1、第第7 7章章 螺紋銜接螺紋銜接7-1 7-1 螺紋銜接的根本類型及規范件銜接螺紋銜接的根本類型及規范件銜接7-2 7-2 螺紋銜接的擰緊與防松螺紋銜接的擰緊與防松7-3 7-3 螺紋的強度計算螺紋的強度計算7-4 7-4 螺栓組的銜接設計和受力分析螺栓組的銜接設計和受力分析本章要求本章要求: :1.1.了解螺紋銜接的主要類型及螺紋銜了解螺紋銜接的主要類型及螺紋銜接件。接件。2.2.掌握螺栓強度計算方法，會查閱國掌握螺栓強度計算方法，會查閱國家規范。家規范。3.3.了解螺栓的擰緊與防松的概念。了解螺栓的擰緊與防松的概念。羅定職業技術學院銜接：將兩個或兩個以上的零件連成一體的構造。銜接：將兩個或

2、兩個以上的零件連成一體的構造。常見的機械銜接有兩類：常見的機械銜接有兩類：1 1機械動銜接動銜接：被銜接的各零部件之間機械動銜接動銜接：被銜接的各零部件之間 可以有相對位置變化，如運動副；可以有相對位置變化，如運動副；2 2機械靜銜接靜銜接：被銜接的各零部件間的機械靜銜接靜銜接：被銜接的各零部件間的 相對位置固定不變，不允許產生相對運動。相對位置固定不變，不允許產生相對運動。不可拆銜接不可拆銜接裝拆方便，裝拆不損傷銜接裝拆方便，裝拆不損傷銜接 中的任何零件。如螺紋連中的任何零件。如螺紋連 接、鍵銜接、銷銜接接、鍵銜接、銷銜接在拆開銜接時會損壞銜接在拆開銜接時會損壞銜接 中的零件或運用性能。如中

3、的零件或運用性能。如 焊接、鉚接、黏接焊接、鉚接、黏接可拆銜接可拆銜接永久銜接永久銜接7-1 7-1 螺紋銜接的根本類型及規范件銜接螺紋銜接的根本類型及規范件銜接 螺紋銜接是利器具有螺紋的零件構成螺紋銜接是利器具有螺紋的零件構成的一的一種可裝配銜接，根本要求是不斷具有足夠種可裝配銜接，根本要求是不斷具有足夠的強度、不松銜接可靠。的強度、不松銜接可靠。一、螺紋銜接的根本類型一、螺紋銜接的根本類型1 1螺栓銜接螺栓銜接2 2雙頭螺柱銜接雙頭螺柱銜接3 3螺釘銜接螺釘銜接4 4緊定螺釘銜接緊定螺釘銜接1 1螺栓銜接螺栓銜接栓銜接栓銜接連連連連連連連連2 2雙頭螺柱銜接雙頭螺柱銜接連連連連連連連連3

4、3螺釘銜接螺釘銜接連連連連4 4緊定螺釘銜接緊定螺釘銜接吊環螺釘吊環螺釘地腳螺栓地腳螺栓1.1.螺栓、螺柱、螺釘銜接件螺栓、螺柱、螺釘銜接件二、規范螺紋銜接件二、規范螺紋銜接件2.2.緊定螺釘、螺母緊定螺釘、螺母3.3.墊圈墊圈羅定職業技術學院7-2 7-2 螺紋銜接的擰緊與防松螺紋銜接的擰緊與防松一、螺紋銜接的擰緊一、螺紋銜接的擰緊 絕大多數螺紋銜接在裝配時需求擰緊，使銜接在絕大多數螺紋銜接在裝配時需求擰緊，使銜接在接受任務載荷之前，預先遭到力的作用，這個預加的作接受任務載荷之前，預先遭到力的作用，這個預加的作用力稱為預緊力。用力稱為預緊力。 普通螺紋銜接在裝配的時候都必需擰緊，以加強連普通

5、螺紋銜接在裝配的時候都必需擰緊，以加強連接的可靠性、嚴密性和防松才干。接的可靠性、嚴密性和防松才干。 對于普通銜接，可憑閱歷來控制預緊力的大小，但對于普通銜接，可憑閱歷來控制預緊力的大小，但對于重要的銜接就要嚴厲控制其預緊力。對于重要的銜接就要嚴厲控制其預緊力。羅定職業技術學院 銜接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、振動、變載荷下或溫度變化過大時容易產生松脫景象。 螺紋銜接防松的根本問題在于要防止螺旋副的相對運動。常用的防松方法常用的防松方法: :1 1摩擦防松摩擦防松2 2機械防松機械防松: :3 3鉚沖防松：端鉚、沖頭鉚沖防松：端鉚、沖頭彈簧墊圈彈簧墊圈對頂螺母對頂螺母自鎖螺母自鎖螺母開

