螺紋聯接的案例
Ansys WorkBench “等強度”螺紋聯接之內錐螺母靜力分析
與普通螺紋聯接的不同，在每圈螺紋上都有應力，雖然在下端幾圈應力有些大，但是比起普通螺紋聯接，更加接近“等強度”。
下圖是使用相同條件求解出的普通螺紋聯接的應力圖，很明顯應力集中在前幾圈。
查看“等強度”螺紋聯接中螺栓的等效應力，在每圈螺紋上都要一些相同顏色的應力區域。
【靜力分析】Ansys WorkBench “等強度”螺紋聯接之內錐螺母靜力分析 ￥50
長期以來，人們應用普通螺紋聯接時主要考慮螺紋副旋合長度和部分長度的螺紋承受載荷，如果要使螺紋副旋合長度內，全部螺紋承受載荷，需要螺紋副的旋和精度非常高，也會使成本驟漲，于此同時無論是多么高精度的螺紋，都不可避免存在螺旋線誤差和牙型角誤差，不可能使全部螺紋承受載荷。所以需要另辟蹊徑，通過結構設計使得螺紋聯接達到“等強度”的效果。
之前有分析過的錐螺紋聯接，螺栓和螺母上都是有錐度的螺紋，應力集中在前兩圈螺紋上。本次的“等強度”螺紋聯接中螺母是具有錐度的螺紋，而螺栓是普通螺紋。螺栓的下端與內錐螺母的下端（小直徑）旋合在一起，在不受力的情況下，螺母的上端（大直徑）和螺栓的上端是不接觸的，并且從下端到上端間隙逐漸增大；受力后，應力先從下端出現，逐漸延伸到上端。
以下是內錐螺母與普通螺母的螺紋聯接區別，左邊是內錐螺母，截取中間部分螺母和螺栓沒有接觸；而右邊是普通螺母，截取中間部分螺母和螺栓有一側的面是接觸的。
螺紋聯接是復雜曲面，直接導入后打開系統默認無法處理會不予以顯示，需要在導入模型后雙擊Geometry在SCDM中打開生成模型，再雙擊Model進入分析模塊。
模型由三個零件組成，螺栓、內錐螺母（錐度1:100）和墊板。
展開 Ansys WorkBench 錐螺紋靜力分析
WorkBench中的Bolt Thread可以使用簡單的面接觸對來模擬螺紋聯接，但是僅限于普通螺紋聯接，如果是錐螺紋聯接就必須使用實際的螺紋聯接進行分析。
螺紋聯接是復雜曲面，直接導入后打開系統默認無法處理會不予以顯示，需要在導入模型后雙擊Geometry在SCDM中打開生成模型，再雙擊Model進入分析模塊。
模型由三個零件組成，螺栓、螺母和墊板。剖開模型即可看到螺栓與螺母上的螺紋聯接。
錐度1:16。
材料使用默認的結構鋼（Structural Steel）。
螺母與墊板、螺栓與墊板之間的接觸都是有摩擦接觸，接觸面使用系統默認。
點擊A4下Connections > Contacts > Contact Region 1/ Contact Region 2> Definiton > Type：Frictional；Friction Coefficient：0.15。
螺紋聯接需要設置接觸面，系統默認的接觸面過于繁雜，有些面并沒有接觸到。在螺紋聯接中，往往只有一側面受力。
根據上圖中的接觸圖選中相應面設置螺紋聯接的接觸。
點擊A4下Connections > Contacts > Contact Region 3>Scope > Contact 和Target選擇相應的面。
展開 這20個機械設計知識點很實用，收藏了
1．螺紋聯接的防松的原因和措施是什么?
