第4章螺紋連接課件

1、例：例：圖示鑄鐵托架，用一組螺栓固定在磚墻上，托架軸孔中圖示鑄鐵托架，用一組螺栓固定在磚墻上，托架軸孔中受一斜力受一斜力P P=15000N=15000N，P P力與鉛垂線夾角力與鉛垂線夾角 =55=55，磚墻的許，磚墻的許用擠壓應(yīng)力用擠壓應(yīng)力 P P=2N/mm=2N/mm2 2（MPaMPa）接合面摩擦系數(shù)）接合面摩擦系數(shù)f f=0.3=0.3，相對剛度系數(shù)相對剛度系數(shù)C C1 1/(/(C C1 1+ +C C2 2)=0.3)=0.3，L L1 1=200mm, L=200mm, L2 2=400mm, =400mm, L L3 3=150mm, L=320mm, h=250mm, =

2、150mm, L=320mm, h=250mm, 試求螺栓的最小直徑，試求螺栓的最小直徑，并校核螺栓組接合面的工作能力。并校核螺栓組接合面的工作能力。1. 1. 螺栓組受力分析螺栓組受力分析將斜力將斜力P P分解為水平和鉛垂分力，并移至接合面上，分解為水平和鉛垂分力，并移至接合面上，可得翻轉(zhuǎn)力矩可得翻轉(zhuǎn)力矩MM、橫向力、橫向力P Py y與軸向力與軸向力P Px x。（1 1）軸向力）軸向力P Px x（作用于螺栓組形心，水平向右）（作用于螺栓組形心，水平向右）（2 2）橫向力（作用于接合面，垂直向下）橫向力（作用于接合面，垂直向下）（3 3）翻轉(zhuǎn)力矩（繞）翻轉(zhuǎn)力矩（繞OO軸，順時針方向）軸，

3、順時針方向）0sin15000 sin5512287xPPN0cos15000 cos558604yPPN8604 1501290600yMPhNmm2. 2. 確定單個螺栓的工作載荷確定單個螺栓的工作載荷（1 1）在橫向力）在橫向力P Py y作用下，底板在連接接合面處可能產(chǎn)生作用下，底板在連接接合面處可能產(chǎn)生滑移。為保證板接合面不發(fā)生滑移，殘余預(yù)緊力產(chǎn)生的滑移。為保證板接合面不發(fā)生滑移，殘余預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力滿足摩擦力滿足2012xsYCfzFPK PCC取取f=0.3 (f=0.3 (鑄鐵對磚墻鑄鐵對磚墻) ) ，Ks=1.1(Ks=1.1(表表4-4)4-4)，相對剛度系數(shù)相對剛度系數(shù)

4、C C1 1/(C/(C1 1+C+C2 2)=0.3)=0.3，則則C C2 2/(C/(C1 1+C+C2 2)=0.7)=0.7201211 1.1 86040.7 122871003740.3sYxK PCFPNzfCC2. 2. 確定單個螺栓的工作載荷確定單個螺栓的工作載荷（2 2）計算螺栓的工作拉力）計算螺栓的工作拉力在水平分力在水平分力P Px x作用下，螺栓所受到的工作拉力作用下，螺栓所受到的工作拉力 1122873072z4xPFN在翻轉(zhuǎn)力矩在翻轉(zhuǎn)力矩MM作用下，作用下，螺栓所受到的工作拉力為螺栓所受到的工作拉力為maxmax42211290600 16020174 160i

5、MLFNL受力最大的螺栓上作用的工作拉力為受力最大的螺栓上作用的工作拉力為 1max307220175089FFFN（3 3）計算螺栓的總拉力為）計算螺栓的總拉力為 12012100370.3 508911564CFFFNCC3. 3. 強度計算強度計算（1 1）計算許用拉應(yīng)力）計算許用拉應(yīng)力 選選4.84.8級螺栓，查表知級螺栓，查表知 s s=320MPa=320MPa，考慮不需嚴(yán)格控制，考慮不需嚴(yán)格控制預(yù)緊力，初估直徑預(yù)緊力，初估直徑16-3016-30，P.90.P.90.表表4646取取S S =4=4，則，則， =80 MPa =80 MPa。(2)(2)計算螺栓直徑。計算螺栓直徑

6、。14 1.3 1156415.5mm80d查國標(biāo)查國標(biāo)GB1962003GB1962003知，知，M18M18的的d d1 1為為15.83515.835，選，選M18M18滿滿足強度要求。足強度要求。3. 3. 強度計算強度計算（3 3）校核接合面上的擠壓應(yīng)力，保證下端）校核接合面上的擠壓應(yīng)力，保證下端結(jié)合面不被壓潰。結(jié)合面不被壓潰。0maxmaxppppzFMAW232115040020030000ALLLmm33336332121504002003.5 1066 400LWLLmmL220max64 1003712906001.71/2/300003.5 10ppzFMN mmN mm

