第 17章螺纹联接与轴毂联接
学习目标：
熟悉机器联接中常用的各种
联接件的结构、类型、性能和应用
场合，掌握设计理论和选用方法。
联接的分类
动联接：
静联接：
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。
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
联接
第 17章螺纹联接与轴毂联接
17.1螺纹联接的类型和设计准则
17.1.1螺纹联接的类型
17.1.2螺纹联接的失效形式和设计准则
一, 螺纹联接的基本类型
1,螺栓联接,普通螺栓联接,应用广泛
铰制孔用螺栓联接
2.螺钉联接,被联接件之一较厚
3,双头螺栓联接,常拆卸
4,紧定螺钉联接,传递较小载荷
其它, 地脚螺栓联接 ；吊环螺栓联接；
T型槽螺栓联接
17.1.1螺纹联接的类型
1,普通螺栓联接
1,铰制孔用螺栓联接
2,双头螺柱联接
3,螺钉联接
螺钉联接 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
地脚螺栓 联接 吊环螺栓 联
接
T形槽螺栓 联接
17.1.2螺纹联接的失效形式和设计准则
普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂
受剪螺栓主要为压溃和剪切
失效分析
17.1.3螺纹联接的强度计算
一般步骤：螺栓组受力和失效分析
单个螺栓组受力分析、失效分析
（一）松螺栓联接的强度计算
（一）松螺栓联接的强度计算
1.受载荷形式 —— 轴向拉伸
（工作拉力 F）
2.失效形式 —— 螺栓拉断
（静、疲劳）
（一）松螺栓联接设计
3.设计准则 —— 保证螺栓拉伸强度
4.强度条件,σ≤[σ]
5.设计计算方法：
校核式
（ 17-1 ）
设计式
6.螺栓材料
许用应力及安全系数 —— （ § 5-7）
7 查手册，求 d
? ??
?
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1
4
d
F
][
4
1 ??
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拉应力
剪应力
近似处理
16
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2
3
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tg
d
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vp
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4
2
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Q p
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(二）仅受预紧力作用的 紧螺栓联接的强度计算
应力合成：
强度条件：
设计公式：
?????? 3.1)5.0(33 2222 ?????ca
][
4
3.1
2
1
?
?
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d
Q p
ca
][
4
3.1
1
?
?
pQ
d ?
普通螺栓联接
受力平衡条件
或 （ 5-24）
i—— 接合面数； KS—— 防滑系数取 1.1~1.3
????? FKizQf sp
if
FK
Q sp
?
?
(三）受预紧力和工作拉力作用
的紧螺栓联接的强度计算
分析受力和变形关系
Q == QP+ F
受力和变形关系
?
受力和变形关系
?
受力变形线图（ P284图 17-13）
力
变形
（螺栓）
θ b
b
θ
m
m
（垫片）
力
变形
受力变形线图（ P284图 17-13）
力 （螺栓）
θ b
b
θ m
m
（垫片）
力
受力变形线图（ P284图 17-13）
? 受力变形线图（ p73图 5-17）
力 （螺栓）
θ b
b m
m
（垫片）
力
θ
由图可得：
螺栓的刚度
被联接件的刚度
螺栓总拉力：
mm
m
p
C
Q
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?
t a n
bb
b
P CQ ??
?
t a n
FQQ p ?? '
可由图 17-13中的几何关系推出螺栓总拉力 Q与预紧
力之间的关系：
)185( ?
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CC
C
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mb
b
p
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FQQ pp,,'
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CC
C
QQ
mb
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pp
螺栓拉伸
强度条件：
（ 5-19）
设计公式：
（ 5-20）
][
4
3.1
2
1
?
?
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d
Q
ca
][
3.14
1
??
Q
d
?
?
（二） 受工作剪力的紧螺栓联
接的强度计算
预紧力很小，强度计算
时可不考虑；
失效形式：侧面压溃及
螺栓剪切
预紧力很小，强度计算
时可不考虑；
失效形式：侧面压溃及
螺栓剪切
受工作剪力的紧螺栓联接的强度计算
挤压强度条件：
(5-21)
剪切强度条件：
(5-22)
式中 螺栓与孔壁挤压面最小高度；
许用应力，表 5-11
pp Ld
F
][
m i n0
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][
4
2
0
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?
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d
F
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????
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m i n
p
L
§ 5-6 螺纹组联接的设计
(二）螺栓组联接的受力分析
1.受横向载荷的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓组联接
（ 2）铰制孔用螺栓组联接
z
F
F ??
