第5章 螺紋聯(lián)接

1、連接分類連接分類 1 1、按、按運(yùn)動(dòng)關(guān)系運(yùn)動(dòng)關(guān)系分分 靜連接：只固定，無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如螺紋連接、普通平鍵連接。靜連接：只固定，無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如螺紋連接、普通平鍵連接。 動(dòng)連接：彼此有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如動(dòng)連接：彼此有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如導(dǎo)向平鍵、導(dǎo)向平鍵、花鍵、螺旋傳動(dòng)等?；ㄦI、螺旋傳動(dòng)等。-運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 2 2、按、按傳載原理傳載原理分分 靠摩擦力（力閉合）：如受拉螺栓、過盈連接?？磕Σ亮Γ﹂]合）：如受拉螺栓、過盈連接。 非摩擦（形閉合）：靠連接零件的相互嵌合傳載，如平鍵。非摩擦（形閉合）：靠連接零件的相互嵌合傳載，如平鍵。 材料鎖合連接：利用附加材料分子間作用，如粘接、焊接。材料鎖合連接：利用附加材料分子間

2、作用，如粘接、焊接。 3 3、按、按拆開時(shí)是否損壞零件拆開時(shí)是否損壞零件分分 可拆連接：如螺紋連接（最廣泛的可拆連接）?？刹疬B接：如螺紋連接（最廣泛的可拆連接）。 不可拆連接：如焊接、鉚接等。不可拆連接：如焊接、鉚接等。 第二篇第二篇 連連 接接 第五章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 5-1 螺紋 5-2 螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件 5-3 螺紋連接的預(yù)緊 5-6 螺紋連接組的設(shè)計(jì) 5-5 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 5-8 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施 5-7 螺紋連接件的材料與許用應(yīng)力 5-9 螺旋傳動(dòng) 5-4 螺紋連接的防松 一、螺紋的形成一、螺紋的形成 第一節(jié)第一節(jié) 螺螺 紋紋 s d2 d2 第一節(jié)第一節(jié)

3、螺螺 紋紋 右旋、單頭右旋、單頭 左旋、單頭左旋、單頭 右旋、雙頭右旋、雙頭 二、螺紋基本知識(shí)二、螺紋基本知識(shí) 直徑直徑 大徑大徑d d：公稱直徑公稱直徑。M20d=20mmM20d=20mm 小徑小徑d d1 1：螺紋的最小直徑。：螺紋的最小直徑。 中徑中徑d d2 2：齒厚：齒厚= =齒槽寬處直徑，幾何計(jì)齒槽寬處直徑，幾何計(jì) 算用。算用。 一般?。阂话闳。篸 d2 2=(d+d=(d+d1 1)/2)/2 螺距螺距p p 線數(shù)線數(shù)n n：n=1n=1時(shí)用于聯(lián)接時(shí)用于聯(lián)接；n n1 1時(shí)用于傳動(dòng)；時(shí)用于傳動(dòng)； nn，但為便于制造，但為便于制造n4n4 牙形角牙形角 ：螺紋牙兩側(cè)面夾角。：螺紋

4、牙兩側(cè)面夾角。 1 1、螺紋的主要參數(shù)、螺紋的主要參數(shù) 2 2、螺紋的類型、螺紋的類型 右旋左旋 螺紋位置：內(nèi)螺紋螺紋位置：內(nèi)螺紋螺母；外螺紋螺母；外螺紋螺釘。螺釘。 旋向判定：旋向判定：順著軸線方向看，可見側(cè)左邊高順著軸線方向看，可見側(cè)左邊高 則為左旋，右邊高則為右旋。則為左旋，右邊高則為右旋。 螺紋旋向：左旋螺紋，右旋螺紋螺紋旋向：左旋螺紋，右旋螺紋（常用）（常用）。 思考： 中徑升角中徑升角 ： 2 arctan d np 導(dǎo)程導(dǎo)程s s ：s=nps=np 聯(lián)接：效率低、自鎖性好。聯(lián)接：效率低、自鎖性好。 傳動(dòng)：效率高、自鎖性差。傳動(dòng)：效率高、自鎖性差。 螺紋牙形：三角形、矩形、梯形、

5、鋸齒形等螺紋牙形：三角形、矩形、梯形、鋸齒形等 3030 3 3 3030 6060 三角形三角形 梯形梯形鋸齒形鋸齒形 矩形矩形 單線，用于聯(lián)接單線，用于聯(lián)接雙線或多線，常用于傳動(dòng) 粗牙：一般情況下使用。粗牙：一般情況下使用。 細(xì)牙：細(xì)牙：d d相同，相同，p p小，小， 小，牙淺，自鎖性好，但不小，牙淺，自鎖性好，但不 耐磨，易滑扣。耐磨，易滑扣。 用于變載荷場(chǎng)合。用于變載荷場(chǎng)合。 聯(lián)接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。聯(lián)接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。 螺紋線數(shù)螺紋線數(shù)：?jiǎn)尉€（聯(lián)接）；多線（傳動(dòng)）。：?jiǎn)尉€（聯(lián)接）；多線（傳動(dòng)）。 單線螺紋多用于連接，多線螺紋則常用于單線螺