7、AW（4 4）保證上端接合面不出現(xiàn)縫隙，即殘余的最小壓力大于）保證上端接合面不出現(xiàn)縫隙，即殘余的最小壓力大于 0 0。20min64 1003712906000.970/0300003.5 10pzFMN mmAW滿足要求滿足要求 練習(xí)題練習(xí)題一、選擇題一、選擇題1 1、在常用的螺旋傳動中，傳動效率最高的螺紋是、在常用的螺旋傳動中，傳動效率最高的螺紋是 。（1 1）三角形螺紋；（）三角形螺紋；（2 2）梯形螺紋；（）梯形螺紋；（3 3）鋸齒形螺紋；（）鋸齒形螺紋；（4 4）矩形螺紋；）矩形螺紋；2 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 1）

8、三角形螺紋；（）三角形螺紋；（2 2）梯形螺紋；（）梯形螺紋；（3 3）鋸齒形螺紋；（）鋸齒形螺紋；（4 4）矩形螺紋；）矩形螺紋；3 3、當(dāng)兩個被聯(lián)接件不太厚時，宜采用、當(dāng)兩個被聯(lián)接件不太厚時，宜采用 。（1 1）雙頭螺柱聯(lián)接；（）雙頭螺柱聯(lián)接；（2 2）螺栓聯(lián)接；（）螺栓聯(lián)接；（3 3）螺釘聯(lián)接；（）螺釘聯(lián)接；（4 4）緊定螺釘聯(lián)接；）緊定螺釘聯(lián)接；4 4、當(dāng)兩個被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常拆裝時，往往采用、當(dāng)兩個被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常拆裝時，往往采用 。（1 1）螺栓聯(lián)接；（）螺栓聯(lián)接；（2 2）螺釘聯(lián)接；（）螺釘聯(lián)接；（3 3）雙頭螺柱聯(lián)接；（）雙頭螺

9、柱聯(lián)接；（4 4）緊定螺釘聯(lián)接；）緊定螺釘聯(lián)接；4 41 12 23 35 5、當(dāng)兩個被聯(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，往往采用裝時，往往采用 。（1 1）螺栓聯(lián)接；（）螺栓聯(lián)接；（2 2）螺釘聯(lián)接；（）螺釘聯(lián)接；（3 3）雙頭螺柱聯(lián)接；（）雙頭螺柱聯(lián)接；（4 4）緊定螺釘聯(lián)接；緊定螺釘聯(lián)接；6 6、在擰緊螺栓聯(lián)接時，控制擰緊力矩有很多方法，例如、在擰緊螺栓聯(lián)接時，控制擰緊力矩有很多方法，例如 。（1 1）增加擰緊力；（）增加擰緊力；（2 2）增加扳手力臂；（）增加扳手力臂；（3 3）使用測力矩扳手）使用測力矩扳手

10、或定力矩扳手；或定力矩扳手；7 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 1）增強聯(lián)接的可靠性和緊密性；（）增強聯(lián)接的可靠性和緊密性；（2 2）增加被聯(lián)接件的剛性；）增加被聯(lián)接件的剛性；（3 3）減小螺栓的剛性；）減小螺栓的剛性；8 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0 02Mpa2Mpa之間循環(huán)之間循環(huán)變化，則螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律為變化，則螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律為 。（1 1）對稱循環(huán)變應(yīng)力；（）對稱循環(huán)變應(yīng)力；（2 2）脈動循環(huán)變應(yīng)力；（）脈動循環(huán)變應(yīng)力；（3 3）非對稱循）非對稱循環(huán)變應(yīng)力；（環(huán)變應(yīng)力；（4 4）非穩(wěn)定循

11、環(huán)變應(yīng)力；）非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力；23139 9、承受預(yù)緊力、承受預(yù)緊力F F0 0的緊螺栓聯(lián)接在受工作拉力的緊螺栓聯(lián)接在受工作拉力F F時，剩余預(yù)時，剩余預(yù)緊力為緊力為F F1 1，其螺栓所受的總拉力，其螺栓所受的總拉力F F2 2為為 。（1 1） ； （2 2） ； （3 3） ； （4 4） ；1010、 承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的緊螺栓聯(lián)接，該聯(lián)接中承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的緊螺栓聯(lián)接，該聯(lián)接中的螺栓的螺栓 。（1 1）受剪切作用；（）受剪切作用；（2 2）受拉伸作用；（）受拉伸作用；（3 3）受剪切和拉）受剪切和拉伸作用；（伸作用；（4 4）既可能受剪切又可能受拉伸作用；）既可能受剪切又可

