§ 7.1 螺纹联接的基本知识
第七章 螺纹联接与螺旋传动
§ 7.2 螺纹联接的预紧和防松
§ 7.3 单个螺栓联接的强度计算
§ 7.4 螺栓组联接的设计与受力分析
§ 7.5 提高螺栓联接强度的措施
§ 7.6 滑动螺旋传动简介
§ 7.1 螺纹联接的基本知识
一、螺纹的类型
1.按牙型,
三角形螺纹, 管螺纹 —— 连接螺纹
矩形, 梯形, 锯齿形螺纹 —— 传动螺纹
2.按位置,
内螺纹 —— 在圆柱孔的内表面形成的螺纹
外螺纹 —— 在圆柱孔的外表面形成的螺纹
3.按螺旋线绕行方向,左旋 （ 如图 ）, 右旋
4.根据螺旋线头数,
单线螺纹（ n=1）
多线螺纹（ n≥2 ）
1） 大径 d
—— 与外螺纹牙顶相重合
的假想圆柱面直径, 最大
直径, 亦称公称直径
2） 小径 d1
—— 与外螺纹牙底相重合
的假想圆柱面直径
3） 中径 d2
—— 在轴向剖面内牙厚与
牙槽宽相等处的假想圆柱
体的直径, d2≈0.5(d+d1)
二、螺纹的主要参数
4）螺 距 P —— 相邻两牙在中径线上对应两点间
的轴向距离
5）导程 S —— 同一螺旋线上相邻两牙在中径线
上的对应两点间的轴向距离
6）线 数 n —— 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造 n≤4
螺距、导程、线数之间关系,L=nP
7） 螺旋升角 —— 中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋
线轴线的平面的夹角
8） 牙型角 α —— 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
9）牙型斜角 β—— 螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角
?
rv a r c t g f
ftg ??? ?
??? c o s
1
)( vtg
tg
??
??
??
螺旋副的自锁条件为,
螺旋副的传动效率为,
三、常用螺纹的种类、特点与应用
一、基本类型,
1、螺栓联接
a) 普通螺栓联接 —— 被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不
带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使
用。装配后孔与杆间有间隙，并在工
作中不许消失，结构简单，装拆方便
，可多个装拆，应用较广。
b) 铰制孔螺栓联接 —— 装配后无间隙，主要承受
横向载荷，也可作定位用，采用基
孔制配合铰制孔螺栓联接
d
l1
d 0
a
(a) (b )
d
l1
d 0
a
(a) (b)
l1
d 0
a
(a) (b )
d
l1
d 0
a
(a) (b)
四、螺纹联接的基本类型及螺纹联接件
2、双头螺柱联接
用于被连接件之一角后而不
宜制成通孔，且需经常拆卸
的场合。
3、螺钉联接
不需用螺母，适用于一个
被连接件较厚，不便钻成
通孔且受力不大，不需经
常拆卸的场合。
特殊联接：地脚螺栓联 接,吊环螺钉联接
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 。
(a) (b )
(a) (b )
二、螺纹联接件
2）双头螺柱 —— 两端带螺纹
A型 —— 有退刀槽 B型 —— 无退刀槽
1）螺栓 普通螺栓、铰制孔螺栓
r
d
a
d
s
k' l s
k l
l g
d
15 ° ~ 3 0 °
辗制末端
e
s
r
d
a
d
s
k' l s
k l
l g
d
15 ° ~ 3 0 °
辗制末端
e
s
b m l
b
X X
d
s
d
倒角端
倒角端
辗制末端
辗制末端
d
s
d
b m l
b
XX
A 型
B 型
b m l
b
X X
d
s
d
倒角端
倒角端
辗制末端
辗制末端
d
s
d
b m l
b
XX
A 型
B 型
4） 紧定螺钉
锥 端 —— 适于零件表面硬度较低不常拆卸常合
平 端 —— 接触面积大, 不伤零件表面, 用于顶紧硬度较
大的平面, 适于经常拆卸
圆柱端 —— 压入轴上凹抗中, 适于紧定空心轴上零件的位
置轻材料和金属薄板
3）螺钉
与螺栓区别 —— 要求螺纹部分直径较粗 ;要求全螺纹
n
bX
d
k
t
l
d
R
n
bX
d
k
t
l
d
R
l
t
n
d 90 °R
l
t
n
d 90 °R
6）螺母 六角螺母：标准，扁，厚
5）自攻螺钉 —— 由螺钉攻出螺纹
e
ms
d
~30 °15 °
e
ms
d
~30 °15 °
e
ms
d
~ 3 0 °15 °
e
ms
d
~ 3 0 °15 °
圆螺母 +止退垫圈 —— 带有缺口，
应用时带翅垫圈内舌嵌入轴
槽中，外舌嵌入圆螺母的槽
内，螺母即被锁紧
D C 1
120 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
D C 1
120 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
D C 1
12 0 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
D C 1
12 0 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
7）垫圈
D C 1
120 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
D C 1
120 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
螺纹连接件实物
§ 7.2 螺纹联接的预紧和防松
一、预紧
预紧目的 —— 防止工作时联接出现缝隙和滑移，保证联接的
紧密性和可靠性 。如汽缸螺栓联接，有紧密性要
求，防漏气，接触面积要大，靠摩擦力工作，增
大刚性等。
预紧力 QP—— 预先轴向作用力（拉力）
螺纹联接：松联接 —— 在装配时不拧紧，只存受外载时才受
到力的作用
紧联接 —— 在装配时需拧紧，即在承载时，已预
先受力，预紧力 QP
预紧过紧 —— 拧紧力 QP过大, 螺杆静载荷增大, 降低本身强度
过松 —— 拧紧力 QP过小, 工作不可靠
预紧力 QP的控制,
测力矩板手 —— 测出预紧力矩，如左图
定力矩板手 —— 达到固定的拧紧力矩 T时，弹簧受
压将自动打滑，如右图
测量预紧前后螺栓伸长量 —— 精度较高
1 2
图 4 - 1 2 测力矩扳手
1 2 3 4
1 2
图 4 - 1 2 测力矩扳手
1 2 3 4
1 2
图 4 - 12 测力矩扳手
1 2 3 4
1 2
图 4 - 12 测力矩扳手
1 2 3 4
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 。
2,防松原理
消除 （ 或限制 ） 螺纹副之间的相对运动, 或增大相对运
动的难度 。
3,防松办法及措施
上螺母
螺
栓
下螺母
上螺母
螺
栓
下螺母
1）摩擦防松
双螺母、弹簧垫圈、尼
龙垫圈、自锁螺母等
二、螺纹防松
弹簧垫圈
自锁螺母 —— 螺母一端做成非圆形
收口或开峰后径面收口, 螺母拧紧
后收口涨开, 利用收口的弹力使旋
合螺纹间压紧
2） 机械防松,
开槽螺母与开口销, 圆螺母与止动垫圈, 弹簧垫片, 轴用
带翅垫片, 止动垫片, 串联钢丝等
机
械
防
松
3） 永久防松：端铆, 冲点, 点焊
4） 化学防松 —— 粘合
(a) 正确
(b) 不正确
(a) 正确
(b) 不正确
开槽螺母
与开口销
圆螺母
与止动垫圈 串联钢丝
(a) 正确
(b) 不正确
§ 7.3 单个螺栓联接的强度计算
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依据和出发点。
1、失效形式和原因
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
b）失效原因：应力集中
a）失效形式
工程中螺栓联接多数为疲劳失效
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
应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程
2、设计计算准则与思路
一,松螺栓联接
F
如吊钩螺栓, 工作前不拧紧, 无 QP，
只有工作载荷 F起拉伸作用
强度条件为,][
4
2
1
??? ??
