细牙螺纹的小径d1>粗牙螺纹的小径d1（d1细牙>d1粗牙）。
细牙螺纹的中径d2>粗牙螺纹的中径d2（d2细牙>d2粗牙）。
因为细牙螺纹螺距↓，λ↓螺纹深度浅所以自锁性好，强度高（对零件削弱小），但不耐磨，易滑扣。
2．管螺纹一般有四种普通细牙螺纹。
（英制螺纹）α=55。
圆柱管螺纹。
α=55。
圆锥管螺纹。
α=60。
圆锥管螺纹。
公称直径为管子的公称直径（管子内径），广泛地应用于：
水、煤气、润滑管路系统中。
（如水暖管件）。
圆锥管螺纹不用填料即能保证紧密性而且旋合迅速，适用于要求较高的管路联接中。
二、用于传动的螺纹：
矩形螺纹：
α=0，ρ’↓，η↑，强度差，磨损后无法补偿间隙，
定心性差，很少采用。
传动的螺纹：
梯形螺纹：
β=15。
η梯<η矩，但无矩形螺纹缺点，应用广泛。
锯齿形螺纹：
工作面牙型斜角β=3。
，η锯=η矩，只限于单侧工作。
梯形螺纹牙型斜角β=15。
比矩形螺纹容易切制，当采用剖分螺母时，还可以消除因磨损而产生的间隙。
锯齿形螺纹工作面牙型斜角β=3。
。
效率比梯形螺纹高，但只适用于承受单方向的轴向载荷。
10-4螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件
一、联接的基本类型：
（挂图）
螺纹联接有以下四种基本类型：
1，螺栓联接图10-9
特点：
被联接件均较薄，在其上制通孔（不切制螺纹）。
用螺栓、螺母联接，结构简单，装拆方便，（可以两边装配）。
应用：
被联接件厚度均小，不受被联接件材料限制，允许常拆卸，应用广泛。
根据螺栓受力情况，分两类：
（1）普通螺栓联接（受拉螺栓）：
被联接件D孔>D栓（查手册：
M20以下D孔=D栓+1如：
M10：
D孔=11mm）。
（2）铰制孔螺栓联接（受剪螺栓）：
D孔=D柱（名义相等，用公差控制）。
图10-9b，即孔壁间无间隙，适用于承受横向载荷。
（垂直螺栓轴线方向）。
2，双头螺柱联接：
（图10-10a）
特点：
被联接件之一较厚，在其上制盲孔，且在盲孔上切制螺纹。
薄件制通孔，无螺纹。
用双头螺柱加螺母联接。
允许多次装拆而不损坏被联接件。
应用：
通常用于被联接件之一太厚，不便穿孔，结构要求紧凑，必须采用盲孔的联接或须经常装拆处。
3，螺钉联接：
特点：
不需用螺母，将螺钉穿过一被联接件的孔，旋入另一被联接件的螺纹孔中。
（结构上比双头螺柱简单）。
应用：
被联接件之一太厚，且不经常装拆的场合。
4，紧定螺钉联接：
特点：
利用紧定螺钉旋入一另件的螺纹孔中，并以末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中。
应用：
固定两零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。
二、螺纹紧固件（图10-11，12，13，14，15，16）
螺纹紧固件品种很多，大多已标准化，它是一种商品性零件，经合理选择其规格、型号后，可直接到五金交化商店购买。
1、螺栓：
（实物或挂图）
螺栓的类型很多（头部形状很多，以六角头螺栓应用最广，它的头部按大小分为标准六角头螺栓（简称六角头螺栓）和小六角头螺栓（图10-12），后者用冷镦工艺生产，成本低廉，机械性能好，但由于头部尺寸小，不宜用于装拆频繁，被联接件强度低和易锈蚀的地方。
螺栓也应用于螺钉联接中，（不用螺母，作螺钉使用）。
2、螺钉：