答：原因——是螺紋聯接在沖擊，振動和變載的作用下，預緊力可能在某一瞬間消失，聯接有可能松脫，高溫的螺紋聯接，由于溫度變形差異等原因，也可能發生松脫現象，因此在設計時必須考慮防松。措施——利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和開口銷，止動墊片等，其他方法防松，如沖點法防松，粘合法防松。
2．提高螺栓聯接強度的措施
答：（1）降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍：
a，為了減小螺栓剛度，可減螺栓光桿部分直徑或采用空心螺桿，也可增加螺桿長度，
b，被聯接件本身的剛度較大，但被鏈接間的接合面因需要密封而采用軟墊片時將降低其剛度，采用金屬薄墊片或采用O形密封圈作為密封元件，則仍可保持被連接件原來的剛度值。
（2）改善螺紋牙間的載荷分布，
（3）減小應力集中，
（4）避免或減小附加應力。
3．輪齒的失效形式
答：（1）輪齒折斷，一般發生在齒根部分，因為輪齒受力時齒根彎曲應力最大，而且有應力集中，可分為過載折斷和疲勞折斷。
（2）齒面點蝕。
（3）齒面膠合。
（4）齒面磨損。
（5）齒面塑性變形。
展開 
這20個機械設計知識點很實用，收藏了
1．螺紋聯接的防松的原因和措施是什么?
答：原因——是螺紋聯接在沖擊，振動和變載的作用下，預緊力可能在某一瞬間消失，聯接有可能松脫，高溫的螺紋聯接，由于溫度變形差異等原因，也可能發生松脫現象，因此在設計時必須考慮防松。措施——利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和開口銷，止動墊片等，其他方法防松，如沖點法防松，粘合法防松。
2．提高螺栓聯接強度的措施
答：（1）降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍：
a，為了減小螺栓剛度，可減螺栓光桿部分直徑或采用空心螺桿，也可增加螺桿長度，
b，被聯接件本身的剛度較大，但被鏈接間的接合面因需要密封而采用軟墊片時將降低其剛度，采用金屬薄墊片或采用O形密封圈作為密封元件，則仍可保持被連接件原來的剛度值。
（2）改善螺紋牙間的載荷分布，
（3）減小應力集中，
（4）避免或減小附加應力。
3．輪齒的失效形式
答：（1）輪齒折斷，一般發生在齒根部分，因為輪齒受力時齒根彎曲應力最大，而且有應力集中，可分為過載折斷和疲勞折斷。
（2）齒面點蝕。
（3）齒面膠合。
（4）齒面磨損。
（5）齒面塑性變形。
展開 雙頭螺栓作用是什么？為什么選雙頭螺栓？
04
防松目的
實際工作中，外載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯接松動，如經反復作用，螺紋聯接就會松弛而失效。因此，必須進行防松，否則會影響正常工作，造成事故。
05
表面處理
雙頭螺栓一般都需要經過表面處理，螺栓表面處理的種類很多，一般常用的有電鍍、發黑、氧化、磷化、非電解鋅片涂層處理等。但是，電鍍緊固件在緊固件的實際使用中占有很大的比例。尤其在汽車、拖拉機、家電、儀器儀表、航天航空、通訊等行業和領域中使用更為廣泛。
然而，對于螺紋緊固件來說，使用中不僅要求具有一定的防腐能力，而且，還必須保證螺紋的互換性，在這里也可稱之為旋合性。為了同時滿足螺紋緊固件在使用中要求的"防腐"和"互換"雙重使用性能，制定專門的電鍍層標準是非常必要的。
GB/T5267.1-2002[螺紋緊固件 電鍍層]標準是國家標準"緊固件表面處理"系列標準之一，該標準包括：GB/T5267.1-2002 [緊固件 電鍍層]；GB/T5267.2-2002 [緊固件 非電解鋅片涂層] 兩標準。本標準等同采用國際標準ISO4042；1999 [螺紋緊固件電鍍層]。本標準代替GB/T5267-1985 [螺紋緊固件電鍍層]標準。