d
F
][
4
1 ??
Fd ?
—— 验算用
—— 设计用
d1—— 螺杆危险截面直径（ mm）
[σ] —— 许用拉应力 N/mm2 (MPa)
nS /][ ?? ?
S?
σs—— 材料屈服极限 Mpa
N —— 安全系数
二、紧螺栓联接 —— 工作前有预紧力 QP
工作前拧紧，在拧紧力矩 T作用下,
预紧力 QP→产生拉伸应力 σ
螺纹摩擦力矩 T1→产生剪应力 τ
复合应力状态,
2
14
1 d
Q p
?
? ?
)5.0(48.0
4
48.06~10
4
2
)(
16
1
)(
2
2
1
2
1
2
3
1
2
??
?
?
??
?
??
?
或当 ??
???
?
?
?
?
d
Q
MM
d
Q
d
d
tg
d
tg
d
Q
W
P
P
P
v
vp
T
接第四强度理论,???? 3.13 22 ???ca
∴ 强度条件为,][
4
3.1
2
1
??? ??
d
Q P
ca
][
4
3.1
2
1
??? ??
d
Q P
ca
式中,QP —— 预紧力 （ N）
T1 —— 螺纹摩擦力矩, 起扭剪作用, 又称螺纹扭
矩, N.mm
1.3—— 系数将外载荷提高 30%,以考虑螺纹力矩对
螺栓联接强度的影响, 这样把拉扭的复合应力
状态简化为纯拉伸来处理, 大大简化了计算手
续, 故又称简化计算法
1、横向载荷的紧螺栓联接计算
Q p
Q p
R
R
R
R
L
mi
n
d 0
特点：杆孔间有间隙, 靠拧紧的正压
力 (QP)产生摩擦力来传递外载荷,
保证联接可靠 (不产生相对滑移 )的
条件为,
（ 1）普通螺栓联接
RKQfi SP ???
if
RKQ S
P ??
f —— 接缝面间的摩擦系数
i—— 接缝界面数目
KS—— 防滑系数 （ 可靠性系数 ） KS=1.1~1.3
强度条件验算公式,
][4/1 3.1 2
1
??? ?? dQ Pca
设计公式,
][
43.1
1 ??
PQd ??
为增加可靠性, 减小直径, 简化结构, 提高承载能力
可采用如下减载装置,
a)减载销
b)减载套筒
c)减载键
Q p
Q p
R
R
R
R
L
mi
n
d 0
（ 2） 铰制孔螺栓联接 —— 防滑动
特点：螺杆与孔间紧密配合, 无间
隙, 由光杆直接承受挤压和
剪切来传递外载荷 R进行工作
][
4
2
0
??? ??
d
R螺栓的剪切强度条件为,
螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为,
PP ld
R ][
m in0 ?? ??
R —— 横向载荷（ N） d0—— 螺杆或孔的直径（ mm）
Lmin —— 被联接件中受挤压孔壁的最小长度（ mm），如图所示
[τ] —— 螺栓许用剪应力,MPa,
,
][ P? —— 螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力,MPa
Q p
Q p
Q p
Q p
Q' p
Q' p
Q' p Q' p
F
?
b
??
?
m
??
?
b
???
?
'
m
图２,拧紧 — 预紧状态
凸缘 — 压 — λm — QP 栓杆 — 拉 — λb →Q P
2、轴向载荷紧螺栓联接强度计算
FQQQ ppbbbb ????????? 从??????
图 3,加载 F后 → 工作状态
栓杆 — 继续拉 —
凸缘 — 放松 —
ppmmmm QQ ??????? 从??????
—— 残余预紧力
—— 总载
Q p
Q p
Q p
Q p
Q' p
Q' p
Q' p Q' p
F
?
b
??
?
m
??
?
b
???
?
'm
变形协调条件,
凸缘 → 压力减量 PP QQ ?? 变形缩小 Δλ m
Q p
Q p
Q p
Q p
Q' p
Q' p
Q' p Q' p
F
?
b
??
?
m
??
?
b
???
?
'm
栓杆 → 拉力增量 PQQ? 变形缩小 Δλ b
??? ????? mb变形协调条件 ——
mb
b
PcPPP CC
CFQKFQFQQFQ
?????????????
讨论,
１） 最不利的情况 )1( ?????? CPmb KFQQCC
)0( ????? CPmb KQQCC２） 最理想的情况
３）不允许的情况 —— 有缝隙存在，漏气 FQQ pP ???? 0 即
４）降低螺栓受力的措施,
a) 必须采用刚度小螺栓 （ 空心, 加长, 细颈 ）
b) 加硬垫片或直接拧在凸缘上均可提高强度
５）为联接紧密、不漏气，要求 ? ?cpP KFQQ ????? 1 0 即
??
