课后习题
11-3 11-8
11-12
联接的分类动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。
静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。
静联接可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。
不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。例如：铆接、焊接等。
过盈联接第 11 章 螺纹联接第 11章 螺纹联接螺纹的类型和应用（ p269表 8-1）
按应用可分：联接螺纹：普通三角形传动螺纹：梯形；锯齿形；
矩形。
按几何参数可分：公英制螺纹；粗细牙螺纹；左右旋螺纹；单线及多线螺纹。
第 11章 螺纹联接螺纹的主要参数（ 8.2.1） 图 8-2
大径 d，小径 d1，中径 d2
线数 n，螺距 p，导程 s=nP
升角?，
牙型，牙型角 2t a n dnPa r c
第 11章 螺纹联接
§ 11.1 螺纹联接的主要形式和标准联接件主要形式
1,螺栓联接：普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接
2,双头螺栓联接
3,螺钉联接
4,紧定螺钉联接其它,地脚螺栓联接；吊环螺栓联接；
T型槽螺栓联接；
第 11章 螺纹联接螺纹联接的 主要形式
1,螺栓联接：普通螺栓联接：应用广泛铰制孔用螺栓联接
2,双头螺栓联接：常拆卸
3,螺钉联接：被联接件之一较厚普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接第 11 章 螺 纹 联 接螺栓联接第 11章 螺纹联接螺钉拧入深度 H:
钢或青铜 H≈d
铸铁 H=(1.25∽ 1.5)d
铝合金 H=(1.5 ∽ 2.5)d
4,紧定螺钉联接第 11章 螺纹联接地脚螺栓 吊环螺栓 T形槽螺栓第 11章 螺纹联接第 11章 螺纹联接
§ 11.1 螺纹联接的类型和标准联接件二,螺纹用标准联接件 （查阅手册）
螺钉,头部和尾部形状螺母,外形垫圈,形状第 11章 螺纹联接
§ 11.2,1螺纹联接的预紧
（ 一 ） 预紧的目的
1.提高联接的紧密性
2.防止联接松动
3.提高联接件强度第 11 章 螺 纹 联 接
§ 11.2,1 螺纹联接的预紧
（ 二 ） 拧 紧 力 矩 与 预 紧 力 的 关 系
T= FL = T1+T2
)(
2
2
1 vp tgF
dT
2
0
2
0
3
0
3
0
2 3
1
dD
dDFT
pc?
)211(
3
2)t a n (
2
1
2
0
2
0
3
0
3
02
dF
dD
dD
dd
dT
p
c
v
pF
对 M12以下的螺栓，应注意控制预紧力，以防过载拉断。
dd
dD
dd
v
c
1.117.0t a n
7.1;2.0~1.0
9.0,23~241
0
0
2
对普通螺栓：
)211(
3
2)t a n (
2
1
2
0
2
0
3
0
3
02
dF
dD
dD
dd
dT
p
c
v
第 11 章 螺 纹 联 接
§ 11.2,1 螺纹联接的预紧
（ 二 ） 拧紧力矩与预紧力的关系
)311(25.015.0211 dFT p）～＝（）式：代入（
第 11章 螺纹联接
§ 11.2,1螺纹联接的预紧
（三）控制预紧力的方法
控制应力或应变
控制拧紧力臂
控制拧紧力矩应变片第 11章 螺纹联接
§ 11.2,1螺纹联接的预紧
（三）控制预紧力的方法
控制拧紧力矩测力矩扳手定力矩扳手
# 螺纹联接 防松的实质在于限制螺旋副的相对转动。以防止联接的松动，影响正常工作。
# 螺纹联接 的防松按工作原理可分为三类
（ P355表 11-2）：
1.摩擦防松
2.直接锁住（机械防松）
3.不可拆卸防松（铆冲；粘接； 焊接）
第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
1,摩擦防松弹簧垫圈防松 自锁螺母防松
1,摩擦防松 对顶螺母防松第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
2.机械防松螺栓装配图开槽螺母开口销第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
2.机械防松 止动垫片防松第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
2.机械防松 止动垫片防松
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
2.机械防松 串联钢丝防松正确错误
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
3.不可拆卸防松焊接 铆冲
§ 12.2.2 螺纹联接的防松第 11章 螺纹联接
§ 11.3.1 螺栓组结构设计
1.被联接件形状应简单对称；
2.根据载荷,合理布置螺栓位置：
受力矩作用时应适当远离对称轴；避免偏心承载；
3.受横向力的螺栓组受力方向不超过 8个；
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.1 螺栓组结构设计
4.同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽量一致；
5.布置螺栓应留有合理的间距、边距，
方便装配扳手空间尺寸（ P357 图 11-7）
压力容器的螺栓间距（ P358 表 11-3）
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
螺栓联接大多工作之前应预紧，称为紧螺栓联接；螺栓联接设计计算的一般步骤：
螺栓组受力和失效分析 找出受力最大的螺栓；
单个螺栓受力和失效分析 单个螺栓强度计算
确定螺栓的尺寸（直径、长度）。
失效分析,
普通螺栓主要为螺纹部分：
断裂、磨损滑扣 ；
螺栓组和单个螺栓的失效有联系又有区别。
x
z
y
Fz
Fx
Fy
o
Tz Mx
My
螺栓组受力分析将一个零件加以固定，其实质就是约束该零件在空间的六个自由度 。
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
螺栓组所受的载荷可分为四种类型：