展開 接觸資料
接觸資料
預緊力.pdf
BOLT.doc
CAE常用材料彈性模量及泊松比摩擦系數.doc
Ansys螺栓聯接的接觸分析.pdf
法蘭、螺栓連接系統的三維有限元分析.pdf
l螺紋聯接預緊力方面資料[1].pdf
接觸分析.pdf
【專業知識】這些簡單的機械知識，你還記得多少？
（一）整體斷裂 （二）過大的殘余變形 （三）零件的表面破壞 （四）破壞正常工作條件引起的失效
2、為什么螺紋聯接常需要防松？防松的實質是什么？有哪幾種防松措施？
答：一般螺紋連接能滿足自鎖條件而不會自動松脫，但在受振動或沖擊載荷下，或是溫度變化較大時，連接螺母可能會逐漸松動。螺紋松動的主要原因是螺紋副之間的相對轉動造成的，因此在實際設計時，必須采用防松措施，常采用的措施主要有以下幾點：1、摩擦防松---保持螺紋副之間的摩擦力以防松，如添加彈簧墊圈，對頂雙螺母；2、機械防松---采用止動零件來保證防松，常采用的是槽形螺母和開口銷等；3、破壞螺紋副防松---破壞及改變螺紋副關系，例如沖擊法。
3、螺紋聯接中擰緊目的是什么？舉出幾種控制擰緊力的方法。
答：螺紋連接中擰緊的目的是讓螺栓產生預緊力，預緊的目的在于增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現縫隙或發生相對滑動?？刂茢Q緊力的有效方法是測力矩扳手或定力矩扳手，當達到需要的力矩時，鎖緊即可；或者采用測量螺栓伸長量的方法來控制預緊力。
4、帶傳動的彈性滑動與打滑有何區別？設計V帶傳動時，為什么要限制小帶輪的dmin？
答：彈性滑動是帶傳動的固有特性，是不可避免的。當存在拉力差并且帶是彈性體，就會發生彈性滑動現象。打滑是由于過載造成的，是一種失效形式，是可以避免的，而且必須避免。原因：打滑發生在小帶輪上，外載越大，兩邊的拉力差就越大，就導致彈性滑動區增大，當包角內都發生彈性滑動現象時就發生打滑現象。彈性滑動是量變，打滑是質變。小輪直徑小，包角小，摩擦接觸面積小，容易打滑。
展開 CAE工程分析 | 螺紋連接：工程校核考慮
因此，在探索如何使用CAE分析工具處理和校核螺紋連接之前，首先需要了解工程校核中對于螺紋連接一般需要考慮哪些內容，這些內容的學習可以幫助我們更加全面深入地了解螺紋連接的要點。
文章主要參考書籍：《螺紋緊固件聯接工程》-酒井智次。
02 校核考慮
擰緊（預緊）狀態
為了讓螺栓起到正常的連接作用，首先需要將螺栓擰緊，使得被連接件緊密相連。在這個過程中，如果單獨拿出螺栓部分，可以觀察到螺栓主要受到兩種載荷作用：
①軸向預緊載荷F
②螺紋扭矩載荷Ts
軸向預緊力載荷大家相對比較容易理解，螺母的旋轉運動會通過螺紋使得螺栓桿產生軸向伸長（斜面原理），這樣螺栓由于伸長會在內部產生拉力載荷，當拉力載荷達到我們預期的夾緊程度時會稱為預緊力F。
螺紋扭矩載荷產生的原因是由于：螺栓預緊過程中，螺母和螺栓的嚙合螺紋之間會產生較大的接觸壓力，而接觸壓力fN的作用會直接導致沿著螺紋嚙合方向摩擦力fs的產生，由于摩擦力是繞著螺栓圓周分布，因此會產生扭矩載荷Ts，而Ts（螺紋扭矩）=T（施加扭矩）-Tw（支撐面扭矩）
此時螺栓桿表面的等效應力σeq的計算包含：
①預緊力F產生的拉應力σ
②螺紋扭矩Ts產生的扭轉切應力τ
如果這個過程中螺栓主要表面發生了屈服，那么軸向預緊力F和施加扭矩T將出現非線性關系，因此
使用扭矩法擰緊螺栓時，必須避免螺栓主要表面的屈服
，并且一旦表面發生屈服，螺栓在后續受載繼續產生塑性變形的話，非旋轉松動較容易產生。