6、紋多用于連接，多線螺紋則常用于 傳動(dòng)。傳動(dòng)。 )tg( v tg 三角形螺紋用于連接，梯形、鋸齒形螺三角形螺紋用于連接，梯形、鋸齒形螺 紋、矩形螺紋用于傳動(dòng)。紋、矩形螺紋用于傳動(dòng)。 連接用螺紋連接用螺紋 傳動(dòng)用螺紋傳動(dòng)用螺紋 三角形螺紋三角形螺紋 矩形、梯形和鋸齒形螺矩形、梯形和鋸齒形螺 紋紋 螺紋螺紋 但自鎖性好但自鎖性好一定，一定， ,)( vv f 易自鎖易自鎖一定一定 ,)( vv f 第二節(jié) 螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件 一、主要類型（一、主要類型（注意各圖的畫法注意各圖的畫法） 1 1、螺栓聯(lián)接、螺栓聯(lián)接 受拉受拉普通螺栓普通螺栓 普通螺栓：普通螺栓：無需在被聯(lián)件上加工螺紋無需在被聯(lián)

7、件上加工螺紋 孔，裝拆方便，用于孔，裝拆方便，用于兩被聯(lián)件均不太兩被聯(lián)件均不太 厚厚的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。 受剪受剪鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓 鉸制孔螺栓：鉸制孔螺栓：除起聯(lián)接作用外，除起聯(lián)接作用外， 還起還起定位定位作用。作用。 普通螺栓： 2 2、雙頭螺柱聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接 用于用于有一聯(lián)接件較厚，并有一聯(lián)接件較厚，并 經(jīng)常裝拆經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合，拆卸時(shí)只需的場(chǎng)合，拆卸時(shí)只需 擰下螺母即可。擰下螺母即可。 3 3、螺釘聯(lián)接、螺釘聯(lián)接 用于用于有一聯(lián)接件較厚，有一聯(lián)接件較厚， 且不需經(jīng)常裝拆且不需經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。 4 4、緊定螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接 螺釘末端頂住另一零件的表面或相應(yīng)凹坑，以固定螺釘末

8、端頂住另一零件的表面或相應(yīng)凹坑，以固定 兩個(gè)零件的相互位置，并兩個(gè)零件的相互位置，并可傳遞不大的力或力矩可傳遞不大的力或力矩。 特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接。如：T型槽螺栓連接、吊環(huán)螺釘連接 和地腳螺栓連接等。 說明說明 連接類型與標(biāo)準(zhǔn)件2 二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件 第二節(jié) 螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件 螺紋連接件的類型很多，在機(jī)械設(shè)備中常 見的有螺栓、雙頭螺栓、螺釘、螺母和墊圈等。 這類零件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。 性能等級(jí)：性能等級(jí)： 1、螺栓等：十個(gè)性能等級(jí)，如：3.6、4.6、4.8、 性能等級(jí)材料性能 如：6.8 Bmin/100=6Bmin=600MPa 10(smi

9、n/Bmin)=8smin=480MPa 或smin=(68)10=480MPa 低碳鋼或中碳鋼 2、螺母：七個(gè)等級(jí)，與螺栓性能相配。（自學(xué)） 1、螺栓等：十個(gè)性能等級(jí)，如：3.6、4.6、4.8、 性能等級(jí)材料性能 一、擰緊目的一、擰緊目的 受載之前受載之前 擰緊螺母擰緊螺母 預(yù)緊力預(yù)緊力F F0 0 預(yù)緊預(yù)緊 聯(lián)接的可靠性和緊密性聯(lián)接的可靠性和緊密性 聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度 聯(lián)接的剛度聯(lián)接的剛度 防止被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)位移防止被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)位移 二、擰緊力矩二、擰緊力矩T=T=？ 螺母支承面間的摩擦阻力矩螺母支承面間的摩擦阻力矩 以螺母分析：以螺母分析：T=T

10、T=T1 1+T+T2 2 螺紋副間的摩擦力矩螺紋副間的摩擦力矩 第三節(jié) 螺紋連接的預(yù)緊 預(yù)緊力和預(yù)緊力矩之間的關(guān)系： dFT 0 2 . 0 擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極 限 ss的80%。 三、預(yù)緊力的確定原則 四、控制四、控制T T的方法的方法 T F T F 拉斷、滑扣拉斷、滑扣 TT不能滿足工作要求不能滿足工作要求 控制控制T T的大小的大小 一般情況憑經(jīng)驗(yàn)，擰緊即可。一般情況憑經(jīng)驗(yàn)，擰緊即可。 方法方法： 測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量（大型螺栓聯(lián)接）測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量（大型螺栓聯(lián)接） 定力矩扳手定力矩扳手 測(cè)力矩扳手 沖擊扳手 采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手控制預(yù)緊力，準(zhǔn)確性較差，也

