式中： p zF0 / A
max
1 W
(M
Cm Cb Cm
)
M W
（接合面产生的附加的最大挤压应力，其中 W-抗弯截面系数）
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故：
p max
zF0 A
M W
p
p min
zF0 A
M W
0
实际中，螺栓组所受的外载荷常常是复合状态，但都可 以简化成上述四种简单受力状态，再按力的叠加原理求出螺 栓受力。求得受力最大的螺栓所受的载荷后，即可进行单个 螺栓连接的强度计算。
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2）工作载荷为变载荷(螺栓的疲劳强度进行精确校核)
工作载荷在0～F变化时螺栓总拉力在F0～ F2
F0
Cb
Cb Cm
F
之间变化。
如果不考虑螺纹摩擦力矩的扭转作用
螺栓的最大拉应力为： max
F2
1 4
d12
螺栓的最小拉应力为： min
F0
1 4
d12
应力幅为： a
max min
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（2）采用铰制孔用螺栓连接 若每个螺栓承受的工作载荷均为F，则根据平衡条件得
zF＝F∑ 2、受扭转力矩的螺栓组连接
（1）采用普通螺栓连接（假设各螺栓的预 紧程度相同,则各螺栓连接处产生的摩擦力均相 等，并假设此摩擦力集中作用在螺栓的中心处）
根据底板上力矩平衡条件：
F0 fr1 F0 fr2 F0 frz KST
假定底板为刚体，在M作用下接合面仍保持平面；地基和螺栓为弹 性体；底板受翻转力矩M作用后，将绕对称轴O—O翻转。
根据力矩平衡条件 得：
z
Fi Li M
i 1
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根据变形协调条件：
可以得到：
Fmax
MLmax
z
L2i
i 1
Fmax / Lmax Fi / Li
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3、螺栓的排列应有合理的间距、边距。
各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根 据扳手所需活动空间的大小来决定。
4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成偶数，便于在圆周上 钻孔时的分度和画线。
5、为了便于装配，同一螺栓组中所有螺栓的材料、直径和长 度均应相同。
6、避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
β：牙型侧角。
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9、工作高度h：内外螺纹旋合的接触面的高度。
10、效率η：
tg tg( V)
11、自锁条件：
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第二节 螺纹连接的类型及标准联接件
一、螺纹连接件的类型
普通螺栓连接 螺栓连接
铰制孔用螺栓连接
螺纹连接件的类型
双头螺柱连接 螺钉连接 紧定螺钉连接 地脚螺栓
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一、螺栓组连接的结构设计
目的：确定螺栓数目及布置形式。
要求：设计时综合考虑以下六个方面问题 1、连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何 形状，如圆形、环形、矩形、三角形等。便于对称布置螺栓， 使螺栓组的对称中心和连接接合面的形心重合，从而保证连接 接合面受力比较均匀。
2
Cb Cb Cm
2F
d12
由前面知识可知这种应力状态为最小应力等于常数 σmin=C
计算安全系数
Sca
lim
' max
' ae
' me
2
1 (Ka )
min
[S]
max a m (K )(2a min)
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（三）承受工作剪力的紧螺栓连接 这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切力来承受载荷F的。 失效形式：螺杆被剪断及螺杆或孔壁被压溃。
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（3）强度计算 1）工作载荷为静载荷 在设计时首先计算螺栓的工作载荷F，再根据连接的要求选取F1 值，计算螺栓的总拉力F2，在考虑可能补充拧紧将总拉力增大 30％后考虑扭切应力的影响。截面的拉伸强度条件是：
ca
1.3F2
/
1 4
d12
，或：d1
4 1.3F2
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二、标准螺纹连接件
常用标准件
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一、预紧力
第三节 螺纹连接的预紧
预紧力F0: 绝大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧，使连接在承受工
作载荷之前，预先受到力的作用。这个预加作用力称为预紧 力。
