一、单选题(每题１分) 1. 采用凸台或沉头座其目的为。 A 便于放置垫圈Ｂ避免螺栓受弯曲力矩 C 减少支承面的挤压应力Ｄ增加支承面的挤压应力 2．联接螺纹要求自锁性好，传动螺纹要求。 Ａ平稳性Ｂ效率高 C 螺距大 D 螺距小 3. 连接用的螺纹,必须满足条件。 A 不自锁 B 传力 C 自锁 D 传递扭矩 ４. 单线螺纹的螺距导程。 A 等于 B 大于 C 小于Ｄ与导程无关 5．同一螺栓组的螺栓即使受力不同，一般应采用相同的材料和尺寸，其原因是。 A 便于装配 B 为了外形美观Ｃ使结合面受力均匀 D 减少摩损 6. 用于联接的螺纹，其牙形为。 A 矩形Ｂ三角形Ｃ锯齿形 D 梯形 7. 螺纹的标准是以为准。 Ａ大径Ｂ中径 C 小径 D 直径 8. 螺纹的危险截面应在上。 A 大径Ｂ小径 C 中径 D 直径 ９、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。 A三角形螺纹 B梯形螺纹 C锯齿形螺纹Ｄ矩形螺纹 10、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是＿__＿______。 A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹Ｄ矩形螺纹 11、当两个被联接件不太厚时,宜采用__________。 A双头螺柱联接Ｂ螺栓联接C螺钉联接 D紧定螺钉联接 12、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_＿_＿____＿_。 A螺栓联接B螺钉联接C双头螺柱联接Ｄ紧定螺钉联接 13、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＿____＿____。 A螺栓联接B螺钉联接Ｃ双头螺柱联接Ｄ紧定螺钉联接 14、普通螺纹的牙型角α为60ｏ,当摩擦系数μ=0．1０时,则该螺纹副的当量摩擦系数μv=__＿____＿_＿。 A0.105 B ０．115 C 0.1１1５Ｄ０.104 15、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法,例如_____＿____。 Ａ增加拧紧力Ｂ增加扳手力臂Ｃ使用测力矩扳手或定力矩扳手 16、螺纹联接防松的根本问题在于___＿______。 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 １7、螺纹联接预紧的目的之一是______＿_＿＿。 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 关于螺纹联接的螺纹牙强度校核之根据 一、引用教材 (1) 二、适用范围 (1) 三、校核 (2) 1. 螺纹副抗挤压计算 (3) 2. 抗剪切强度校核 (4) 3. 抗弯曲强度校核 (4) 4. 自锁性能校核 (7) 5. 螺杆强度校核 (7) 一、引用教材 1.《机械设计》第四版，高等教育出版社，邱宣怀主编，1997年7月第4版，1997年7 月第1次印刷，印数0001—17094，定价23.60元，该书是戊子庚上学时的教材。摘自P120。 2.《机械设计手册》第四版，第3卷，成大先主编，化学工业出版社，2005年1月北京 第25次印刷。摘自12-3～12-9。 二、适用范围 螺纹联接可以使用普通螺纹、梯形、矩形、锯齿形等四种，且多用普通螺纹。 下图1给出了螺旋副的可能螺纹种类、特点和应用。 图1 螺旋副的螺纹种类、特点和应用 三、校核 该文件仅讨论五个方面的校核：抗挤压、抗剪切、抗弯曲、自锁性、螺杆强度。 根据实践，由于螺母的材质软，螺纹副的破坏多发生在螺母；但当螺母和螺杆材料 相同时，螺杆首先破坏，此时应校核螺杆。该文件中的各物理量及其含义和公式均可查 阅文件（双击打开） 螺纹联接的参数解 释 ； 该五项校核已编成excel 计算表格以提高效率，使用时仅仅需要填写绿色表格，其 余表格计算机自行计算得出结果，见文件（双击打开）螺纹联接计算表格 。 1. 螺纹副抗挤压计算 把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁，见下图2、图3，抗挤压是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过许用挤压应力，否则便会产生挤压破坏。设轴向力为F ，相旋合螺纹圈数为z ，则验算计算式为： p p []F = A σσ≤ 且 2F F A d hz π= 若取p [][]σσ=，则有2[]F d hz σπ≤ 式中 ● p σ：挤压应力，单位MPa ； ● p []σ：许用挤压应力，单位MPa ； ● F ：轴向力，单位N ； ● 2d ：外螺纹中径，单位mm ； ● h ：螺纹工作高度，单位mm ，p 为螺距，单位mm ，h 与p 的关系为： 螺纹连接受力分析 一、 螺纹强度校核 把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。 相关参数： 轴向力F ，旋合螺纹圈数z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z 不宜大于10）； 螺纹牙底宽度b ，螺纹工作高度h ，每圈螺纹牙的平均受力为F z ，作用在中径上。 螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为D 、2D 、1D 。 螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为d 、2d 、1d 。 1. 挤压强度 螺母一圈挤压面面积为2D h π，螺杆一圈挤压面积为2d h π。 螺母挤压强度2[]p p F F z A D h πσ= =≤σ 螺杆挤压强度2[]p p F F z A d h σσπ= =≤ p σ为挤压应力， []p σ 为许用挤压应力。 2. 剪切强度 螺母剪切面面积为Db π，螺杆剪切面面积1d b π。 螺母，剪切强度[]F F z A Db ττπ= =≤ 螺母的一圈沿大径展开 螺杆的一圈沿小径展开 螺杆，剪切强度1[]F F z A d b ττπ= =≤ []0.6[]τσ=，[]s n σσ= 为材料许用拉应力，s σ为材料屈服应力。 安全系数，一般取3～5。 3. 弯曲强度 危险截面螺纹牙根部，A -A 。 螺母，弯曲强度23[]b b M Fh W Db z σσπ= =≤ 螺杆，弯曲强度213[]b b M Fh W d b z σσπ= =≤ 其中，L ：弯曲力臂，螺母22D D L -= ，螺杆2 2 d d L -= M ：弯矩，螺母22D D F M F L z -=?= ?，螺杆2 2 d d F M F L z -=?=? W ：抗弯模量，螺母2 6 Db W π= ，螺杆2 16 d b W π= []b σ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[]1~1.2[]b σσ= 4. 自锁性能 自锁条件v ψψ≤， 其中，螺旋升角22 arctan arctan S np d d ψππ==，螺距、导程、线数之间关系：S =np ； 当量摩擦角arctan arctan cos v v f f ψβ ==， 当量摩擦系数cos v f f β= f 为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取0.13～0.17； β为牙侧角，为牙型角α的一半，2βα= 5. 螺杆强度 1、 实心 第三章 螺纹联接（含螺旋传动） 3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，见图3-1，主要有： 1）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。 2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 3）中径2d ——通过螺纹轴向界面牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，2d ≈ 11 ()2 d d +。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 ４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）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。单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （3-1） 8）牙型角α——螺纹轴向截面，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2。 9）螺纹接触高度h ——外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有： 图3-1 1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3-3 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓（或螺钉）直接拧入被联接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上 螺丝破坏扭力计算方法 在螺纹紧固件的使用中应用的较广泛的是螺栓－螺母连接副的形式，应用的较多的是有预紧力的连接方式，预紧力的连接可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力及螺栓的疲劳强度，并且能增强螺纹连接体的紧密性和刚度。在螺纹紧固件的连接使用中，没有预紧力或预紧力不够时，起不到真正的连接作用，一般称之为欠拧；但过高的预紧力或者不可避免的超拧也会导致螺纹连接的失败。众所周知，螺纹连接的可靠性是由预紧力来设计和判断的，但是，除在实验室可以测量外，在装配现场一般是不易直观的测量。螺纹紧固件的预紧力则多是采用力矩或转角的手段来达到的。因此，当设计确定了预紧力之后，安装时采用何种控制方法？如何规定拧紧力矩的指标？则成为关键重要问题，这就提出来了螺纹紧固件（如塑料螺丝）扭（矩）－拉（力）关系的研究课题。 螺纹紧固件扭－拉关系，不仅涉及到扭矩系数、摩擦系数（含螺纹摩擦系数和支撑面摩擦系数）、屈服紧固轴力、屈服紧固扭矩和极限紧固轴力等以一系列螺纹连接副的紧固特性的测试及计算方法，还涉及到螺纹紧固件的应力截面积和承载面积的计算方法等基础的术语、符号的规定。并且也还必须给出螺纹紧固件紧固的基本规则、主要关系式以及典型的拧紧方法。目前，这些内容ISO/TC2尚无相应的标准，德国工程师协会早在七十年代就发表了DVI2230《高强度螺栓连接的系统计算》技术准则。