第6章 螺纹联接与螺旋传动 目 录
6.1 螺 纹 6.2 螺纹联接的基本类型和螺纹联接件 6.3螺旋副的受力分析、自锁和效率 | 6.4 螺纹联接的强度计算 6. 5 设计螺纹联接时应注意的几个问题 |
6.4 螺纹联接的强度计算
在设计螺纹联接时，首先应由强度计算来确定螺栓直径，然后按标准选用螺栓及其对应的螺母、垫圈等联接件。
在螺纹联接中，螺栓或螺钉多数是成组使用的，计算时应根据联接所受的载荷和结构的布置情况进行力分析，找出螺栓组中受力最大的螺栓，把螺栓组的强度计算问题简化为受力最大的单个螺栓的强度计算。
一、松螺栓联接
这种联接在承受工作载荷以前螺栓不旋紧，即不受力。如图所示的起重吊钩尾部的松螺栓联接。
1 受横向载荷的紧螺栓联接
如图所示的螺栓联接中，螺栓杆与孔之间留有间隙。螺栓预紧后，被联接件之间相应的产生正压力，横向载荷由接触面之间的摩擦力来承受。显然，联接的正常工作条件是被联接件之间不发生相对滑移，即螺栓预紧后，接触面的最大静摩擦力不小于横向载荷。
由此式求出Q0,并将Q0=Q代入公式即可。
式中：Q0 ----螺栓预紧力（横向拉力，N);
F------单个螺栓所承受的横向载荷（N);
C------可靠性系数，通常取C=1.1--1.3;
f------接合面摩擦系数,对于铸铁与钢的接合面取f=0.15--0.2,对于钢与钢接合面f=0.1--0.15;
m------摩擦面数。
当螺母拧紧后，螺栓受到预紧力Q0作用，被联接件接触面则受到与Q0大小相同的压力。工作时由于容器内压力p的作用，使螺栓受轴向工作拉力F的作用而进一步伸长，因此被联联接间接触面之间随着这一变化而回松，其压缩力由初始的Q0减至Q'0。Q'0称为残余预紧力或剩余压缩力。为了保证联接的紧密性，应使Q'0〉0，其大小由工作情况而定。
对于有密封要求的联接取Q'0=（1.5---1.8)F；一般联接，工作载荷稳定时取Q'0=（0.2---0.6）F；工作载荷不稳定时取Q'0=（0.6---1.0）F。
显然，作用于螺栓上的总拉力Q=Q'0+F。将Q代入公式计算即可。
3.受剪切作用的紧螺栓联接
图示的铰制孔螺栓联接是靠螺栓杆受剪切和挤压来承受横向载荷的。工作时，螺栓在被联接件之间的接合面处受剪切，螺栓杆与被联接件的孔壁相互挤压。因此应分别按剪切和挤压强度计算。这类联接的预紧力不大，计算时可忽略不计。
例7-1刚性凸缘联轴器传递的最大转矩为1.5KN.m，用四个材料为Q235的M16螺栓联接。螺栓均匀分布在直
径D0=155mm的圆周上，联轴器材料为HT300，凸缘厚度为23mm,试分别核算采用普通螺栓和采用铰制
孔螺栓联接时的强度。
解：（1）采用普通螺栓联接
T=4F*D0/2 F=2T/4*D0=2*1500/4*0.155=4839N
取C=1.2, f=0.15, Q0=CF/fm=1.2*4839/0.15*1=38710N
查表M16螺栓的内径d1=13.8mm, 由公式可求得螺栓的拉应力
可知，采用M16铰制孔螺栓时，剪切与挤压强度都能满足。
6.5 设计螺纹联接时应注意的几个问题
一、螺纹联接的结构要素
二、避免螺栓联接承受偏心载荷
三、保证足够的扳手空间
设计螺纹联接时要考虑到安装和拆卸。在布置螺栓时，螺栓与螺栓之间的间距以及螺栓轴线到箱壁之间距离应满足扳手活动空间的要求。
四、螺纹联接的防松
螺纹联接多采用单线普通螺纹，其导程角为1.50---3.50，当量摩擦角60---90，一般都具有自锁性；
在静载荷和工作环境温度变化不大的情况下不会自动松脱。但在振动、冲击、变载荷或温度变化很大时，
联接就有可能松脱。为保证联接安全可靠，设计时必须考虑放松问题。