螺纹连接和螺纹传动

螺纹连接学习要求： 1.对于螺纹连接基本知识，应了解螺纹及螺纹连接件的类型、

特性、标准、结构、应用场合及有关的防松方法等，以使在设计时能够正确地选用它们； 2.对于螺栓连接设计及强度计算部分，应掌握其结构设计原 则及强度计算的理论与方法，能够较为合理地设计出可靠的 螺栓组连接； 3、了解螺旋传动的设计过程。

§10-4-1 螺一、螺纹的主要参数 大径d --是螺纹的公称直径。 小径d1--常用于强度计算。

纹§5-1 螺纹

中径d2--常用于几何计算。线数 n --螺纹的螺旋线数目。

螺距P --相邻两螺纹牙上对应点间的轴向距离。 导程 S --沿螺纹上同一条螺旋线

转一周所移动的轴向距离，S = nP。牙型角a--在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。 牙侧角 --在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂 线之间的夹角。

螺纹的类型

螺tan y S πd 2 nP πd 2

纹

螺纹升角y--螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。

二、螺纹的类型螺纹分为

外螺纹内螺纹

圆柱螺纹 圆锥螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹

左旋 右旋

常用右旋

普通螺纹： 效率低，易自锁，多用于连接。 按牙型的不同分为 (详见表10-3) 此外，还有 效率较高，主要用于螺旋传动详细介绍

锯齿形螺纹管螺纹：

主要用于管路的连接。

§5-2 螺纹连接

§10-4--2 螺纹连接

一、螺纹连接的基本类型

1、螺栓连接(1)普通螺栓连接 特点：杆与通孔有间隙

使用不受被连接件材料限制受力：杆受拉应力和扭转切应力F 力传递： f F外加

时，

被连接件不发生相对错动 优点：通孔精度低，结构简单，

装拆方便缺点：不能准确定位

螺纹连接(2)铰制孔用螺栓连接 特点：杆与通孔无间隙，采用基孔 制过渡配合 受力：杆受剪切力和挤压力 H7 H7 , m 6 n6

优点：可准确定位缺点：通孔加工精度要求高 螺栓连接应用场合： 被连接件不太厚，有通孔，且能从连接的两边进行装配

螺纹连接2、双头螺柱连接 双头螺栓连接座端被旋入并拧紧在 被连接件之一的螺纹孔中

特点及应用场合：用于结构上不能采用螺栓连接的场合 且需要经常拆装的场合。。

螺纹连接3、螺钉连接 特点与应用： 螺钉连接不用螺母，结构简单紧凑， 而且能有光整的外露表面；

应用与双头螺柱连接相似，但不宜用于经常拆卸的连接，以免损坏被 连接件的螺纹孔。 双头螺柱连接和螺钉连接的主要尺寸关系：拧入深度H,当带螺纹孔材料为： 钢或青铜H d ; 铸铁H 1.25 ~ 1.5)d; ( 铝合金H 1.5 ~ 2.5)d; (

螺纹连接4、紧定螺钉连接

特

点：利用拧入的螺钉末端顶住另一个零件的表面或顶入相应的凹坑中， 以固定两个零件的相对位置，并可同时传递不大的力或扭矩。

螺纹连接5、特殊结构的连接 (1)地脚螺栓连接 (2)吊环螺钉连接 (3)T形槽螺栓连接

二、标准螺纹连接件

螺纹连接

二、标准螺纹连接件 标准螺纹连接件精度

螺纹连接

A级：公差小，精度最高，用于准确定位、装配要求高的场合 B级：精度居中，用于受载较大，且需要调整、装拆的零件

C级：精度较低，用于一般场合的标准螺纹连接件注意： (1)标准螺纹连接件的结构形式、尺寸、画法等均已标准化，设

计时可查手册。(2)自学表10-4,总结各标准连接件特点和应用

螺纹连接的拧紧

螺纹连接

三、螺纹连接的拧紧

大多数螺纹连接在装配时就已经拧紧，称之为预紧。预紧使连 接中的零件所受的力称为预紧力，用 F0表示 。预紧的目的：增大连接的刚性；提高紧密性；防松。 分类 紧螺栓连接：工作前安装时就拧紧，各零件已受力 松螺栓连接：工作前安装时不拧紧，各零件不受力

预紧力的控制： 规定，拧紧后螺纹连接件在预紧力 F 作用下产生的预紧应 0 力不得超过其材料屈服极限 的80%s

推荐：

碳素钢螺栓 F (0.6 ~ 0.7) A 0 s 1 合金钢螺栓 F0 (0.5 ~ 0.6) s A1

螺纹连接控制预紧力的方法：通常，通过控制拧紧力矩 M 来控制预紧力。 可采用测力矩扳手或定力矩扳手控制拧紧力矩。对于重要的螺 栓连接，也可以通过控制螺栓的伸长量来控制预紧力。 预紧力和预紧力矩之间的关系： 0.2 F d T 0其中：d — —螺栓公称直径 T — —扳手的拧紧力矩 标准扳手长度L 15d , 若拧紧力F , T FL F0 75 F