6、口銷與槽形螺母開口銷與槽形螺母止動墊片止動墊片二、螺紋銜接的防松二、螺紋銜接的防松串聯鋼絲串聯鋼絲羅定職業技術學院7-3 7-3 螺栓的強度計算螺栓的強度計算 螺栓的強度是指銜接螺栓中接受最大載荷的單個螺栓的強螺栓的強度是指銜接螺栓中接受最大載荷的單個螺栓的強度。度。1. 1. 螺栓傳送的載荷主要有兩類：螺栓傳送的載荷主要有兩類：1 1軸向載荷：外載荷沿螺栓軸線方向，即受拉螺栓。軸向載荷：外載荷沿螺栓軸線方向，即受拉螺栓。2 2橫向載荷：外載荷垂直于螺栓軸線方向。橫向載荷：外載荷垂直于螺栓軸線方向。 采用普通螺栓，靠預緊力使被銜接件接合面間產生的摩擦力采用普通螺栓，靠預緊力使被銜接件接合面間產

7、生的摩擦力傳送橫向載荷，此時螺栓所受的是預緊力，為軸向拉力。傳送橫向載荷，此時螺栓所受的是預緊力，為軸向拉力。絞制孔用螺栓，螺桿與絞制孔間是過渡配合，任務時靠螺絞制孔用螺栓，螺桿與絞制孔間是過渡配合，任務時靠螺桿受剪，桿壁與孔相互擠壓傳送橫向載荷，此時桿件受剪桿受剪，桿壁與孔相互擠壓傳送橫向載荷，此時桿件受剪切力作用，故稱受剪螺栓。切力作用，故稱受剪螺栓。2. 2.螺紋銜接的主要失效方式有三類：螺紋銜接的主要失效方式有三類：1 1拉斷；拉斷； 2 2剪斷；剪斷；3 3對于鉸制孔銜接出現孔或螺栓擠壓變形。對于鉸制孔銜接出現孔或螺栓擠壓變形。一、普通螺栓的強度計算一、普通螺栓的強度計算1 1受拉螺

8、栓常見的失效方式多為螺紋的塑性受拉螺栓常見的失效方式多為螺紋的塑性 變形和斷裂。實際闡明，螺栓斷裂多發生變形和斷裂。實際闡明，螺栓斷裂多發生 在開場傳力的第一、第二圈旋合螺紋的牙在開場傳力的第一、第二圈旋合螺紋的牙 根處，因應力集中較大。根處，因應力集中較大。2 2普通選用規范螺紋零件，其主要尺寸已作普通選用規范螺紋零件，其主要尺寸已作 出規定，故螺栓的強度計算主要是求出或出規定，故螺栓的強度計算主要是求出或 校核螺紋危險剖面的尺寸，即螺紋小徑校核螺紋危險剖面的尺寸，即螺紋小徑d1d1。羅定職業技術學院1.1.松螺栓銜接的強度計算松螺栓銜接的強度計算 任務時不需求將螺母擰緊。如吊鉤任務時不需求

9、將螺母擰緊。如吊鉤螺栓。螺栓。螺栓所受拉力螺栓所受拉力= =任務載荷任務載荷/421dFd1d1螺紋小徑螺紋小徑mmmm；FF螺栓接受的軸向任務載荷螺栓接受的軸向任務載荷N N。松螺栓銜接的拉應力：松螺栓銜接的拉應力：松螺栓銜接的拉應力松螺栓銜接的拉應力N/mm2N/mm2羅定職業技術學院羅定職業技術學院羅定職業技術學院2.2.緊螺栓銜接的強度計算緊螺栓銜接的強度計算1 1只受預緊力作用的螺栓。螺紋部分強度條件為只受預緊力作用的螺栓。螺紋部分強度條件為/.43121dFFF螺栓接受的預緊力螺栓接受的預緊力N N；d1d1螺紋小徑螺紋小徑mmmm；緊螺栓銜接的拉應力緊螺栓銜接的拉應力N/mm2羅

