螺纹连接是一种可拆连接，是机器中最常使用的一种连接方式。本篇主要对轴向螺纹连接的载荷及其分配、提高轴向螺纹连接疲劳强度的方法等进行简单介绍。
一、螺纹连接概述
轴向螺纹连接一般在螺栓上发生疲劳破坏，其危险区域主要有三处，如图1所示。
图1 螺栓的疲劳危险区
其中，1、为与螺母配合部分第一螺牙的根部；2、为螺栓头与螺杆的过渡圆角处；3、为螺纹与光滑部分的过渡区。
其中，如果缩小光滑部分的直径，则可以避免第3个位置处的危险区。因此，对于螺栓连接，重点关注第1和2位置处的危险区。
二、螺纹连接的载荷及其分配
1、螺栓连接载荷
如图2所示，轴向螺纹连接中的轴向载荷为基本载荷。
图2 螺纹连接示意图
其中，轴向载荷包括预紧力T和工作载荷F。但在循环载荷作用下，预紧时产生的扭矩会逐渐消失，因此可以不考虑切应力。
此外，螺纹连接为静不定（见文末Note1）系统，载荷在各传力间的分配取决于连接件的柔度比。
图3为螺纹连接中的作用力线图。
图3 螺纹连接中的作用力线图
其中，Q为螺栓所受轴向载荷，T为预紧力，F为工作载荷，λc为衬垫系统的柔度(mm/N)，λb为螺栓系统的柔度(mm/N)（见文末Note2），Δl为螺栓伸长量，χ为外载荷系数（由连接中的螺栓系统和衬垫系统的柔度比决定，其值等于λc/(λb λc)，常取0.2~0.3）。
如图2和图3所示，若在拧紧螺母时建立了预紧力T，则此时连接件对螺母的作用力为T，螺母对连接件的作用力也是T。工作时，螺杆中加上工作载荷F以后，由于螺栓所受的载荷增大，因此比未受工作载荷时伸长；螺栓伸长以后，被连接件放松，从而使螺母与被连接件间的相互作用力减小。
此时螺栓所受的轴向载荷Q为：
Q=T χ*F
式中各参数释义如上所述。
分析可知，螺栓预紧力的存在可以大大减小螺纹中的交变应力。若预紧力不够，则施加工作载荷后、连接件松动，会引起螺栓中的交变应力增大，且在受力过程中产生冲击。
因此，为保证螺纹连接能够承受较高的循环载荷，需保证在加工作载荷后不产生松动，所以预紧力可以按下式选取：
T=κ*(1-χ)*F
其中，κ为预紧系数，在循环载荷时可取为1.5~4.0。
2、载荷分配
螺纹连接中各圈螺牙上的载荷为不均匀分配，一般以螺母与被连接件接触处的第一圈螺牙传递的载荷最大。
因此，螺纹连接一般在第一圈螺牙的根部应力集中处产生疲劳破坏。
三、提高轴向螺纹连接疲劳强度的方法
主要有以下10种：
1、使用滚压螺栓，或将机加工螺纹进行滚压，可以在螺纹根部建立残余压应力，从而提高螺纹连接的疲劳强度；
2、增大螺纹根部的圆角半径，降低应力集中；
3、改变螺纹形式，如将压缩螺纹改为拉伸螺纹，使载荷在各圈螺纹上均匀分布；
4、在螺母与被连接件间加弹性垫圈，增大螺栓系统的柔度，降低动载荷分量；
5、选择合适的螺纹牙形角，或将被连接件螺孔位置做成一定形状，改善载荷沿螺纹高度上的分配；
6、螺栓杆到螺栓头的过渡圆角半径应等于或大于0.2倍的螺纹外径；
7、将螺柱无螺纹部分的直径比螺纹部分适当减小，可增大螺杆系统的柔度，有利于螺纹连接的载荷分配，提高疲劳强度；
8、用定位圆柱和锥形螺栓头来降低应力集中和弯曲应力；
9、加大预紧力可以减小微动磨损的不利影响，提高疲劳强度；
10、将螺栓预拉至屈服强度以上，可以提高其疲劳极限。
Note1、静定与静不定：
静定的概念：仅用平衡方程就可以确定全部内力和约束力的几何不变结构。在静定结构中，未知广义力的数目恰好等于结构中所能列出的独立的平衡方程的数目，因此，通过平衡方程能求出静定结构中的全部广义力。
静不定的概念：在静力学里，当静力平衡方程式，不能够决定作用在一个结构上的反应力，则称此结构为静不定的；称整个系统为静不定系统；无法求得的反应力为静不定；而求得的反应力则为静定。根据牛顿运动定律，在一个二维空间问题中，静力平衡方程式为：作用在物体上的力的向量总和等于零。
Note2、螺纹连接中各元件的系统归属：
哪一个元件属于螺栓系统、哪一个元件属于衬垫系统，要视其在承受工作载荷后受力增大或减小而定。
凡是加工作载荷后受力增大的元件都属于螺栓系统，反之则属于衬垫系统。
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