?
???
???
FQQ
FQQ
P
P
6）计算时 可根据已知条件选择其一进行计算
a）轴向静力紧螺栓联接强度计算
静力 F不变, Q为静力，但考虑补充拧紧 —— 防断
强度条件 验算公式,][
4
3.1
2
1
??? ??
d
Q
ca
][
43.1
1 ??
??d设计公式,
b）轴向变载荷紧螺栓联接强度计算
分析：当工作载荷，由 0→F
2
1
m a x
4
d
QQ
?? ??
螺栓总载，由 Qp→Q →Q P
2
1
m i n
4
d
QQ P
p ?? ??
部分载荷，由 0→ Δ F→0
2
12
1
2
4
1
2/
2 d
FK
d
FF C
a ?
?
? ?????
三、螺栓材料与许用应力计算
1、材料
螺母、螺栓强度级别,
1）根据机械性能，把栓母分级并以数字表示，此乃强度级别
2）所依据机械性能为抗拉强度极限 σBmin和屈服极限 σSmin
螺栓级别, 带点数字表示, 点前数字为 100/
m inB?
点后数字为
m i nm i n /10 Bs ??
螺母级别, 100/m inB?
注意：选择对螺母的强度级别应低于螺栓材料的强度级别，螺
母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于 20~40HB）
2、许用应力
许用拉应力,
n
S?? ?][
已知：不控制 QP的紧螺栓联接，易过载。
∴ 设计时应取较大的完全系数。控制预紧力时可取较小的安
全系数 n。
∵ 显然 n,[σ]与 d 有关。
∴ 设计时，先假设 d，进行试算，选取一安全系数进行计算，
计算结果与估计直径相比较，如在原先估计直径所属范
围内即可，否则需重新进行估算。 —— 试算法
§ 7.4 螺栓组联接的设计与受力分析
一、结构设计原则,
1、布局要尽量对称分布，栓组中心与联接结合面形心重合
（有利于分度、划线、钻孔），以受力均匀
2、受剪螺栓组（铰制孔螺栓联接）时，不要在外载作用方向布
置 8个以上，螺栓要使其受力均匀，以免受力太不均匀，但弯扭
作用螺栓组，要适当靠接缝边缘布局，否则受力太不均
3、合理间距，适当边距，以利用 扳手装拆
4,避免偏心载荷作用
a） 被联接件支承面不平突起
b） 表面与孔不垂直
c） 钩头螺栓联接
防偏载措施,a）凸合； b）凹坑（鱼眼坑）； c）斜垫片
二、螺栓组联接的受力分析
目的 —— 求受力最大载荷的螺栓
前提（假设）,
①被联接件为刚性不变形，只有地基变形。
②各螺栓材料、尺寸、拧紧力均相同
③受力后材料变形在弹性范围内
④接合面形心与螺栓组形心重合，受力后其接缝面仍保持平面
1、受轴向载荷螺栓组联接
单个螺栓工作载荷为,
F=P/Z
P—— 轴向外载
Z—— 螺栓个数
P
D' p'
2,受横向载荷的螺栓组联接
特点：普通螺栓, 铰制孔用螺栓皆可用, 外载垂直于螺栓
轴线, 防滑
普 通 螺 栓 —— 受拉伸作用
铰制孔螺栓 —— 受横向载荷剪切, 挤压作用 。
单个螺栓所承受的横向载荷相等 R=RL/Z
R ?R ?
R ? R ?
3、受旋转力矩的螺栓组联接
（ 1）圆形接合面：单个螺栓所受横向载荷
rZ
TR
??
（ 2）矩形接合面
a)普通螺栓联接
O
fQ p
T
r i
fQ p T
O
F max r max
ri
F i
由静平衡条件 0??T
TKTrfQrfQfQr SZPPP ????? ?21
?
?
?
???
??
Z
i
i
S
Z
S
P
rf
TK
rrrf
KTQ
1
21 )( ?
则各个螺栓所需的预紧力为
∴ 联接件不产生相对滑动的条件为,
O
fQ p
T
r i
fQ p T
O
F max r max
r
i
F i
b)铰制孔螺栓联接组
由变形协调条件可知，各个
螺栓的变形量和受力大小与其中
心到接合面形心的距离成正比
TrRrRrRrR
Z
i
ii
Z
Z ????? ?
? 12
2
1
1 ?
由假设 —— 板为刚体不变形，工作后仍保持平面，则剪
应变与半径成正比。在材料弹性范围内，应力与应变成正比
ii
i r
r
RR
r
R
r
R
m a x
m a x
m a x
m a x
1
???
由静平衡条件 0??T
TrRrRrR ZZ ???? ?2211 ?
?
???
Z
i
ir
rTR
1
2
m a x
m a x
4、受翻转力矩螺栓组联接
L ma x
L i
Q p Q p
? p
Q 1
? p 2
Q 2
M
M
? p 1
O
O
O
x x
L ma x
L i
Q p Q p
? p
Q 1
? p 2
Q 2
M
M
? p 1
O
O
O
x x
特点,M在铅直平面内,
绕 O-O回转, 只能用普通
螺栓, 取板为受力对象,
由静平衡条件
设单个螺栓工作载荷为 Fi
MLFLFLF ZZ ??? ?2211
)( 1ma x
ma x
ma x
1
1 LL
L
Fc o n s t
L
F
L
F
i
i ???? 这里
?
?
?? t
i
iL
MLFF
1
2
m a x
1m a x )( 即
① 螺栓杆不拉断的条件
][
4
3.1
2
1
m a x ?
?? ?? d
Q
ca
][
43.1 m a x
1 ??
Qd ???设计公式
验算公式
② 右侧不压溃条件（被联接件）
QP作用下接合面的挤压应力
A
ZQ P
QP ??
M作用下接合面的挤压应力
W
M
M ??
][ m a x PPMQPP WMAZQ ???? ??????
L ma x
L i
Q p Q p
? p
Q 1
? p 2
Q 2
M
M
? p 1
O
O
O
x x
③ 左侧不开缝的条件
0m i n ????? WMAZQ PMQPP ???