§ 5-6 螺纹组联接的设计
(二）螺栓组联接的受力分析
2.受扭矩的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓联接
（ 2）铰制孔用螺栓联接
z
F
F ??
? （ 1）普通螺栓联接
力矩平衡条件：
所需预紧力：
TKrfQ si
z
i
p ??
? 1
?
?
?
z
i
i
s
p
rf
TK
Q
1
（ 2）,铰制孔用螺栓联接
变形量越大，则工作剪力越大
max
max
r
F
r
F
i
i
?
max
max
r
r
F F
i
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力矩平衡条件：
受力最大的螺栓所受的工作剪力：
（ 5-28）
???
???
???
z
i
ii
z
i
i
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z
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F
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1
2
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m a x
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§ 5-3 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
防止联接松动
?
提高联接的紧密性
§ 5-3 螺纹联接的预紧
（一）预紧的目的
（二）控制预紧力的方法
1.控制应力或应变
2.控制拧紧力矩
3.控制拧紧力臂
控制应力或应变 应变片
控制拧紧力矩
测力矩扳手
定力矩扳手
控制拧紧力臂
§ 5-3 螺纹联接的预紧
（一）预紧的目的
（ 二 ） 控制预紧力的方法
（ 三 ） 拧紧力矩与预紧力的关系
拧紧力矩与预紧力的关系
)45(
)(
2
2
1
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d
QT ??
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3
1
2
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0
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dD
dD
QfT pc
拧紧力矩与预紧力的关系
d2 ≈0.9d ; y=1o42’ ~3o2’
fv≈acrtg(1.155 f);f≈0.1 ~0.2
fc≈0.15;D 0 ≈1.5d ;d 0 ≈1.1d
代入整理,不控制预紧力时，不
宜, 采取 M12以下的螺
栓。
2
0
2
0
3
0
3
02
3
1
)(
2 dD
dD
Qftg
d
QT pcvp
?
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dQT p2.0?
（一）,螺纹联接 防松的实质在于限制螺旋副
的相对转动。
（二） 螺纹联接 防松的方法按工作原理可分
为（ P68表 5-3）：
1.摩擦防松
2.机械防松 焊接
3.其它：破坏螺纹副关系（铆冲；粘接）
§ 5-4 螺纹联接的防松
1,摩擦防松 弹簧垫圈防松
1,摩擦防松 自锁螺母防松
1,摩擦防松 对顶螺母防松
2.机械防松
开口销 +开槽螺母防
松
螺栓
装配图
开槽螺母
开口销
2.机械防松 止动垫片防松
2.机械防松 止动垫片防松
2.机械防松 串联钢丝防松
正确
错误
3.其它 破坏螺纹副关系防松
§ 5-5 螺纹联接的强度计算
· 一般步骤：螺栓组受力和失效分析
单个螺栓组受力分析 失效分析
强度计算。
失效分析：普通螺栓主要为螺纹部分
发生断裂；
受剪螺栓主要为压溃和剪切。
§ 5-5 螺纹联接的强度计算
失效分析
学习目标：
熟悉机器联接中常用的各种
联接件的结构、类型、性能和应用
场合，掌握设计理论和选用方法。
联接的分类
动联接：
静联接：
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。
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
联接
第 17章螺纹联接与轴毂联接
17.1螺纹联接的类型和设计准则
17.1.1螺纹联接的类型
17.1.2螺纹联接的失效形式和设计准则
一, 螺纹联接的基本类型
1,螺栓联接,普通螺栓联接,应用广泛
铰制孔用螺栓联接
2.螺钉联接,被联接件之一较厚
3,双头螺栓联接,常拆卸
4,紧定螺钉联接,传递较小载荷
其它, 地脚螺栓联接 ；吊环螺栓联接；
T型槽螺栓联接
17.1.1螺纹联接的类型
1,普通螺栓联接
1,铰制孔用螺栓联接
2,双头螺柱联接
3,螺钉联接
螺钉联接 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
地脚螺栓 联接 吊环螺栓 联
接
T形槽螺栓 联接
17.1.2螺纹联接的失效形式和设计准则
普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂
受剪螺栓主要为压溃和剪切
失效分析
17.1.3螺纹联接的强度计算
一般步骤：螺栓组受力和失效分析
单个螺栓组受力分析、失效分析
（一）松螺栓联接的强度计算
（一）松螺栓联接的强度计算
1.受载荷形式 —— 轴向拉伸
（工作拉力 F）
2.失效形式 —— 螺栓拉断
（静、疲劳）
（一）松螺栓联接设计
3.设计准则 —— 保证螺栓拉伸强度
4.强度条件,σ≤[σ]
5.设计计算方法：
校核式
（ 17-1 ）
设计式
6.螺栓材料
许用应力及安全系数 —— （ § 5-7）
7 查手册，求 d
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(二）仅受预紧力作用的 紧螺栓联接的强度计算
应力合成：
强度条件：
设计公式：
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普通螺栓联接
受力平衡条件
或 （ 5-24）
i—— 接合面数； KS—— 防滑系数取 1.1~1.3
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if
FK
Q sp
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?
