第四章 螺紋聯(lián)結(jié)

2花鍵聯(lián)結(jié)3銷聯(lián)結(jié)1鍵聯(lián)結(jié)第4章鍵接結(jié)及螺紋聯(lián)結(jié)4.1鍵、花鍵和銷聯(lián)結(jié)4螺紋聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度計(jì)算4.2螺紋聯(lián)結(jié)及聯(lián)結(jié)件3螺紋聯(lián)結(jié)的預(yù)緊和防松6螺紋聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2螺紋聯(lián)結(jié)1螺紋5螺紋聯(lián)結(jié)件的性能等級(jí)及許用應(yīng)力

4.2螺紋聯(lián)結(jié)及聯(lián)結(jié)件4螺紋聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度計(jì)算6螺紋聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2螺紋聯(lián)結(jié)1螺紋5螺紋聯(lián)結(jié)件的性能等級(jí)及許用應(yīng)力

3螺紋聯(lián)結(jié)的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接——用螺紋聯(lián)接件（螺栓，螺釘）將兩個(gè)以上零件聯(lián)成一體。聯(lián)接件螺栓被聯(lián)接件Dp螺母墊圈4.2螺紋聯(lián)結(jié)及聯(lián)結(jié)件螺紋形成原理1螺紋d2螺旋線——一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋——一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋一、螺紋的主要幾何參數(shù)d1d2d(1)螺紋牙型(2)直徑(5)螺距P和導(dǎo)程S=nPλSPP/2P/2三角形、矩形、梯形螺紋的最大直徑為大徑，即公稱直徑，最小的為小徑，牙型溝槽和凸起寬度相等時(shí)的直徑為中經(jīng)。相鄰兩牙在中徑線上同側(cè)齒廓之間的軸向距離。同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(4)線數(shù)n螺紋的螺旋線數(shù)。右旋螺紋，左旋螺紋。(3)

旋向三角形（普通螺紋）、矩形、梯形、鋸齒形、管螺紋等。60°三角形螺紋30°梯形螺紋30°3°鋸齒形螺紋矩形螺紋管螺紋55o屬于細(xì)牙三角螺紋二、常見(jiàn)螺紋的類型和特點(diǎn)聯(lián)接：效率低、自鎖性好。傳動(dòng)：效率高、自鎖性差。單線，用于聯(lián)接雙線或多線，常用于傳動(dòng)粗牙：一般情況下使用。細(xì)牙：d相同，p小，λ小，牙淺，自鎖性好，但不耐磨，易滑扣?！嘤糜谧冚d荷場(chǎng)合?！嗦?lián)接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋矩形螺紋2、螺紋聯(lián)接一）螺栓聯(lián)接——螺栓聯(lián)接是利用螺栓穿過(guò)被聯(lián)接件的孔，擰上螺母，將被聯(lián)接件聯(lián)成一體。其被聯(lián)接件的孔內(nèi)不切制螺紋，使用方便。通常用于被聯(lián)接件不太厚，能從被聯(lián)接件兩邊進(jìn)行裝配的場(chǎng)合。一、螺紋聯(lián)接的類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：被聯(lián)接件通孔和螺栓間有間隙，故通孔加工精度要求較低，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便，應(yīng)用廣泛。1.普通螺栓（即受拉螺栓）聯(lián)接受力特點(diǎn)：聯(lián)接承受外載荷時(shí)，螺栓受拉力作用。eal1孔與螺桿之間留有間隙d螺紋余留長(zhǎng)度l1靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.2~0.3)d；螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mm2.鉸制孔用螺栓（即受剪螺栓）聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：被聯(lián)接件孔和螺栓桿之間常采用基孔制過(guò)渡配合（H7/m6，H7/n6）。用于要求精確固定被聯(lián)接件相對(duì)位置，并能承受橫向載荷，但孔的加工精度要求較高。

受力特點(diǎn)：聯(lián)接借助螺栓桿承受橫向外載荷，螺栓受剪力作用。al1d鉸制孔用螺栓的l1

應(yīng)盡可能小于螺紋伸出長(zhǎng)度a，l1≈0;二）雙頭螺柱聯(lián)接HH1H2ael1d座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d參數(shù)l1、e、a與螺栓相同

