1、第5章 螺纹联接和螺旋传动 5-1 概述 5-2 螺纹联接的类型 5-3 螺纹联接的预紧和防松 第五章 螺纹联接和螺旋传动 第二篇 联接 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 5-5 单个螺栓强度计算 5-6 提高螺纹联接强度的措施 5-7 螺旋传动 5-1 概述 5-1 概述 5-1 概述 一.螺纹的主要参数 d大径 d1小径 d2中径 （公称直径） P螺距 n线数 S导程， S=nP 升角， 2 d S tan 牙型角 旋向 5-1 螺纹副的受力、效率和自锁 F 5-1 概述 二.螺纹副的受力、效率和自锁 效率 拧紧力F 轴向载荷Q N 拧紧时： 松开时： )tan(QF v )tan(QF
2、v cos f ftan vv 拧紧时： 松开时： v tan tan tan )tan( v 自锁条件： v v 5-1 螺纹的牙型和特点（三角、管螺纹） 5-1 概述 三.螺纹的类型和特点 1.三角螺纹（普通螺纹） 2.管螺纹 主要用于联接。 自锁性好，效率低，强度高 粗牙 细牙 用于水、煤气、润滑管道 等的联接。 5-1 螺纹的牙型和特点（矩形、梯形、锯齿形） 5-1 概述 3.矩形螺纹 4.梯形螺纹 5.锯齿形螺纹 矩形螺纹尚未标准化，其它螺 纹已标准化。 用于传动，效率最高，强度低， 间隙不能调整。 用于传动，效率略低于矩形螺 纹，强度高，间隙可调，常用。 用于单向传动。 5-2 螺
3、纹联接的类型（螺栓联接） 5-2 螺纹联接的类型 5-2 螺纹联接的类型 一.螺栓联接 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 两被联接件都较薄且都是通孔。 Md d0=d+1 d Md 5-2 螺纹联接的类型（双头螺栓联接） 5-2 螺纹联接的类型 二.双头螺栓联接 两被联接件 一个较薄光孔 一个较厚螺纹孔 用于常拆时 5-2 螺纹联接的类型（螺钉联接） 5-2 螺纹联接的类型 三.螺钉联接 两被联接件 一个较薄光孔 一个较厚螺纹孔 用于不常拆时 5-2 螺纹联接的类型（紧定螺钉联接） 5-2 螺纹联接的类型 四.紧定螺钉联接 5-3 螺纹联接的预紧 5-3 螺纹联接的预紧和防松 5-3 螺纹联接的
4、预紧和防松 一.预紧力F0和拧紧力矩T 拧紧后 被联接件受压 螺栓受拉 拧紧的目的 拧紧力矩：T=T1+T20.2F0d 式中： T1螺纹副中摩擦力矩 T2螺母与支承面间的摩擦力矩 2 d tanFT 2 v01 2 0 2 0 3 0 3 0 0c2 dD dD Ff 3 1 T 5-3 防松 5-3 螺纹联接的预紧和防松 控制T的方法 力矩法 测螺栓变形量 若采用不控制拧紧力矩，则螺栓直径不宜小于M12。 二. 防松 松动的原因在冲击、振动或温度变化大时，螺纹 副中摩擦力可能瞬时消失。 防松的根本问题防止螺母与螺栓相对转动。 5-3 防松装置 5-3 螺纹联接的预紧和防松 常见的防松装置
5、1.摩擦防松使螺纹副中始终存在不随外载变化的正压力。 弹簧垫圈 优点：简单，方便。 缺点：偏载，在冲击振 动下不可靠。 5-3 双螺母 5-3 螺纹联接的预紧和防松 双螺母 优点：结构简单，防松可靠。 缺点：尺寸大，不美观。 横向锁紧螺母 5-3 开口销 5-3 螺纹联接的预紧和防松 2.机械防松利用机械装置将螺母与螺栓联成一体。 开口销与槽形螺母 工作可靠，装拆方便，用于有振动的机械上，但销易断。 5-3 圆螺母 5-3 螺纹联接的预紧和防松 圆螺母与带翅垫片 工作可靠，常用于滚动轴承的轴向定位。 止动垫圈 结构简单,使用方便,防松可靠。 5-3 串联钢丝 5-3 螺纹联接的预紧和防松 串联
6、钢丝 3.永久防松 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 一.结构设计 二.受力分析 目的求出受力最大的螺栓，以进行单个螺栓强 度计算。 假设：各螺栓直径、长度、材料和预紧力F0相同； 受载后结合面仍为平面； 螺栓的变形在弹性范围内。 5-4 螺栓组受横向载荷 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 1.螺栓组受横向载荷FR 采用普通螺栓 FR FR FR FR 靠结合面的摩擦平衡外载荷FR，而螺栓仅受预紧力和 力矩作用。 Rs0 FKizFf 2i 1i izf FK F Rs 0 5-4 螺栓组受横向载荷 5-4 螺栓组结构设计与受
7、力分析 靠剪切和挤压平衡外载荷FR 铰制孔用螺栓 z F F R S 单个螺栓工作载荷： FR FR 5 12 O 6 3 4 T T r1 r2 r3 5-4 螺栓组受扭矩 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 2.螺栓组受转矩T 底板绕中心O转动。 采用普通螺栓 靠结合面的摩擦力矩平衡外载荷T，而螺栓仅受预紧力和 力矩作用。 TKrFfrFfrFf sz02010 i s 0 rf TK F 0 Ff 0 Ff 0 Ff 5-4 螺栓组受扭矩 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 采用铰制孔用螺栓 靠剪切、挤压力矩平衡外载荷T。 TrFrFrF zTZ22T11T Z TZ 2 2T 1 1T r