螺钉的结构和螺栓类似，其头部除六角头以外，还有其他形状，以适应不同的要求。
（如有内六角圆柱头，十字槽半圆头，十字槽沉头，见图11-5），不用螺母直接拧入螺孔中。
3、双头螺柱（图10-13）
无头，两头都有螺纹，旋入被联接件螺纹的一端（称L1）座端，另一端（称L0）螺母端。
其公称长度为L。
4、紧定螺钉：
它的杆部可沿全长或部分长度制有螺纹，通常须经硬化处理。
这种螺钉的头部和尾部有很多种形状，末端有锥端，平端，凹端，圆柱端等。
以适应各种不同的要求。
5、螺母：
螺母可分为：
六角螺母，圆螺母和方螺母等，其中以六角螺母应用最广，按厚薄要求不同，还分为扁螺母和厚螺母。
扁螺母用于空间受到限制的场合，厚螺母用于经常装拆易于磨损的场合。
方螺母很少用。
圆螺母常用于轴上零件的轴向固定。
6、垫圈：
垫圈放在螺母（或螺钉头）和被联接件之间，（与螺母同用）
作用：
1）增大被联接件的支承面积以减少接触处的压强。
2）保护被联接件的表面，避免拧紧螺母时擦伤。
3）改善接触情况，遮盖不平的接触面或倾斜的面。
4）调整轴向尺寸：
以上都为标准件，设计时除特殊情况外，一般按国标选用，普通螺纹按制造精度分为粗制，精制两类：
粗制螺纹紧固件：
多用于土建，木结构及其它次要场合。
精制螺纹紧固件：
广泛应用于机器设备中。
10-5螺纹联接的预紧和防松
一、预紧：
大多数螺栓联接在装配时要拧紧螺母，这时螺栓联接受到预紧力的作用。
1、目的：
预紧的目的是增强联接的可靠性，紧密性和防松能力。
2、拧紧力矩：
在拧紧螺栓联接的过程中，加于扳手上的拧紧力矩T，须克服螺旋副相对转动的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2，故:
T=T1+T2=Q0d2/2tg（λ+ρ’）+fcQ◦rf（10-9）
式中：
Q0：
预紧力fc：
摩擦系数（螺母与被联接件支承面间的）无滑动时，fc=0.15
d2：
螺纹中径rf：
支承面摩擦半径
D1,d为螺纹支承面的外径和内径。
对于M10—M68的粗牙螺纹，若取f’=tgρ’=0.15及fc=0.15，式（10-9）可简化为：
T≈0.2Q0dNmmd：
螺纹公称直径（mm）。
Q0：
为预紧力N。
3、T的测定：
（拧紧力矩）
在装配重要的螺栓联接（如气缸盖螺栓联接）时，若预紧力φ。
过小，将使结合面在工作载荷作用下松动：
若Q0过大，又可能拧断螺栓。
因此，在装配过程中，对拧紧力矩（或Q0）要严格控制。
T的测定方法：
（1）测力矩板手（图10-18）（是比较方便的方法，有标尺指导）。
（2）测量拧紧时螺栓的伸长变形量。
（精确的方法）。
（3）靠人工经验来确定。
（不够准确）
对重要的有强度要求的螺栓联接，如无控制拧紧力矩的措施，不宜采用小于M12—M16的螺栓。
二、防松：
联接所用的三角螺纹，都能满足自锁条件（升角较小，
=1.5。
-3.5。
）在静载荷和工作温度变化不大时，联接不会发生松脱。
但在冲击，振动或变载及温度变化大时。
预紧力可能在一瞬间消失，联接有可能自动松脱，就容易发生事故，所以在设计螺栓时，必须考虑防松问题。
防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。
防松的方法很多（表10—3）。
1、靠摩擦防松：
（挂图、实物）
a双螺母：
薄的在上，厚的在下或两者都一样，在螺杆伸出端拧两个螺母，利用两个螺母的对顶作用使两螺母之间的螺栓始终受到附加拉力和附加摩擦力，而螺母受到压缩，构成螺纹副轴向压紧，从而防止联接松动。