④ 若受有横向载荷 PH，板不滑动条件为,
HSHVCP PKPPKZQf ???? )(
)(1 VCHSP PKfPKZQ ???
mb
mC CC CK ??? —— 被联接件相对刚度
实际使用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简单受力状
态的不同组合。计算时只要分别计算出螺栓组在这些简单受力
状态下每个螺栓的工作载荷，然后按向量叠加起来，便得到每
个螺栓的总工作载荷，再对受力最大的螺栓进行强度计算即可
说明,① 工程中受力情况很复杂, 但均可转化为四种典型情况
进行解决 。
② 计算公式在对称分布情况下推导, 但不对称也可以用
③ 取转轴不同, 公式计算精度不同 。
总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目） →螺栓组受力
分析（载荷类型、状态、形式） →求单个螺栓的最
大工作载荷（判断哪个最大） →按最大载荷的单个
螺栓设计（求 d1— 标准） →全组采用同样尺寸螺栓
（互换的目的）
§ 7.5 提高螺栓联接强度的措施
影响联接强度的因素很多，如材料、结构、尺寸、工艺、
螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能，而螺栓联接的强
度又主要取决于螺栓的强度。
一、改善螺纹牙间载荷分布不均状况
Q
工作中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受压
缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面
处第一圈为最大，应变最大，应力最大，
其余各圈依次递减，旋合螺纹间的载荷分
布如图所示。所以采用圈数过多的 加厚螺
母,并不能提高联接的强度。
办法：降低刚性，易变形、增加协调性，以缓和矛盾
a) 悬置螺母 b) 环槽螺母 c)内斜螺母 d)环槽内斜
10 ° ~15 °
10 ° ~15 °
二、降低螺栓应力变化 幅度
1、降低螺栓刚度
????
???
a
bb
F
C
?
?
,则
?
F
2
? b 2 ? b 1
Q
p
Q
2
? m
Q'
p
2
Q'
p
1
F F
?
F
1
Q
1
12 bb ?? ?
1212,aaFF ?? ????
抗疲劳强度得到提高, 可用竖心杆, 细长杆, 柔性螺栓联接
2、增大凸缘刚度
?????? amm FC ??,,则 ? b
Q
p
Q
2
?
F
2
Q'
p
2
? m 2
Q'
p
1
?
F
1
Q
1
? m 1
F
F
12 mm ?? ?
1212,aaFF ?? ????
提高了螺栓联接疲劳强度, 采用高硬度垫片或直接拧在铸铁
3,同时使用 Cb↓,Cm↑同时适当增加 QP ?
b 2
? b 1
Q
p
1
Q
p
2
?
F
2
Q'
p? m 2
Q
F
?
F
1
? m 1
1212,mmbb ???? ??
12 FF ???
12 aa ?? ??
提高被联接件刚性 Cm
降低螺栓刚性 Cb,同时 QP2>QP2 —— 理想方法
三, 减小应力集中的影响
d
r
d
r
0.5~1
.0
d
r 2
h
r 1
r =0.2 d r ≈ 0.2 d
r 1 ≈ 0.15 d ;
r 2 ≈ 1.0 d ;
h ≈ 0.5 d ;
1） 加大过渡处圆角 (图 1)
2） 改用退刀槽
3）卸载槽,(图 2)
4）卸载过渡结构。（图 3）
四、采用合理的制造工艺
1） 用挤压法 （ 滚压法 ） 制造螺栓, 疲劳强度提高 30~40%
2） 冷作硬化, 表层有残余应力 （ 压 ）, 氰化, 氮化, 喷丸等
可提高疲劳强度
3） 热处理后再进行滚压螺纹, 效果更佳, 强度提高 70~100 %
,此法具有优质, 高产, 低消耗功能
4）控制单个螺距误差和螺距累积误差
§ 7.6 滑动螺旋传动简介
一、螺旋传动的类型、特点与应用
1、应用
螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求
的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回
转运动，同时传递运动或动力。
2,传动形式,
a)螺杆转螺母移
b)螺杆又转又移 （ 螺平固定 ） —— 用得多
c) 螺母转螺杆移
d) 螺母又转又移 （ 螺杆固定 ） —— 用得少
按用途分三类,
1） 传力螺旋 —— 举重器, 千斤顶, 加压螺旋
特点：低速, 间歇工作, 传递轴向力大, 自锁
2） 传导螺旋 —— 机床进给汇杠 — 传递运动和动力
特点：速度高, 连续工作, 精度高
3）调整螺旋 —— 机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。
特点：是受力较小且不经常转动
3、螺旋传动类型
螺旋传动按摩擦副的性质分,
1、滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方
便、传动平稳、工作可靠、易于自锁
缺 点,磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），
摩擦损耗大，传动效率低（ 30~40%）传动精度低
2、滚动螺旋传动 —— 摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是
在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填
若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动
体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：
内循环、外循环两种
返回通道
螺母 滚珠
螺杆
反向器
特点：传动效率高 （ 可达 90%）, 起动力矩小, 传动灵
活平稳, 低速不爬行, 同步性好, 定位精度高, 正逆
运动效率相同, 可实现逆传动 。
缺点：不自锁, 需附加自锁装置, 抗振性差, 结构复杂,
制造工艺要求高, 成本较高 。
3、静压螺旋 —— 液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压
力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、
螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开
p
1 p
2
进油
回油
节
流
器
h
1 h 2
F a
油腔
螺旋面
F r
B
C
A
特点：摩擦系数小，效率高，工作稳定，无爬行现象，定位
精度高，磨损小，寿命长。但螺母结构复杂（需密
封），需一稳压供油系统、成本较高。适用于精密机
床中进给和分度机构
二、螺旋传动的结构及材料
1、螺母结构,
整体螺母、组合螺母、对开螺母
2、螺杆结构,
传动螺旋通常采用牙型为矩形、梯形或锯齿形的右
旋螺纹
3.材料,
（ 1）高精度时多用碳素工具钢
（ 2）需要较高硬度，采用铬锰合金钢
（ 3）一般情况用 45#,50#
第七章 螺纹联接与螺旋传动
§ 7.2 螺纹联接的预紧和防松
§ 7.3 单个螺栓联接的强度计算
§ 7.4 螺栓组联接的设计与受力分析
§ 7.5 提高螺栓联接强度的措施
§ 7.6 滑动螺旋传动简介
§ 7.1 螺纹联接的基本知识
一、螺纹的类型
1.按牙型,
三角形螺纹, 管螺纹 —— 连接螺纹
矩形, 梯形, 锯齿形螺纹 —— 传动螺纹
2.按位置,
内螺纹 —— 在圆柱孔的内表面形成的螺纹
外螺纹 —— 在圆柱孔的外表面形成的螺纹
3.按螺旋线绕行方向,左旋 （ 如图 ）, 右旋
4.根据螺旋线头数,
单线螺纹（ n=1）
多线螺纹（ n≥2 ）
1） 大径 d
—— 与外螺纹牙顶相重合
的假想圆柱面直径, 最大
直径, 亦称公称直径
2） 小径 d1
—— 与外螺纹牙底相重合
的假想圆柱面直径
3） 中径 d2
—— 在轴向剖面内牙厚与
牙槽宽相等处的假想圆柱
体的直径, d2≈0.5(d+d1)
二、螺纹的主要参数
4）螺 距 P —— 相邻两牙在中径线上对应两点间
的轴向距离
5）导程 S —— 同一螺旋线上相邻两牙在中径线
上的对应两点间的轴向距离
6）线 数 n —— 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造 n≤4
螺距、导程、线数之间关系,L=nP
7） 螺旋升角 —— 中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋
线轴线的平面的夹角
8） 牙型角 α —— 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
9）牙型斜角 β—— 螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角
?
