第09章 螺纹联接设计

σPmin =σP − ∆σPmax
＞0
§5-6 螺纹联接的强度计算
1 螺纹联接的失效形式和设计准则 螺纹联接的失效形式和设计准则 2 松螺栓联接的强度计算 3 紧螺栓联接的强度计算
潘存云教授研制
1 螺纹联接的失效形式和设计准则 螺纹联接的失效形式和设计准则
受拉螺栓 轴向力作用下螺栓杆和螺纹部分发生 塑性变形或断裂
紧螺栓联接 强度计算
⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接 受横向工作载荷的紧螺栓联接
⑶同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接 同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接
3 紧螺栓联接的强度计算 仅受预紧力的紧 ⑴仅受预紧力的紧螺栓联接
拉伸应力（预紧力 拉伸应力（预紧力F0 ）
F0
σ =
F0 1 πd 4
2 1
扭转切应力（螺纹摩擦力矩 扭转切应力（螺纹摩擦力矩T1 ）
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ =
δ max
Fmax
假设底板为完全刚体
δ i ∝ ri
∴
F1 F2 Fz Fmax = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ = = r1 r2 rz rmax
例：联轴器
r1 = r2 = ⋅⋅⋅ = rz = r T ∴F= zr
（3）受轴向载荷的螺栓组联接 ）
总轴向载荷的作用线与螺栓轴 线平行，且通过螺栓组的对称中心。 线平行，且通过螺栓组的对称中心。 可认为每个螺栓上所受轴向工作载 荷都相等。 荷都相等
②铰制孔用螺栓组联接
Fi
铰制孔用螺栓
ri
T
F2 F1
F1r1 + F2 r2 + L + Fz rz = T
z
∑Fr
i =1
i i
=T

确定连接力矩
4
尺寸和参数。
根据连接件的材料和负载确定合适的 连接力矩。
螺纹连接的优缺点
• 优点：简便快捷、拆卸方便、承载能力高。 • 缺点：可能出现螺纹磨损、连接失效、腐蚀等问题。
应用案例
汽车制造
螺纹连接广泛应用于汽车底 盘、引擎和车身结构等部件 的装配与固定。
机械设备
螺纹连接被用于机械设备零 件的固定，如电机、减速器 等重要部件。
机械设计-螺纹连接
螺纹连接是一种常用的机械连接方式，通过螺纹的互相咬合来实现紧固与连 接。本演示将介绍螺纹连接的分类、构成、力学原理、设计方法，以及优缺 点和应用案例。
螺纹连接的分类
内螺纹连接
常见于螺母与螺杆的连接，通过内螺纹互相咬合实现固定。
外螺纹连接
常见于螺纹孔与螺纹螺栓的连接，通过外螺纹互相咬合实现固定。
螺纹连接可通过螺纹的剪切形变，实现力的传 递与承载。
由于螺纹的咬合，螺纹连接具有较高的阻拆力， 能够提高连接的稳定性。
如何设计一个螺纹连接
1
确定连接类型
根据连接件的形状和要求选择内螺纹
选择螺纹规格
2
连接或外螺纹连接。
根据连接件的负载和使用环境选择合
适的螺纹规格。
3
计算螺纹尺寸
根据连接件的要求和标准计算螺纹的
精密螺纹连接
采用更高精度的制造工艺，用于对连接要求更严格的领域。
螺纹连接的构成
螺母
用于咬合螺杆的螺纹连接件。
Hale Waihona Puke 螺杆用于与螺母互相咬合的螺纹连 接件。
螺纹
螺纹是螺母与螺杆的互相咬合 结构，实现紧固与连接。
螺纹连接的力学原理
张力力学原理 剪切力学原理 阻拆力学原理

螺距、导程、线数之间关系： 螺距、导程、线数之间关系：L=nP
P
h
L
7)螺旋升角 ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋 螺旋升角ψ 螺旋升角
线轴线的平面的夹角
nP ψ = arctgL / πd 2 = arctg πd 2
8)牙型角 牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角。 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角。 牙型角 9)牙侧角β 螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角。 9)牙侧角β ——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角。 牙侧角
a
d
2)铰制孔用螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 铰制孔用 特点：装配后无间隙， 特点：装配后无间隙，主要承受横向载 也可作定位用，采用基孔制配合。 荷，也可作定位用，采用基孔制配合。
2、双头螺柱联接 、 特点：螺杆两端均有螺纹， 特点：螺杆两端均有螺纹，装配时 一端旋入被联接件， 一端旋入被联接件，另一端配以螺 拆装时只需拆螺母， 母。拆装时只需拆螺母，而不将双 头螺柱从被联接件中拧出。 头螺柱从被联接件中拧出。
压将自动打滑; 压将自动打滑
示图
2.螺纹联接的拧紧顺序 螺纹联接的拧紧顺序 4 7 3 1 5 9 6 10 6 2 4 8
2 7 5
8 1
3
3.螺纹联接的拆卸 螺纹联接的拆卸 按拧紧的反方向进行
六、 螺栓联接的强度计算
针对不同零件的不同失效形式， 针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计 算方法，则失效形式是设计计算的依据和出发点。 算方法，则失效形式是设计计算的依据和出发点。 1、失效形式和原因 a）失效形式 工程中螺栓联接多数为疲劳失效 受拉螺栓—螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂 受拉螺栓 螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂 受剪螺栓—螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断 受剪螺栓 螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断 b）失效原因：应力集中 失效原因： 应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程 2、设计计算准则与思路 受拉螺栓： 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度 受剪螺栓： 受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度

c.紧固件和实心件(螺栓，螺 母，垫圈，轴等)，若剖切平 面通过基本轴线时，按不剖 处理，仍画外形.如需剖切， 可采用局部剖视图。
实心件
b）螺栓有效长度的确定
L 1 2 m h b
1 ：被联结件1的厚度; 2 ：被联结件2的厚度; m：螺母的厚度; h ：垫圈的厚度; b ：螺栓头部露出的高度，一般取 0.2-0.3d。
B40 14(P7)
螺距
导程 公称直径 锯齿形螺纹
螺纹的标注方法
B326 B 32 6
螺距 公称直径 锯齿形螺纹
螺纹的标注方法
G1”A
G1” A
外螺纹的公差等级
公称直径（1英寸）
非螺纹密封的管螺纹
螺纹的标注方法
Tr40 14(P7)-LH
Tr4014(P7)-LH
左旋
螺距 导程 公称直径 梯形螺纹
内螺纹画法
倒角圆不画
剖面线画到粗实线
容易出错 的地方
钻头直径等于 内螺纹小径
不穿通的螺纹画法
首先用钻头 在工件上钻孔， 再用丝锥攻丝 得到内螺纹， 因用钻头钻孔 的缘故，在螺 纹的底部出现 了120度的圆锥。
120°
容易出错 的地方
3）内、外螺纹的连接画法
剖切时，结合部分按外螺 纹画，其余部分仍然按原画法。 画图时，分别表示内，外螺纹 的大径、小径的粗、细实线必 须分别对齐。
第十一章
联
接
联接：用机械、物理或化学的方法把
两个或两个以上的零件组合成一个整体， 使其在运转过程中零件相互间不发生相 对运动。
机械中的联接一般分为:
1.可拆联接:螺纹、键联接、销 联接; 2.不可拆联接:铆接、焊接。
第 一 节