间的摩擦力来传递横
向载荷
工作时受横向静载荷 Lmin
或变载荷, 螺栓杆受
剪切和挤压
F
Dp D
F d0
§5-6 螺纹连接的强度计算
1．仅受预紧力的紧螺栓连接
第六节螺纹连接的强度计算2
F0
预紧力引起的拉应力：s
F0
4
d12
F
螺牙间的摩擦力矩引 起的扭转剪应力：
根据第四强度理论，
F0
tan(y
v)
d2 2
特点
1 松连接: 螺栓和孔之间有间隙, 应用较少
2 紧连接: 螺栓和孔之间有间隙, 应用较多
受载方向 轴向
横向
螺栓受力情况 只受轴向静载荷F,螺 栓杆受拉
受预紧力F0
F
图例
F0 F
F0
3 紧连接:
螺栓和孔之间有间隙, 应用较多
轴向
4 紧连接:
横向
螺栓和孔之间是过渡配
合
受预紧力F0和轴向工 F 作载荷F, 被连接件
防松原因：螺纹连接一般都能满足自锁条件第y四节螺纹n连不接的会防松自动松脱。但在冲击、
振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情况下，螺纹连接中的 预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致连接失效。
防松的本质：在于防止螺旋副相对转动。 防松方法：按工作原理的不同，防松方法分为摩擦防松、机械防松等。此 外还有一些特殊的防松方法，例如铆冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等。
❖ 预紧力的控制：
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。
❖ 预紧力和预紧力矩之间的关系：T 0.2F0d
详细推导
注意：对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。
§5-4 螺纹连接的防松
强度准则
s F s
d12 / 4
s ca
1.3F0
4
d12
s
轴向静载荷：
s ca
1.3F2 d12 / 4
说明
§5-3 螺纹连接的预紧
❖ 预紧力：
第三节纹连接的预紧
大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之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。
❖ 预紧的目的：
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 对移动。
❖ 预紧力的确定原则：
预紧力限制
拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。
其他各部分尺寸均按标准选定。
螺栓连接的强度计算主要与连接的装配 情况（预紧或不预紧）、外载荷的性质和材料性能等有关。
一、松螺栓连接强度计算 二、紧螺栓连接强度计算
s
F
d12 / 4
s
详细推导
1．仅受预紧力的紧螺栓连接
2．受轴向载荷的紧螺栓连接
3．承受工作剪力的紧螺栓连接
单个螺栓连接受力情况小结
应使Lmin≥1.25d0
螺栓连接强度计算小结
普通螺栓——松螺栓连接-只受轴向工作载荷（无预紧） 紧螺栓连接-1、只受预紧力 2、受预紧力和轴向载荷
铰制孔用螺栓——只受横向工作载荷（不考虑预紧）
螺栓连接 松螺栓连接 只受预紧力的 受预紧力和轴向工作 受剪的铰制孔用螺
类别
紧螺栓连接 载荷的紧螺栓连接 栓连接
第二节连接类型与标准件1
说明
除上述连接的基本类型外，在机器中，还有一些特殊结构的螺纹连接。 如：T型槽螺栓连接、吊环螺钉连接和地脚螺栓连接等。
§5-2 螺纹连接的类型与标准连接件
二、标准螺纹连接件
第二节连接类型与标准件2
螺纹连接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹连接件的结构型式和
尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。
§5-1 螺 纹
第一节螺纹的类型与特点2
传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。
说明
§5-1 螺 纹
二、普通螺纹的主要参数
大径d－即螺纹的公称直径。
小径d1－常用于连接的强度计算。 中径d2－常用于连接的几何计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型上对应点间的
轴向距离。
牙型角a－螺纹轴向截面内，螺纹牙型两
说明
§5-6 螺纹连接的强度计算
连接的失效形式：主要是指螺纹连接件第六的节螺失纹连效接的。强度计对算1于受拉螺栓，其失效
形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。对于受剪螺栓，其失效
形式可能是螺栓杆被剪断或螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃。
螺栓连接强度计算的目的是根据强度条
15%
20% 65%
件确定螺栓直径，而螺栓和螺母的螺纹牙及
§5-6 螺纹连接的强度计算
2．受轴向载荷的紧螺栓连接
F 第六节螺纹连接的强度计算3
螺栓预紧力F0后，在工作拉力F 的作 用下，螺栓的总拉力F2 = ?
F2 F1 F
详细分析
式中F1为残余预紧力，为保证连接的紧密 性，应使 F1 ＞0，一般根据连接的性质确定F1的大小。
Dp D
为使工作载荷作用后，连接结合面间有残余预紧力F1存在，要求螺栓
侧边的夹角。
升角y－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线
的平面间的夹角。
线数n－螺纹的螺旋线数目。
导程S－螺纹上任一点沿同一条螺旋线转
一周所移动的轴向距离，S=nP。
升角y的计算式为y： arctan S arctan nP
d2
d2
第一节螺纹的类型与特点3
§5-2 螺纹连接的类型与标准连接件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、螺纹连接的基本类型
16
d13
0.5s
F
螺栓在预紧状态下的 s ca s 2 3 2 1.3s
计算应力: 强度条件：
s ca
1.3F0
4
d12
s
F0
当连接承受较大的横向载荷F时，由于要求F0≥F／f（f=0.2），即
F0≥5F ，因而需要大幅度地增加螺栓直径。为减小螺栓直径的增加，
可采用减载措施。 说明
螺母和螺杆螺纹关系分析
连接的预紧力F0为：
F0
F1
Cm Cb Cm
F
这时螺栓的总拉力为：
F2
F0
Cb Cb Cm
F
式中： Cb 为螺栓的相对刚度，其取值范围为 0~1。
Cb Cm
静强度条件：
s ca
1.3F2
d12 / 4
s
疲劳强度校核
§5-6 螺纹连接的强度计算
3．承受工作剪力的紧螺栓连接
第六节螺纹连接的强度计算4
这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间 无间隙，接触表面受挤压。在连接结合面处，螺栓杆则受剪切。
螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
s P
F d0 Lmin
sP
螺栓杆的剪切强度条件为：
F
4
d
2 0
F Lmin
d0
F
式中：F－螺栓所受的工作剪力，单位为N；
d0－螺栓剪切面的直径（可取螺栓孔直径），单位为mm； Lmin－螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm；设计时