日本也于1987和1990年发布了三项国家标准，尚未查到其他国家的标准。国内尚未发现相应的行业标准，仅少数企业制定了企业标准。尤其是随着引进技术的国产化不断的拓展和螺纹紧固件技术发展的需要，这一需求日趋迫切。这也就是制定此项标准的初衷。 日本国家标准JIS B1082-1987《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》、JIS B 1083-1990《螺纹紧固件紧固通则》及JIS B1084-1990《螺纹紧固件拧紧试验方法》三个标准，概括了国际上有关螺纹紧固件扭－拉关系的研究成果和应用经验，根据标准验证，对我国也是适用的。因此，在制定标准时，在充分消化、分析日 常用高强度螺栓预紧力和拧紧扭矩 (参考件) 李毅民 By liyimin 2004-7-18 预紧力Fv(kN)及扭紧力矩MA(N·m) 螺 纹 直 径 螺 栓 的 性 能 等 级 直 径 d mm螺 距p mm 8.8 10.9 Fv(kN) MA(N·m) Fv(kN) MA (N·m) M12 1.75 45 100 55 110 M16 2 70 230 100 320 M20 2.5 110 455 155 590 M24 3 155 775 225 1000 M30 3.5 250 1570 335 2100 此表为参考建议,计算方式决定扭紧力矩见下面公式。请注意国产10.9s高强度螺栓部分扭矩此表数据会偏高一些。 Tightening torques and prestressing force for HV and HVP 10.9s 国际标准 Thread diameter d M12M16M20M22M24M27M30 Hold diameter13172123252831 Required Prestressing force Pv [kN] 50100160190220290350 Ma1) [N.m]MoS2 lubricated10025045065080012501650 slightly oiled120350600900110016502200 Prestressing force Pv 2)[kN] 60110175210240320390 1)Torque to be applied with torque spanners 2).Prestressing force to be applied with impact wrenches 计算方式决定施工高强度螺栓扭矩： Ma=1.1 k Pv d 式中： k---扭矩系数 ，此数据由高强度螺栓制造商提供或在安装前实验 得到。通常k=0.11-0.15,详细数据见 供货商的质量报告。 Pv---高强度螺栓预拉力， [kN]； d---高强度螺栓直径，mm。 如何确定机螺丝的紧固力矩 关于如何紧固螺栓和螺母的文章已经有很多，但如何恰当地紧固机螺丝（Machine Screws）的文章较少。与如何确保螺栓和螺母的安全连接一样，在紧固机螺丝时，恰当地选择合适的拧紧力矩十分重要。恰当的、安全的连接直接关系到装配后产品的质量好坏。因此在紧固机螺丝时，我 螺栓拧紧力矩计算书 一．相关计算参数： 螺栓规格 d mm 螺距 P mm 螺纹原始三角形高度H mm 外螺纹中径 d2 mm 外螺纹小径 d1 mm 计算直径 d3 mm 螺栓公称应力截面积As mm2 螺栓材料屈服强度s σ MPa 计算拧紧力矩 T Nm 二．计算内容： 根据要求，所需计算DN300及以上接管法兰所配螺栓拧紧力矩，故统计相关法兰如下： N1 N2 N4 N6 一效结晶器 DN1200 DN900 DN1200 DN600 二效结晶器 DN1200 DN1200 DN1200 DN600 三效结晶器 DN1200 DN1600 DN1200 DN600 APU 效结晶器 DN800 DN1400 DN800 DN600 根据管法兰相关标准，DN600所配螺栓为M33 DN800、DN900、DN1200所配螺栓为M39 DN1400、DN1600所配螺栓为M45 三．计算过程： 螺栓规格 d d=33 螺距 P P=3.5 螺纹原始三角形高度H 031.35.3866.0866.0=?=?=P H 外螺纹小径 d1 21.29031.3852338521=??-=??-=H d d 外螺纹中径 d2 73.30031.383 2338322=??-=??-=H d d 计算直径 d3 7.28031.36 1 21.296113=?-=?-=H d d 螺栓公称应力截面积As 14.69327.2873.30414.3242 232=?? ? ??+?=??? ??+?∏=d d A s 螺栓材料屈服强度s σ 114 计算拧紧力矩 T 91.31210003314.69311412.012.0=÷???=???=d A T S S σ 通常取计算值的0.8倍左右作为实际应用的拧紧力矩值机械设计基础——螺纹连接的强度计算
螺纹强度计算
螺栓拧紧力矩标准
螺纹连接重要习题.(汇编)
螺栓拧紧力矩表
螺纹联接的强度计算
螺纹拧紧力矩
螺栓拧紧力矩标准
螺纹连接习题解答(讲解)全解
螺栓拧紧力矩及标准
螺纹强度校核公式
螺钉的拧紧力矩和检验方法
第6章螺纹联接讨论重点内容受力分析、强度计算。难点受翻转力矩
螺纹连接重要习题
关于螺纹联接的螺纹牙强度校核之根据-ver1.1
螺纹连接受力分析
螺栓强度计算
螺丝破坏扭力计算方法
高强度螺栓预紧力及拧紧扭矩(全)
螺栓拧紧力矩计算