第七章 螺纹联接联接分机械动联接和机械静联接机械静联接分可拆联接和不可拆联接
§ 7-1 螺纹的主要参数、类型及应用一、螺纹：
1 螺旋线的形成
2 螺纹的主要类型联接螺纹、传动螺纹；米制螺纹、英制螺纹；外螺纹、内螺纹；单线螺纹、多线螺纹；右旋螺纹、左旋螺纹按轴面牙形分：
三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹等
1)、三角形螺纹（普通螺纹）
牙型角?=600
2)、矩形螺纹（牙型角
=00 ）
3)、梯形螺纹（牙型角
=300 ）
4)、锯齿形螺纹
5)、管螺纹?=550
二、螺纹主要参数
1、大径 d-----公称直径
2、小径 d1----强度计算时的计算直径
3、中径 d2----确定螺纹几何参数和配合性质的直径
4、线数 n-----一般 n?4
5、螺距 P
6、导程 S----- S=Np
7、螺纹升角?-----
8、牙型角?-------牙侧角?=?/2
9、接触高度 h-----旋合后接触面的径向高度
22 d
nPar ct an
d
Sar ct an
§ 7-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹 （?=0o）
F',螺母所受轴向载荷
Ft,由 T1产生的圆周力
)ta n (FF t
f
当滑块沿斜面等速上升时当滑块沿斜面等速下滑时：
)t a n (FF t
二、非矩形螺纹 （?≠ 0o 如三角形螺纹、梯形螺纹等）
不计螺纹升角的影响，则有：
c o s
FFc o sFF
1N1N 或螺纹上的摩擦力为：
fF
co s
fFf
co s
FfFF
1Nf
其中：
t a n
c o s
f
f
f 为当量摩擦系数：
1、对非矩形截面的受力分析（分析同矩形截面）：
当滑块沿非矩形截面等速下滑时,)t an (FF t
当滑块沿非矩形截面等速上升时 )t an (FF t
2、旋紧螺旋副时的效率：
有用功：
输入功：
效率：
tgdFPFW 22
)(tgdFT2W 211
)(tg
tg
W
W
1
2
分析：
，，则即
。时，螺旋副，升角
c o s
f
a r c t a n
对矩形螺纹?=，其螺旋副效率最高，
所以矩形螺纹常用于传动。
2
d)t a n (F
2
dFT 22
t
当螺母松退时：
分析：
若，自锁。
越大，易自锁。即?角越大，自锁性越好，所以，
一般三角形螺纹、管螺纹等多用于联接。
7.3 螺纹联接的基本类型及标准联接件一、螺纹联接的基本类型
1、普通螺栓联接
F
F/2
F/2
2、双头螺柱联接
3、螺钉联接其它类型的联接：
紧钉螺钉联接、地脚螺栓联接、吊环螺栓联接等。
二、标准螺纹联接件
7.4 螺纹联接的预紧和防松一、螺纹联接的预紧
1、拧紧力矩其中,T1---螺纹阻力矩
T2---支撑面间的摩擦力矩
21 TTT
二、螺纹联接的防松
7.5 螺纹联接的强度计算
1、受横向载荷的螺栓联接
1）、普通螺栓联接
F
F/2
F/2
平衡条件 ——
f— 接触面间摩擦系数
K s Ff Q pZ i?
Ks— 防滑系数 1.1~1.3
Z— 螺栓个数
i— 接合面数
iZf
K s FQp
2）、配合螺栓联接
F
F
3、受轴向载荷的螺栓联接
F
pQ
pQ
pQ
Q
FQpQ
一、松螺栓联接的强度计算由 d1查 d
2
1d
F4
F4
d 1
二、紧螺栓联接的强度计算拉扭联合作用按拉伸计算、把 б加大 30%考虑剪应力的影响
22
ca 3
第四强度理论
5.0 3.1
ca
1、只受预紧力的紧螺栓联接
2、承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接
FQQ p
2
1
p
ca
d
Q3.14
总拉力
p
Qp
λb λm
Q
b
m
Ob O
m
pQ?
F
F?
FpQFQpQ
— 残余预紧力
b?
m?
b
b
p
b C
Qtg?
m
m
p
m C
Qtg?
Cb,Cm— 螺栓和被联接件的刚度
p
Qp
λb λm
Q
b
m
Ob O
m
pQ?
F
F?
b?
m?
m
b
m
b
C
C
tg
tg
FF
F?
