《机械设计》课程教学资源（PPT课件）第04章 螺纹联接

第四章螺纹联接与螺旋传动联接综述s 4-1 螺纹S4-2螺纹联接S4-3单个螺栓联接的强度计算S 4-4 螺栓组联接受力分析与计算S4-5提高螺栓联接强度的措施S 4-6螺旋传动

第四章 螺纹联接与螺旋传动 §4-1 螺纹 §4-2 螺纹联接 §4-3 单个螺栓联接的强度计算 §4-6 螺旋传动 §4-5 提高螺栓联接强度的措施 §4-4 螺栓组联接受力分析与计算 联接综述

联接综述由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很多零件需要彼此联接。大机械零件之间的联接分为：静联接：被联接件之间相互完全固定。动联接：被联接件之间能产生一定相对运动。例如：运动副。本课程介绍的联接主要是静联接。联接的类型：螺纹联接可拆联接键联接、花键联接、销联接弹性环联接等联接过盈联接(介于两者之间）铆接不可拆联接焊接粘接

联接综述 联 接 综 述 由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很多零件 需要彼此联接。 机械零件之间的联接分为： 被联接件之间相互完全固定。 被联接件之间能产生一定相对运动。例如：运动副。 静联接： 动联接： 本课程介绍的联接主要是静联接。 联接的类型： 螺纹联接 键联接、花键联接、销联接 弹性环联接等 铆接 焊接 粘接 联接 可拆联接 不可拆联接 过盈联接 （介于两者之间）

螺纹s 4-1螺纹的主要参数dbn大径d一一是螺纹的公称直径。小径d,一一常用于强度计算。TP中径d一一常用于几何计算。ha线数n一一螺纹的螺旋线数目。螺距P一一相邻两螺纹牙上对应点W-间的轴向距离。导程Ph一一沿螺纹上同一条螺旋线转一周移动的轴向距离，Ph=nP。螺纹升角业一一螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。牙型角α一一在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。牙型斜角β一一在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂线之的夹角

§ §4-1 螺纹 4-1 螺 纹 一、螺纹的主要参数 大径d －－是螺纹的公称直径。 小径d1－－常用于强度计算。 中径d2－－常用于几何计算。 螺距P －－相邻两螺纹牙上对应点 间的轴向距离。 导程 Ph－－沿螺纹上同一条螺旋线转一周所 移动的轴向距离，Ph = nP。 线数 n －－螺纹的螺旋线数目。 牙型角a－－在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。 牙型斜角β－－在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂线之 的夹角。  螺纹升角y－－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角

螺纹螺纹升角nPPhtany =πd2πd2nd螺纹的类型一、左旋圆柱螺纹外螺纹螺纹常用右旋内螺纹圆锥螺纹右旋效率低，易自锁，多普通螺纹用于联接。矩形螺纹按牙型分为效率较高，主要用于梯形螺纹螺旋传动（详见表4－1）锯齿形螺纹此外还有管螺纹：主要用于管路的联接

螺纹的类型 螺 纹 π 2 π 2 tan d nP d Ph y = = 二、螺纹的类型 螺纹 外螺纹 内螺纹 圆柱螺纹 圆锥螺纹 左旋 右旋 常用右旋 效率较高，主要用于 螺旋传动 此外还有 管螺纹：主要用于管路的联接。 按牙型分为 普通螺纹： 矩形螺纹 梯形螺纹 （详见表4－1） 锯齿形螺纹 效率低，易自锁，多 用于联接。 螺纹升角

S 4-2螺纹联接螺纹联接的基本类型受拉螺栓联接（普通螺栓联接11螺栓联接受剪螺栓联接（铰制孔用螺栓联接）2)双头螺柱联接3)螺钉联接（详见表4－2）4)紧定螺钉联接变拉螺栓紧定螺钉联接螺钉联接双头螺柱联接受拉螺栓受剪螺栓螺栓、螺柱、螺钉、螺母等称为螺纹联接件。在机械制造中常用螺纹联接件的结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用

§4-2 螺纹联接 §4-2 螺纹联接 一、螺纹联接的基本类型 受拉螺栓联接（普通螺栓联接） 受剪螺栓联接（铰制孔用螺栓联接） 1）螺栓联接 2）双头螺柱联接 3）螺钉联接 4）紧定螺钉联接 （ 详见表4－2 ） 螺栓、螺柱、螺钉、螺母等称为螺纹联接件。在机械制造中常用螺纹 联接件的结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。 受拉螺栓 受剪螺栓 双头螺柱联接 螺钉联接 紧定螺钉联接

