机械设计基础-单个螺栓连接
参考资料或常用网址：韩玉成.机械设计基础.北京.电子工业出版社；庄宿涛.成都.西南交通大学出版社；徐刚涛.北京.高等教育出版社；http//
教学后记：
教研室主任意见：
许用应力计算公式：
总载荷计算公式：
预紧力计算公式：
残余预紧力计算公式：
2、受剪螺栓连接
σp≤〔σp〕τ≤〔τ〕
受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示：
图1受横向载荷铰制孔螺栓连接
受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式：
按挤压强度校核计算：
按抗剪强度校核计算：
按挤压强度设计计算：
按抗剪强度设计计算：
图1受横向载荷紧螺栓连接
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：
（1）预紧力计算公式：
（2）பைடு நூலகம்核计算公式：
（3）设计计算公式：
（3）承受轴向静载荷的紧螺栓连接
受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：
图1受轴向载荷紧螺栓连接
受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式：
强度校核计算公式：
螺栓设计计算公式：
式中： ――受横向载荷，N； ――受剪直径，（＝螺纹小径），mm，查表获得； ――受挤压高度，取 、 中的较小值，mm；m――受剪面个数。
教学方法：多媒体教学，联系工程实例
课程作业或思考题：
1、单个螺栓连接的强度计算方法分几类？
2、松螺栓连接与紧螺栓连接的区别何在？
3、在进行紧螺栓连接强度计算时，为什么要将螺栓拉力增加30%？
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：
校核计算公式：
设计计算公式：
2）紧螺栓连接
（1）只受预紧力的紧螺栓连接
螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转复合应力状态
危险截面上的拉伸应力σ＝F0/A
强度校核计算公式
螺栓设计计算公式：
（2）受横向载荷的紧螺栓联接
受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：
2.熟悉各种紧螺栓连接的强度条件和设计公式。
3.了解螺栓连接的类型及螺栓的受力状态。
教学重点、难点#
重点：各种紧螺栓连接的强度条件和设计公式
难点：各种紧螺栓连接的强度条件和设计公式
教学内容及教学方法：
一、单个螺栓连接的强度计算
1、受拉螺栓联接
1）松螺栓连接
特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载沿螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。
抚州职业技术学院教案
课程名称：机械设计基础
任课老师（职称）：周晓良（讲师）
授课对象及时间：2013级综合班、2012五年制班
授课题目（章节）：单个螺栓连接
教具：多媒体
基本教材：陈立德《机械设计基础》（第四版）
课时安排：4
教学目的（分掌握、熟悉、了解三个层次）：
1.掌握单个螺栓连接的受力分析和单个螺栓联接的强度计算；
螺栓联接的设计
螺栓联接的设计一、概述螺栓联接是一种常用的机械连接方式，广泛应用于建筑、交通、航空航天等领域。
它通过通过螺栓的拉伸预应力，使连接的松动度减小，从而保证连接的稳定性和安全性。
本文将对螺栓联接的设计进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、螺栓联接的基本原理螺栓联接是利用螺纹连接把两个或多个零件连接在一起的一种联接方式。
其基本原理是利用螺纹的摩擦力和拉伸力来实现连接的牢固性。
在设计螺栓联接时，需要考虑以下几个要素：1. 施力条件考虑到结构力学的基本原理，联接结构在工作过程中所受的力是设计中必须明确的一点。
根据结构所受的载荷情况，我们可以确定螺栓的尺寸、材料和紧固力等参数。
2. 螺栓材料的选择螺栓材料的选择非常重要，直接影响到螺栓连接的可靠性和使用寿命。
常用的螺栓材料有普通碳素钢、合金钢、不锈钢等。
根据实际使用环境和要求，选择合适的材料非常关键。
3. 螺纹类型螺纹是螺栓联接的核心部分，其类型包括普通螺纹、细牙螺纹、大牙螺纹等。
选择螺纹类型时需要考虑联接件的材料、工作条件和设计要求等因素。
4. 螺栓尺寸螺栓的尺寸包括螺纹直径、螺距、螺纹长度等。
根据联接件的尺寸和形状，以及载荷情况，确定合适的螺栓尺寸非常重要。
三、螺栓联接的设计步骤螺栓联接的设计应遵循一定的步骤和原则，下面给出了详细的设计步骤：1. 确定联接方式根据实际情况和要求，确定螺栓联接的方式，如单螺栓连接、多螺栓连接、等边距螺栓连接等。
2. 计算所需预紧力根据联接件的工作载荷和材料特性，计算所需的预紧力。
预紧力的大小直接关系到连接的紧固力和可靠性。
3. 选择螺栓尺寸和材料根据预紧力的大小，选择合适的螺栓尺寸和材料。
螺栓的直径、长度和材料的选择要考虑到连接件的尺寸和材料、工作环境和预紧力等因素。
