二 螺纹联接件 1)螺栓 普通螺栓 六角头，小六角头，标准六角头，大六角头，内 六角 铰制孔螺栓 一螺纹部分直径较小螺母 2)双头螺柱—两端带螺纹 A型—有退刀槽B型—无退刀槽 3)螺钉 与螺栓区别—要求螺纹部分直径较粗，要求全螺纹 4)紧定螺钉 锥端一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 圆柱端一压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄 5)自攻螺钉一由螺钉攻出螺纹 6)螺母 六角螺母：标准，扁，厚 圆螺母+止退垫圈一带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌 教 嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧 7)垫圈 拉 第三节螺纹联接的预紧和防松 四、预紧 程螺纹联接：松联接一在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用 紧联接一一在装配时需拧紧，即在承载时，己预先受力，预紧力 QP 预紧目的一保持正常工作。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。 增大刚性一增加联接刚度、紧密性和提高防松能力 预紧力QP—预先轴向作用力（拉力 预紧过紧—拧紧力QP过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度 过松一拧紧力QP过小，工作不可靠
26 教 学 过 程 二、螺纹联接件 1）螺栓 普通螺栓 ——六角头，小六角头，标准六角头，大六角头, 内 六角 铰制孔螺栓——螺纹部分直径较小螺母 2）双头螺柱——两端带螺纹 A 型——有退刀槽 B 型——无退刀槽 3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹 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 5）自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹 6）螺母 六角螺母：标准，扁，厚 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 7）垫圈 第三节 螺纹联接的预紧和防松 四、预紧 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 预紧目的——保持正常工作。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。 增大刚性——增加联接刚度、紧密性和提高防松能力 预紧力 QP——预先轴向作用力（拉力 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
扳手拧紧力矩 一T=FHL,FH一作用于手柄上的力，L一力臂 拧紧时螺母：T=T1+T2 T一拧紧力矩 T1—螺纹摩擦阻力矩 T2—螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩 由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于重要的联接不宜小于 M10-M14 预紧力QP的控制： 测力矩板手—测出预紧力矩，如左图 定力矩板手一达到固定的拧紧力矩T时，弹簧受压将自动打消 测量预紧前后螺栓伸长量—精度较高 二、螺纹防松 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 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 1)摩擦防松 双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等 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 3)永久防松：端铆、冲点、点焊 4)化学防松一粘合
27 扳手拧紧力矩——T=FH·L, FH—作用于手柄上的力，L——力臂 拧紧时螺母：T=T1+T2 T——拧紧力矩 T1——螺纹摩擦阻力矩 T2——螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩 由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于重要的联接不宜小于 M10~M14 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 测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高 二、螺纹防松 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 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 1）摩擦防松 双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等 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 3）永久防松：端铆、冲点、点焊 4）化学防松——粘合
第四节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 a)失效形式 1工程中螺栓联接多数为疲劳失效 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 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 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度 教 受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 学 五、松螺栓联接 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：验算用 一设计用 程 dc一螺杆危险截面计算直径(mm) [o—许用拉应力Nmm2(MPa) 二、紧螺栓联接一工作前有预紧力QP 工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下： 复合应力状态：预紧力QP一产生拉伸应力。 螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ 式中：QP—预紧力(N) T1一螺纹摩擦力矩，起扭剪作用，又称螺纹扭矩，Nmm w- 截面系数 1.3一系数将外载荷提高30%，以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的舞 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