rv a r c t g f
ftg ??? ?
??? c o s
1
)( vtg
tg
??
??
??
螺旋副的自锁条件为,
螺旋副的传动效率为,
三、常用螺纹的种类、特点与应用
一、基本类型,
1、螺栓联接
a) 普通螺栓联接 —— 被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不
带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使
用。装配后孔与杆间有间隙，并在工
作中不许消失，结构简单，装拆方便
，可多个装拆，应用较广。
b) 铰制孔螺栓联接 —— 装配后无间隙，主要承受
横向载荷，也可作定位用，采用基
孔制配合铰制孔螺栓联接
d
l1
d 0
a
(a) (b )
d
l1
d 0
a
(a) (b)
l1
d 0
a
(a) (b )
d
l1
d 0
a
(a) (b)
四、螺纹联接的基本类型及螺纹联接件
2、双头螺柱联接
用于被连接件之一角后而不
宜制成通孔，且需经常拆卸
的场合。
3、螺钉联接
不需用螺母，适用于一个
被连接件较厚，不便钻成
通孔且受力不大，不需经
常拆卸的场合。
特殊联接：地脚螺栓联 接,吊环螺钉联接
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 。
(a) (b )
(a) (b )
二、螺纹联接件
2）双头螺柱 —— 两端带螺纹
A型 —— 有退刀槽 B型 —— 无退刀槽
1）螺栓 普通螺栓、铰制孔螺栓
r
d
a
d
s
k' l s
k l
l g
d
15 ° ~ 3 0 °
辗制末端
e
s
r
d
a
d
s
k' l s
k l
l g
d
15 ° ~ 3 0 °
辗制末端
e
s
b m l
b
X X
d
s
d
倒角端
倒角端
辗制末端
辗制末端
d
s
d
b m l
b
XX
A 型
B 型
b m l
b
X X
d
s
d
倒角端
倒角端
辗制末端
辗制末端
d
s
d
b m l
b
XX
A 型
B 型
4） 紧定螺钉
锥 端 —— 适于零件表面硬度较低不常拆卸常合
平 端 —— 接触面积大, 不伤零件表面, 用于顶紧硬度较
大的平面, 适于经常拆卸
圆柱端 —— 压入轴上凹抗中, 适于紧定空心轴上零件的位
置轻材料和金属薄板
3）螺钉
与螺栓区别 —— 要求螺纹部分直径较粗 ;要求全螺纹
n
bX
d
k
t
l
d
R
n
bX
d
k
t
l
d
R
l
t
n
d 90 °R
l
t
n
d 90 °R
6）螺母 六角螺母：标准，扁，厚
5）自攻螺钉 —— 由螺钉攻出螺纹
e
ms
d
~30 °15 °
e
ms
d
~30 °15 °
e
ms
d
~ 3 0 °15 °
e
ms
d
~ 3 0 °15 °
圆螺母 +止退垫圈 —— 带有缺口，
应用时带翅垫圈内舌嵌入轴
槽中，外舌嵌入圆螺母的槽
内，螺母即被锁紧
D C 1
120 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
D C 1
120 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
D C 1
12 0 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
D C 1
12 0 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
7）垫圈
D C 1
120 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
D C 1
120 °
bt H
D
1
d
C × 45 °
30 °
b30 °
30 °
30 °
30 °
15 °d 0
D
1
h
d
1
d
2
平垫圈 斜垫圈
螺纹连接件实物
§ 7.2 螺纹联接的预紧和防松
一、预紧
预紧目的 —— 防止工作时联接出现缝隙和滑移，保证联接的
紧密性和可靠性 。如汽缸螺栓联接，有紧密性要
求，防漏气，接触面积要大，靠摩擦力工作，增
大刚性等。
预紧力 QP—— 预先轴向作用力（拉力）
螺纹联接：松联接 —— 在装配时不拧紧，只存受外载时才受
到力的作用
紧联接 —— 在装配时需拧紧，即在承载时，已预
先受力，预紧力 QP
预紧过紧 —— 拧紧力 QP过大, 螺杆静载荷增大, 降低本身强度
过松 —— 拧紧力 QP过小, 工作不可靠
预紧力 QP的控制,
测力矩板手 —— 测出预紧力矩，如左图
定力矩板手 —— 达到固定的拧紧力矩 T时，弹簧受
压将自动打滑，如右图
测量预紧前后螺栓伸长量 —— 精度较高
1 2
图 4 - 1 2 测力矩扳手
1 2 3 4
1 2
图 4 - 1 2 测力矩扳手
1 2 3 4
1 2
图 4 - 12 测力矩扳手
1 2 3 4
1 2
图 4 - 12 测力矩扳手
1 2 3 4
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 。
2,防松原理
消除 （ 或限制 ） 螺纹副之间的相对运动, 或增大相对运
动的难度 。
3,防松办法及措施
上螺母
螺
栓
下螺母
上螺母
螺
栓
下螺母
1）摩擦防松
双螺母、弹簧垫圈、尼
龙垫圈、自锁螺母等
二、螺纹防松
弹簧垫圈
自锁螺母 —— 螺母一端做成非圆形
收口或开峰后径面收口, 螺母拧紧
后收口涨开, 利用收口的弹力使旋
合螺纹间压紧
2） 机械防松,
开槽螺母与开口销, 圆螺母与止动垫圈, 弹簧垫片, 轴用
带翅垫片, 止动垫片, 串联钢丝等
机
械
防
松
3） 永久防松：端铆, 冲点, 点焊
4） 化学防松 —— 粘合
(a) 正确
(b) 不正确
(a) 正确
(b) 不正确
开槽螺母
与开口销
圆螺母
与止动垫圈 串联钢丝
(a) 正确
(b) 不正确
§ 7.3 单个螺栓联接的强度计算
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依据和出发点。
1、失效形式和原因
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
b）失效原因：应力集中
a）失效形式
工程中螺栓联接多数为疲劳失效
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
应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程
2、设计计算准则与思路
一,松螺栓联接
F
如吊钩螺栓, 工作前不拧紧, 无 QP，
只有工作载荷 F起拉伸作用
强度条件为,][
4
2
1
??? ??