特點(diǎn)：將螺栓一端旋緊在一被聯(lián)接件的螺紋孔內(nèi)，另一端穿過(guò)另一被聯(lián)接件的孔，旋上螺母，從而將被聯(lián)接件聯(lián)成一體。應(yīng)用：用于被聯(lián)接件之一太厚不便穿孔，且需經(jīng)常裝拆或結(jié)構(gòu)上受限制不能采用螺栓聯(lián)接的場(chǎng)合。注意：被聯(lián)接件上螺紋孔底部正確繪制鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;特點(diǎn)：螺釘聯(lián)接不用螺母，而是直接將螺釘擰入被聯(lián)接件之一的螺紋孔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)接。三）螺釘聯(lián)接應(yīng)用：用于被聯(lián)接件之一較厚的場(chǎng)合，不經(jīng)常裝拆聯(lián)接的場(chǎng)合。注意：被聯(lián)接件上螺紋孔底部正確繪制。HH1H2el1座端擰入深度H、螺紋孔深度H1、鉆孔深度H2與雙頭螺柱相同。參數(shù)l1、e與螺栓相同

特點(diǎn)：緊定螺釘聯(lián)接，是利用緊定螺釘旋入一零件，并以其末端頂緊另一零件（或該零件的的凹坑內(nèi)）來(lái)固定兩零件之間的相互位置。四）緊定螺釘聯(lián)接應(yīng)用：可用于傳遞不大的力及轉(zhuǎn)矩，多用于軸和軸上零件的聯(lián)接。緊定螺釘二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件一）六角頭螺栓sedblk六角頭螺栓sedl0lkdPl2六角頭鉸制孔用螺栓d0klbd二）雙頭螺栓——兩端均制有螺紋，兩端螺紋可相同（均為粗牙）也可不同（一端為粗牙，另一端為細(xì)牙）。三）地腳螺栓——是將機(jī)座固定在地基上一種特殊螺栓。地腳螺栓四）螺釘、緊定螺釘——螺釘頭部、緊定螺釘末端有多種結(jié)構(gòu)型式錐端平端圓柱端尖錐端緊定螺釘末端結(jié)構(gòu)螺釘頭部結(jié)構(gòu)型式外六角頭內(nèi)六角頭一字槽沉頭十字槽沉頭十字槽半圓頭一字槽圓柱頭五）螺母六角薄螺母六角厚螺母六角槽形螺母圓螺母六）墊圈平墊圈斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用帶翹墊圈一、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊↑聯(lián)接剛度↑防松能力↑緊密性對(duì)于重要的螺紋聯(lián)接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)轭A(yù)緊力的大小對(duì)螺紋聯(lián)接的可靠性、強(qiáng)度和密封均有很大影響。預(yù)緊力的大小是通過(guò)擰緊力矩來(lái)控制的。

注意：對(duì)于重要的聯(lián)接，應(yīng)盡可能采用>M12的螺栓。3螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1、擰緊力矩以螺母分析：T=T1+T2克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩螺母支承面上的摩擦阻力矩TD1dd0F’fc—螺母與支承面間的摩擦系數(shù)；d2—螺紋中徑，mm；F’—預(yù)緊力，N；D1、d0—螺母環(huán)形端面與被聯(lián)接件接觸面的外徑和內(nèi)徑；簡(jiǎn)化公式：T≈0.2F’

d適用于M10~M68的粗牙螺紋，fv=tanρv=0.15，f=0.15

2、控制T的方法T↑T↓不能滿足工作要求控制T的大小拉斷、滑扣F

’↑通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，重要螺栓則必須對(duì)預(yù)緊力進(jìn)行精確控制?？刂品椒?1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)測(cè)力矩扳手；3)定力矩扳手；4)測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)量。測(cè)力矩扳手F定力矩扳手采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手控制預(yù)緊力，準(zhǔn)確性較差，也不適用于大型的螺栓聯(lián)接。為此，可以采用測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量的方法來(lái)控制預(yù)緊力。二、螺紋聯(lián)接的防松防松----防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。螺紋聯(lián)接按自鎖條件設(shè)計(jì)：

λ≤ρv?！?/p>

靜載下不會(huì)自行松脫。松動(dòng)原因：沖擊、振動(dòng)、變載荷下溫度變化較大時(shí)螺旋副摩擦力Ff減小或瞬時(shí)消失松動(dòng)防松的方法：1.摩擦防松（利用附加摩擦力防松）彈簧墊圈開(kāi)口方向：斜向右下方彈性增壓尖端抵住對(duì)頂螺母尼龍圈鎖緊螺母2.機(jī)械防松（采用專門(mén)防松元件防松、直接鎖?。╅_(kāi)口銷與槽形螺母利用各種止動(dòng)零件，以阻止擰緊的螺紋零件產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這類防松方法相當(dāng)可靠，應(yīng)用很廣。圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈串聯(lián)金屬絲3.永久防松1~1.5P用沖頭沖2～3點(diǎn)沖點(diǎn)防松法粘合法防松涂粘合劑點(diǎn)焊、鉚接（用鉚釘聯(lián)接）、黏合、沖點(diǎn)不可拆聯(lián)接螺栓聯(lián)接受剪螺栓受拉螺栓松聯(lián)接：不擰緊，無(wú)預(yù)緊力F’，僅受工作載荷F緊聯(lián)接（需擰緊）僅受預(yù)緊力F’同時(shí)受預(yù)緊力F’和工作載荷F螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑(大徑)d及螺距P等。4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算一）松螺栓聯(lián)接螺栓受力工作載荷前，螺栓并不受力工作時(shí)受拉力F（由外加載荷產(chǎn)生）FF螺栓危險(xiǎn)截面的抗拉強(qiáng)度條件：校核計(jì)算式：設(shè)計(jì)計(jì)算式：mm螺栓的公稱直徑d確定：根據(jù)d1查設(shè)計(jì)手冊(cè)中普通螺紋基本尺寸，確定螺栓的公稱直徑d。[σ]—松螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力，，MPa；σs為螺栓材料的屈服極限S為松螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)，S=1.2~1.7式中：d1—螺栓危險(xiǎn)截面直徑，即螺紋小徑，mm；