这种方法结构简单，可用于低速重载场合。
但在载荷剧烈变化时，双螺母防松仍不可靠，螺母又多一倍，结构尺寸，重量都要增加，所以目前用的不多。
b弹簧垫圈：
螺母拧紧后，弹簧垫圈被压平，垫圈的弹性力使螺旋副到轴向压紧，产生摩擦力来防止联接松动，垫圈斜口的夹端抵住被联接件和螺母的支承面，也有助于防止螺母松动。
方法简单，使用广泛。
C尼龙锁紧螺母：
螺母中嵌有尼龙圈，拧上后尼龙圈内孔被胀大，箍紧螺栓。
2、靠机械防松：
（直接锁住）
这种方法是利用便于更换的机械止动元件直接防止螺纹副相对转动。
a开口销和槽形螺母：
螺杆末端钻一小孔，螺母带有槽，螺母拧紧后，孔槽相对，然后用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，再将销和尾部分开与螺母贴紧，使螺母紧锁在螺栓身上。
此法防松可靠，但安装较费工时，且不经济。
b圆螺母用带翅垫片：
使垫片内翅嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后，将垫片外翅之一折嵌入（弯入）螺母的一个槽内。
即可防松。
C止动垫片：
将垫片折边以固定螺母和被联接件的相对位置。
3其它方法：
（破坏螺旋副，永久止动）
冲点，焊住或粘合：
拧紧螺母后，将螺栓和螺母焊接处，或用冲头冲2—3个点，防止其相对转动，粘合：
用粘合剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后，粘合剂能自行固化，防松效果好。
永久止动，用于装配后不再拆处。
10-6螺栓联接的强度计算：
这里主要讨论单个螺栓联接的计算，它也适用于双头螺柱和螺钉的联接。
螺栓拉断
螺栓主要失效形式：
螺纹的压溃和剪断
经常装拆会因磨损而发生滑扣现象
在静载荷作用下，螺旋的螺纹部分出现塑性变形的断裂。
在变载荷作用下，螺栓有应力集中部位，如螺纹部分，钉头与柱体的过渡部分易发生疲劳断裂现象。
前已所述，设计螺纹联接时，一般选用标准螺纹零件，标准件的各部分尺寸如：
公称直径，螺纹等，螺母高度H等，都是根据等强度原则（螺纹根部抗拉强度与螺纹面的抗挤压强度相等）及使用经验规定的，所以，采用标准件时，这些部分都不须进行强度计算。
只要对螺纹零件危险部分进行强度计算（主要确定螺纹小径d1），然后按照标准选定螺纹公称直径（大径）d及螺距P等。
一、松螺栓联接：
松螺栓联接装配时，不需把螺母拧紧，加载之前，螺栓不受力（除有关零件自重，其一般很少，强度计算时可略去），工作时螺栓才受到轴向拉力Q的作用。
图10-20所示吊钩尾部的联接是其应用实例。
当承受轴向工作载荷Q（N）时，其强度条件为：
=Q/（πd
）/4≤[
]
d1：
螺纹小径mm[
]：
许用拉应力N/mm
例10-3P147
二、紧螺栓联接：
1、只受预紧力的紧螺栓联接
为了保证螺栓联接的可靠性和紧密性，必须使螺栓在承受载荷之前，具有足够的预紧力Q。
，螺栓受到预紧力Q。
时，螺栓危险截面（即螺纹小径d1处）。
除受拉应力外：
=4Q./（πd
）外，还受到螺纹力矩T1所引起的扭切应力：
=16T1/（πd
）=16Q.tg（λ+ρ’）/（πd
）=8d2tg（λ+ρ’）Q./（πd
）
对于：
常用的M10-M68的钢制普通螺纹：
取d2,d1和λ的平均值，并取tgρ’=f’=0.15得
≈0.5
。