d
F
][
4
1 ??
Fd ?
—— 验算用
—— 设计用
d1—— 螺杆危险截面直径（ mm）
[σ] —— 许用拉应力 N/mm2 (MPa)
nS /][ ?? ?
S?
σs—— 材料屈服极限 Mpa
N —— 安全系数
二、紧螺栓联接 —— 工作前有预紧力 QP
工作前拧紧，在拧紧力矩 T作用下,
预紧力 QP→产生拉伸应力 σ
螺纹摩擦力矩 T1→产生剪应力 τ
复合应力状态,
2
14
1 d
Q p
?
? ?
)5.0(48.0
4
48.06~10
4
2
)(
16
1
)(
2
2
1
2
1
2
3
1
2
??
?
?
??
?
??
?
或当 ??
???
?
?
?
?
d
Q
MM
d
Q
d
d
tg
d
tg
d
Q
W
P
P
P
v
vp
T
接第四强度理论,???? 3.13 22 ???ca
∴ 强度条件为,][
4
3.1
2
1
??? ??
d
Q P
ca
][
4
3.1
2
1
??? ??
d
Q P
ca
式中,QP —— 预紧力 （ N）
T1 —— 螺纹摩擦力矩, 起扭剪作用, 又称螺纹扭
矩, N.mm
1.3—— 系数将外载荷提高 30%,以考虑螺纹力矩对
螺栓联接强度的影响, 这样把拉扭的复合应力
状态简化为纯拉伸来处理, 大大简化了计算手
续, 故又称简化计算法
1、横向载荷的紧螺栓联接计算
Q p
Q p
R
R
R
R
L
mi
n
d 0
特点：杆孔间有间隙, 靠拧紧的正压
力 (QP)产生摩擦力来传递外载荷,
保证联接可靠 (不产生相对滑移 )的
条件为,
（ 1）普通螺栓联接
RKQfi SP ???
if
RKQ S
P ??
f —— 接缝面间的摩擦系数
i—— 接缝界面数目
KS—— 防滑系数 （ 可靠性系数 ） KS=1.1~1.3
强度条件验算公式,
][4/1 3.1 2
1
??? ?? dQ Pca
设计公式,
][
43.1
1 ??
PQd ??
为增加可靠性, 减小直径, 简化结构, 提高承载能力
可采用如下减载装置,
a)减载销
b)减载套筒
c)减载键
Q p
Q p
R
R
R
R
L
mi
n
d 0
（ 2） 铰制孔螺栓联接 —— 防滑动
特点：螺杆与孔间紧密配合, 无间
隙, 由光杆直接承受挤压和
剪切来传递外载荷 R进行工作
][
4
2
0
??? ??
d
R螺栓的剪切强度条件为,
螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为,
PP ld
R ][
m in0 ?? ??
R —— 横向载荷（ N） d0—— 螺杆或孔的直径（ mm）
Lmin —— 被联接件中受挤压孔壁的最小长度（ mm），如图所示
[τ] —— 螺栓许用剪应力,MPa,
,
][ P? —— 螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力,MPa
Q p
Q p
Q p
Q p
Q' p
Q' p
Q' p Q' p
F
?
b
??
?
m
??
?
b
???
?
'
m
图２,拧紧 — 预紧状态
凸缘 — 压 — λm — QP 栓杆 — 拉 — λb →Q P
2、轴向载荷紧螺栓联接强度计算
FQQQ ppbbbb ????????? 从??????
图 3,加载 F后 → 工作状态
栓杆 — 继续拉 —
凸缘 — 放松 —
ppmmmm QQ ??????? 从??????
—— 残余预紧力
—— 总载
Q p
Q p
Q p
Q p
Q' p
Q' p
Q' p Q' p
F
?
b
??
?
m
??
?
b
???
?
'm
变形协调条件,
凸缘 → 压力减量 PP QQ ?? 变形缩小 Δλ m
Q p
Q p
Q p
Q p
Q' p
Q' p
Q' p Q' p
F
?
b
??
?
m
??
?
b
???
?
'm
栓杆 → 拉力增量 PQQ? 变形缩小 Δλ b
??? ????? mb变形协调条件 ——
mb
b
PcPPP CC
CFQKFQFQQFQ
?????????????
讨论,
１） 最不利的情况 )1( ?????? CPmb KFQQCC
)0( ????? CPmb KQQCC２） 最理想的情况
３）不允许的情况 —— 有缝隙存在，漏气 FQQ pP ???? 0 即
４）降低螺栓受力的措施,
a) 必须采用刚度小螺栓 （ 空心, 加长, 细颈 ）
b) 加硬垫片或直接拧在凸缘上均可提高强度
５）为联接紧密、不漏气，要求 ? ?cpP KFQQ ????? 1 0 即
??