11、不適采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手控制預(yù)緊力，準(zhǔn)確性較差，也不適 用與大型的螺栓聯(lián)接。為此，可以采用測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量的方法來控用與大型的螺栓聯(lián)接。為此，可以采用測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量的方法來控 制預(yù)緊力。制預(yù)緊力。 測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量 五、嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)dM12M16 標(biāo)準(zhǔn)扳手長(zhǎng)度L=15d，若擰緊力為F，則： T=FL=15dF=0.2F0d F0=75F 若F=200N，則F0=15000N。 小于M12，則易拉斷。 習(xí) 題 1、在常用的螺旋傳動(dòng)中，傳動(dòng)效率最高的螺紋是、在常用的螺旋傳動(dòng)中，傳動(dòng)效率最高的螺紋是 。 （1）三角形螺紋；（）三角形螺紋；（2）梯形螺紋；（）梯形螺紋；（3）鋸齒形

12、螺紋；（）鋸齒形螺紋；（4）矩形螺紋；）矩形螺紋； 2、在常用的螺紋聯(lián)接中，自鎖性最好的螺紋是、在常用的螺紋聯(lián)接中，自鎖性最好的螺紋是 。 （1）三角形螺紋；（）三角形螺紋；（2）梯形螺紋；（）梯形螺紋；（3）鋸齒形螺紋；（）鋸齒形螺紋；（4）矩形螺紋；）矩形螺紋； 3、當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件不太厚時(shí)，宜采用、當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件不太厚時(shí)，宜采用 。 （1）雙頭螺柱聯(lián)接；（）雙頭螺柱聯(lián)接；（2）螺栓聯(lián)接；（）螺栓聯(lián)接；（3）螺釘聯(lián)接；（）螺釘聯(lián)接；（4）緊定螺釘聯(lián)接；）緊定螺釘聯(lián)接； 4、當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常拆裝時(shí)，往往采用、當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常拆裝時(shí)

13、，往往采用 。 （1）螺栓聯(lián)接；（）螺栓聯(lián)接；（2）螺釘聯(lián)接；（）螺釘聯(lián)接；（3）雙頭螺柱聯(lián)接；（）雙頭螺柱聯(lián)接；（4）緊定螺釘聯(lián)接；）緊定螺釘聯(lián)接； 4 1 2 3 5、當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且聯(lián)接不需要經(jīng)常拆、當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且聯(lián)接不需要經(jīng)常拆 裝時(shí)，往往采用裝時(shí)，往往采用 。 （1）螺栓聯(lián)接；（）螺栓聯(lián)接；（2）螺釘聯(lián)接；（）螺釘聯(lián)接；（3）雙頭螺柱聯(lián)接；（）雙頭螺柱聯(lián)接；（4）緊）緊 定螺釘聯(lián)接；定螺釘聯(lián)接； 6、在擰緊螺栓聯(lián)接時(shí)，控制擰緊力矩有很多方法，例如、在擰緊螺栓聯(lián)接時(shí)，控制擰緊力矩有很多方法，例如 。 （1）增加擰緊力；（）增加擰緊力；（

14、2）增加扳手力臂；（）增加扳手力臂；（3）使用測(cè)力矩扳手）使用測(cè)力矩扳手 或定力矩扳手；或定力矩扳手； 7、螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的之一是、螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的之一是 。 （1）增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性；（）增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性；（2）增加被聯(lián)接件的剛性；）增加被聯(lián)接件的剛性； （3）減小螺栓的剛性；）減小螺栓的剛性； 8、有一汽缸蓋螺栓聯(lián)接，若汽缸內(nèi)氣體壓力在、有一汽缸蓋螺栓聯(lián)接，若汽缸內(nèi)氣體壓力在02Mpa之間循環(huán)變之間循環(huán)變 化，則螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律為化，則螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律為 。 （1）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（2）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（3）非對(duì)稱循）非對(duì)稱

15、循 環(huán)變應(yīng)力；（環(huán)變應(yīng)力；（4）非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力；）非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力； 2 3 1 3 u 防松原理防松原理 消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的難度。的難度。 第四節(jié) 螺紋連接的防松 u 防松目的防松目的 1 1、螺紋、螺紋000000000000000000000000000000000000000000000000聯(lián)接按自鎖條件設(shè)計(jì)：聯(lián)接按自鎖條件設(shè)計(jì)： v v。 靜載下不會(huì)自行松脫。靜載下不會(huì)自行松脫。 2 2、松動(dòng)原因、松動(dòng)原因 松動(dòng) 溫度變化較大時(shí) 沖擊、振動(dòng)、變載荷下 螺旋副摩擦力Ff減小或瞬時(shí)消失 下螺母 上螺