展開 【經驗分享】各種密封方式的失效原因全解
螺紋密封
螺紋密封在泵上一般有兩種形式，一種是螺紋聯接墊片密封，一種是螺紋加填充劑密封，二者皆用于小直徑螺紋連接的密封場合。螺紋聯接墊片密封的密封件是墊片，而螺紋只起提供壓緊力的作用。密封的效果除了墊片的本身性能外。密封面的粗糙度以及與螺紋孔的相對幾何位置精度對密封效果影響也很大。于由密封墊片在擰緊螺紋時不僅承受壓緊力，還承受扭矩，使墊片產生變形甚至損壞，因此，當墊片為非金屬時，一般只適用于壓力不高的場合，如果墊片為金屬則適用壓力可達30Mpa以上。
泵上經常使用的絲堵，則是另一種螺紋密封形式。由于考慮到絲堵制造的經濟性，一般單靠螺紋的配合不能起到密封作用，往往用生膠帶，密封膠等填充物填充螺紋的密封間隙。其承壓能力取決于螺紋的制造精度和材質，與絲堵和螺紋孔的配合形式沒有關系。螺紋孔與絲堵無論采用"錐對錐"還是"柱對錐"，密封效果相同，只是使用地域不同而已。我國目前兩種形式同等采用。影響密封效果的常見原因是在加工螺紋底孔時尺寸偏大，使螺紋牙形變短，牙頂變寬，造成密封面減小，當密封壓力升高后產生泄漏，甚至將絲堵壓出。由于填充物被密封介質腐蝕而產生泄漏的現象在化工行業的用泵中也時有發生，因此對填充物的選擇也是密封考慮的因素之一。
螺旋密封
螺旋密封也是動力密封的一種形式，它是在旋轉的軸上或者在軸的包容套上加工出螺旋槽，軸和套之間充有密封介質。軸的旋轉使螺旋槽產生類似于泵的輸送作用，從而阻止密封液的泄漏。
展開 螺栓失效的熱力耦合疲勞仿真分析
2、螺栓失效模式與主要原因
2.1、 拉伸（伸長變形）、斷裂
? 超擰
? 材料缺陷
2.2、 咬死
? 螺紋間隙減少至零
? 螺紋壓力面粘著
2.3、 滑牙（脫扣）
? 螺紋脫碳
? 螺母高度不足
2.4、 熱疲勞
? 螺紋擰緊速度過快（摩擦熱）
? 高溫
研究內容
1、 單螺栓數值仿真模型
△圖1：單螺栓數值模擬技術路線
2、 螺栓失效模式及準則
2.1 單螺栓數值模擬
2.2 溫度載荷
△圖2：螺栓頭部及接觸面接觸狀態變化
2.3 評價標準
① RF (N)：剩余軸向力/預緊力比值（首先考慮指標）
② RT (N)：擰松力矩/預緊力矩，RF (N)下降但RT (N)不一定下降（咬合現象）
△圖3：螺栓松動實驗
△圖4：典型的螺紋聯接松動曲線
3、 整機模型數值仿真分析
△圖5：整機數值模擬技術路線
4、 失效模式、
展開 
各種螺紋的加工方法，真的一個比一個更牛！
這種方法適于磨削精密絲杠、螺紋量規、蝸桿、小批量的螺紋工件和鏟磨精密滾刀。多線砂輪磨削又分縱磨法和切入磨法兩種?？v磨法的砂輪寬度小于被磨螺紋長度，砂輪縱向移動一次或數次行程即可反螺紋磨到最后尺寸。切入磨法的砂輪寬度大于被磨螺紋長度，砂輪徑向切入工件表面，工件約轉1.25轉就可磨好，生產率較高，但精度稍低，砂輪修整比較復雜。切入磨法適于鏟磨批量較大的絲錐和磨削某些緊固用的螺紋。
4
螺紋研磨
用鑄鐵等較軟材料制成螺母型或螺桿型的螺紋研具，對工件上已加工的螺紋存在螺距誤差的部位進行正反向旋轉研磨，以提高螺距精度。淬硬的內螺紋通常也用研磨的方法消除變化，提高精度。
5
攻絲和套絲
攻絲是用一定的扭距將絲錐旋入工件上預鉆的底孔中加工內螺紋。
套絲是用板牙在棒料(或管料)工件上切出外螺紋。攻絲或套絲的加工精度取決于絲錐或板牙的精度。加工內、外螺紋的方法雖然很多，但小直徑的內螺紋只能依靠絲錐加工。攻絲和套絲可用手工操作，也可用車床、鉆床、攻絲機和套絲機。
神一般的攻絲技術
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螺紋滾壓