?
???
???
FQQ
FQQ
P
P
6）计算时 可根据已知条件选择其一进行计算
a）轴向静力紧螺栓联接强度计算
静力 F不变, Q为静力，但考虑补充拧紧 —— 防断
强度条件 验算公式,][
4
3.1
2
1
??? ??
d
Q
ca
][
43.1
1 ??
??d设计公式,
b）轴向变载荷紧螺栓联接强度计算
分析：当工作载荷，由 0→F
2
1
m a x
4
d
?? ??
螺栓总载，由 Qp→Q →Q P
2
1
m i n
4
d
QQ P
p ?? ??
部分载荷，由 0→ Δ F→0
2
12
1
2
4
1
2/
2 d
FK
d
FF C
a ?
?
? ?????
三、螺栓材料与许用应力计算
1、材料
螺母、螺栓强度级别,
1）根据机械性能，把栓母分级并以数字表示，此乃强度级别
2）所依据机械性能为抗拉强度极限 σBmin和屈服极限 σSmin
螺栓级别, 带点数字表示, 点前数字为 100/
m inB?
点后数字为
m i nm i n /10 Bs ??
螺母级别, 100/m inB?
注意：选择对螺母的强度级别应低于螺栓材料的强度级别，螺
母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于 20~40HB）
2、许用应力
许用拉应力,
n
S?? ?][
已知：不控制 QP的紧螺栓联接，易过载。
∴ 设计时应取较大的完全系数。控制预紧力时可取较小的安
全系数 n。
∵ 显然 n,[σ]与 d 有关。
∴ 设计时，先假设 d，进行试算，选取一安全系数进行计算，
计算结果与估计直径相比较，如在原先估计直径所属范
围内即可，否则需重新进行估算。 —— 试算法
§ 7.4 螺栓组联接的设计与受力分析
一、结构设计原则,
1、布局要尽量对称分布，栓组中心与联接结合面形心重合
（有利于分度、划线、钻孔），以受力均匀
2、受剪螺栓组（铰制孔螺栓联接）时，不要在外载作用方向布
置 8个以上，螺栓要使其受力均匀，以免受力太不均匀，但弯扭
作用螺栓组，要适当靠接缝边缘布局，否则受力太不均
3、合理间距，适当边距，以利用 扳手装拆
4,避免偏心载荷作用
a） 被联接件支承面不平突起
b） 表面与孔不垂直
c） 钩头螺栓联接
防偏载措施,a）凸合； b）凹坑（鱼眼坑）； c）斜垫片
二、螺栓组联接的受力分析
目的 —— 求受力最大载荷的螺栓
前提（假设）,
①被联接件为刚性不变形，只有地基变形。
②各螺栓材料、尺寸、拧紧力均相同
③受力后材料变形在弹性范围内
④接合面形心与螺栓组形心重合，受力后其接缝面仍保持平面
1、受轴向载荷螺栓组联接
单个螺栓工作载荷为,
F=P/Z
P—— 轴向外载
Z—— 螺栓个数
P
D' p'
2,受横向载荷的螺栓组联接
特点：普通螺栓, 铰制孔用螺栓皆可用, 外载垂直于螺栓
轴线, 防滑
普 通 螺 栓 —— 受拉伸作用
铰制孔螺栓 —— 受横向载荷剪切, 挤压作用 。
单个螺栓所承受的横向载荷相等 R=RL/Z
R ?R ?
R ? R ?
3、受旋转力矩的螺栓组联接
（ 1）圆形接合面：单个螺栓所受横向载荷
rZ
TR
??
（ 2）矩形接合面
a)普通螺栓联接
O
fQ p
T
r i
fQ p T
O
F max r max
ri
F i
由静平衡条件 0??T
TKTrfQrfQfQr SZPPP ????? ?21
?
?
?
???
??
Z
i
i
S
Z
S
P
rf
TK
rrrf
KTQ
1
21 )( ?
则各个螺栓所需的预紧力为
∴ 联接件不产生相对滑动的条件为,
O
fQ p
T
r i
fQ p T
O
F max r max
r
i
F i
b)铰制孔螺栓联接组
由变形协调条件可知，各个
螺栓的变形量和受力大小与其中
心到接合面形心的距离成正比
TrRrRrRrR
Z
i
ii
Z
Z ????? ?
? 12
2
1
1 ?
由假设 —— 板为刚体不变形，工作后仍保持平面，则剪
应变与半径成正比。在材料弹性范围内，应力与应变成正比
ii
i r
r
RR
r
R
r
R
m a x
m a x
m a x
m a x
1
???
由静平衡条件 0??T
TrRrRrR ZZ ???? ?2211 ?
?
???
Z
i
ir
rTR
1
2
m a x
m a x
4、受翻转力矩螺栓组联接
L ma x
L i
Q p Q p
? p
Q 1
? p 2
Q 2
M
M
? p 1
O
O
O
x x
L ma x
L i
Q p Q p
? p
Q 1
? p 2
Q 2
M
M
? p 1
O
O
O
x x
特点,M在铅直平面内,
绕 O-O回转, 只能用普通
螺栓, 取板为受力对象,
由静平衡条件
设单个螺栓工作载荷为 Fi
MLFLFLF ZZ ??? ?2211
)( 1ma x
ma x
ma x
1
1 LL
L
Fc o n s t
L
F
L
F
i
i ???? 这里
?
?
?? t
i
iL
MLFF
1
2
m a x
1m a x )( 即
① 螺栓杆不拉断的条件
][
4
3.1
2
1
m a x ?
?? ?? d
Q
ca
][
43.1 m a x
1 ??
Qd ???设计公式
验算公式
② 右侧不压溃条件（被联接件）
QP作用下接合面的挤压应力
A
ZQ P
QP ??
M作用下接合面的挤压应力
W
M
M ??
][ m a x PPMQPP WMAZQ ???? ??????