16、母 螺 栓 對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母 按防松原理不同，分為三類：按防松原理不同，分為三類： a a ）摩擦防松摩擦防松 自鎖螺母自鎖螺母 彈簧墊圈彈簧墊圈 開口方向：開口方向：斜向右下方斜向右下方 彈性增壓彈性增壓 尖端抵住尖端抵住 開口銷與槽形螺母開口銷與槽形螺母 b b ）機(jī)械防松（直接鎖?。C(jī)械防松（直接鎖?。?止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈 正確正確 不正確不正確 注意注意金屬絲穿入方向金屬絲穿入方向 串聯(lián)金屬絲串聯(lián)金屬絲 c c ）破壞螺紋副關(guān)系破壞螺紋副關(guān)系 不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接 膠接膠接 沖點(diǎn)沖點(diǎn) 焊住焊住 以特殊技術(shù)使特殊的工程樹以特殊技術(shù)使特殊的工程樹 脂材料永久粘附在螺牙上，利用脂材料永久粘附在

17、螺牙上，利用 工程樹脂材料的反彈性，使螺栓工程樹脂材料的反彈性，使螺栓 和螺母在鎖緊過程中通過擠壓工和螺母在鎖緊過程中通過擠壓工 程樹脂材料產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力，程樹脂材料產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力， 達(dá)到對(duì)震動(dòng)及沖擊的絕對(duì)阻力，達(dá)到對(duì)震動(dòng)及沖擊的絕對(duì)阻力， 徹底解決了螺絲的松動(dòng)問題。徹底解決了螺絲的松動(dòng)問題。 防松緊固的新工藝防松緊固的新工藝: : 微型膠囊防松緊固加工工藝微型膠囊防松緊固加工工藝。 當(dāng)緊固件安裝進(jìn)去時(shí)，膠囊就會(huì)當(dāng)緊固件安裝進(jìn)去時(shí)，膠囊就會(huì) 破裂，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使之凝固。但以破裂，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使之凝固。但以 前的這種加工需要較長(zhǎng)的凝固時(shí)間，前的這種加工需要較長(zhǎng)的凝固時(shí)間， 而且保管時(shí)間也比較

18、短，在使用方法而且保管時(shí)間也比較短，在使用方法 與穩(wěn)定上都給使用者帶來很多不便。與穩(wěn)定上都給使用者帶來很多不便。 PrecotePrecote作為一種化學(xué)氈合劑，作為一種化學(xué)氈合劑， 他的主要特性就是環(huán)氧樹脂與固化劑他的主要特性就是環(huán)氧樹脂與固化劑 各自獨(dú)立包裝在微型膠囊里。這種專各自獨(dú)立包裝在微型膠囊里。這種專 利技術(shù)與只有一種成分的膠囊包裝工利技術(shù)與只有一種成分的膠囊包裝工 藝相比，他的壽命更長(zhǎng)。而且可以避藝相比，他的壽命更長(zhǎng)。而且可以避 免由于潮濕或溶劑反應(yīng)而使之提前固免由于潮濕或溶劑反應(yīng)而使之提前固 化?；?。 4 4）結(jié)構(gòu)防松）結(jié)構(gòu)防松- -唐氏螺紋防松唐氏螺紋防松 唐氏螺紋同時(shí)具有左

19、旋和 右旋螺紋的特點(diǎn)。 由于緊固螺母的松退方向是鎖緊 螺母的擰緊方向，鎖緊螺母的擰緊恰 恰阻止了緊固螺母的松退，導(dǎo)致緊固 螺母無法松動(dòng)。唐氏螺紋緊固件利用 螺紋自身矛盾，以松動(dòng)制約松動(dòng)，起 到“以毒攻毒”的效果。 http:/ 設(shè)計(jì)螺栓的方法設(shè)計(jì)螺栓的方法 成組使用，成組使用， ，應(yīng)力均勻分布。，應(yīng)力均勻分布。 F0 SP Fmax=? 螺栓組受力分析螺栓組受力分析求求Fmax ; 單個(gè)螺栓的受力分析單個(gè)螺栓的受力分析求求F2； 1、受力分析、受力分析 SPF 總 2、應(yīng)力分析、應(yīng)力分析 3、失效分析、失效分析 4、材料選擇、材料選擇 5、計(jì)算準(zhǔn)則、計(jì)算準(zhǔn)則 6、主要參數(shù)計(jì)算：、主要參數(shù)計(jì)算：

