機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接課件

1、機(jī)械設(shè)計(jì) 第二章 螺紋聯(lián)接 焊接 過(guò)盈聯(lián)接 成形聯(lián)接 第二章 螺紋聯(lián)接 2-1 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與應(yīng)用 2-2 螺紋聯(lián)接的擰緊和防松 2-3 螺栓組聯(lián)接的受力分析 2-4 單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 2-5 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 2-1 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與應(yīng)用 一、螺紋 1.分類(lèi) 按照母體形狀：圓柱螺紋和圓錐螺紋 按照牙型：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋 按照用途：聯(lián)接螺紋和傳動(dòng)螺紋 按照螺旋線(xiàn)的旋向：左旋螺紋和右旋螺紋 按照螺旋線(xiàn)的數(shù)目：?jiǎn)尉€(xiàn)螺紋和多線(xiàn)螺紋 2-1 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與應(yīng)用 2.螺紋主要參數(shù) (1)大徑d（公稱(chēng)直徑）：螺紋的最大直徑 (2)小徑d1：螺紋的最小直徑 (3)中徑d

2、2 ：母線(xiàn)上牙型溝槽和凸起寬度相等的假想圓柱的直徑 (4)螺距P：相鄰兩牙上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離 (5)螺旋線(xiàn)數(shù)n：分單線(xiàn)、雙線(xiàn)和多線(xiàn) (6)導(dǎo)程S：螺紋牙上任一點(diǎn)沿螺旋線(xiàn)轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離 (7)螺旋升角 ：中徑圓柱上螺旋線(xiàn)的切線(xiàn)與垂直于螺紋軸線(xiàn)平面的夾角 (8)牙型角 ：軸向截面內(nèi)，螺紋牙兩側(cè)邊間的夾角 (9)牙側(cè)角 ：軸向截面內(nèi)，螺紋牙側(cè)邊與垂直于螺紋軸線(xiàn)的截面間的夾角 (10)工作高度h：內(nèi)、外螺紋的牙型上，牙側(cè)重合部分的徑向距離 2-1 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與應(yīng)用 二、螺紋聯(lián)接的主要類(lèi)型 1.螺紋聯(lián)接件 螺栓、螺釘、緊定螺釘、環(huán)首螺釘 雙頭螺柱 、螺母、墊圈 2.螺紋聯(lián)接的主要類(lèi)型及相應(yīng)

3、特點(diǎn)和應(yīng)用 螺 栓 聯(lián) 接 雙頭螺柱聯(lián)接 螺 釘 聯(lián) 接 緊定螺釘聯(lián)接 2-1 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與應(yīng)用 三、螺紋聯(lián)接的工程應(yīng)用 轎車(chē)機(jī)床摩托車(chē) 飛機(jī)機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸化工管道 自行車(chē)鎖緊螺母汽車(chē)輪胎 三、螺紋聯(lián)接的工程應(yīng)用 2-2 螺紋聯(lián)接的擰緊和防松 一、螺紋聯(lián)接的擰緊 1.擰緊的目的： 增強(qiáng)螺紋聯(lián)接的剛性、緊密性和可靠性 受拉螺栓聯(lián)接：提高螺栓的疲勞強(qiáng)度 受剪螺栓聯(lián)接：增大聯(lián)接的摩擦力 2.擰緊過(guò)程分析 12t TTT k F d 134 TTT 擰緊力矩： 螺紋力矩： 2-2 螺紋聯(lián)接的擰緊和防松 二、螺紋聯(lián)接的防松 1.防松的必要性 靜載荷下，螺紋聯(lián)接滿(mǎn)足條件： ，即可自鎖。 v ？ 2.防

4、松的根本問(wèn)題 ：防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 3.防松的方法和裝置 利用摩擦 直接鎖住 破壞螺紋副關(guān)系 沖擊、振動(dòng)或者變載荷，溫度劇烈變化 2-3 螺栓組聯(lián)接的受力分析 一、任務(wù)和假設(shè) 任務(wù)： 求出聯(lián)接中各螺栓受力的大小， 特別是確定出受力最大的螺栓及其所受載荷。 假設(shè)： 被聯(lián)接件為剛體； 螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)； 各螺栓的拉伸剛度和剪切剛度相同； 各螺栓預(yù)緊力相同。 2-3 螺栓組聯(lián)接的受力分析 二、受拉螺栓組聯(lián)接受力分析 1.承受橫向力 2.承受旋轉(zhuǎn)力矩 sfR F mzk F fR s k F F mz s1s2szf F rF rF rk T f s12z k T F rrr 2-3 螺栓組聯(lián)

