螺栓连接受力示意图
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螺栓连接受力示意图
理论公式
式中：ms为螺纹副摩擦系数；mw为端面摩擦系数
dp为螺栓有效直径,粗牙螺纹，dp»0.906d,细牙螺纹，dp»0.928d；
dw为端面摩擦圆等效直径，dw=»1.3d；
du、di分别为摩擦圆的外径及内径；
d为螺纹公称直径；
b为螺纹升角,粗牙螺纹b»2°50¢，细牙螺纹b»2°10¢a¢为垂直截面内的螺纹牙形半角，约为29°58
(1) 大径d(D)：它是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径，一般定为螺纹的公称直径。
(2) 小径d1(D1)：它是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径，—般取为外
旋线数为n，则s＝nP。
螺纹危险剖面的计算直径。
(3) 中径d2(D2)：螺纹的牙厚与牙间相等处的假想圆柱直径。
(4) 螺距P：相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离。
(5) 螺纹线数n：沿一条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹， n＝1。
沿两条或两条以上，在周向等角度分布，在轴向等间距分布的螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹。
(6) 导程s：同一条螺旋线上的相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离。
若螺
(7) 螺旋升角φ：在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，其展开形状右图所示。
计算式为
(8) 牙型角α：轴向剖面内，螺纹牙型两侧边的夹角。
(9) 牙型斜角β：轴向剖面内，螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂线间的夹
3、拧紧力矩的组成
螺
T = Ts + Tw（支承面摩擦力矩T
W
）
纹副摩擦力矩T
S
注：产生力矩的原因
支撑面摩擦力和螺纹副摩擦力相对螺栓中心存在力臂，能形成力矩；
轴力位于螺栓中心，力臂为0，即力矩为零。
4、拧紧力矩和紧固轴力的关系
紧固轴力Ff （预紧力）的计算：
1）弹性区域内 T = K F
f d F
f
= T/(K²d)
5、影响预紧力（夹紧力）的因素
在采用同一扭矩紧固时：
1）摩擦系数上升，K值变大，则预紧力F
f
不足；
2）摩擦系数下降，K值变小，则预紧力F
f
增大，
可导致螺纹连接破坏失效。
注：螺纹的摩擦系数主要取决于：螺栓材质、制造精度、表面
处理、实际装配工艺条件等。
6、紧固件拧紧的实质
控制螺纹紧固轴力（预紧力），保证被连接件所需的夹紧力。
夹紧力需适中：
1）夹紧力过小，被连接件容易松动；
2）夹紧力过大，被连接件容易损伤，同时，也容易造成螺纹件的损坏。
注：螺纹连接的可靠性主要取决于螺栓的轴向夹紧力，夹紧力通常只能通过控制拧紧扭矩或转角来实现
7、轴向预紧力的确定
1）轴向预紧力下限值：
由连接结构的功能决定，此值必须保证被联接件在工作过程中始终可靠贴合；
2）轴向预紧力上限值：
由螺栓（螺母）和被连接件的强度决定，此值必须保证螺栓及被联接件在预紧和服役过程中不发生破坏。
（如：螺栓拉长、拧断、脱扣、被联接件压陷/破裂等）。
8、螺栓连接件的特性
关键工序：±7-10%；一般工序：± 15%；特殊部位：± 3-5%
注：关键工序：对产品质量起决定性作用的工序。
它是主要质量特性形成的工序，也是生产过程中需要严密控制的工序。
顾客经常抱怨，废品率高，与配合尺寸较密切，由公司自己界定。
特殊工序：工序的加工质量不易或不能通过其后的检验和试验充分得到验证，这种工序属于关键(特殊)工序。
由行业来界定，如喷漆、焊接、热处理、热压成
螺栓拉伸曲线及基本概念
1、拉伸曲线
1）当载荷为零时，伸长量ΔL也为零；
2）当载荷逐渐由零增大到Fe时，试样的伸长量与载荷成正比增长，材料处于弹性变形阶段——载荷卸除，试样能完全恢复到原来的形状和尺寸；
3）当载荷超过Fe时，试样除了弹性变形外，还开始出现塑性变形（即永久变形），载荷卸除后，试样不能完全恢复到原来的形状和尺寸；
4）当载荷增加到Fs后，在曲线上开始出现水平（或锯齿形）线段，即表示载荷不增加，试样却继续伸长，这种现象称为屈服；
5）载荷超过Fs后，试样的伸长量又随载荷的增加而增大，此时试样已产生严重塑性变形；
6）当载荷增到最大值Fb时，试样开始产生局部截面变小，出现“缩颈”，此时载荷逐渐减小到K点时，试样被拉断。
注意一点：铸铁、高碳钢等高强度材料在拉伸实验中没有明显的屈服现象，因此测定ζs时很困难。
国标中规定塑性变形量为试样标距长度的0.2%时的应力为其屈服强度（即ζ0.2 –非比例屈服强度）。
1、基本概念
1）抗拉强度是材料被拉断前所能承受的最大应力值
ζb=Fb/S0 抗拉强度表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力；
2）弹性模量是指金属材料在弹性变形阶段应力（ζ）与应变（ε）的比值：E=ζ/ε MPa ——刚度，用来衡量金属材料抵抗弹性变形的难易程度；
3）塑性金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏的能力
δ=（Lk-L0）/L0³100%
4）硬度是指金属材料抵抗比它硬度更高的物体压入其表面的能力，即抵抗局部塑性变形的能力
检测方法：洛氏硬度是以顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为Φ1.588㎜的淬火钢球作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。
试验时，先加初试验力，然后加主试验力。
压入试样表面之后卸除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。
洛氏硬度值由h的大小确定，压入深度h越大，硬度越低；反之，则硬度越高。
一般说来，按照人们习惯上的概念，数值越大，硬度越高。
因此采用一个常数c减去h来表示硬度的高低。
并用每0.002㎜的压痕深度为一个硬度单位。
由此获得的硬度值称为洛氏硬度值，用符号HR表示。
由此获得的洛氏硬度值HR为一无名数，试验时一般由试验机指示器上直接读出。
洛氏硬度的三种标尺中，以HRC应用最多，一般经淬火处理的钢或工具都采用HRC测量。
在中等硬度情况下，洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间关系约为1：10，如40HRC 相当于400HBS 。
如50HRC，表
示用HRC标尺测定的洛氏硬度值为50。
硬度值应在有效测量范围内（HRC为20－70）为有效。
5）疲劳断裂金属在循环载荷作用下产生疲劳裂纹并使其扩展而导致的断裂称为疲劳断裂。
特点：疲劳断裂不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，有很大危险性，常造成严重事故。
6）疲劳强度工程上规定，材料经受无数次应力循环而不产生断裂的最大应力称为疲劳强度。
产生原因：
内部组织缺陷：①气孔、疏松、夹杂等；②表面划痕。
提高疲劳强度措施：①改善内部组织和外部结构形状；②降低表面粗糙度；③表面强化：表面淬火、喷丸处理、表面滚压等。