(三）受预紧力和工作拉力作用
的紧螺栓联接的强度计算
分析受力和变形关系
Q == QP+ F
受力和变形关系
?
受力和变形关系
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受力变形线图（ P284图 17-13）
力
变形
（螺栓）
θ b
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m
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（垫片）
力
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受力变形线图（ P284图 17-13）
力 （螺栓）
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力
受力变形线图（ P284图 17-13）
? 受力变形线图（ p73图 5-17）
力 （螺栓）
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由图可得：
螺栓的刚度
被联接件的刚度
螺栓总拉力：
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可由图 17-13中的几何关系推出螺栓总拉力 Q与预紧
力之间的关系：
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螺栓拉伸
强度条件：
（ 5-19）
设计公式：
（ 5-20）
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（二） 受工作剪力的紧螺栓联
接的强度计算
预紧力很小，强度计算
时可不考虑；
失效形式：侧面压溃及
螺栓剪切
预紧力很小，强度计算
时可不考虑；
失效形式：侧面压溃及
螺栓剪切
受工作剪力的紧螺栓联接的强度计算
挤压强度条件：
(5-21)
剪切强度条件：
(5-22)
式中 螺栓与孔壁挤压面最小高度；
许用应力，表 5-11
pp Ld
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§ 5-6 螺纹组联接的设计
(二）螺栓组联接的受力分析
1.受横向载荷的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓组联接
（ 2）铰制孔用螺栓组联接
z
F
F ??
§ 5-6 螺纹组联接的设计
(二）螺栓组联接的受力分析
2.受扭矩的螺栓组联接
（ 1）普通螺栓联接
（ 2）铰制孔用螺栓联接
z
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? （ 1）普通螺栓联接
力矩平衡条件：
所需预紧力：
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（ 2）,铰制孔用螺栓联接
变形量越大，则工作剪力越大
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力矩平衡条件：
受力最大的螺栓所受的工作剪力：
（ 5-28）
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§ 5-3 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
防止联接松动
?
提高联接的紧密性
§ 5-3 螺纹联接的预紧
（一）预紧的目的
（二）控制预紧力的方法
1.控制应力或应变
2.控制拧紧力矩
3.控制拧紧力臂
控制应力或应变 应变片
控制拧紧力矩
测力矩扳手
定力矩扳手
控制拧紧力臂
§ 5-3 螺纹联接的预紧
（一）预紧的目的
（ 二 ） 控制预紧力的方法
（ 三 ） 拧紧力矩与预紧力的关系
拧紧力矩与预紧力的关系
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)(
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拧紧力矩与预紧力的关系
d2 ≈0.9d ; y=1o42’ ~3o2’
fv≈acrtg(1.155 f);f≈0.1 ~0.2
fc≈0.15;D 0 ≈1.5d ;d 0 ≈1.1d
代入整理,不控制预紧力时，不
宜, 采取 M12以下的螺
栓。
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（一）,螺纹联接 防松的实质在于限制螺旋副
的相对转动。
（二） 螺纹联接 防松的方法按工作原理可分
为（ P68表 5-3）：
1.摩擦防松
2.机械防松 焊接
3.其它：破坏螺纹副关系（铆冲；粘接）
§ 5-4 螺纹联接的防松
1,摩擦防松 弹簧垫圈防松
1,摩擦防松 自锁螺母防松
1,摩擦防松 对顶螺母防松
2.机械防松
开口销 +开槽螺母防
松
螺栓
装配图
开槽螺母
开口销
2.机械防松 止动垫片防松
2.机械防松 止动垫片防松
2.机械防松 串联钢丝防松
正确
错误
3.其它 破坏螺纹副关系防松
§ 5-5 螺纹联接的强度计算
· 一般步骤：螺栓组受力和失效分析
单个螺栓组受力分析 失效分析
强度计算。
失效分析：普通螺栓主要为螺纹部分
发生断裂；
受剪螺栓主要为压溃和剪切。
§ 5-5 螺纹联接的强度计算
失效分析
