（摘自GB3098.2—1982）（1988年确认）
螺母
4
性能
等级
5
68
9
10 12
相配 螺栓 性能 等级 直径 范围
3.6,4.6,4.8 3.6,4.6, 5.6, 6.8 8.8 8.8 9.8 10.9 12.9 4.8 5.8
>16
≤16 所有直径 >16 ≤ 所有 ≤
16 直径 39
5-3 螺纹联接的预紧
焊接
冲点
涂胶
5-5 单个螺栓联接的强度计算 一 、松螺栓联接
强度条件
4F [] d12
MPa
或
d1
4F
[ ]
mm
许用应力 [] s
MPa
1.2 ~1.7
二 、紧螺栓联接 1 、受横向载荷的紧螺栓联接 （1） 普通螺栓联接
4F
d12
W Tt Ftand 1(3)d22 4dF 12tan()2dd12
1 、普通螺纹(代号：M GB 192-81)
特点：螺纹的牙型角=2=60。因牙型 角大，所以当量摩擦系数大，自锁性能
好，主要用于联接
细牙螺纹与粗 牙螺纹的比较
粗牙：常用
细牙：自锁性能更好。常用于承受冲击、振 动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微调装 置中 细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易 脱扣
2、 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理
3 、螺栓的排列应有合理的间距、边距
扳手空间
4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应 取4， 6, 8等偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画 线
5 、避免螺栓承受偏心载荷 产生偏心载荷的原因
凸面和沉头座的应用
斜垫圈的应用
二、 螺栓组联接的受力分析 1 、受轴向载荷Q的螺栓组联接
螺栓的许用剪 应力
螺栓或被联接 件的许用挤压
应力[σp]
混凝土[σp] 木材[σp]
静载 变载 静载
变载
σs/2.5 σs/3.5~5 钢σs/1.25
铸铁 σB/2~2.5 较静载荷时减少(20~30)%
1~2
2~4
5-6 螺栓组联接设计 一、螺栓组联接的结构设计
1 、联接结合面的几何形状常设计成轴 对称的简单几何形状
FQ Z
2 、受横向载荷R的螺栓组联接、 （1） 普通螺栓联接
fFmzKf R F KfR
fmz
式中：f—接合面间摩擦系数 m—接合面数 Kf—考虑摩擦系数不稳定及靠摩
擦传力有时不可靠而引入的可靠性系数
一般Kf=1.1~1.3 (2) 用绞制孔螺栓联接
zF s R
Fs
R z
3、受旋转力矩T的螺栓组联接
εσ 1.0 0.87 0.80 0.74 0.67 0.63 0.60 0.57 0.54 0.53
有效应力集中系数 Kσ σBMPa 400 600 800 1000
Kσ
3.0 3.9 4.8 5.2
螺纹制造工艺系数 Km:碾压 Km=1.25 车制 Km=1.0
表5-5 螺栓许用剪应力及许用挤压应力
(1) 采用普通螺栓联接时，靠预紧后在 接合面上各螺栓处摩擦力对形心的力 矩之和平衡外加力矩T
fFr1 fFr2 .... fFrz Kf T
F
Kf T
KfT
f (r1 r2 ...rz)
z
f ri
i1
式中: r1 、r2、... rz—— 各螺栓中心至螺栓 组形
心O的距离 Kf—可靠性系数 f—接合面间摩擦系数
螺纹的主要参数
d--螺纹大径 d1-螺纹小径 d2--螺纹中径 p--螺距 n--线数
S--导程 --螺纹升角 ，牙型角 --牙型斜角
旋向
二、螺纹副的受力关系、效率和自锁
圆周力：拧紧时 Ft Ftan()
松开时 F t Ftan ()
效率：拧紧时
tan tan( )
松开时
tan() tan
（2）采用绞制孔用螺栓联接时，忽略接 合面上的摩擦力，外加力矩T靠螺栓所受 剪力对底板旋转中心的力矩之和来平衡
Fs1r1 Fs2r2 ... Fszrz T
Fs1 Fs2 ... Fsz
r1 r2
rz
Fs1 r1
(r12
r22
...