按第四强度理论（最大形变能理论），当量应力σe为：
σe=（σ2+3
2）1/2=[σ2+3（0.5σ）2]1/2≈1.3
≤[
]。
故螺纹部分的强度条件为：
4*1.3Q./（πd
）≤[
]（10-12）。
上式说明：
这类紧螺栓联接的螺栓，虽然同时受到拉伸和扭转的复合作用，但其当量应力约为拉应力的1.3倍。
因此，为了简化计算，仍可按拉应力计算，而将螺栓所需的轴向载荷（即预紧力Q。
）增大30%，以考虑扭转的影响。
式（10-12）。
[
]：
螺栓的许用应力，N/mm2，其值见10-7。
2、受横向工作载荷的螺栓强度：
1）用普通螺栓联接，图10-22
这种螺栓联接，承受垂直于螺栓轴线的横向工作载荷R，螺栓与孔之间留有间隙。
横向载荷并不直接作用在螺栓杆上，螺母拧紧后，被联接件受预紧力Q。
的作用而压紧，此种联接所受的横向载荷靠被联接件结合面间的摩擦力来传递。
工作时，若结合面内的摩擦力足够大，则被联接之间不会发生相对滑动。
因此：
a）螺栓所受的预紧力为：
Q0≥CR/（mf）。
（10-13）
b）强度条件：
1.3Q0/（πd12/4）
[σ].设计式：
d1≥
式中：
c:
可靠性系数，通常取：
C=1.1-1.3;
m:
接合面数目。
f:
接合面摩擦系数，对于钢或铸铁件，可取：
f=0.1-0.15。
c）分析：
从（10-13）式中来看，当f=0.15,c=1.2,m=1时,Q0≥8R,即预紧力应为横向载荷的8倍时才不会滑动。
所以，螺栓联接靠摩擦力来承受横向载荷时，其尺寸是较大的，且不可靠，高载时更是如此。
d）措施：
用减载键，套和销来承担横向工作载荷，而螺栓仅起联接作用。
这种具有减载装置的联接，其联接强度是按键、套筒或销的强度条件进行校核，并不计螺栓预紧力的作用。
2）用铰制孔螺栓联接：
用铰制孔螺栓联接需适当拧紧，但预紧力较小，一般计算时略去不计。
工作时，螺栓工作在接合面处受剪，并与被联接件孔壁互压，此时，联接损坏有：
a螺栓剪断。
b栓杆和孔壁中弱者压坏。
所以强度条件为：
τ=R/（mπd02/4）≤[τ]。
——螺栓抗剪切强度计算。
σp=R/（d.δ）≤[σp]——孔壁抗挤压强度条件。
式中：
d0：
螺栓受剪面的直径。
mm。
（大径）
δ：
螺栓杆与被联接件孔壁间接触受压的最小轴向长度mm。
[τ]：
螺栓许用切应力N/mm2。
[σp]：
螺栓或孔壁的许用挤压应力N/mm2。
3、受轴向工作载荷的螺栓强度：
图10-25，图10-26。
如图10-25所示（P149）的气缸盖螺栓联接是这种联接的典型例子。
其轴向载荷的作用线和螺栓轴线一致。
设：
流体压力为P，螺栓数为E，则缸体周围每个螺栓承载的轴向载荷为：
Qe=p·лD2/（4Z）
A）螺栓总载荷的确定：
此种螺栓受有预紧力和轴向工作载荷，但螺栓实际承受的拉抻载荷：
Q
Q0+Qe
现说明如下：
如图10-26（P149）为螺栓和被联接件受载前后的情况。
图a为螺栓刚好拧紧到和被联接件接触，但还未发生变形的情况。
图b为螺栓拧紧后，但未加轴向载荷的情况，这时螺栓只受预紧力Q0的作用。
螺栓受拉力Q0而伸长了
b0，被联接件受Q0而缩短了
c。
图c为螺母拧紧后加上轴向载荷Q0的情况，此时：
螺栓的伸长量增加Δ
而成为
b0+Δ
；相应的拉力就是螺栓总拉伸载荷Q；
与此同时:
被联接件则随着螺栓的伸长而弹回，其压缩时减少了Δ
，为
c0-Δ
，与此相应的压力就是残余预紧力φr（图c）。