10、定職業技術學院2 2受預緊力和軸向靜任務拉力的螺栓銜接。受預緊力和軸向靜任務拉力的螺栓銜接。FcccFF2110FcccFF)(2111F0F0總拉力；總拉力；FF預緊力；預緊力； FF任務拉力；任務拉力；F F螺栓受載變形后的剩余預緊力，大于零；螺栓受載變形后的剩余預緊力，大于零；)/(211ccc螺栓的相對剛度。螺栓的相對剛度。 螺栓相對剛度，其大小和銜接的資料、構造形螺栓相對剛度，其大小和銜接的資料、構造形式、尺寸大小及載荷作用方式等有關。普通設計時鋼式、尺寸大小及載荷作用方式等有關。普通設計時鋼制被銜接件可取：金屬墊或無墊制被銜接件可取：金屬墊或無墊0.20.20.30.3、皮革、皮革

11、墊墊0.70.7、銅皮石棉墊、銅皮石棉墊0.80.8、橡膠墊、橡膠墊0.90.9；普通當任務拉；普通當任務拉力力F F無變化時，螺栓受載變形后的剩余預緊力無變化時，螺栓受載變形后的剩余預緊力F F=0.2 0.2 0.60.6F F，當，當F F有變化時，有變化時， F F=0.6 0.6 1.01.0F F；對要求嚴密性的螺栓銜接，取；對要求嚴密性的螺栓銜接，取F F=1.5 1.5 1.81.8F F。羅定職業技術學院3 . 1401Fd 假設螺栓任務時被補充擰緊，在螺紋部分產生改假設螺栓任務時被補充擰緊，在螺紋部分產生改動剪應力，將總拉力動剪應力，將總拉力F0F0增大增大30%30%作為

12、計算載荷，那么作為計算載荷，那么受拉螺栓螺紋部分的強度條件為受拉螺栓螺紋部分的強度條件為.210314dF或或F0F0總拉力；總拉力； d1d1螺紋小徑螺紋小徑mmmm羅定職業技術學院二、絞制孔用螺栓銜接的強度計算二、絞制孔用螺栓銜接的強度計算 這種銜接是將螺栓穿過被銜接件上的絞制孔并與這種銜接是將螺栓穿過被銜接件上的絞制孔并與之過渡配合。在被銜接件的接合面處螺栓桿受剪切，之過渡配合。在被銜接件的接合面處螺栓桿受剪切，螺栓桿外表與孔壁之間受擠壓。因此，應分別按擠壓螺栓桿外表與孔壁之間受擠壓。因此，應分別按擠壓強度和抗剪強度計算。強度和抗剪強度計算。1 1螺栓桿與孔壁的擠壓強度螺栓桿與孔壁的擠壓

13、強度 條件為條件為pspldFmin0羅定職業技術學院2 2螺栓桿的抗剪強度條件為螺栓桿的抗剪強度條件為mdFs204pFsFs單個螺栓所受的橫向任務載荷單個螺栓所受的橫向任務載荷NN；LminLmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度mmmm; ;d0d0螺栓剪切面的直徑螺栓剪切面的直徑mmmm; m; m螺栓受剪面數；螺栓受剪面數；: :螺栓或孔壁資料中較弱者的許用擠壓應力螺栓或孔壁資料中較弱者的許用擠壓應力N/mm2N/mm2：螺栓資料的許用切應力：螺栓資料的許用切應力N/mm2羅定職業技術學院7-4 7-4 螺栓組的銜接設計和受力分析螺栓組的銜接設計和受力分析一、

14、螺栓組銜接的構造設計一、螺栓組銜接的構造設計1 1接合面設計成軸接合面設計成軸 對稱的幾何形對稱的幾何形 狀，使接合面受狀，使接合面受 力均勻。力均勻。2 2螺栓均勻布置，螺栓均勻布置， 遠離螺栓組的幾何中遠離螺栓組的幾何中 心。圓周上的螺栓數心。圓周上的螺栓數 宜采用宜采用3 3、4 4、6 6、 8 8、1212等，便于加工等，便于加工 時分度、畫線。時分度、畫線。羅定職業技術學院連連接接羅定職業技術學院3 3螺栓的布置應有合理的間距、邊距和扳手空間。螺栓的布置應有合理的間距、邊距和扳手空間。羅定職業技術學院4 4應保證螺栓與螺母的支承面平整，并與螺栓軸應保證螺栓與螺母的支承面平整，并與螺