F
CC
CF
mb
b
F
CC
CQpQ
mb
b
F
CC
CpQQp
mb
m
mb
b
CC
C
mb
m
CC
C
— 螺栓、地基的相对刚度推荐 Qp‘ 1）有紧密性要求 Qp’ =(1.5~1.8)F
2）一般联接载荷稳定 Qp‘ =(0.2~0.6)F
3）一般联接载荷不稳定 Qp‘ =(0.6~1)F
强度条件式
3、承受工作剪力的紧螺栓联接
2
1
ca
d
Q3.14
假设螺栓均匀受载，不计 Qp
Q3.14
d 1
由 d1查 d
挤压强度条件剪切强度条件：
p
m in
p Ld
F
0
2
0
4
1
d
F
§ 7-6 螺纹联接件的材料及许用应力（自学）
例 图示凸缘式刚性联轴器，用 4个 M16螺栓联接，螺栓中心圆直径 D1 = 155mm。联轴器传递的转距 M = 500Nm 。螺栓材料为 45钢,σs
= 360MPa,接触面摩擦系数 f =0.15，安装时不控制预紧力。试校核螺栓强度。
解,1）计算每个螺栓所需的预紧力螺栓联接的横向载荷
kN.DMF 456155 50022
1
取 ks =1.2,则每个螺栓所需的预紧力
kN.
.
..
fi z
FkQ s
p 91241150
45621
0
2）强度校核查表 14-1螺栓 d1=13.835
查表 14-2 M P a8.1 1 83 6 033.033.0
s
M P a8.1 1 8M P a6.1 1 1
8 3 5.13
4
109.123.1
d
4
F3.1
2
3
2
1
0
危险应力强度足够例 在图示压力容器中，已知容器中气体压强 p
= 1.2MPa，容器内径 D = 400mm，容器盖用 16
个螺栓联接，螺栓材料为 45钢 σs=360MPa,安装时不控制预紧力。求螺栓直径解：计算每个螺栓所受的工作载荷
N
.
Z
/Dp
F
9 4 2 5
164
4 0 021
4
2
2
2）计算螺栓所受的总载荷 取 Q’p=1.5F
N.F.QFQ p 23 56 394 255252
3）计算螺栓直径试算法：初选 d=20mm,查表 14-2
M P a1443604.04.0 s
mm.
.Q.
d 4616
144
23563314314
1
由表 14-1查得 d=20,d1=17.294。故 M20可以。
§ 7-1 螺纹的主要参数、类型及应用一、螺纹：
1 螺旋线的形成
2 螺纹的主要类型联接螺纹、传动螺纹；米制螺纹、英制螺纹；外螺纹、内螺纹；单线螺纹、多线螺纹；右旋螺纹、左旋螺纹按轴面牙形分：
三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹等
1)、三角形螺纹（普通螺纹）
牙型角?=600
2)、矩形螺纹（牙型角
=00 ）
3)、梯形螺纹（牙型角
=300 ）
4)、锯齿形螺纹
5)、管螺纹?=550
二、螺纹主要参数
1、大径 d-----公称直径
2、小径 d1----强度计算时的计算直径
3、中径 d2----确定螺纹几何参数和配合性质的直径
4、线数 n-----一般 n?4
5、螺距 P
6、导程 S----- S=Np
7、螺纹升角?-----
8、牙型角?-------牙侧角?=?/2
9、接触高度 h-----旋合后接触面的径向高度
22 d
nPar ct an
d
Sar ct an
§ 7-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹 （?=0o）
F',螺母所受轴向载荷
Ft,由 T1产生的圆周力
)ta n (FF t
f
当滑块沿斜面等速上升时当滑块沿斜面等速下滑时：
)t a n (FF t
二、非矩形螺纹 （?≠ 0o 如三角形螺纹、梯形螺纹等）
不计螺纹升角的影响，则有：
c o s
FFc o sFF
1N1N 或螺纹上的摩擦力为：
fF
co s
fFf
co s
FfFF
1Nf
其中：
t a n
c o s
f
f
f 为当量摩擦系数：
1、对非矩形截面的受力分析（分析同矩形截面）：
当滑块沿非矩形截面等速下滑时,)t an (FF t
当滑块沿非矩形截面等速上升时 )t an (FF t
2、旋紧螺旋副时的效率：
有用功：
输入功：
效率：
tgdFPFW 22
)(tgdFT2W 211
)(tg
tg
W
W
1
2
分析：
，，则即
。时，螺旋副，升角
c o s
f
a r c t a n
对矩形螺纹?=，其螺旋副效率最高，
所以矩形螺纹常用于传动。
2
d)t a n (F
2
dFT 22
t
当螺母松退时：
分析：
若，自锁。
越大，易自锁。即?角越大，自锁性越好，所以，
一般三角形螺纹、管螺纹等多用于联接。
7.3 螺纹联接的基本类型及标准联接件一、螺纹联接的基本类型
1、普通螺栓联接
F
F/2
F/2
2、双头螺柱联接
3、螺钉联接其它类型的联接：
紧钉螺钉联接、地脚螺栓联接、吊环螺栓联接等。
二、标准螺纹联接件
7.4 螺纹联接的预紧和防松一、螺纹联接的预紧
1、拧紧力矩其中,T1---螺纹阻力矩
T2---支撑面间的摩擦力矩
21 TTT
二、螺纹联接的防松
7.5 螺纹联接的强度计算
1、受横向载荷的螺栓联接
1）、普通螺栓联接
F
F/2
F/2
平衡条件 ——
f— 接触面间摩擦系数
K s Ff Q pZ i?