横向力,Fx,FY
轴向力,Fz
翻转力矩,Mx,MY
转矩,Tz
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
1.受横向力的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓联接
（ 2）铰制孔用螺栓联接
z
FF
两种情况的工作原理不同 ！
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
1.受横向力的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓联接螺栓组受力单个螺栓受力
)511(
m
FK
F
FKmzF
c
n
p
ncp
或受力平衡条件：
Z
FF
p
5.11.1___
_ _ _ _
111___
～可靠性系数，取接合面数目；；表接合面间的摩擦系数，
n
c
K
m
F
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
2,受旋转力矩的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓联接
ncpcpcp rFrFrFT 21力矩平衡条件：
)611(
)( 21
nc
n
p rrr
TKF
则预紧力：
计入可靠性系数
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
2,受旋转力矩的螺栓组联接
（ 2）铰制孔用螺栓联接
nn rFrFrFT 2211力矩平衡：
)711(22
2
2
1
m a x
m a x
nrrr
Tr
F受力最大螺栓：
)( 22221
ma x
ma x
nrrrr
FT即：
变形量越大，则工作剪力越大
max
max
r
F
r
F
i
i?
i ir
r
F
F
max
max
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
3.受轴向载荷的螺栓组联接单个螺栓的受力：预紧力 Fp
工作力 F
z
FF
单个螺栓的总拉力：
F0 ＝＝ F +Fp
Fp
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接假定底板为刚体,翻转力矩作用在螺栓组的联接形心 受载后绕 O— O转动仍保持平面在 M的作用下，左侧螺栓拉力增大；右侧螺栓拉力减小而地面压力增大失效分析：
1.螺栓拉断；
2.底板左侧出现间隙；
3.底板右侧压溃。
螺栓所受的工作拉力与距离成正比
max
max
2
2
1
1
l
F
l
F
l
F
l
F
n
n 变形条件：
nn lFlFlFM 2211力矩平衡：
)911(22
2
2
1
ma x
ma x
nlll
lMF受力最大螺栓：
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接
i il
l
F F
max
max
在翻转力矩作用下，接合面挤压应力分布图
受翻转力矩前，接合面挤压应力分布图
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接底板受力分析
Fp
W
M
M
A
zF p
p
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接接合面的强度计算
,411_ _ _ _ _
m a x
)1111(][
许用挤压应力，表右侧不压溃
p
p
p
p
W
M
A
zF
)1011(0m i n
W
M
A
zF p
p?左侧不分离
A
zF p
p
W
M
M
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接横向荷载 +轴向载荷 +翻转力矩
。 § 11.3.2 螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接横向载荷 +旋转力矩
。 § 11.3.2 螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接计算时应求出受力最大螺栓的受力第 11章 螺纹联接
§ 11.4 单个 螺栓的强度计算受力分析时可分为：
普通螺栓联接,松螺栓联接紧螺栓联接
铰制孔用螺栓联接仅受预紧力作用的螺栓受预紧力和工作载荷作用的螺栓紧螺栓第 11章 螺纹联接
§ 11.4 单个 螺栓的强度计算
（一）松螺栓联接的计算
1.受载荷形式 — 轴向拉伸
2.失效形式 — 螺栓拉断
3.计算
4.螺栓材料和许用应力（ § 11.5）
5,查手册确定 d，及其它有关尺寸。
）（校核式,12114 2
1
dF
）（设计式,1311
][
4
1
Fd
第 11章 螺纹联接
§ 11.4 单个 螺栓的强度计算
(二）只受预紧力作用的螺栓
5.0
4
2
)t a n (
16
)(
2
2
11
2
3
1
2
d
F
d
d
d
tg
d
F
p
v
vp
切应力：
4
2
1d
F p
拉应力：
3.1)5.0(33 2222v强度理论：
)1411(][
4
3.1
2
1
d
F p
校核式
)1511(
][
4
3.1
1
pF
d设计式第 11章 螺纹联接
§ 11.4 单个 螺栓的强度计算
(二）只受预紧力作用的螺栓
11-3 11-8
11-12
联接的分类动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。
静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。
静联接可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。
不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。例如：铆接、焊接等。
过盈联接第 11 章 螺纹联接第 11章 螺纹联接螺纹的类型和应用（ p269表 8-1）
按应用可分：联接螺纹：普通三角形传动螺纹：梯形；锯齿形；
矩形。
按几何参数可分：公英制螺纹；粗细牙螺纹；左右旋螺纹；单线及多线螺纹。
第 11章 螺纹联接螺纹的主要参数（ 8.2.1） 图 8-2
大径 d，小径 d1，中径 d2
线数 n，螺距 p，导程 s=nP
升角?，
