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本書概述了在螺紋聯接的設計和評估時應注意的基本原理及相關事項。內容包括螺紋聯接設計的基本過程、螺紋聯接的故障現象、螺紋聯接的原理、螺紋聯接設計中所涉及的知識、聯接設計可靠性測試過程中需要注意的事項、導致螺紋聯接故障原因的關鍵點、螺紋聯接檢查方法以及常用的螺栓、螺母之外的其他緊固件的聯接方法；詳細介紹了螺紋聯接設計計算實例。為便于理解，本書盡可能避免了偏重于嚴密性的細致描述以及特殊情況的記述，把理解螺紋聯接的通用基礎知識作為第一目標。

    本書的內容是作者在豐田汽車公司長期工作所獲得的知識和經驗。

 

目錄

序

譯者的話

前言

第1章螺紋聯接設計的基本

過程1

第2章螺紋聯接的故障現象3

21擰緊過程中的故障3

22擰緊過程后的故障4

23故障的特點和原因5

第3章螺紋緊固件的基本

原理7

31螺紋緊固件的力學原理7

311斜面原理7

312緊固扭矩與螺栓軸向預緊力

之間的關系8

313螺栓軸向預緊力與螺栓、被

聯接件的彈性變形之間的

關系12

314外加載荷和施加在螺栓上的

載荷之間的關系14

315螺栓和被聯接件的彈簧

常數19

32螺紋緊固件的裝配24

321軸向預緊力作用下螺栓的

屈服24

322扭矩（緊固）法27

323塑性區緊固法29

324其他裝配方法31

33螺栓的靜態失效32

331螺栓的拉伸斷裂32

332螺栓的剪切斷裂32

34螺栓的疲勞斷裂33

341疲勞斷裂33

342螺紋的疲勞斷裂34

343偏心載荷作用下的系統

形變圖35

344螺紋的疲勞極限36

35螺紋失效38

36螺栓的延遲斷裂43

37被聯接件的分離45

38被聯接件的滑動46

39螺栓松動47

391旋轉松動47

392非旋轉松動57

393防松措施67

310螺紋規格72

3101螺紋的基本形狀72

3102螺紋牙底的形狀73

3103外螺紋的應力面積73

3104支承面面積74

3105螺栓和螺母的力學性能74

3106螺栓頭下圓角半徑76

第4章螺紋聯接設計方法77

41確定作用在機器（系統或部件）

上的載荷78

42計算作用在螺紋聯接系統上的

載荷79

43將螺紋聯接系統上的載荷分解成

剪切載荷分量、拉伸載荷分量

和偏心量79

44防止各種問題發生的研究79

441與剪切載荷Ws有關的

研究79

442（純）拉伸載荷的研究83

443偏心拉伸載荷的研究85

45螺栓尺寸、螺栓強度和緊固扭矩

的確定86

46對過度擰緊和應力腐蝕開裂的

研究88

47使用樣件進行功能驗證試驗89

第5章螺紋聯接可靠性評價

方法90

51樣品的條件90

52試驗載荷91

521概述91

522最大保證載荷91

523防滑保證載荷91

524防松保證載荷91

525防分離保證載荷92

526防疲勞保證載荷92

527溫度92

53故障分析跡象92

531是否擰緊92

532螺栓失效原因93

533松動及其原因研究93

54故障特征99

541剪切載荷作用下的旋轉

松動99

542拉伸載荷作用下的螺栓

疲勞斷裂100

543蠕變（應力松弛）引起的

松動100

55松動的測量方法101

551殘余扭矩的測量方法101

552螺栓和螺母的松動角度測量

方法102

553彈簧墊圈上升量測量

方法103

554檢查旋轉和滑動存在的

方法103

555殘余軸向預緊力的測量

方法104

56軸向預緊力的測量方法104

561使用超聲軸向預緊力測

量儀的方法104

562使用螺栓貼應變片的測量

方法106

563使用壓力傳感器的方法108

57螺紋緊固件摩擦系數的測量

方法109

571樣品109

572測量裝置109

573擰緊速度110

574螺紋摩擦系數、支承面摩擦

系數和總摩擦系數的

計算110

螺紋緊固件聯接工程目錄第6章螺紋聯接的檢查方法113

61緊固扭矩和檢查扭矩之間的

關系113

62緊固扭矩的檢查114

63緊固扭矩的監測和記錄114

64根據軸向預緊力進行的檢查114

第7章各類螺紋緊固件的

使用116

71墊片116

711墊片的承載表面功能117

712墊片的隔離功能117

713彈簧墊圈的彈簧功能118

714墊片的必要性120

72雙頭螺柱120

73自攻螺釘121

74止動部件122

741螺紋阻力型止動123

742機械式止動124

743支承面阻力型止動125

744膠粘劑125

745如何評價止動部件的

性能125

75雙螺母128

76粗牙螺紋和細牙螺紋128

77支承面角度129

第8章螺紋設計計算實例131

81承受剪切載荷的聯接系統：曲軸

和飛輪之間的聯接131

82承受扭轉載荷的聯接系統：曲軸

和帶輪之間的聯接137

83承受偏心拉伸載荷的聯接系統：

連桿和連桿蓋之間的聯接145

84承受慣性力的聯接系統：安裝

計算機152

85承受一次性大沖擊載荷的聯接

系統：安全帶肩帶固定器的

安裝156

86電氣功能件的聯接系統：車窗

玻璃電動升降器的安裝162

87暴露于高溫下的聯接系統：

排氣歧管和排氣管之間的

聯接166

第9章為進一步理解螺紋緊固件

進行的計算練習171

附錄185

附錄A附圖185

附圖1~6六角頭螺栓（粗牙）

的T-F-μ-σy

圖185~188

附圖7~12六角法蘭面螺栓（細

牙）的T-F-μ-σy

圖188~191

附圖13~18小六角頭螺栓（細牙）的T-F-μ-σy

圖191~194

附錄B附表194

附表1螺紋中徑、底徑、應力面積

（As）和牙底橫截面積（A3）

一覽表194

附表2外螺紋零件（粗牙和細牙

螺紋）軸向拉伸試驗中最

小屈服載荷196~197

附表3材料的臨界面壓198

附表4支承面積Aw（最小值）和

應力面積As比值表199

附表5支承面等效摩擦直徑

dw200

附表6接觸面的摩擦系數201

附表7不同材料的熱膨脹系數α、

彈性模量E和剪切

模量G201

附表8推薦的螺紋臨界嚙合

長度值203

附表9從維氏硬度值獲得的鋼鐵

材料（光滑試樣）強度值

的估算203

附錄C符號列表204

參考文獻207