20、d查標(biāo)準(zhǔn)螺栓、螺母、墊片；查標(biāo)準(zhǔn)螺栓、螺母、墊片； 7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l（螺桿長(zhǎng)度）（螺桿長(zhǎng)度）根據(jù)被聯(lián)接件的厚度；根據(jù)被聯(lián)接件的厚度； 一、螺栓聯(lián)接的失效形式一、螺栓聯(lián)接的失效形式 聯(lián)接的失效形式：主要是指螺紋聯(lián)接件的失效。聯(lián)接的失效形式：主要是指螺紋聯(lián)接件的失效。 對(duì)于受拉螺栓，其失效形式主要是螺紋部分對(duì)于受拉螺栓，其失效形式主要是螺紋部分 的的塑性變形塑性變形和和螺桿的疲勞斷裂螺桿的疲勞斷裂。 對(duì)于受剪螺栓，其失效形式可能是對(duì)于受剪螺栓，其失效形式可能是螺栓桿被剪螺栓桿被剪 斷斷或螺栓桿和孔壁的貼合面被或螺栓桿和孔壁的貼合面被壓潰壓潰。 65% 20%15% 第五節(jié) 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)

21、算 二、螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則二、螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則 對(duì)于受拉螺栓，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的對(duì)于受拉螺栓，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力靜力 或或疲勞抗拉強(qiáng)度疲勞抗拉強(qiáng)度； 對(duì)于受剪螺栓其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的對(duì)于受剪螺栓其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的擠壓擠壓 強(qiáng)度強(qiáng)度和螺栓的和螺栓的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度，其中聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度對(duì)，其中聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度對(duì) 聯(lián)接的可靠性起決定性作用。聯(lián)接的可靠性起決定性作用。 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算主要與連接的裝配情況 （預(yù)緊或不預(yù)緊）、外載荷的性質(zhì)和材料性能 等有關(guān)。 螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算的目的是根據(jù)強(qiáng)度條件確 定螺栓直徑，而螺栓和螺母的螺紋牙及其他各 部分尺寸均按標(biāo)準(zhǔn)選

22、定。 第五節(jié) 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 三、螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算三、螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1 松螺栓連接松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算 緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算 1 1、僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接 2 2、受軸向載荷的緊螺栓連接受軸向載荷的緊螺栓連接 3 3、承受工作剪力的緊螺栓連接承受工作剪力的緊螺栓連接 2 1 /4 F d ss 第五節(jié) 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 1 1、僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接、僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接 2 1 0 4 d F s預(yù)緊力引起的拉應(yīng)力：預(yù)緊力引起的拉應(yīng)力： s 5 . 0 16 2 )tan( 3 1 2 v0 d d F 螺牙間的

23、摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)剪螺牙間的摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)剪 應(yīng)力：應(yīng)力： s s 2 1 0 ca 4 3 . 1 d F 強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： sss3 . 13 22 ca 根據(jù)第四強(qiáng)度理論，根據(jù)第四強(qiáng)度理論， 螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的 計(jì)算應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力: : F 0 F 0 F F 當(dāng)連接承受較大當(dāng)連接承受較大 的橫向載荷的橫向載荷F時(shí)，由時(shí)，由 于要求于要求F0Ff （f=0.2），即），即F05F ， 因而需要大幅度地增因而需要大幅度地增 加螺栓直徑。為減小加螺栓直徑。為減小 螺栓直徑的增加，可螺栓直徑的增加，可 采用采用減載措施。減載措施。 解決問題解決問題： a)a)工作時(shí)螺栓

24、總載荷，工作時(shí)螺栓總載荷， 2= =？ b)b)保證安全可靠的工作，殘余保證安全可靠的工作，殘余預(yù)緊力預(yù)緊力F1 = =？ 工作特點(diǎn)工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有：工作前擰緊，有預(yù)緊力預(yù)緊力F0 ；工作后加上；工作后加上 工作載荷工作載荷F F，工作前、工作中載荷變化。，工作前、工作中載荷變化。 2 2、受軸向載荷的緊螺栓連接、受軸向載荷的緊螺栓連接 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算3 21 FFF 2 ca 2 1 1.3 /4 F d ss b 20 bm C FFF CC 這時(shí)螺栓的總拉力為：這時(shí)螺栓的總拉力為： 為使工作載荷作用后，連接結(jié)合面間有殘余預(yù)緊為使工作載荷作用后，連接結(jié)合面間有殘余預(yù)緊 力力F1

25、存在，要求螺栓連接的預(yù)緊力存在，要求螺栓連接的預(yù)緊力F0為：為： m 01 bm C FFF CC 靜強(qiáng)度條件：靜強(qiáng)度條件： 式中式中F1為為殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力，為保證連接的緊密性，為保證連接的緊密性， 應(yīng)使應(yīng)使 F1 0，一般根據(jù)連接的性質(zhì)確定，一般根據(jù)連接的性質(zhì)確定F1的大小。的大小。 式中：式中： b bm C CC 為螺栓的相對(duì)剛度，其取值范圍為為螺栓的相對(duì)剛度，其取值范圍為 0 01 1。 詳細(xì)分析 疲勞強(qiáng)度校核 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算4 3 3、承受工作剪力的緊螺栓連接、承受工作剪力的緊螺栓連接 這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿 與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。