工作载荷Qe和残余预紧力一起作用在螺栓上（图10-26c），根据螺栓的静力平衡条件：
螺栓总拉力为工作载荷与被联接件给它的残余预紧力之和:
Q=Qe+QrQ:
螺栓总拉伸载荷。
Qe：
工作载荷。
Qr：
残余预紧力（由于连续拉伸的结果还剩下的预紧力）。
图10-27的a,b分别表示Q0与δb0.（杆的变形量），δc0（被联接件的变形量）的关系，由图可知，力与变形的比值：
Q0/δb0=tgQb=Kb—杆的刚度（单位变形所需的力）。
Q0/δc0=tgQc=Kc—被联接件的刚度。
在联接未受工作载荷时，螺栓中的拉力和被联接件的压缩力都等于Qo，所以把图a和b合并得图c。
从图10-27可知：
承受工作载荷Qe以后，螺栓的伸长量为δb0+Δδ相应的总拉伸载荷为Q，被联接件的压缩量为δc0-Δδ，相应的残余预紧力为Qr，而Q=Qe+Qr。
从图10-27还可以看出：
（可导出各力之间的关系，以及Kb,Kc，对这些力的影响）。
Q=Q0+
Qb=Q0+Kb
δ
Qr=Q0-
Qc=Q0-Kc
δ
由图c可看出：
Qe=
Qb+
Qc=Kb
δ+Kc
δ
即:
∆Δδ=Qe/（kb+kc）代入上两式得：
Q=Q0+Qekb/（kb+kc）（10-18）
Qr=Q0-Qe[1+kb/（kb+kc）]（10-19）
式中：
Kb/（Kb+Kc）,螺栓的相对刚性系数。
在0-1之间变化，表10-4
当工作载荷Qe没有变化时，可取:
Qr=（0.2-0.6）Qe
当工作载荷Qe有变化时，可取:
Qr=（0.6-1.0）Qe
对于有紧性要求的联接（压力容器螺栓联接）：
Qr=（1.5-1.8）Qe
B）强度条件：
一般计算中，可先根据联接的工作要求规定残余预紧力Qr，然后由Q=Qe+Qr，求出总拉伸载荷Q，则螺栓螺纹部分的强度条件为：
1.3Q/（πd12/4）≤[
]（10-17）
[
]：
螺栓的许用拉应力，表10-6
式中1，3值是考虑螺栓受轴向工作载荷时，可能需要补充拧紧（应尽量避免）此时，应计入扭切应力的影响。
C）变载时的强度条件：
（如汽缸上的联接螺栓，气缸活塞上下运动）。
若轴向载荷Qe：
在0-Qe间周期变化。
则螺栓总载荷Q：
在Q0-Q间变化。
受变载螺栓的粗略计算，可按总伸载荷Q进行。
其强度条件仍为：
（10-17）式1.3Q/（πd12/4）≤[
]。
所不同的是许用拉力。
[
]按表10-6和10-7在变载荷项内查取。
10-7螺栓的材料和许用应力
螺栓常用材料：
（A2，A3，10，35和45钢）。
重要、特殊用途的螺纹联接用：
15Cr,40Cr,30CrMnsi等机械性能较高的合金钢。
螺栓联接的许用应力及安全系数见表10-6和10-7，（P156-157）。
例：
10-4P152（略）
10-8提高螺栓联接强度的措施
绝大多数情况下，螺栓联接的强度取决于螺栓的强度（其损坏形式多为螺栓杆部分的疲劳断裂），通常都发生在应力集中较严重处，即1、螺栓头部2、螺栓收尾部和3、螺母支承平面所在处的螺纹（图10-28），下面介绍一下影响螺栓强度的因素和提高强度的措施。
一、降低螺栓总拉抻载荷Q的变化范围：
螺栓轴向载荷Qe在0-Qe间变化时，
螺栓总拉伸载荷Q在Q0-[Q0+QeKb/（Kb+Kc）]之间变化。
从式中看出，若减小螺栓刚度（Kb↓）或增大被联接件刚度（K↑）
都可以减小Q↓的变
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