28 教 学 过 程 第四节 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 a）失效形式 1 工程中螺栓联接多数为疲劳失效 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 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 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 五、松螺栓联接 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：——验算用 ——设计用 dc——螺杆危险截面计算直径（mm） [σ]——许用拉应力 N/mm2 (MPa) 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： 复合应力状态: 预紧力 QP→产生拉伸应力σ 螺纹摩擦力矩 T1→产生剪应力τ 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 w- 截面系数 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 -主要防止被联接件错动 (1)普通螺栓联接 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：「—接缝面间的摩擦系数 一接缝界面数目 KS—防滑系数（可靠性系数）KS=1.1-1.3 强度条件验算公式：设计公式： 分析：由上式可知，当=0.2，=1，KS=1则QP=5R,说明这种联接螺栓直径大 且在冲击振动变载下工作极不可靠 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 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 学 荷R进行工作 铰制孔螺栓能承受较大的横向载荷，但被加工件孔壁加工精度较高，成本较高 3、轴向载荷紧螺栓联接强度计算 程 ①工作特点：工作前拧紧，有QP:工作后加上工作载荷F 工作前、工作中载荷变化 ②工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载 ③解决问题： a)保证安全可靠的工作，QP=? b)工作时螺栓总载荷，Q=? ④分析：螺母未拧紧螺栓螺母松驰状态 拧紧一预紧状态 凸缘一压一λm一QP 栓杆一拉一λb→QP 加载F后→工作状态 29
29 教 学 过 程 1、横向载荷的紧螺栓联接计算——主要防止被联接件错动 （1）普通螺栓联接 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：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；设计公式： 分析：由上式可知，当 f=0.2,i=1,KS=1 则 QP=5R，说明这种联接螺栓直径大， 且在冲击振动变载下工作极不可靠 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 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 铰制孔螺栓能承受较大的横向载荷，但被加工件孔壁加工精度较高，成本较高 3、轴向载荷紧螺栓联接强度计算 ①工作特点：工作前拧紧，有 QP；工作后加上工作载荷 F 工作前、工作中载荷变化 ②工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载 F ③解决问题： a) 保证安全可靠的工作，QP=？ b) 工作时螺栓总载荷， Q=？ ④分析：螺母未拧紧 螺栓螺母松驰状态 拧紧—预紧状态 凸缘—压—λm — QP 栓杆—拉—λb →QP 加载 F 后→工作状态
⑤作图，为了更明确以简化计算（受力变形图） 设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比 从图线可看出，螺栓受工作载荷F时，螺栓总载荷： 变形协调条件 凸缘→压力减量 变形缩小△λm 栓杆→拉力增量 变形增大△λb QP'的取法 =(1.5-18)F 有密封要求 一般联接 QP'=(0.2~0.6)F载荷稳定 QP'=(0.6-1.0)F载荷不稳定 QP'>F地脚螺栓联接 讨论： 1)最不利的情况 2)最理想的情况 3)不允许的情况—有缝隙存在，漏气 学 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 程 5)为联接紧密、不漏气 6)计算时可根据己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 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 螺栓总载，由Qp一Q一QP 部分载荷，由0一△F一0 3、当验算不满足时→措施： 最好改善结构、降低应力集中。包括：工艺、结构、制造、Cm↑Cb!,适 当提高QP等综合措施 螺栓材料与许用应力计算
30 教 学 过 程 ⑤ 作图，为了更明确以简化计算（受力变形图） 设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比 从图线可看出，螺栓受工作载荷 F 时，螺栓总载荷： 变形协调条件： 凸缘→压力减量 变形缩小Δλm 栓杆→拉力增量 变形增大Δλb QP′的取法: QP′ =（1.5~1.8）F——有密封要求 一般联接 QP′ =（0.2~0.6）F 载荷稳定 QP′ =（0.6~1.0）F 载荷不稳定 QP′>F 地脚螺栓联接 讨论： １） 最不利的情况 ２） 最理想的情况 ３）不允许的情况——有缝隙存在，漏气 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 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 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 螺栓总载，由 Qp→Q →QP 部分载荷，由 0→ΔF→0 3、当验算不满足时→措施： 最好改善结构、降低应力集中。包括：工艺、结构、制造、Cm↑Cb↓，适 当提高 QP 等综合措施 三、螺栓材料与许用应力计算