26、在連接結(jié)合面處，螺栓 桿則受剪切。 螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為： 螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為： 式中：F螺栓所受的工作剪力，單位為N； d0螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm； Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm；設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)使Lmin1.25d0 P min0 P ss Ld F 2 0 4 d F F F d0 Lmin 螺紋連接組的設(shè)計(jì)1 在設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 它是根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和連接的用途，確定螺栓數(shù)它是根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和連接的用途，確定螺栓數(shù) 目和分布形式。目和分布形式。 一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)

27、設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 各螺栓之間的距離大小既要保證連接的可靠性又各螺栓之間的距離大小既要保證連接的可靠性又 要考慮裝拆方便，還應(yīng)留有足夠的扳手空間。要考慮裝拆方便，還應(yīng)留有足夠的扳手空間。 大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。 第六節(jié) 螺栓組連接的設(shè)計(jì) 螺紋連接組的設(shè)計(jì)1 v為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合 面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸 對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。 v螺栓布置螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。應(yīng)使各螺栓的受力合理。

28、 v螺栓的排列螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。應(yīng)有合理的間距、邊距。 v為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布 在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4 4、6 6、8 8等偶數(shù)。等偶數(shù)。 v避免螺栓承受附加的彎曲載荷避免螺栓承受附加的彎曲載荷。 二、螺栓組連接的受力分析二、螺栓組連接的受力分析 ( (一一) )思路思路 聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式、外載荷類型聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式、外載荷類型螺栓受力螺栓受力 找出受載最大螺栓找出受載最大螺栓按單個(gè)螺栓聯(lián)接的計(jì)算方法計(jì)算按單個(gè)螺栓聯(lián)接的計(jì)算方法計(jì)算 ( (二二) )基本假定基本假定 1 1、各螺栓剛度相同

29、；、各螺栓剛度相同； 2 2、各螺栓、各螺栓F F0相同；相同； 3 3、變形在彈性范圍內(nèi)；、變形在彈性范圍內(nèi)； 4 4、被聯(lián)件為剛體；、被聯(lián)件為剛體； ( (三三) )四種典型受載情況時(shí)的受力分析四種典型受載情況時(shí)的受力分析 螺紋連接組的設(shè)計(jì)2 螺栓組受力分析的類型：螺栓組受力分析的類型： 2、受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩 1 1、受橫向載荷受橫向載荷 3、受軸向載荷受軸向載荷 4、受傾覆力矩受傾覆力矩 F F ri O O M T fF0 fF0 FF 螺紋連接組的設(shè)計(jì)3 a、受拉螺栓連接（圖、受拉螺栓連接（圖a） 式中：式中：z z為螺栓數(shù)目。為螺栓數(shù)目。 1 1、受橫向載荷的螺栓組連接、受橫向載荷的螺

30、栓組連接 FKzifF S0 fzi FK F S 0 或或 Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks =1.11.3。 F F FF b) a) b、受剪螺栓（圖、受剪螺栓（圖b） z F F 力閉合：受拉螺栓（由力閉合：受拉螺栓（由F F0在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載）在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載） （1 1）特點(diǎn)：橫向載荷作用線與螺栓軸線垂直，并通過螺栓組對(duì)稱中心。）特點(diǎn)：橫向載荷作用線與螺栓軸線垂直，并通過螺栓組對(duì)稱中心。 形閉合：受剪螺栓（靠桿的剪切與擠壓承載）形閉合：受剪螺栓（靠桿的剪切與擠壓承載） （2 2）承載方式：）承載方式： a、受拉螺栓連接（圖、受拉螺栓連接（圖a）

31、力閉合：受拉螺栓（由力閉合：受拉螺栓（由F F0在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載）在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載） a、受拉螺栓連接（圖、受拉螺栓連接（圖a） 力閉合：受拉螺栓（由力閉合：受拉螺栓（由F F0在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載）在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載） a、受拉螺栓連接（圖、受拉螺栓連接（圖a） 力閉合：受拉螺栓（由力閉合：受拉螺栓（由F F0在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載）在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載） b、受剪螺栓（圖、受剪螺栓（圖b） 形閉合：受剪螺栓（靠桿的剪切與擠壓承載）形閉合：受剪螺栓（靠桿的剪切與擠壓承載） b、受剪螺栓（圖、受剪螺栓（圖b） 形閉合：受剪螺栓（靠桿的剪切與擠壓承載）形閉合：受剪