公稱直徑（mm）螺距（p）mm中徑（d2）mm小徑（d1）mm第一系列第二系列81.257.1886.6471.007.3506.9170.757.5187.188101.59.0268.3761.259.1888.6471.009.3508.9170.759.5139.188121.7510.86310.1061.511.02610.3761.2511.18810.6741.011.35010.917142.012.70111.8351.513.02612.37686.647108.3761210.106普通螺紋基本尺寸（GB196-81）1411.835二）緊螺栓聯(lián)接1、只受預(yù)緊力F’的緊螺栓聯(lián)接2、受預(yù)緊力F’和軸向工作載荷F的緊螺栓聯(lián)接（略）三、受橫向外載荷的螺栓聯(lián)接（力作用線與螺栓軸線垂直）普通螺栓聯(lián)接FRFR鉸制孔用螺栓聯(lián)接FRFRdd0可采用兩種不同的螺栓聯(lián)接承受橫向外載荷即：普通螺栓（即受拉螺栓）聯(lián)接鉸制孔用螺栓（即受剪螺栓）聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺栓桿與孔間有間隙承載原理：靠被聯(lián)接件接合面間的摩擦力來(lái)承受橫向外載荷普通螺栓聯(lián)接FRFRF'F'螺栓受力：螺栓所受拉力不變，均等于預(yù)緊力F'F'F'預(yù)緊力F’大?。焊鶕?jù)防止被聯(lián)接件間發(fā)生相對(duì)滑移所需要的接合面之間的摩擦力Ff來(lái)決定。dd0一）采用普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件間不發(fā)生相對(duì)滑移的條件：其接合面之間的摩擦力必須大于橫向載荷，即：式中：

C—可靠性系數(shù)，常取C=1.1～1.3；f—接合面間的摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取f=0.1~0.15；m—接合面數(shù)目；FRFRdd0F'F'm=1FR/2FR/2FR/2m=2z—聯(lián)接螺栓數(shù)。螺栓危險(xiǎn)剖面的抗拉強(qiáng)度條件為：MPa校核計(jì)算式：設(shè)計(jì)計(jì)算式：1.3意義：考慮擰緊螺母時(shí)，螺栓在力矩T作用下，扭剪應(yīng)力影響，將拉力增大30%?！?/p>

緊螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力，MPa，——螺栓材料的屈服極限（見(jiàn)表9-4）S緊——緊螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)，表9-5材料：一般用途：低碳鋼或中碳鋼(35~45及Q235~Q275)重要聯(lián)接：合金鋼（40Cr、30CrMnTi）2許用應(yīng)力：5螺紋聯(lián)接的材料與許用應(yīng)力許用拉應(yīng)力：

已知：不控制QP的緊螺栓聯(lián)接，易過(guò)載?！嘣O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取較大的安全系數(shù)?？刂祁A(yù)緊力時(shí)可取較小的安全系數(shù)S?！唢@然S，[σ]與d有關(guān)。∴設(shè)計(jì)時(shí)，先假設(shè)d，進(jìn)行試算，選取一安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與估計(jì)直徑相比較，如在原先估計(jì)直徑所屬范圍內(nèi)即可，否則需重新進(jìn)行估算?！囁惴菁y聯(lián)接的材料與許用應(yīng)力計(jì)算螺栓小徑時(shí)采用試算法來(lái)選用1.為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證聯(lián)接接合面受力均勻，通常聯(lián)接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成：軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。基本原則：圓形圓環(huán)形矩形矩形框三角形大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。6螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理FRFRa)對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置８?jìng)€(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理!b)當(dāng)螺栓聯(lián)接彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。c)當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗剪零件來(lái)承受橫向載荷。L要有合理的邊距要有合理的間距Dp距離過(guò)小