Ks— 防滑系数 1.1~1.3
Z— 螺栓个数
i— 接合面数
iZf
K s FQp
2）、配合螺栓联接
F
F
3、受轴向载荷的螺栓联接
F
pQ
pQ
pQ
Q
FQpQ
一、松螺栓联接的强度计算由 d1查 d
2
1d
F4
F4
d 1
二、紧螺栓联接的强度计算拉扭联合作用按拉伸计算、把 б加大 30%考虑剪应力的影响
22
ca 3
第四强度理论
5.0 3.1
ca
1、只受预紧力的紧螺栓联接
2、承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接
FQQ p
2
1
p
ca
d
Q3.14
总拉力
p
Qp
λb λm
Q
b
m
Ob O
m
pQ?
F
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— 残余预紧力
b?
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Cb,Cm— 螺栓和被联接件的刚度
p
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λb λm
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CC
C
— 螺栓、地基的相对刚度推荐 Qp‘ 1）有紧密性要求 Qp’ =(1.5~1.8)F
2）一般联接载荷稳定 Qp‘ =(0.2~0.6)F
3）一般联接载荷不稳定 Qp‘ =(0.6~1)F
强度条件式
3、承受工作剪力的紧螺栓联接
2
1
ca
d
Q3.14
假设螺栓均匀受载，不计 Qp
Q3.14
d 1
由 d1查 d
挤压强度条件剪切强度条件：
p
m in
p Ld
F
0
2
0
4
1
d
F
§ 7-6 螺纹联接件的材料及许用应力（自学）
例 图示凸缘式刚性联轴器，用 4个 M16螺栓联接，螺栓中心圆直径 D1 = 155mm。联轴器传递的转距 M = 500Nm 。螺栓材料为 45钢,σs
= 360MPa,接触面摩擦系数 f =0.15，安装时不控制预紧力。试校核螺栓强度。
解,1）计算每个螺栓所需的预紧力螺栓联接的横向载荷
kN.DMF 456155 50022
1
取 ks =1.2,则每个螺栓所需的预紧力
kN.
.
..
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FkQ s
p 91241150
45621
0
2）强度校核查表 14-1螺栓 d1=13.835
查表 14-2 M P a8.1 1 83 6 033.033.0
s
M P a8.1 1 8M P a6.1 1 1
8 3 5.13
4
109.123.1
d
4
F3.1
2
3
2
1
0
危险应力强度足够例 在图示压力容器中，已知容器中气体压强 p
= 1.2MPa，容器内径 D = 400mm，容器盖用 16
个螺栓联接，螺栓材料为 45钢 σs=360MPa,安装时不控制预紧力。求螺栓直径解：计算每个螺栓所受的工作载荷
N
.
Z
/Dp
F
9 4 2 5
164
4 0 021
4
2
2
2）计算螺栓所受的总载荷 取 Q’p=1.5F
N.F.QFQ p 23 56 394 255252
3）计算螺栓直径试算法：初选 d=20mm,查表 14-2
M P a1443604.04.0 s
mm.
.Q.
d 4616
144
23563314314
1
由表 14-1查得 d=20,d1=17.294。故 M20可以。