4. 螺栓预应力的计算根据预紧力和螺栓的材料特性，计算螺栓的预应力。
螺栓的预应力是保证连接牢固性和可靠性的重要因素。
5. 螺栓紧固力的计算根据预紧力和螺栓的材料特性，计算螺栓的紧固力。
《机械设计基础 》课件_项目三 常用连接
(3)紧定螺钉连接。如图3 1 22所示,利用紧定螺钉的螺纹部分旋入一个被连接件的螺纹孔中,以尾部顶在另外 一个被连接件的表面上或凹坑中,来固定两个被连接件之间的位置。这种连接的特点是可以传递较小的轴向或周 向载荷。紧定螺钉的端部有平端、锥端和柱端等。
2)其他螺纹连接件 (1)双头螺柱。双头螺柱的两端都制有螺纹,两端螺纹可相同或不同,有 A 型和 B型两种结构,如图3 1 23所示。 螺柱的一端旋入被连接件螺纹孔中,旋入后即不拆卸;另一端用于安装螺母以固定其他零件。 (2)螺钉 头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等,以适应不同的装配要求,头部起字槽有一字槽、十字槽 和内六角孔等形式,如图3 1 24所示。
2.螺纹连接件的预紧与防松 1)螺纹连接件的预紧 螺纹连接件在进行装配时,一般都要拧紧螺纹,使连接螺纹在承受工作载荷之前,受到预先作用的力,这就是螺纹 连接的预紧,预先作用的力称为预紧力。螺纹连接预紧的目的在于增加连接的可靠性、紧密性和防松能力。 如图3 1 11所示,在拧紧螺母时,需要克服螺纹副相对扭转的阻力矩T1 和螺母与支承面之间的摩擦阻力矩T2,即 拧紧力矩T=T1+T2。
相关知识 3.1.1 螺纹连接的基本知识 1.螺纹的形成及类型 1)螺纹的形成 如图3 1 2所示,将一底边长度CB 等于πd2 的直角三角形△ACB 绕在一直 径为d2 的圆柱体上,并使底边CB 绕在圆柱体的底边上,则斜边AB 在圆柱体上 便形成一条螺旋线。取一平面图形(三角形、梯形或矩形),使它的一边靠在 圆柱体的母线上并沿螺旋线移动,移动时始终保持该图形位于圆柱体的轴截 面内,即可得到相应的螺纹。
(4)根据螺旋线的数目(见图3 1 5(a)、(b)),可分为单线螺纹(n=1)和等距排列的多线螺纹(n≥2)。为了制造方便,螺 纹一般不超过4线。
单个螺栓连接的强度计算共54页
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
单个螺栓连接的强度计算
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
螺栓联接的设计
螺栓联接的设计
螺栓联接是一种常见的机械联接方式，它通过螺纹的摩擦力和拉伸力
来实现零件的固定。
在设计螺栓联接时，需要考虑以下几个方面。
首先，要确定螺栓的尺寸和材料。
螺栓的尺寸应根据联接的零件厚度
和负载大小来选择，一般采用标准尺寸。
螺栓的材料应根据负载大小
和工作环境来选择，常见的材料有碳钢、合金钢、不锈钢等。
其次，要确定螺栓的预紧力。
预紧力是指在螺栓联接前施加的拉伸力，它可以提高螺栓的紧固力和抗疲劳性能。
预紧力的大小应根据联接的
负载和材料来计算，一般采用公式计算。
第三，要确定螺栓的紧固方式。
螺栓的紧固方式有两种，一种是手紧，一种是力矩紧固。
手紧是指用手工工具将螺栓旋紧，力矩紧固是指用
扭矩扳手将螺栓旋紧。
力矩紧固可以控制紧固力的大小，但需要注意
扭矩值的准确性。
最后，要进行螺栓的检查和维护。
螺栓联接在使用过程中可能会出现
松动、断裂等问题，需要定期检查和维护。
检查时应注意螺栓的紧固
力和表面状态，如有问题应及时更换或维修。
总之，螺栓联接的设计需要考虑多个方面，包括螺栓尺寸和材料、预紧力、紧固方式以及检查和维护等。
只有在设计合理、使用正确的情况下，螺栓联接才能发挥其应有的作用，确保机械设备的安全和稳定运行。
机械设计基础(机工版)教案：螺纹连接及螺旋传动
章节名称螺纹连接及螺旋传动授课形式讲授课时3班级电气、机电教学目的了解螺纹的应用和分类、代号教学重点1、了解螺纹及主要参数；2、机械制造常用螺纹及螺纹联接的基本类型3、提高螺栓联接强度的措施4、螺旋传动的类型、特点及应用教学难点1、螺纹联接的预紧和防松手段2、螺栓联接的强度计算与校核辅助手段模型或多媒体辅助教学过程及说明;★教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。
螺旋传动:利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置.一、螺纹的形成二、螺纹的类型1、按线数分在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。
2、按螺旋线绕行方向按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。
通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。
3、位置分螺纹有外螺纹和内螺纹之分。
在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。
公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。