牙型，牙型角 2t a n dnPa r c
第 11章 螺纹联接
§ 11.1 螺纹联接的主要形式和标准联接件主要形式
1,螺栓联接：普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接
2,双头螺栓联接
3,螺钉联接
4,紧定螺钉联接其它,地脚螺栓联接；吊环螺栓联接；
T型槽螺栓联接；
第 11章 螺纹联接螺纹联接的 主要形式
1,螺栓联接：普通螺栓联接：应用广泛铰制孔用螺栓联接
2,双头螺栓联接：常拆卸
3,螺钉联接：被联接件之一较厚普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接第 11 章 螺 纹 联 接螺栓联接第 11章 螺纹联接螺钉拧入深度 H:
钢或青铜 H≈d
铸铁 H=(1.25∽ 1.5)d
铝合金 H=(1.5 ∽ 2.5)d
4,紧定螺钉联接第 11章 螺纹联接地脚螺栓 吊环螺栓 T形槽螺栓第 11章 螺纹联接第 11章 螺纹联接
§ 11.1 螺纹联接的类型和标准联接件二,螺纹用标准联接件 （查阅手册）
螺钉,头部和尾部形状螺母,外形垫圈,形状第 11章 螺纹联接
§ 11.2,1螺纹联接的预紧
（ 一 ） 预紧的目的
1.提高联接的紧密性
2.防止联接松动
3.提高联接件强度第 11 章 螺 纹 联 接
§ 11.2,1 螺纹联接的预紧
（ 二 ） 拧 紧 力 矩 与 预 紧 力 的 关 系
T= FL = T1+T2
)(
2
2
1 vp tgF
dT
2
0
2
0
3
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dD
dD
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v
pF
对 M12以下的螺栓，应注意控制预紧力，以防过载拉断。
dd
dD
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c
1.117.0t a n
7.1;2.0~1.0
9.0,23~241
0
0
2
对普通螺栓：
)211(
3
2)t a n (
2
1
2
0
2
0
3
0
3
02
dF
dD
dD
dd
dT
p
c
v
第 11 章 螺 纹 联 接
§ 11.2,1 螺纹联接的预紧
（ 二 ） 拧紧力矩与预紧力的关系
)311(25.015.0211 dFT p）～＝（）式：代入（
第 11章 螺纹联接
§ 11.2,1螺纹联接的预紧
（三）控制预紧力的方法
控制应力或应变
控制拧紧力臂
控制拧紧力矩应变片第 11章 螺纹联接
§ 11.2,1螺纹联接的预紧
（三）控制预紧力的方法
控制拧紧力矩测力矩扳手定力矩扳手
# 螺纹联接 防松的实质在于限制螺旋副的相对转动。以防止联接的松动，影响正常工作。
# 螺纹联接 的防松按工作原理可分为三类
（ P355表 11-2）：
1.摩擦防松
2.直接锁住（机械防松）
3.不可拆卸防松（铆冲；粘接； 焊接）
第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
1,摩擦防松弹簧垫圈防松 自锁螺母防松
1,摩擦防松 对顶螺母防松第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
2.机械防松螺栓装配图开槽螺母开口销第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
2.机械防松 止动垫片防松第 11章 螺纹联接
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
2.机械防松 止动垫片防松
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
2.机械防松 串联钢丝防松正确错误
§ 12.2.2 螺纹联接的防松
3.不可拆卸防松焊接 铆冲
§ 12.2.2 螺纹联接的防松第 11章 螺纹联接
§ 11.3.1 螺栓组结构设计
1.被联接件形状应简单对称；
2.根据载荷,合理布置螺栓位置：
受力矩作用时应适当远离对称轴；避免偏心承载；
3.受横向力的螺栓组受力方向不超过 8个；
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.1 螺栓组结构设计
4.同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽量一致；
5.布置螺栓应留有合理的间距、边距，
方便装配扳手空间尺寸（ P357 图 11-7）
压力容器的螺栓间距（ P358 表 11-3）
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
螺栓联接大多工作之前应预紧，称为紧螺栓联接；螺栓联接设计计算的一般步骤：
螺栓组受力和失效分析 找出受力最大的螺栓；
单个螺栓受力和失效分析 单个螺栓强度计算
确定螺栓的尺寸（直径、长度）。
失效分析,
普通螺栓主要为螺纹部分：
断裂、磨损滑扣 ；
螺栓组和单个螺栓的失效有联系又有区别。
x
z
y
Fz
Fx
Fy
o
Tz Mx
My
螺栓组受力分析将一个零件加以固定，其实质就是约束该零件在空间的六个自由度 。
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
螺栓组所受的载荷可分为四种类型：
横向力,Fx,FY
轴向力,Fz
翻转力矩,Mx,MY
转矩,Tz
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
1.受横向力的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓联接
（ 2）铰制孔用螺栓联接
z
FF
两种情况的工作原理不同 ！
第 11章 螺纹联接
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
1.受横向力的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓联接螺栓组受力单个螺栓受力
)511(
m
FK
F
FKmzF
c
n
p
ncp
或受力平衡条件：
Z
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5.11.1___