注意：对于重要的连接，尽可能不采用直径过小(<M12)的螺栓。

螺纹连接纹连接的防松 四、螺纹连接的防松 螺纹连接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振 动或变载荷作用下，或在温度变化较大的情况下，螺纹连接可能会 产生松脱现象。

防松的本质在于防止螺旋副相对转动。 按工作原理的不同，防松方法分三类： (详见表10-5)

摩擦防松 机械防松详细说明

破坏螺旋副关系放松(永久防松)

单个螺栓连接的强度计算以螺栓连接为代表，讨论强度计算问题，其方法和结论也适用于其 他形式的螺纹连接。§5-3 单个螺栓连接的强度

螺栓连接强度计算的目的是：确定防止失效所需的螺栓直径。

连接的强度计算内容，根据其可能的失效形式而定。螺纹连接的受载形式基本分为： 轴向载荷(沿轴线方向):采用受拉螺栓 横向载荷(⊥轴线方向):可用受剪螺栓，也

可用受拉螺栓。 下面按螺栓类型和受载形式的不同，分别讨论其强度计算方法。 一、受剪螺栓连接的强度计算 其主要失效形式为：

螺栓被剪断——剪切强度孔壁被压溃——挤压强度

受剪螺栓的强度

单个螺栓连接的强度计算 F

1)螺栓杆的剪切强度条件为： 4 2

d0 iL minF

式中：F-螺栓所受的工作剪力(N); d0-螺栓剪切面的直径(mm); i-螺栓受剪面数； -螺栓材料的许用切应力。 2)螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：F d 0 Lmin

d0

F

P

P

式中： Lmin-螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度(mm),设计时； -螺栓或孔壁材料的许用挤压应力(Mpa) 。 [ p]

Lmin 1.25d 0

受拉螺栓的强度

单个螺栓连接的强度计算静载：塑性变形或拉断。 变载：疲劳断裂。(90%)

二、受拉螺栓连接的强度计算

受拉螺栓的失效形式主要是： 受拉螺栓连接

松连接：不预紧的。 紧连接：预紧的。

1. 松螺栓连接的强度计算 工作中，松螺栓只受工作拉力 F 。设计准则：拉伸强度计算。 强度条件为： 设计式为： F2 πd1

/44F实例

d1

≥

式中：d1-螺纹小径(mm); -螺栓的许用拉应力(Mpa)。

仅受预紧力的螺栓连 接

单个螺栓连接的强度计算F0

2. 紧螺栓连接的强度计算1)仅受预紧力 F0的紧螺栓连接 这种连接在拧紧的瞬间最危险， 此时：

F0引起的拉应力：

F0

4

d1

2

此外，还有螺纹摩擦力矩 T 1引 起的切应力 。 经分析推导可知： 0 . 5 F0

按第四强度理论计算当量应力，则

ca 3 2

2

3 (0.5 ) 1.3 2 2

单个螺栓连接的强度计算承受轴向载荷的紧螺栓连接

强度条件为： 设计式为：

ca 1.3

1.3F0

d

2 1

4

d1

4 1.3F0

F

2)承受轴向载荷的紧螺栓连接如右图所示的气缸盖上的连接即 属此种类型。 虽然，这种螺栓是在受预紧力 F0的基础上，又受工作拉力F 。但 是，螺栓的总拉力 F 2 F 0 F 。为什么？D D p

承受轴向载荷的紧螺栓2

单个螺栓连接的强度计算 b mF0

F1-残余预紧力

F2F

F2

FF0a

F1

F0F1

F1FF0

F2

螺栓的总拉力为

预紧时 螺栓：F 0 b 被连接件： 0 m F

受工作载荷后F2 ( b )

F2 F1 F

F1 ( m )

承受轴向载荷的紧螺栓3

单个螺栓连接的强度计算tan b C b F

可用载荷变形图分析各力之间的关系。螺栓的刚度 ： CbF0 C b b

被连接件的刚度：Cm力

F0 C m m

tan m C m

F F F

Cb Cb Cm F

力

力

F b

F0

m

b

F0 bb

m

F2

F1

o

b

变形

m

变形

o

m

变形

F 0 F1 ( F F ) F1 F2 F0 F F0

Cm Cb CmCb Cb Cm

F

受力变形动画 螺栓总拉力表达式

F

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/azr4.html