32、螺栓（靠桿的剪切與擠壓承載） 2 2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接 特點(diǎn)：在轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)：在轉(zhuǎn)矩T T作用下，底板有繞螺栓組形心軸線作用下，底板有繞螺栓組形心軸線O-OO-O旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。 橫向力橫向力 受拉螺栓受拉螺栓 受剪螺栓受剪螺栓 摩擦力承載，各螺栓處產(chǎn)生摩擦力承載，各螺栓處產(chǎn)生 的摩擦力相等的摩擦力相等F F0 0f f （1 1）受拉螺栓聯(lián)接）受拉螺栓聯(lián)接 工作條件： TKfrFfrFfrF sz02010 S 0 1 z i i K T F fr （2 2）受剪螺栓聯(lián)接）受剪螺栓聯(lián)接 靠剪切和擠壓承載，各螺栓在靠剪切和擠壓承載，各螺栓在T T作用下受橫向力作用下受橫

33、向力F Fs s。 問題：?jiǎn)栴}：F F1 1= F= F2 2= = = F= Fz z ？ 即即F Fi i與與r ri i成正比：成正比： 工作條件：工作條件： F F1 1r r1 1+ F+ F2 2r r2 2+ + + F+ Fz zr rz z= T= T 變形協(xié)調(diào)條件變形協(xié)調(diào)條件：底板視為剛體，：底板視為剛體，r ri i 剪切變形量剪切變形量FFi i 代入工作條件中：代入工作條件中： 12 12 . z z FFF rrr maxmax max 222 2 12 1 .+ z z i i TrTr F rrr r 或或 max max i i FF rr max max i

34、 i r FF r 螺紋連接組的設(shè)計(jì)5 3 3、受軸向載荷的螺栓組連接、受軸向載荷的螺栓組連接 螺栓還受螺栓還受F F0 0 FF2 2 特點(diǎn)：載荷與螺栓軸線平行，并通過螺栓組對(duì)稱中心。特點(diǎn)：載荷與螺栓軸線平行，并通過螺栓組對(duì)稱中心。 各螺栓組平均受載：各螺栓組平均受載： 工作條件：工作條件：F F1 100 2 2 1 4 1.3 F d s F F z 4 4、受翻轉(zhuǎn)力矩、受翻轉(zhuǎn)力矩M M（傾覆力矩）的螺栓組聯(lián)接（傾覆力矩）的螺栓組聯(lián)接 特點(diǎn)：特點(diǎn)：在在MM作用下，底板有繞螺栓組形心軸翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。作用下，底板有繞螺栓組形心軸翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。 作用作用MM前：各螺栓受相同前：各螺栓受相同F(xiàn) F0

35、 0 作用作用MM后：左側(cè)：后：左側(cè)：F F拉拉( (不均勻不均勻) )， 右側(cè)：右側(cè)：F F壓壓( (不均勻不均勻) F) F0 0 工作條件：工作條件： 1122 . zz FLF LF LM 變形協(xié)調(diào)條件：變形協(xié)調(diào)條件： 12max 12max . z z FFFF LLLL 其它條件：其它條件： 附加校核附加校核 討論：設(shè)計(jì)時(shí)，如何布置螺栓更合理？討論：設(shè)計(jì)時(shí)，如何布置螺栓更合理？ 遠(yuǎn)離對(duì)稱中心遠(yuǎn)離對(duì)稱中心L Li iFFmax max 左側(cè)不出現(xiàn)縫隙左側(cè)不出現(xiàn)縫隙 右側(cè)邊緣不壓潰右側(cè)邊緣不壓潰 maxmax max 222 2 12 1 . z z i i M LM L F LLL

36、L 螺紋連接組的設(shè)計(jì)7 螺栓的總拉力：螺栓的總拉力： max mb b 02 F CC C FF 底板受傾覆力矩后，底板受傾覆力矩后， 在軸線在軸線 O-O 左側(cè)，螺栓與左側(cè)，螺栓與 地基的工作點(diǎn)分別移至地基的工作點(diǎn)分別移至B1 和和C1 ，兩者作用在底板上兩者作用在底板上 的合力為的合力為F。 在軸線在軸線O-O 右側(cè)，螺栓與地基的工作點(diǎn)分別移至右側(cè)，螺栓與地基的工作點(diǎn)分別移至B2 和和C2 ， 兩者作用在底板上的合力為兩者作用在底板上的合力為 Fm 。 在傾覆力矩作用前，在傾覆力矩作用前， 螺栓和地基的工作點(diǎn)都處螺栓和地基的工作點(diǎn)都處 于于A點(diǎn)。點(diǎn)。 螺紋連接組的設(shè)計(jì)7 為防止結(jié)合面受壓最