_ _ _ _
111___
～可靠性系数，取接合面数目；；表接合面间的摩擦系数，
n
c
K
m
F
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
2,受旋转力矩的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓联接
ncpcpcp rFrFrFT 21力矩平衡条件：
)611(
)( 21
nc
n
p rrr
TKF
则预紧力：
计入可靠性系数
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
2,受旋转力矩的螺栓组联接
（ 2）铰制孔用螺栓联接
nn rFrFrFT 2211力矩平衡：
)711(22
2
2
1
m a x
m a x
nrrr
Tr
F受力最大螺栓：
)( 22221
ma x
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FT即：
变形量越大，则工作剪力越大
max
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i?
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max
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§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
3.受轴向载荷的螺栓组联接单个螺栓的受力：预紧力 Fp
工作力 F
z
FF
单个螺栓的总拉力：
F0 ＝＝ F +Fp
Fp
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接假定底板为刚体,翻转力矩作用在螺栓组的联接形心 受载后绕 O— O转动仍保持平面在 M的作用下，左侧螺栓拉力增大；右侧螺栓拉力减小而地面压力增大失效分析：
1.螺栓拉断；
2.底板左侧出现间隙；
3.底板右侧压溃。
螺栓所受的工作拉力与距离成正比
max
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2
2
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1
l
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n 变形条件：
nn lFlFlFM 2211力矩平衡：
)911(22
2
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1
ma x
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nlll
lMF受力最大螺栓：
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接
i il
l
F F
max
max
在翻转力矩作用下，接合面挤压应力分布图
受翻转力矩前，接合面挤压应力分布图
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接底板受力分析
Fp
W
M
M
A
zF p
p
§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接接合面的强度计算
,411_ _ _ _ _
m a x
)1111(][
许用挤压应力，表右侧不压溃
p
p
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W
M
A
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)1011(0m i n
W
M
A
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p?左侧不分离
A
zF p
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W
M
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§ 11.3.2 螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接横向荷载 +轴向载荷 +翻转力矩
。 § 11.3.2 螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接横向载荷 +旋转力矩
。 § 11.3.2 螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接计算时应求出受力最大螺栓的受力第 11章 螺纹联接
§ 11.4 单个 螺栓的强度计算受力分析时可分为：
普通螺栓联接,松螺栓联接紧螺栓联接
铰制孔用螺栓联接仅受预紧力作用的螺栓受预紧力和工作载荷作用的螺栓紧螺栓第 11章 螺纹联接
§ 11.4 单个 螺栓的强度计算
（一）松螺栓联接的计算
1.受载荷形式 — 轴向拉伸
2.失效形式 — 螺栓拉断
3.计算
4.螺栓材料和许用应力（ § 11.5）
5,查手册确定 d，及其它有关尺寸。
）（校核式,12114 2
1
dF
）（设计式,1311
][
4
1
Fd
第 11章 螺纹联接
§ 11.4 单个 螺栓的强度计算
(二）只受预紧力作用的螺栓
5.0
4
2
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16
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2
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4
3.1
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校核式
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d设计式第 11章 螺纹联接
§ 11.4 单个 螺栓的强度计算
(二）只受预紧力作用的螺栓