5、接的受力分析 3.承受軸向力 z F F z 4.承受翻轉(zhuǎn)力矩 1 110 222 1110 Mr FF rrr 靜力平衡條件： 1 1 2 2z z FrF rF rM 變形協(xié)調(diào)條件： 12z 12z FFF rrr 2-3 螺栓組聯(lián)接的受力分析 在橫向載荷作用下，受拉螺栓聯(lián)接特點(diǎn)： 聯(lián)接靠摩擦力傳遞載荷，而摩擦力由預(yù)緊力作用而產(chǎn)生， 故此應(yīng)由接合面不滑移條件來(lái)確定所需預(yù)緊力值； 各螺栓受力相等，均為預(yù)緊力，而且加載前后保持不變。 1z 1m s 0.15 f 1.2k 僅受橫向力作用而無(wú)軸向工作載荷時(shí) ，若取 ， ，則 R 8FF 2-3 螺栓組聯(lián)接的受力分析 三、受剪螺栓組聯(lián)接受力分析

6、1.承受橫向力 2.承受旋轉(zhuǎn)力矩 sR zFF R s F F z 靜力平衡條件： 變形協(xié)調(diào)條件： TrFrFrF zsz22s11s s1s2sz 12z FFF rrr 1 s1s4s5s8 222 128 Tr FFFF rrr 2-3 螺栓組聯(lián)接的受力分析 四、預(yù)緊力和工作載荷聯(lián)合作用下受拉螺栓聯(lián)接受力分析 2-3 螺栓組聯(lián)接的受力分析 不離縫條件： 0F 0.2 0.6FF 0.6 1.0FF 1.51.8FF 工作載荷不變 工作載荷變化 重要緊密聯(lián)接 靜力平衡條件： 0 FF F 變形協(xié)調(diào)條件： 0 12 FFFF cc 2 12 c FFF cc 2 12 c FFF cc 1

7、0 12 F c c F c F 相對(duì)剛度系數(shù) 2-4 單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 失效 形式 軸向載荷 橫向載荷 靜 變螺栓的疲勞斷裂 螺栓桿剪斷、栓桿或被聯(lián) 接件孔接觸表面擠壓破壞 螺紋部分的塑性變形 或螺栓被拉斷 計(jì)算直徑 輾制螺紋 c12 1 26 H ddd 車(chē)制螺紋 c1 dd 計(jì)算準(zhǔn)則 抗 拉 強(qiáng) 度 抗 剪 強(qiáng) 度 抗擠壓強(qiáng)度 2-4 單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 一、受拉螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 1.松聯(lián)接 2.緊聯(lián)接 (1)僅受預(yù)緊力作用 抗拉強(qiáng)度條件 2 c 4F d c 4F d 2 c 4F d v2 12 v 3 T 3 ccc tan2 2 tan 1616 FdTd ddd ； 22 e

8、T 31.3 第四強(qiáng) 度理論 2 c 1.3 4 F d c 1.3 4 F d 2-4 單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 (2)受預(yù)緊力和工作載荷聯(lián)合作用 01 a 12 1 22 FFc FF cc 拉力變幅： 應(yīng)力幅條件（變載時(shí)適用）： a1 aa 1 22 cc2 4 2FcF ccdd 0 2 c 4F d 0v2 2 v 3 c T c tan2 2 tan 16 Fdd dd ； 0 2 c 1.3 4 F d 0 c 1.3 4 F d ； 考慮工作狀態(tài) 下的補(bǔ)充擰緊 變載荷零件疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅 2-4 單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 二、受剪螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 抗剪切強(qiáng)度條件： s 2 4F d m 抗擠壓強(qiáng)度條件： s pp F dh 2-5 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 一、改善螺紋牙間載荷分布 二、避免或減小附加彎曲應(yīng)力 三、適當(dāng)增大預(yù)緊力 四、減小應(yīng)力集中 五、減小應(yīng)力幅 六、提高材料力學(xué)性能和改進(jìn)制造工藝 螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)實(shí)例 作業(yè)題 P36 題2-6 思 考 題 思 考 題 思 考 題 思 考 題 思 考 題 利用摩擦 彈簧墊圈防松 直接鎖住 開(kāi)口銷(xiāo)與槽形螺母防松 串聯(lián)金屬絲防松 破壞螺紋副關(guān)系 受拉螺栓組聯(lián)接承受旋轉(zhuǎn)力矩 Back 受拉螺栓組聯(lián)接承受翻轉(zhuǎn)力矩 Back 受剪螺栓組聯(lián)接承受橫向力 Ba