第十二章 螺纹联接
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1、第十二章 螺纹联接 机械联接是指实现机械零（部）件之间互相联接功能的方法。机械联接分为两大类：本章主要介绍机械静联接的内容。 2）机械静联接，即被联接零（部）件之间不允许有相对运动的联接。1）机械动联接，即被联接的零（部）件之间可以有相对运动的联接，如各种运动副；1）可拆联接，即允许多次装拆而不失效的联接，包括螺纹联接、键联接（包括花键联接和无键联接）和销联接；机械静联接又可分为两类：2）不可拆联接，即必须破坏联接某一部分才能拆开的联接，包括铆钉联接、焊接和粘接等。另外，过盈联接既可做成可拆联接，也可做成不可拆联接。本章介绍螺纹联接。螺纹联接是利用 具有螺纹的零件构成的连接，是最广泛的一种联接
2、。12-1 常用螺纹的类型和特点表12-1列出了常用螺纹的类型和特点。注：公称直径相同的普通螺纹有不同大小的距离，其中螺距最大的称粗牙螺纹，其它的则称细牙螺纹。普通粗牙螺纹常用尺寸 (包括d 、P 、d1、d2)查有关手册（GB196-81）。 螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺栓联接、螺钉联接和紧定螺钉联接，如表12-2所示。 12-2 螺纹联接的基本类型与标准螺纹联接件 1螺纹联接的基本类型螺纹联接件的结构形式和尺寸已经标准化，设计时查有关标准选用即可。常用螺纹联接件的类型、结构特点和应用如表12-3示。 2 标准螺纹联接件螺纹联接装配时，一般都要拧紧螺纹，使联接螺纹在承受工作载荷之前，
3、受到预先作用的力，这就是螺纹联接的预紧，预先作用的力称为预紧力。螺纹联接预的目的在于增加联接的可靠性、紧密性和防松能力。12-3 螺纹联接的预紧和防松 1 螺纹联接的预紧如图12-1示，在拧紧螺母时，需要克服螺纹副相对扭转的阻力矩T1和螺母与支承面之间的摩擦阻力矩T2，即拧紧力矩T=T1+T2。对于M10M64的粗牙普通螺栓，若螺纹联接的预紧力为Q0，螺栓直径为d，则紧拧紧力矩T可以按近似公式（12-8）计算T=0.2Q0d b)图12-1 拧紧螺母时的力矩计算a)预紧力的大小根据螺栓所受载荷的性质、联接的刚度等具体工作条件而确定。对于一般联接用的钢制普通螺栓联接，其预紧力Q0大小按式(12-
4、9)计算式（12-9）中，ss为螺栓材料的屈服极限，N/mm2；A为螺栓危险截面的面积，Apd2/4，mm2。 Q0 = (0.50.7)ssA N预紧力的控制方法有多种。对于一般的普通螺栓联接，预紧力凭装配经验控制；对于较重要的普通螺栓联接，可用测力矩板手（图12-2）或者定力矩扳手（图 12-3）来控制预紧力大小。1-弹性元件 2-力矩读数图12-2 测力矩扳手1-扳手卡盘 2-圆柱销 3-弹簧 4-螺钉图12-3 定力矩扳手对于预紧力控制有精确要求的螺栓联接，可采用测量螺栓伸长的变形量来控制预紧力大小；而对于高强度螺栓联接，可以采用测量螺母转角的方法来控制预紧力大小。 松动是螺纹联接最常
5、见的失效形式之一。在静载荷条件下，普通螺栓由于螺纹的自锁性一般可以保证螺栓联接的正常工作，但是，在冲击、振动或者变载荷作用下，或者当温度变化很大时，螺纹副间的摩擦力可能减少或者瞬时消失，致使螺纹联接产生自动松脱现象，特别是在交通、化工和高压密闭容器等设备、装置中，螺纹联接的松动可能会2螺纹联接的防松造成重大事故的发生。为了保证螺纹联接的安全可靠，许多情况下螺栓联接都采取一些必要的防松措施。 螺纹联接防松的本质就是防止螺纹副的相对运动。按照工作原理来分，螺纹防松有摩擦防松、机械防松、破坏性防松以及粘合法防松等多种方法。常用螺纹防松方法见表12-4。 螺栓联接通常是成组使用的，称为螺栓组。在进行螺
6、栓组的设计计算时，首先要确定螺栓的数目和布置，再进行螺栓受载分析，从螺栓组中找出受载最大的螺栓，计算该螺栓所受的载荷，螺栓组的强度计算，实际上是计算螺栓组中受载最大的单个螺栓的强度。12- 4 螺栓联接的强度计算由于螺纹联接件已经标准化，各部分结构尺寸是根据等强度原则及经验确定的，所以，螺栓联接的设计只需根据强度理论进行计算确定其螺纹直径即可，其它部分尺寸可查标准选用。 螺栓联接中的单个螺栓受力分为轴向载荷（受拉螺栓）和横向载荷（受剪螺栓）两种。1螺栓联接的失效形式和设计准则受拉力作用的普通螺栓联接，其主要失效形式是螺纹部分的塑性变形或断裂，经常装拆时也会因磨损而发生滑扣，其设计准则是保证螺栓
7、的静力或者疲劳拉伸强度；受剪切作用的铰制孔用螺栓联接，因此其主要失效形式是螺杆被剪断，螺杆或者被联接件的孔壁被压溃，故其设计准则为：保证螺栓被联接件具有足够的剪切强度保证螺栓被联接件具有足够的剪切强度和挤压强度。和挤压强度。松螺栓联接装配时不需要拧紧螺母，在承受工作载荷之前，螺栓不受力。如图12-11示，起重吊钩的螺栓联接就是典型的松螺栓联接。当承受工作载荷Q时，螺栓杆受拉，其强度条件为 221N/mm 4/spsdQ2 受轴向载荷的螺栓联接（1）松螺栓联接图12-4 松螺栓联接如图12-5示，紧螺栓联接装配时需要将螺母拧紧，在拧紧力矩作用下，螺栓受到预紧力产生的拉应力作用，同时还受到螺纹副中
8、摩擦阻力矩T1所产生的剪切应力作用，即螺栓处于弯扭组合变形状态。为了简化计算，对M10 M68的钢制普通螺栓，只按拉伸强度计算，并将所受拉力增大30%来考虑剪切应力的影响。（2）紧螺栓联接1）只受预紧力的紧螺栓联接 2210mmN 4/3.1spdQ即螺栓的强度条件为式中：Q0为螺栓所受的预紧力，N；d1为螺纹小径，mm2；s为紧螺栓联接的许用应用力，N/mm2。2）受预紧力和横向工作载荷的紧螺栓联接如图12-5示，紧螺栓联接受横向工作载荷。普通螺栓与螺栓孔之间有间隙，它是靠接合面间的摩擦力来承受工作载荷的。工作时，只有当接合面间摩擦力足够大时，才能保证被联接件不会发生相对滑动。 (a)(b)
