江苏大学机械设计第5章螺纹联接和 螺旋传动
3．受轴向载荷时——普通螺栓联接
根据假设可知，每个螺栓所承担的工作拉力 皆相等为F，即：
问题：受轴向载荷时普通螺栓联接的强度如何 进行计算？
★★求出工作拉力F后按受预紧力和工作 拉力的紧螺栓联接的强度计算方法计算。
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如何求出预紧力Qp？实际中何种江情苏大况学机械使螺设旋计用传第动5章上螺纹述联接公和 式？
2．受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接 A·单个螺栓受力变形图
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B·单个螺栓受力变形线图
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2·常用的标准螺纹联接件（具体见书上表 格P64～65）
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变形协调条件： 每个螺栓受到的剪切力与其到中心点的距 离成正比。
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由变形协调条件可知：
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问题：
受旋转力矩时铰制孔用螺栓联接的强度如何进行计算？
★★采用铰制孔用螺栓联接时首先找受力最 大的螺栓所受到的力Fmax，然后按铰制孔用 螺栓联接的强度计算方法计算
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(一)松螺栓联接的强度计算
（螺母不需要拧紧、在承受工作载荷前，螺栓不受力）
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强度条件
式中 d1—螺纹小径，mm [σ]—螺栓材料的许用拉应力，MPa F—轴向工作载荷，N
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(二)紧螺纹联接的强度计算
B·采用铰制孔用螺栓联接（结合面不滑移）
FΣ/2
FΣ
FΣ/2
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●通过剪切力F来平衡外载荷FΣ，因此每个螺 栓中受力相等，皆为F。
问题：
受横向载荷时螺栓联接的强度如何进行计算？
1．采用普通螺栓联接时按仅受预紧力时的紧螺栓联 接的强度计算方法计算。 2．采用铰制孔用螺栓联接时按铰制孔用螺栓联接的 强度计算方法计算。
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2020/11/22
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联接的分类和意义
静联接 动联接
可拆联接(螺纹联接、键联接） 不可拆联接（铆接、焊接、胶接）
联接的选择（根据使用要求与经济要求来选择、
根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和 尺寸等）
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★串联钢丝
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§5-5 单个螺栓联接的强度计算
一．普通螺栓联接的强度计算
QP
Qp
Qp/2 D0
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失效形式： 螺纹部分的塑变或断裂， 危险截面为螺纹小径d1 所对应的面积A=πd21/4
设计准则： 保证静强度或疲劳强度
★★普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担 横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。
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•普通螺栓联接
（受拉螺栓联接）
有间隙
•铰制孔用螺栓联接
(受剪螺栓联接)
无间隙
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•双头螺柱联接
•螺钉联接
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牙型角α 牙侧角β
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§5-2 螺纹联接的类型和标准联接件
一．基本类型（请掌握各联接的特点及适用场合）
•普通螺栓联接（受拉螺栓联接） 1．螺栓联接
•铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接)
2．双头螺柱联接（常拆场合） 图例见下页 3．螺钉联接（不常拆场合） 4．紧定螺钉联接
（螺母需要拧紧、承受工作载荷前，螺栓受预紧力QP）
1．仅受预紧力时紧螺栓联接
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注意
问
① 1.3的含义 ②危险截面在小径d1处
③计算求得d1后应查标准d1 ,然后确定大径d
§5-3 螺纹联接的预紧
一．预紧目的
1．增加联接可靠性 2．增加联接紧密性
do
二．拧紧力矩T
预紧力QP （书上为F0）
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T = T1 + T2
= Qp
d2 2
tg (y
+
r v
)
p
D
3 0
D
2 0
-
d
3 0
-
d
2 0
0.2Q pd
T1为螺旋副间的摩擦力矩 T2为螺母与支承面间的摩擦力矩
2·螺栓杆与被联接件孔壁的压溃
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B·强度条件 1·剪切强度条件——螺杆的
2·挤压强度条件——联接的
（公式的解释见下页） 江苏大学机械设计第5章螺纹联接和 螺旋传动
式中：
注意：取Lmin及 [σ]p小者代入计算 问 如何正确理解联接的挤压强度公式？
投影面积A=d *L 0
★★受轴向变载荷（工作拉力）作用的紧螺栓 联接的强度计算：不仅要进行静强度计算，还 要进行疲劳强度计算。
问题
①为什么上述螺栓联接的强度计算仅对螺栓杆进行？
②当工作载荷为变载荷时，强度计算如何进行？
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二．铰制孔用螺栓联接的强度计算 A·失效形式： 1·螺栓杆剪断
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§5-1 螺 纹
一．常用螺纹 A·联接螺纹
1．普通螺纹 (粗牙 细牙)
2．管螺纹 3·锥螺纹
B·传动螺纹
1．梯形螺纹
2．锯齿形螺纹 3．矩形螺纹
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二．螺纹参数
大径d：公称直径 中径d2：几何与配合 小径d1：危险截面 线数n：n≤4 螺距P 导程S：S=n*P 旋向（左、右旋） 升角ψ
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二．标准联接件 1·精度等级：A、B、C （精度由高→低）
A类用于要求配合精确、防止振动的重要场合 B类用于受载大且常拆、调整或变载荷的场合 C类用于一般的螺纹联接的场合
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三．性能等级及许用应力
◆联接件材料
常用 冲击振动时
◆性能等级
Q235 10 35 45 15Cr 40Cr 30CrMnTi
螺栓
螺母
例如： 4.6 5.6 6.8
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◆许用应力有[s]、 [t ]、[s ]p三种
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●避免偏心
凸台
沉头孔
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二．螺栓组联接的受力分析
目的：找到受力最大的螺栓及其所受的力
假设：
①各螺栓规格相同 ②各螺栓预紧力相同 ③螺栓组中心与接合面形心重合 ④各螺栓在弹性限度内工作
§5-4 螺纹联接的防松
一．防松目的
防松根本问题：防止螺旋副的相对转动
二．防松方法：有三种（图例见下页）
1．摩擦防松 2．机械防松 3．铆冲防松（破坏螺纹副）
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●摩擦防松
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●机械防松
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C·接合面可靠工作条件
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说明：
在实际使用中，螺栓组所受的载荷是以上四种简 单受力状态的不同组合，但不论如何复杂，都可以将 其简化成上述简单受力状态，从而分别计算每个螺栓 的工作载荷，然后将其进行向量迭加得到每个螺栓的 总的工作载荷。
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2．受旋转力矩时：分两种情况 A·采用普通螺栓联接（不发生转动）
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●通过由预紧力QP所产生的结合面上的摩擦 力矩来平衡外载荷T，因此每个螺栓中受力相 等，皆为QP
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讨论
Σri越大，所需Ｑp就越小，所以应远距离分布。
联接的设计要求
1．强度条件（等强度条件） 2．经济性 3．刚度条件或紧密性条件
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机械设计
第五章 螺纹联接和螺旋传动
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第五章 螺纹联接和螺旋传动
§5-1 螺 纹 §5-2 螺纹联接的类型和标准联接件 §5-3 螺纹联接的预紧 §5-4 螺纹联接的防松 §5-5 单个螺栓联接的强度计算 §5-6 螺栓组联接的设计 §5-7 提高螺纹联接强度的措施