细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。
三、螺纹的主要参数螺纹的主要参数：(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。
对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。
标准规定大径为螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。
对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。
(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。
此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
机械设计--螺栓组连接的设计
螺栓组连接的设计各位评委老师：上午好，今天我要进行说课的题目是《螺栓组连接的设计》。
首先我们来进行教材分析。
一、教材分析本节课出自本节课出自高等教育出版社出版的《机械设计》第八版第二篇连接中的第五章的第5节。
本节贯穿了机械设计以后的整个教学，同时也是形成学生合理知识链的重要环节。
学好本节知识不仅能使学生认识螺栓组连接的结构设计和学会螺栓组连接的受力分析，并且为后续的机械设计课程设计打下扎实的理论基础。
二、教学目标根据上述教材分析，考虑到学生已有的认知结构心理特征，结合《机械设计》教学大纲要求，制定如下的教学目标：1、知识目标（1）了解键连接的主要类型和应用特点；（2）掌握平键连接的强度校核方法。
2、能力目标（1）通过讲练结合，培养学生分析和解决问题的能力。
（2）通过本节课的教学使学生掌握键连接的设计方法。
（3）通过分组学习方式，培养学生与他人沟通交流，分工合作的能力。
3、情感目标培养学生认真、细致的学习态度和从事工程技术工作认真、严谨的工作作风。
三、教学重点和难点1、教学重点在了解键连接的功能和平键连接的结构形式及应用后如何进行平键连接的强度校核。
2、教学难点如何根据实际要求进行键连接的选择和平键连接的强度校核方法。
为了讲清本节的重点和难点，使学生能达到本节课设定的教学目标，接下来我谈谈本节课的教法和学法。
四、教法我们知道机械设计制造类专业是为了培养学生实际动手，解决现实生产中实际问题的能力。
因此，在教学过程中，不仅要使学生“知其然”，还要使学生“知其所以然”。
我们在以师生既为主体，又为客体的原则下，展现获取理论知识，解决实际问题的思维过程。
考虑到大二的学生对专业知识的认知，我主要采取讲授法和互动法相结合，培养学生将课堂教学和自己主动认知学习结合起来的能力，引导学生全面地观察身边的事物，养成严谨细致、一丝不苟的科学态度。
当然教师自身也是非常重要的教学资源。
教师应该通过课堂教学感染和鼓励学生的运用，充分调动学生参与课堂教学互动的积极性，激发学生对解决实际问题的渴望，并且要培养学生理论联系实际的能力，从而达到最佳的教学效果。
机械设计考研题库螺栓连接
机械设计考研题库螺栓连接螺栓连接是机械设计中常见的一种连接方式，广泛应用于各种机械设备中。
在机械设计考研题库中，螺栓连接的相关题目通常涉及其设计原理、计算方法、失效模式以及螺栓连接的优化设计等方面。
以下是关于螺栓连接的一些关键知识点，可以作为考研题库的参考：# 螺栓连接的基本概念螺栓连接是通过螺栓、螺母和垫圈等元件，将两个或多个被连接件固定在一起的一种连接方式。
螺栓连接具有结构简单、装拆方便、承载能力较大等特点。
# 螺栓连接的类型1. 普通螺栓连接：适用于承受静载荷或变载荷较小的场合。
2. 高强度螺栓连接：适用于承受较大载荷或要求连接紧密的场合。
# 螺栓连接的设计原则1. 确保连接的可靠性，避免连接失效。
2. 考虑螺栓的强度、刚度和稳定性。
3. 选择合适的螺栓材料和规格。
# 螺栓连接的计算方法1. 确定螺栓的预紧力，以保证连接的紧密性。
2. 计算螺栓在工作载荷下的应力状态，包括拉伸应力、剪切应力等。
3. 考虑螺栓的疲劳强度，确保在循环载荷作用下不发生疲劳破坏。
# 螺栓连接的失效模式1. 螺栓断裂：由于过载或材料缺陷等原因导致。
2. 螺纹滑移：由于预紧力不足或被连接件间的摩擦系数减小导致。
3. 螺栓松动：由于振动或温度变化等原因导致。
# 螺栓连接的优化设计1. 选择合适的螺栓材料，提高螺栓的承载能力。
2. 优化螺栓的预紧力，确保连接的可靠性。
3. 设计合理的连接结构，减少螺栓的应力集中。
# 螺栓连接的实验研究1. 通过实验研究螺栓连接的力学性能，如螺栓的屈服强度、抗拉强度等。
2. 分析螺栓连接在不同工况下的失效行为，为螺栓连接的设计提供依据。
# 结论螺栓连接作为一种重要的机械连接方式，在机械设计中占有重要地位。
掌握螺栓连接的设计原理、计算方法和失效模式，对于提高机械设备的可靠性和安全性具有重要意义。
通过对螺栓连接的优化设计和实验研究，可以进一步提高螺栓连接的性能，满足不同工程应用的需求。
通过以上内容，考生可以对螺栓连接有一个全面而深入的了解，为考研答题提供坚实的理论基础。
机械设计基础 螺栓组受力分析的设计示例