rz 2 )
T
Fs max
Fs1
Fs4
Fs5
Fs8
低碳合金钢 中碳钢，低 或中碳钢淬 中碳合金钢 合 金 火并回火 淬火并回火 钢
注：1.性能等级的标记代号含义：“.”前的数字为公称抗拉强度极限σb 的 1/100，“.”后的
数字为屈强比的 10 倍，即（σa/σb）﹡10。
2.规定性能等级的螺栓、螺母在图纸上只注性能等级，不应标出材料牌号。
3、 螺母性能等级
度足够外，还应保证接合面既不出缝隙也不 被压馈
接合面右端应满足：
pmaxp pmax[]p MPa
pm
ax
zF A
W M[]p
Mpa （5-39）
左端应满足：
pminp pmax0 MPa
pmin
zF A
M W
0
MPa
（5-41）
由式5-39，5-41求得预紧力F′，并取两 者较大值,和工作拉力Fmax求得作用在螺栓 上的总拉力F0后，再求出所需螺栓直径
调整螺旋：如机床进给的微调螺旋 起重螺旋：如千斤顶 传动螺旋：如机床丝杠
螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同,可分为: 滑动螺旋：滑动摩擦，结构简单，加工方
便，应用最广。 滚动螺旋：滚动摩擦 静压螺旋：液体摩擦
滑动螺旋牙形： 多用梯形螺纹,重载起重螺旋也有用锯齿形螺 纹, 对效率要求高时可用矩形螺纹
fF
D13 D12
d03 d02
T1 2[d d2tan ()2 3d fD D 1 12 3 d d0 03 2]FdktFd
kt 1 2[dd2tan()2 3df D D 1 12 d d0 02] 33
T 0 . 2 F d F' T
0 .2 d
装配时控制预紧力的方法
5-4 螺纹联接的防松 一 摩擦防松
1 、双螺母 在螺母和螺栓之间形 成内力，保证摩擦力。 结构简单、使用方便
可靠性不高
用于平稳、低速、重 载
2 、弹簧垫圈 弹力保持一定压力 切口尖端逆向
3 、锁紧螺母
镶嵌弹性环或尼 龙圈挤入螺纹中
椭圆口螺母
二、 机械防松 1 、开口销与六角开槽螺母
2 、止动垫圈
止动垫圈
3 、串联钢丝
三、 永久防松
自锁条件
式中:′ --当量摩擦角 arctafn
f --当量摩擦系数 F--轴向力, N f--摩擦系数
cos
f f
三 、常用螺纹的特点和应用
螺纹的分类： 按牙形：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、 锯齿形螺纹、管螺纹 按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹
对螺纹的要求：足够的强度和良好的工艺性 联接螺纹：自锁 管 螺 纹：紧密性、气密性 传动螺纹：效率高 调整螺纹：精度高 起重螺纹：效率高、自锁性好
绞制孔螺栓联接
2、 螺钉联接
特点：被联接件不宜做成通 孔。 不宜经常拆卸。
拧入深度： 铜或青铜：H=d 铸 铁：H=1.25~1.5d 铝 合 金： H=1. 5~2.5d
3、双头螺柱联接
特点：被联接件不 宜做成通孔又需要 经常拆卸或用螺钉 无法安装。
拧入深度：
铜或青铜：H=d 铸 铁：H=1.25~1.5d 铝 合 金： H=1. 5~2.5d
三、 螺栓联接的许用应力
载荷情况 静载
许用应 力
[σ]= σs/S
变载
Sa
校核应 力幅
不控制预紧力时 S
M6~16 M16~30
碳钢
5~4
4~2.5
控制预紧力时 S 不分直径 1.2~1.5
合金钢 6.5~5
5~3.3
碳钢
12~8.5
8.5
合金钢 10~6.5
6.5
2.5~4
1.5~2.5
dmin ≤ 16 20 24 30 36 42 48 56 64 12
2 、矩形螺纹
特点：
牙形为正方形， =0，所以效率高，用于传动,
牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替
3 、梯形螺纹(代号：Tr GB 192-81)
特点： =2=30。比矩形螺纹效率略低。
牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母 可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。
4、 锯齿形螺纹(代号：S JB 923-66)
特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。
它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的 优点,能承受较大的载荷,但只能用于单向传动
5 、圆柱管螺纹
特点：用于管件联接的三角螺纹，=55
螺纹面间没有间隙，密封性好，适用于压强在 1.6MPa以下的联接
6、 圆锥螺纹
特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上,=55或60
预紧的作用： 预紧可使联接在承受工作载荷之前就受到预紧 力F`的作用，以防止联接受载后被联接件之间 出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松
控制预紧力的目的： 预紧力过大，会使联接超载 预紧力不足，可能导致联接失效 重要的螺栓应控制预紧力
拧紧螺母时的力矩和预紧力
TT1T2
T1
Ftan()d2
2
T2
1 3
2 、受轴向工作载荷的紧螺栓联接
汽缸盖的联接
（1） 受力分析(见动画)
螺栓受力 被联接件受力
F0
F
'
Cb Cb Cm
F
F '' F ' C m F Cb Cm