L ma x
L i
Q p Q p
? p
Q 1
? p 2
Q 2
M
M
? p 1
O
O
O
x x
③ 左侧不开缝的条件
0m i n ????? WMAZQ PMQPP ???
④ 若受有横向载荷 PH，板不滑动条件为,
HSHVCP PKPPKZQf ???? )(
)(1 VCHSP PKfPKZQ ???
mb
mC CC CK ??? —— 被联接件相对刚度
实际使用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简单受力状
态的不同组合。计算时只要分别计算出螺栓组在这些简单受力
状态下每个螺栓的工作载荷，然后按向量叠加起来，便得到每
个螺栓的总工作载荷，再对受力最大的螺栓进行强度计算即可
说明,① 工程中受力情况很复杂, 但均可转化为四种典型情况
进行解决 。
② 计算公式在对称分布情况下推导, 但不对称也可以用
③ 取转轴不同, 公式计算精度不同 。
总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目） →螺栓组受力
分析（载荷类型、状态、形式） →求单个螺栓的最
大工作载荷（判断哪个最大） →按最大载荷的单个
螺栓设计（求 d1— 标准） →全组采用同样尺寸螺栓
（互换的目的）
§ 7.5 提高螺栓联接强度的措施
影响联接强度的因素很多，如材料、结构、尺寸、工艺、
螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能，而螺栓联接的强
度又主要取决于螺栓的强度。
一、改善螺纹牙间载荷分布不均状况
Q
工作中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受压
缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面
处第一圈为最大，应变最大，应力最大，
其余各圈依次递减，旋合螺纹间的载荷分
布如图所示。所以采用圈数过多的 加厚螺
母,并不能提高联接的强度。
办法：降低刚性，易变形、增加协调性，以缓和矛盾
a) 悬置螺母 b) 环槽螺母 c)内斜螺母 d)环槽内斜
10 ° ~15 °
10 ° ~15 °
二、降低螺栓应力变化 幅度
1、降低螺栓刚度
????
???
a
bb
F
C
?
?
,则
?
F
2
? b 2 ? b 1
Q
p
Q
2
? m
Q'
p
2
Q'
p
1
F F
?
F
1
Q
1
12 bb ?? ?
1212,aaFF ?? ????
抗疲劳强度得到提高, 可用竖心杆, 细长杆, 柔性螺栓联接
2、增大凸缘刚度
?????? amm FC ??,,则 ? b
Q
p
Q
2
?
F
2
Q'
p
2
? m 2
Q'
p
1
?
F
1
Q
1
? m 1
F
F
12 mm ?? ?
1212,aaFF ?? ????
提高了螺栓联接疲劳强度, 采用高硬度垫片或直接拧在铸铁
3,同时使用 Cb↓,Cm↑同时适当增加 QP ?
b 2
? b 1
Q
p
1
Q
p
2
?
F
2
Q'
p? m 2
Q
F
?
F
1
? m 1
1212,mmbb ???? ??
12 FF ???
12 aa ?? ??
提高被联接件刚性 Cm
降低螺栓刚性 Cb,同时 QP2>QP2 —— 理想方法
三, 减小应力集中的影响
d
r
d
r
0.5~1
.0
d
r 2
h
r 1
r =0.2 d r ≈ 0.2 d
r 1 ≈ 0.15 d ;
r 2 ≈ 1.0 d ;
h ≈ 0.5 d ;
1） 加大过渡处圆角 (图 1)
2） 改用退刀槽
3）卸载槽,(图 2)
4）卸载过渡结构。（图 3）
四、采用合理的制造工艺
1） 用挤压法 （ 滚压法 ） 制造螺栓, 疲劳强度提高 30~40%
2） 冷作硬化, 表层有残余应力 （ 压 ）, 氰化, 氮化, 喷丸等
可提高疲劳强度
3） 热处理后再进行滚压螺纹, 效果更佳, 强度提高 70~100 %
,此法具有优质, 高产, 低消耗功能
4）控制单个螺距误差和螺距累积误差
§ 7.6 滑动螺旋传动简介
一、螺旋传动的类型、特点与应用
1、应用
螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求
的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回
转运动，同时传递运动或动力。
2,传动形式,
a)螺杆转螺母移
b)螺杆又转又移 （ 螺平固定 ） —— 用得多
c) 螺母转螺杆移
d) 螺母又转又移 （ 螺杆固定 ） —— 用得少
按用途分三类,
1） 传力螺旋 —— 举重器, 千斤顶, 加压螺旋
特点：低速, 间歇工作, 传递轴向力大, 自锁
2） 传导螺旋 —— 机床进给汇杠 — 传递运动和动力
特点：速度高, 连续工作, 精度高
3）调整螺旋 —— 机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。
特点：是受力较小且不经常转动
3、螺旋传动类型
螺旋传动按摩擦副的性质分,
1、滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方
便、传动平稳、工作可靠、易于自锁
缺 点,磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），
摩擦损耗大，传动效率低（ 30~40%）传动精度低
2、滚动螺旋传动 —— 摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是
在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填
若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动
体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：
内循环、外循环两种
返回通道
螺母 滚珠
螺杆
反向器
特点：传动效率高 （ 可达 90%）, 起动力矩小, 传动灵
活平稳, 低速不爬行, 同步性好, 定位精度高, 正逆
运动效率相同, 可实现逆传动 。
缺点：不自锁, 需附加自锁装置, 抗振性差, 结构复杂,
制造工艺要求高, 成本较高 。
3、静压螺旋 —— 液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压
力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、
螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开
p
1 p
2
进油
回油
节
流
器
h
1 h 2
F a
油腔
螺旋面
F r
B
C
A
特点：摩擦系数小，效率高，工作稳定，无爬行现象，定位
精度高，磨损小，寿命长。但螺母结构复杂（需密
封），需一稳压供油系统、成本较高。适用于精密机
床中进给和分度机构
二、螺旋传动的结构及材料
1、螺母结构,
整体螺母、组合螺母、对开螺母
2、螺杆结构,
传动螺旋通常采用牙型为矩形、梯形或锯齿形的右
旋螺纹
3.材料,
（ 1）高精度时多用碳素工具钢
（ 2）需要较高硬度，采用铬锰合金钢
（ 3）一般情况用 45#,50#