例题11—1 如图11—14 所示，矩形钢板用4个螺栓固定在铸铁支架上。
受悬臂载荷=∑F 12000N ，接合面间的摩擦系数=f 0.15，可靠性系数=f K 1.2，=l 400mm ，=a 100mm 。
试求：
（1）用铰制孔螺栓连接时，受载最大的螺栓所受的横向剪切力；（2）普通螺栓连接时，螺栓所需的预紧力。
解题分析 本题螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用。
解题时，首先要将作用于钢板上的外载荷向螺栓组连接的接合面形心简化，得出该螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩两种简单载荷作用的结论。
然后将这两种简单载荷分配给各螺栓，找出受力最大的螺栓，利用力的叠加原理求出合成载荷，如图11—15所示。
若螺栓组采用铰制孔螺栓，则通过挤压传递横向载荷。
若采用普通螺栓连接，则采用连接面上足够的摩擦力来传递横向载荷。
此时，应按螺栓所需的横向载荷，求出预紧力。
具体受力分析步骤见表11—4。
图11—14 托架螺栓组连接图 图11—15 托架螺栓组连接的受力分析
表11—4 螺栓组连接的受力分析步骤。
《机械设计基础》第九章 螺纹联接和螺旋传动
止动垫片防松
原理：螺钉拧紧后，将双耳止动垫圈 分别向螺母和被联接件的侧面折 弯贴紧，即可将螺钉琐住。 特点：结构简单，使用方便，防松可靠。 串联钢丝防松
原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内， 将各螺钉串联起来，使其相互制动。 但需注意钢丝的穿入方向。 特点：适用于螺钉组联接，拆卸不便。
机械设计基础
对顶螺母防松 原理：两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始 终受到附加的压力和摩擦力的作用。 特点：结构简单，防松效果好，适用于低速、 平稳和重载的固定装置的联接。 尼龙圈锁紧螺母防松 原理：螺母中嵌有尼龙圈，装配后尼龙圈 内孔被胀大，箍紧螺栓。 特点：尼龙弹性好，与螺纹牙接触紧密， 摩擦大。但不宜用于频繁装拆和高温 场合。 机械设计基础
机械设计基础
弹簧垫圈防松 原理：螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的反 弹力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口 的尖端抵住螺母与被联接件的支承面也 有防松作用。 特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击 载荷作用下，防松效果较差，用于一般 的联接。 弹性带齿垫圈防松 原理：与弹簧垫圈相似。 特点：分外齿和内齿，无开口，弹力均匀， 比弹簧垫圈防松效果好。但它不宜用于 经常装拆或材料较软的被联接件。 机械设计基础
冲点防松 原理：拧紧螺母后，在内外螺纹 的旋合缝隙处用冲头冲几个 点，使其发生塑性变形，防 止螺母退出。 特点：属破坏性防松，不能重复 装拆，用于一次性联接。 胶接防松 原理：用粘合剂涂于螺纹旋合表 面，拧紧螺母后粘合剂能自 行固化，起到防松效果。 机械设计基础
9.4.3 螺栓组联接结构设计注意事项
机械设计基础
9.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率
螺纹联接与螺旋传动都要借助外螺纹和内螺纹组成螺旋副。螺旋副按牙 型不同可分为牙型角α=0（矩形螺纹）和牙型角α≠0两大类。
机械设计之螺栓PPT课件
∴由图可知，螺栓刚度：
C1
tg1
F'
1
1
F0 F' C1
被联接件刚度：
C2 tg2
静力平衡条件：
F'
2
2
F 'F ' ' C2
F0 F''F
力
力
b
得：F0
Qp Qp
F 'F
F '
C1 C1 C2
F
b F ' F ''(1 KC )Fm
变形
变形
b F '' F '(1 KC )Fm
测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高
11
22
11 22
33
44
二、螺纹防松 图图44--1122测测力力矩矩扳扳手手
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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
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 联接件中拧dd 出。
HH l2l2
l3l3 HH l1l1 l2l2
(a()a)
dd
(b(b) )
3、螺钉联接——适于被联接件之一较
l3l3 HH l1l1 l2l2
厚（上带螺纹孔），不需
经常装拆，一端有螺钉头，
dd
HH l2l2
不需螺母，适于受载较小
情况
第6页/共63页
4、紧定螺钉联接——拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或 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。