机械传动(全)

联接受旋转力矩
μμ
板的平衡条件：
s F ' (r1 r2 rz ) k f T
用受拉螺栓联接
图6.12 受旋转力矩的螺栓组联接
（2）受剪螺栓联接
静力平衡条件： Fs1r1 Fs2r2 Fsz rz T
变形协调条件：
FS1 Fs2 Fsz
r1 r2
rz
Fs max
Trmax
措施：
凸台、沉头座 斜垫圈、球面垫圈
装配时用扳手在螺栓末端 加一相反力矩可消除附加
切应力。
6.5.3 减轻应力集中
适当加大牙根圆角半径，在螺纹收尾处用退 刀槽，在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹 等都有良好的效果。
6.5.4 降低应力幅
减小螺栓的刚度（适当增大螺栓的长度，部分 减小栓杆直径或作成中空的结构，在螺母的下面 安装弹性元件等）或增大被联接件的刚度（用刚 度大的垫片等）
z
ri 2
i 1
4．受翻转力矩M 的螺栓组联接 底板的静力平衡条件：F1r1 F2r2 Fz rz M
变形协调条件：
F1 F2 Fz
r1 r2
rz
Fmax
Mrmax
z
ri 2
i 1
一般说，对普通螺栓可按轴向载荷或（和） 倾覆力矩确定螺栓的工作拉力；按横向载 荷或（和）转矩确定联接所需要的预紧力， 然后求出螺栓的总拉力。
15%
精度低或时常装拆时：滑扣。
1.受拉松螺栓联接 只承受轴向静载
强度条件：
4F
d c 2
2. 受拉紧螺栓联接
（1）只受预紧力的紧螺栓联接
外载：横向载荷
载荷传递： 靠被联接件接合面上 的摩擦力来传递外载 FR
螺栓受载： 只受预紧力F’
图 6.4 只受预紧力的紧螺栓联接
强度条件：
(6.4)
（2）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接
6.2.1螺纹联接的拧紧
1.拧紧的目的：增强联接的刚性、紧 密性和防松能力。对于受拉螺栓联 接，还可提高螺栓的疲劳强度；对 于受剪螺栓联接，有利于增大联接 中的摩擦力。
2.拧紧力矩:
3.控制拧紧力矩的方法： 如使用测力矩扳手或定力矩扳手
6.2.2 螺纹联接的防松
防松目的：虽然螺纹联接一般能满足自锁条 件，但在冲击、振动或变载荷下，或当问对 变化大时，联接有可能松动。
F0 F F
(6.5～ 6.8）
螺栓与被联接件的受力与变形线图：
力
⊿δ1 ⊿δ2
变形
δ1
δ2
受工作载荷时 图 6.6 螺栓和被联接件的力与变形的关系
静强度：
4 1.3F0
d c 2
（6.9）
疲劳强度：
（6.10）
6.3.2受剪螺栓联接
被联接件 剪断破坏
挤压破坏
受剪螺栓联接
螺栓被挤压
）挤压应力分布
再按单个螺栓联接的强度计算公式校核
6.5 提高螺栓联接强度的措施
从两方面入手： 1）减小螺栓的实际应力； 2）提高螺栓的许用疲劳强度。
6.5.1均匀螺纹牙受力分配
改善措施： 采用悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母。
采用钢丝螺套。 加高螺母以增加旋合圈数，对 提高螺栓强度没有多少作用。
6.5.2 减小附加应力
防松原理：摩擦力防松（对顶螺母、弹簧垫圈、 锁紧螺母等）；利用机械元件防松（止动垫片、 串联金属丝等）；破坏螺纹副关系（焊住螺纹 副或对螺纹副冲点等）。
6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算
6.3.1受拉螺栓联接
65%
主要失效形式：
20%
静载：螺纹部分的塑性变形或断裂；
变载：栓杆部分的疲劳断裂；
图 6.8 受 剪 螺 栓 联 接
主要失效形式：栓 栓杆 杆或 被孔 剪壁 断被压溃
假设挤压应力分布
Fs
剪切强度条件：
m
d 2
4Fs
d 2m
（6.11）
4
挤压强度条件： p
Fs dh
p
（6.12）
6.4 螺栓组联接的设计
6.4.1螺栓组联接的结构设计
结构设计目的： 确定合理的接合面的几何形状及螺栓的布
1.螺纹紧固件
螺纹紧固件
2.紧固件的材料和性能等级
6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度
6.1.1螺纹联接的主要类型
按紧固件不同分
螺螺钉栓联联接接 紧双定头螺螺钉柱联联接接
螺纹联接的分类
根据装配时是否拧紧分
松联接
紧联接
按螺栓受力状况分
受拉螺栓联接 受剪螺栓联接
图
6.2 螺纹联接的拧紧与防松
6.4.2 螺栓组联接的受力分析
受力分析的目的： 分析各螺栓受力，求出受载最大螺栓所
受载荷，进而进行强度计算。
假设： 1）被联接件为刚体； 2）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直 径、长度）和预紧力都相同； 3）螺栓的应变在弹性范围内。
1.受轴向力FQ的螺栓组联接
图 6.10 受轴向力的螺栓组联接
第6章 螺纹联接
基本要求
1).掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹
的主要参数； 2).掌握常用螺纹联接的主要类型和应用； 3).了解常用螺纹联接的拧紧与防松； 4).掌握单个螺栓联接的强度计算； 5).掌握螺栓组联接的受力分析；
重点： 受力分析、强度计算
难点：
受翻转力矩的螺栓组联接
6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料
α
1
2
4
3
解：将F正交分解得：
Fh α
F
Hale Waihona Puke Baidu
轴向分力：Fa F cos 10000 cos 45 5000 2N
工作载荷: F FQ
z
2. 受横向载荷的螺栓组联接 （1）受拉螺栓联接
板的平衡条件：
mzs F ' k f FR
μ
μ
μ
μ
用受拉螺栓联接
图6.11 受横向力的螺栓组联接
（2）受剪螺栓联接
板平衡条件： zFs FR
用受剪螺栓联接
图6.11 受横向力的螺栓组联接
3. 受旋转力矩T的螺栓组联接 （1）用受拉螺栓联接
置形式，以使各螺栓受力均匀，且便于加工 装配。
应考虑以下几个方面： 1.接合面的几何形状设计成轴对称式。
2.螺栓的布置要合理
1).分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀 布置； 2).螺栓应有合理的间距和边距； 3).受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行） ，数目不超过6个； 4).联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠 近接合面的边缘。 5）.避免螺栓承受附加的弯曲载荷
6.5.5 选择恰当的预紧力并保持其不减退 6.5.6 改善制造工艺
冷镦、碾压、氮化、喷丸等工艺均可提高螺栓的强度。
分析总结：
螺纹联接的受力分析和强度计算
如图所示，有一支架用一组螺栓与机座联接，所 受外载为F=10000N，α=45˚.接合面的摩擦系数 为0.15，摩擦传力可靠系数kf=1.2，螺栓的许用 应力[σ]=400MPa.试求螺栓的计算直径。