8、 F r F r F i max maxT Ti r r F F 2 i max maxT r rT F O T 2 1 5 12 O 6 3 T 4 r1 r2 r3 FT3 FT2 FT1 变形协调条件： 最大工作载荷： 5-4 螺栓组受轴向载荷 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 3.螺栓组受轴向载荷FQ pF Q Z F F Q 总载荷FQ： 单个螺栓工作载荷： 注意：只能用普通螺栓，不能用铰制孔用螺栓。 p 螺栓受预紧力F0 5-4 螺栓组受倾覆力矩 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 4.螺栓组受倾覆力矩M MLFLFLF zZ2211 Z Z 2 2 1 1 L F L F L F
9、i max max i L L F F 2 i max max L LM F 1 2 3 4 8 7 6 5 底板绕O-O轴线转动 拧紧后，工作前： 受M后 左侧螺栓被拉紧,轴向力 右侧螺栓被放松,轴向力 变形协调条件： 最大工作拉力： 注意：只能用普通螺栓，不能用铰制孔用螺栓。 5-4 受力分析小结 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 小结： 外载 横向力 FR 扭矩 T 轴向力 FQ 倾覆力矩 M 普通螺栓 铰制孔用螺栓 iZf FK F RS 0 Z F F R S i S 0 rf TK F 2 i max max r rT F Z F F Q 2 i max max L LM F 受拉
10、 受剪 5-4 螺栓组受复合载荷 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 Z F F R S cosFF2FFF 2TS 2 2T 2 Smax 5.螺栓组受复合载荷作用 1）铰制孔用螺栓受FR+T FR 1 2 3 4 FR FR T 2 i max maxT r rT F FS FT T 关键：受力图一定要画对。 5-4 螺栓组受复合载荷 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 2）普通螺栓 if FK F maxS 0 受FR+T Z F F R S cosFF2FFF 2TS 2 2T 2 Smax FR FR T 2 i max maxT r rT F 1 2 3 4 FR T FT 螺栓2、3
11、处横向力最大： FS FQ FQ M 5-4 螺栓组受复合载荷 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 受FQ+M Z F F Q 2 i max Q max L LM Z F F FQ M 2 i max max L LM F FQ 工作拉力 5-4 螺栓组受复合载荷 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 受FR（或T）+FQ Z F F Q FFFFF 012 FQ FQ FQ FR iZf FK F RS 1 FR 残余预紧力 单个螺栓受的总拉力 FFF 02 工作拉力 5-4 螺栓组受复合载荷 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 受FR（或T）+M 2 i max max L LM F FFF 0
12、2 M iZf FK F RS 0 FR 预紧力 受力最大螺栓的总拉力 max02 FFF 工作拉力 FR M FR M FR FQ 5-4 螺栓组受复合载荷 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 受FR（或T）+FQ+M 2 i max Q max L LM Z F F FFFFF 0max12 FQ+M FR 受力最大螺栓的总拉力 max02 FFF 工作拉力 iZf FK F RS 1 残余预紧力 5-4 螺栓组受力分析步骤 5-4 螺栓组结构设计与受力分析 螺栓组受力分析步骤： 1.判别螺栓类型 普通螺栓 铰制孔用螺栓不能受FQ、M 2.外载荷是否作用在形心 是正交分解 否将外载荷向形心简化 3.分析螺栓组受几种载荷作用？哪些螺栓受力最大？ 4.求最大载荷 普通螺栓 铰制孔用螺栓 max12 FFF cosFF2FFF TS 2 T 2 Smax FQ、M Fmax FR、T F1 FR、T