预紧目的： 在于增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件
间出现缝隙或发生相对滑动。
预紧力确定的原则：
为保证连接的需要，且又要防止螺纹超载而破坏，一般要
控制预紧力F0；螺栓拧紧后，预紧应力不得超过其材料的屈
服限σs的80%。
预紧力的限制
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控制预紧力的方法： 利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采
用测力矩扳手或定力矩扳手，对于重要的螺栓连接，也可以 采用测定螺栓伸长的方法来控制预紧力。
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二、螺栓组连接的受力分析 螺栓组受力分析的目的：确定螺栓组中受力最大的螺栓及
其所承受的工作载荷的大小 。 1、受横向载荷的螺栓组连接
（1）采用普通螺栓连接
保证被连接件接合面不产生滑移
F0 f z i K f F
F0
K f F f zi
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Fi Fmaxri / rmax
z
Fmax Trmax / ri2 i 1
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3．受轴向载荷的螺栓组连接 如图所示为气缸盖螺栓组连接，
每个螺栓所受的轴向工作载荷F：
F= F∑/z
思考：各螺栓在工作时所受的总 拉力，是不是等于F与F0之和？
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4．受倾覆力矩的螺栓组连接
预紧力和预紧力矩之间的关系： T 0.2F0d
一般：扳手的长度：L=15d
详细推导
拧 紧 力：F=200N
拧 紧力 矩：T=FL
螺栓承受的预紧力：F0=15000N
注意：对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。
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第四节 螺纹连接的防松
防松的根本问题：在于防止螺旋副相对转动。
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2、按螺纹牙型分类：
粗牙螺纹：常用螺纹
普通螺纹：牙型：三角形。
联接螺纹
牙型角：α=60°
细牙螺纹：螺距小，升角小， 自锁性好，强度高， 但易滑扣。
米制螺纹：牙型角α=60°，螺纹分布在锥角为1：16圆锥壁上
管螺纹：牙型：三角形；牙角α=55°。
螺纹
矩形螺纹：牙型：正方形；牙型角：α= 0 ° 传动效率高，但牙根强度弱。
Cm Cb Cm
F
1、上述分析可见：螺栓承受的总拉力F2≠F0+F 2、当F0及F一定时，F2取决于 Cb/(Cb+Cm)
Cb↓（Cm↑）→螺栓受力F2 ↓ ，采用刚度小的螺栓，刚度大的 被联接件。
3、为防止出现缝隙，残余预紧力应大于0,一般：F1 =(0.2~1)F; 有密封要求的F0 =(1.5~1.8)F。
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二、螺纹主要参数 螺纹可分左旋和右旋。
1、大径d：公称直径。
32、、中小径径dd21：：最d 2小 直12 (径d1，强d 2度) 算动用力。、运动、几何分析中用。
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4、线数n：螺纹的螺旋线数目。n≤4。 n↑→效率↑→自锁性↓，n↓→自锁性越好。 因此，常用联接的螺纹要求自锁性，一般为单线。
5、螺距P：相邻两螺纹牙型上对应点间距离。 6、导程S：螺旋线上任一点沿同一条螺旋线旋转一周，该
轴线上升的距离。 S= nP 7、升角：螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
tg s nP d2 d2
可见，ψ↑→S↑→效率↑→自锁性↓。
8、牙形角α：螺纹牙两侧边的夹角，对称牙形，α=2β，
第二篇 连 接
机械连接可分为机械动连接(运动副如齿轮、凸轮机 构等等)和机械静连接。本篇主要研究的是机械静连接。
第五章 螺纹连接与螺纹传动
重点：螺纹连接中螺栓组的受力分 析、强度计算
难点：螺栓组的受力分析
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第一节 螺 纹
一、螺纹的类型和应用 1、工程应用
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紧螺栓在装配时，除了受预紧力F0产生的拉应力外，还承 受补充扭紧时扭紧力矩T1产生的扭转剪应力的作用。 危险截面的拉伸应力：
＝F0
/
1 4
d12
危险截面的剪应力：
＝ T1
F0 ＝
tan(
v )
d2 2
W
1 16
d12
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对于M12~M64螺栓：
tan v
0.17，d2 d1
1.04
~ 1.08，tan
0.05
由 此 可 得： 0.5
根据第四强度理论，其计算应力：
ca 2 3 2 2 3(0.5 )2 1.3
危险剖面的强度条件是：
ca