15、栓軸線垂直，以防止引起偏心載荷。普通可將被銜接線垂直，以防止引起偏心載荷。普通可將被銜接件的支承外表制成凸臺或沉頭座。件的支承外表制成凸臺或沉頭座。羅定職業技術學院二、螺栓組的受力分析二、螺栓組的受力分析 受力分析的目的是找出受力最大的螺栓，求其所受力分析的目的是找出受力最大的螺栓，求其所受力的大小和方向，利用公式校核螺栓強度或求出受力的大小和方向，利用公式校核螺栓強度或求出螺栓直徑，確定螺栓尺寸。螺栓組的其他螺栓可按螺栓直徑，確定螺栓尺寸。螺栓組的其他螺栓可按受力最大螺栓的直徑選取。分析時有受力最大螺栓的直徑選取。分析時有4點假設點假設:1被銜接件不變形；被銜接件不變形；2各螺栓資料、尺寸和

16、擰緊力均一樣；各螺栓資料、尺寸和擰緊力均一樣；3受力后資料變形應變在彈性范圍內；受力后資料變形應變在彈性范圍內；4接合面型心與螺栓組型心重合，受力后接合面接合面型心與螺栓組型心重合，受力后接合面 仍為平面。仍為平面。羅定職業技術學院1.1.受軸向載荷的螺栓組銜接受軸向載荷的螺栓組銜接特點：只能用普通螺栓，有間隙，螺栓桿受特點：只能用普通螺栓，有間隙，螺栓桿受F F拉伸作用拉伸作用單個螺栓任務載荷單個螺栓任務載荷R R為為 R=F/zR=F/zFF軸向外載荷；軸向外載荷；ZZ螺栓個數。螺栓個數。2.2.受橫向載荷的螺栓組銜接受橫向載荷的螺栓組銜接特點：普通螺栓，絞制孔螺栓都可用。特點：普通螺栓，

17、絞制孔螺栓都可用。1 1普通螺栓。螺栓受普通螺栓。螺栓受FF拉伸作用，載荷拉伸作用，載荷QQ靠被連靠被連 接件接合面的摩擦力平衡。因此每個螺栓所需接件接合面的摩擦力平衡。因此每個螺栓所需 的預緊力的預緊力FF為為zfiQKFsKsKs可靠系數，取可靠系數，取1.11.11.51.5； QQ橫向載荷；橫向載荷； ff接合面的摩擦系數，鋼與鑄鐵接合面的摩擦系數，鋼與鑄鐵f=0.10 f=0.10 0.150.15，接，接 合面沾有油質時，合面沾有油質時，f=0.06 f=0.06 0.100.10，未加工的鋼構，未加工的鋼構 件外表件外表f=0.3f=0.3；ZZ螺栓數目；螺栓數目；ii接合面對數

18、。接合面對數。羅定職業技術學院2 2絞制孔螺栓。受橫向載荷剪切、擠壓作用。絞制孔螺栓。受橫向載荷剪切、擠壓作用。 每個螺栓所接受的橫向載荷每個螺栓所接受的橫向載荷R R相等，那么相等，那么R=Q/ZR=Q/Z Q Q 橫向載荷；橫向載荷； ZZ螺栓數目螺栓數目3.3.受橫向扭矩的螺栓組銜接受橫向扭矩的螺栓組銜接1 1普通螺栓銜接。各個螺栓所需的預緊力普通螺栓銜接。各個螺栓所需的預緊力FF為為 ziiszsrfTKrrrfTKF121)(ff接合面間摩擦系數；接合面間摩擦系數；riri第第i i個螺栓軸線至螺栓組中心的間隔個螺栓軸線至螺栓組中心的間隔 ；ZZ螺栓個數；螺栓個數；TT扭矩扭矩N.mmN.mm；KsKs防滑系數可靠性系數，防滑系數可靠性系數，Ks=1.1Ks=1.11.31.3。2 2絞制孔螺栓銜接組。各個螺栓的變形量和受力絞制孔螺栓銜接組。各個螺栓的變形量和受力 大小與其中心到接合面型心的間隔大小與其中心到接合面型心的間隔 成正比。單成正比。單 個螺栓最大任務剪力個螺栓最大任務剪力RmaxRmax為為ziirTrR12maxmax圓形接合面，單個螺栓所受的橫向載荷圓形接合面，單個螺栓所受的橫向載荷R=T