37、大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求： 0 Pmax P zFM AW ss 0 Pmin 0 zFM AW s 2 F 強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算 實(shí)際應(yīng)用可轉(zhuǎn)化為上述四種狀態(tài)的不同組合：分別計(jì)算實(shí)際應(yīng)用可轉(zhuǎn)化為上述四種狀態(tài)的不同組合：分別計(jì)算 橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩 0 F 軸向載荷和翻轉(zhuǎn)力矩軸向載荷和翻轉(zhuǎn)力矩F 習(xí)題： 一、選擇題 8、承受預(yù)緊力F0的緊螺栓聯(lián)接在受工作拉力F時(shí)，剩余預(yù)緊力為F1， 其螺栓所受的總拉力F2為 。 （1） ； （2） ； （3） ； （4） ； 9 承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的緊螺栓聯(lián)接，該聯(lián)接中的螺栓

38、 3 。 （1）受剪切作用；（2）受拉伸作用；（3）受剪切和拉伸作用； （4）既可能受剪切又可能受拉伸作用； 20 FFF 21 FFF 201 FFF 2 b bm C FFF CC 2 4 10、現(xiàn)有一單個(gè)螺栓聯(lián)接，要求被聯(lián)接件的結(jié)合面不分離，假定螺栓的剛度 Cb與被聯(lián)接的剛度Cm相等，聯(lián)接的預(yù)緊力為 F0 ，現(xiàn)開始對(duì)聯(lián)接施加軸向載 荷，當(dāng)外載荷達(dá)到與預(yù)緊力 F0 的大小相等時(shí)，則 。 （1）被聯(lián)接件發(fā)生分離，聯(lián)結(jié)失效；（2）被聯(lián)接件即將發(fā)生分離，聯(lián)接不 可靠；（3）聯(lián)接可靠，但不能再繼續(xù)加載；（4）聯(lián)接可靠，只要螺栓強(qiáng)度 足夠，外載荷F還可繼續(xù)增加到接近預(yù)緊力 F0 的兩倍； 11、在下

39、列四種具有相同公稱直徑和螺距并采用相同的配對(duì)材料的傳動(dòng)螺旋 副中，傳動(dòng)效率最高的是 。 （1）單線矩形螺紋；（2）單線梯形螺紋；（3）雙線矩形螺紋；（4）雙 線鋸齒形螺紋； 12、被聯(lián)接件受橫向載荷作用時(shí)，若采用一組普通螺栓聯(lián)接，則載荷靠 。 來傳遞。 （1）結(jié)合面之間的摩擦力；（2）螺栓的剪切和擠壓；（3）螺栓的剪切和 被聯(lián)接件的擠壓； 4 3 1 13、設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接時(shí)，雖然每個(gè)螺栓的受力不一定相等，但對(duì)該 組螺栓仍均采用相同的材料、直徑和長(zhǎng)度，這主要是為了 。 （1）外形美觀；（2）購買方便；（3）便于加工和安裝； 14、確定緊螺栓聯(lián)接中拉伸和扭轉(zhuǎn)復(fù)合載荷作用下的當(dāng)量應(yīng)力時(shí)， 通常是按

40、來進(jìn)行計(jì)算的。 （1）第一強(qiáng)度理論；（2）第二強(qiáng)度理論；（3）第三強(qiáng)度理論； （4）第四強(qiáng)度理論； 15、當(dāng)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向載荷時(shí)，螺栓桿受到 作 用。 （1）彎曲和擠壓；（2）拉伸和剪切；（3）剪切和擠壓； （4）扭轉(zhuǎn)和彎曲； 3 4 3 例題例題1 平行，均勻分布 F 支架 吊環(huán) 解： 4 F F 例題例題2 某鋼制吊架用螺栓組固定在水平鋼梁上，螺栓組由四個(gè)普通 螺栓組成。 吊 架 F F M l1 l2 l3 l2 解：找中心線，向中心簡(jiǎn)化，向聯(lián)接中心平移。 有兩種基本外載荷：軸向力和傾覆力矩，在傾覆力矩作用下，一邊受 拉，另一邊受力減小，力臂最大處，載荷最大。 max ma

41、x 2222 1234 M L F LLLL 4 F F max FFF 2 例例3 分析分析鉸制孔螺栓聯(lián)接兩個(gè)方案，鉸制孔螺栓聯(lián)接兩個(gè)方案， 哪個(gè)合理？哪個(gè)合理？ (1) 將將 P 向中心簡(jiǎn)化向中心簡(jiǎn)化 T P (2) 單個(gè)螺栓的受載單個(gè)螺栓的受載 4 P FS 由由P產(chǎn)生的橫向載荷產(chǎn)生的橫向載荷 由由T產(chǎn)生的橫向載荷產(chǎn)生的橫向載荷 P T 14 1 r T Fm 24 2 r T Fm (3) 方案比較方案比較 11 RFF mS 、 22 RFF mS 、 力的合成力的合成 方案一中，螺栓方案一中，螺栓1 1的合力的合力R1 最大最大 方案二中，螺栓方案二中，螺栓1 1的合力的合力R2 最大最大 cos2 1 2 1 2 1mSmS FFFFR 22mS FFR 21mm FF