用成形滾壓模具使工件產生塑性變形以獲得螺紋的加工方法。螺紋滾壓一般在滾絲機。搓絲機或在附裝自動開合螺紋滾壓頭的自動車床上進行，適用于大批量生產標準緊固件和其它螺紋聯接件的外螺紋。
滾壓螺紋的外徑一般不超過25毫米，長度不大于100毫米，螺紋精度可達2級(GB197-63)，所有坯件的直徑大致與被加工螺紋的中徑相等。滾壓一般不能加工內螺紋，但對材質較軟的工件可用無槽擠壓絲錐冷擠內螺紋(最大直徑可達30毫米左右)，工作原理與攻絲類似。冷擠內螺紋時所需扭距約比攻絲大1倍，加工精度和表面質量比攻絲略高。
展開 螺紋的八種加工方式匯總
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螺紋研磨
用鑄鐵等較軟材料制成螺母型或螺桿型的螺紋研具，對工件上已加工的螺紋存在螺距誤差的部位進行正反向旋轉研磨，以提高螺距精度。淬硬的內螺紋通常也用研磨的方法消除變形，提高精度。
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攻絲和套絲
攻絲：是用一定的扭距將絲錐旋入工件上預鉆的底孔中加工出內螺紋。
套絲：是用板牙在棒料（或管料）工件上切出外螺紋。攻絲或套絲的加工精度取決于絲錐或板牙的精度。
加工內、外螺紋的方法雖然很多，但小直徑的內螺紋只能依靠絲錐加工。攻絲和套絲可用手工操作，也可用車床、鉆床、攻絲機和套絲機。
第二大類：螺紋滾壓
用成形滾壓模具使工件產生塑性變形以獲得螺紋的加工方法，螺紋滾壓一般在滾絲機搓絲機或在附裝自動開合螺紋滾壓頭的自動車床上進行。適用于大批量生產標準緊固件和其他螺紋聯接件的外螺紋。
展開 螺紋的八種加工方式匯總，做機加工必知
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5
攻絲和套絲
攻絲
是用一定的扭距將絲錐旋入工件上預鉆的底孔中加工出內螺紋。
套絲
是用板牙在棒料（或管料）工件上切出外螺紋。攻絲或套絲的加工精度取決于絲錐或板牙的精度。
加工內、外螺紋的方法雖然很多，但小直徑的內螺紋只能依靠絲錐加工。攻絲和套絲可用手工操作，也可用車床、鉆床、攻絲機和套絲機。
第
二大
類：螺紋滾壓
用成形滾壓模具使工件產生塑性變形以獲得螺紋的加工方法，螺紋滾壓一般在滾絲機搓絲機或在附裝自動開合螺紋滾壓頭的自動車床上進行。適用于大批量生產標準緊固件和其他螺紋聯接件的外螺紋。滾壓螺紋的外徑一般不超過 25毫米，長度不大于100毫米，螺紋精度可達2級(GB197-63)，所用坯件的直徑大致與被加工螺紋的中徑相等。滾壓一般不能加工內螺紋，但對材質較軟的工件可用無槽擠壓絲錐冷擠內螺紋（最大直徑可達30毫米左右），工作原理與攻絲類似。冷擠內螺紋時所需扭距約比攻絲大1倍，加工精度和表面質量比攻絲略高。
螺紋滾壓的優點：①表面粗糙度小于車削、銑削和磨削；②滾壓后的螺紋表面因冷作硬化而能提高強度和硬度；③材料利用率高；④生產率比切削加工成倍增長，且易于實現自動化；⑤滾壓模具壽命很長。但滾壓螺紋要求工件材料的硬度不超過HRC40;對毛坯尺寸精度要求較高；對滾壓模具的精度和硬度要求也高，制造模具比較困難；不適于滾壓牙形不對稱的螺紋。
展開 【機械設計】機械結構優化設計之裝配工藝設計注意事項，總結的夠全夠專！
改為圖a'結構，則易于拆卸
7.考慮螺紋聯接的工藝性
滾壓加工的雙頭螺栓，其d大于螺紋底徑，若螺孔深度過大，會使螺栓檸不緊或損壞孔口部分螺紋。要控制螺栓上的螺紋長度和螺孔深度，或在螺孔口锪孔，保證螺栓檸緊
圖a只是對螺母止動，而對螺栓并未止動，改進后(圖a')同時對螺栓和螺母止動，保證了止動的確實可靠
圖a因安裝位置的周圍無足夠的空間彎曲止動墊圈的爪，不能止動。