螺纹联接螺纹联接的拧紧大多数螺纹联接在装配时就已经拧紧，称之为预紧。预紧使联接中的零件所受的力称为预紧力，用F表示。防松。预紧的目的：增大联接的刚性；提高紧密性；预紧力的控制：通常，通过控制拧紧力矩M来控制预紧力。所需拧紧力矩：M ~0.2Fd可采用测力矩扳手或定力矩扳手控制拧紧力矩。对于重要的螺栓联接，也可以通过控制螺栓的伸长量来控制预紧力。注：对于重要的联接，尽可能不采用直径过小(<M12)的螺栓

二、螺纹联接的拧紧 大多数螺纹联接在装配时就已经拧紧，称之为预紧。预紧使联接中的零 件所受的力称为预紧力，用 F′表示 。 预紧的目的：增大联接的刚性；提高紧密性；防松。 预紧力的控制： 通常，通过控制拧紧力矩 M 来控制预紧力。 所需拧紧力矩： M  0.2Fd 注：对于重要的联接，尽可能不采用直径 过小(＜M12)的螺栓。 可采用测力矩扳手或定力矩扳手控制拧紧 力矩。对于重要的螺栓联接，也可以通过 控制螺栓的伸长量来控制预紧力。 螺纹联接

螺纹联接三、虫螺纹联接的防松（详见表4—3）螺纹防松引起原因：冲击、振动或变载荷作用下，或温度变化较大时，可能会产生松脱现象。防松---防止螺旋副相对转动。摩擦防松机械防松按工作原理的不同，防松方法分三类：永久止动弹簧垫圈双螺母开缝螺母摩擦防松锁紧螺母紧定螺钉尼龙锁紧螺母

螺纹联接的防松 螺纹联接 三、螺纹联接的防松 螺纹防松引起原因：冲击、振动或变载荷作用下，或温度变化较大时，可能会 产生松脱现象。 防松-防止螺旋副相对转动。 按工作原理的不同，防松方法分三类： （详见表4－3） 摩擦防松 机械防松 永久止动 双螺母 弹簧垫圈 开缝螺母 锁紧螺母 尼龙锁紧螺母 紧定螺钉 摩擦防松

螺纹联接机械防松止动垫圈金属丝防松开口销永久止动粘合冲点焊、铆

机械防松 开口销 止动垫圈 金属丝防松 焊、铆 冲点 粘合 永久止动 螺纹联接 螺纹联接的防松2

S 4-3单个螺栓联接的强度计算以螺栓联接为代表，讨论强度计算问题，其方法和结论也适用于其他形式的螺纹联接。螺栓联接强度计算的目的是：确定防止失效所需的螺栓直径。联接的强度计算内容，根据其可能的失效形式而定。螺纹联接的受载形式基本分为：采用受拉螺栓（沿轴线方向）：轴向载荷斤（工轴线方向）：可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓。横向载荷下面按螺栓类型和受载形式的不同，分别讨论其强度计算方法。Fs

§4-3 单个螺栓联接的强度计算 §4-3 单个螺栓联接的强度 以螺栓联接为代表，讨论强度计算问题，其方法和结论也适用于其他 形式的螺纹联接。 螺栓联接强度计算的目的是：确定防止失效所需的螺栓直径。 联接的强度计算内容，根据其可能的失效形式而定。 螺纹联接的受载形式基本分为： 采用受拉螺栓 可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓。 轴向载荷（沿轴线方向）： 横向载荷（⊥轴线方向）： 下面按螺栓类型和受载形式的不同，分别讨论其强度计算方法

单个螺栓联接的强度计算受剪螺栓联接的强度计算失效形式为：1）螺栓被剪断；2）孔壁被压溃10螺栓杆的剪切强度条件为：F≤[]代元d?mhH4式中：F一螺栓所受的工作剪力（(N）;ds一螺栓剪切面的直径（mm）；m一螺栓受剪面数；[」螺栓的许用切应力，见表4－9。H≤[op]C2）挤压强度条件为：Op=h式中：h一计算对象（即h［o,］最小者）的挤压面高度（mm）；［o,］-计算对象的许用挤压应力（Mpa)，见表4-9

受剪螺栓的强度 2）挤压强度条件为： 1）螺栓杆的剪切强度条件为：    P =   P d h F s s     =  d m F s s 2 4 s d h Fs Fs 式中：Fs－螺栓所受的工作剪力（N）； ds－螺栓剪切面的直径（mm）； m－螺栓受剪面数；   －螺栓的许用切应力，见表4－9。 单个螺栓联接的强度计算 式中： h－计算对象（即 最小者）的挤压面高度（mm）； ［ p］－计算对象的许用挤压应力（Mpa)，见表4－9。 h［ p］ 一、受剪螺栓联接的强度计算 失效形式为： 1）螺栓被剪断； 2）孔壁被压溃