12、能受拉伸作用；02FFF12FFF012FFF02bbmCFFFCC241111、現(xiàn)有一單個螺栓聯(lián)接，要求被聯(lián)接件的結(jié)合面不分離，假定螺栓的剛度、現(xiàn)有一單個螺栓聯(lián)接，要求被聯(lián)接件的結(jié)合面不分離，假定螺栓的剛度C Cb b與被聯(lián)接的剛度與被聯(lián)接的剛度C Cmm相等，聯(lián)接的預(yù)緊力為相等，聯(lián)接的預(yù)緊力為F F0 0，現(xiàn)開始對聯(lián)接施加軸向載荷，當(dāng)，現(xiàn)開始對聯(lián)接施加軸向載荷，當(dāng)外載荷達(dá)到與預(yù)緊力外載荷達(dá)到與預(yù)緊力F F0 0的大小相等時，則的大小相等時，則 。（1 1）被聯(lián)接件發(fā)生分離，聯(lián)結(jié)失效；）被聯(lián)接件發(fā)生分離，聯(lián)結(jié)失效；(2) (2) 被聯(lián)接件即將發(fā)生分離，聯(lián)接不可靠；被聯(lián)接件即將發(fā)生分離，聯(lián)接不

13、可靠；（3 3）聯(lián)接可靠，但不能再繼續(xù)加載；（）聯(lián)接可靠，但不能再繼續(xù)加載；（4 4）聯(lián)接可靠，只要螺栓強度足夠，外載）聯(lián)接可靠，只要螺栓強度足夠，外載荷荷F F還可繼續(xù)增加到接近預(yù)緊力還可繼續(xù)增加到接近預(yù)緊力F F0 0的兩倍；的兩倍；1212、在下列四種具有相同公稱直徑和螺距并采用相同的配對材料的傳動螺旋副中，、在下列四種具有相同公稱直徑和螺距并采用相同的配對材料的傳動螺旋副中，傳動效率最高的是傳動效率最高的是 。（1 1）單線矩形螺紋；）單線矩形螺紋； （2 2）單線梯形螺紋；）單線梯形螺紋；（3 3）雙線矩形螺紋；）雙線矩形螺紋； （4 4）雙線鋸齒形螺紋；）雙線鋸齒形螺紋；1313、

14、被聯(lián)接件受橫向載荷作用時，若采用一組普通螺栓聯(lián)接，則載荷靠、被聯(lián)接件受橫向載荷作用時，若采用一組普通螺栓聯(lián)接，則載荷靠 來來傳遞。傳遞。（1 1）結(jié)合面之間的摩擦力；（）結(jié)合面之間的摩擦力；（2 2）螺栓的剪切和擠壓；）螺栓的剪切和擠壓；（3 3）螺栓的剪切和被聯(lián)接件的擠壓；）螺栓的剪切和被聯(lián)接件的擠壓；4311414、設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，雖然每個螺栓的受力不一定相等，但對該、設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，雖然每個螺栓的受力不一定相等，但對該組螺栓仍均采用相同的材料、直徑和長度，這主要是為了組螺栓仍均采用相同的材料、直徑和長度，這主要是為了 。（1 1）外形美觀；（）外形美觀；（2 2）購買方便；（）購買方

15、便；（3 3）便于加工和安裝；）便于加工和安裝；1515、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，、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，通常是按通常是按 來進行計算的。來進行計算的。（1 1）第一強度理論；）第一強度理論； （2 2）第二強度理論；）第二強度理論；（3 3）第三強度理論；）第三強度理論； （4 4）第四強度理論；）第四強度理論；1616、當(dāng)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向載荷時，螺栓桿受到、當(dāng)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向載荷時，螺栓桿受到 作用。作用。（1 1）彎曲和擠壓；）彎曲和擠壓； （2 2）拉伸和剪切；）拉伸和剪切；（3 3）剪切和擠壓；）剪

16、切和擠壓； （4 4）扭轉(zhuǎn)和彎曲；）扭轉(zhuǎn)和彎曲；34317.設(shè)計螺栓組時常把螺栓布置成軸對稱的均勻的幾何形狀，這主要是為了 （ ）。A.美觀 B.受力最小 C.聯(lián)接方便 D.接合面受力較均勻 18.在確定緊螺栓聯(lián)接的計算載荷時，預(yù)緊力F0比一般值提高30%，這是考慮了（ ）。A.螺紋上的應(yīng)力集中 B.螺栓桿橫截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 C.載荷沿螺紋圈分布的不均勻性 D.螺紋毛刺的部分?jǐn)D壓 19.判斷下列說法的對錯： 1）對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接有：F2=F+F0。( ) 2）緊螺栓連接的強度是按拉應(yīng)力建立的，因此沒有考慮剪切應(yīng)力的影響。 ( ) 3）受拉螺栓連接只能承受軸向載荷。 ( )DB20

17、.如下圖所示，a、b、c三種螺紋聯(lián)接，依次為_聯(lián)接。（1）螺栓、螺柱、螺釘 （2）螺釘、螺柱、螺栓 （3）螺柱、螺釘、螺栓（4）螺栓、螺釘、螺柱 （5）螺釘、螺柱、螺栓 （6）螺柱、螺栓、螺釘（2）簡答題1.螺紋連接的基本形式有哪幾種？各適用于何種場合？有何特點？2.為什么螺紋連接通常要采用防松設(shè)施？常用的防松方法和裝置有哪些？3.常見的螺栓失效形式有哪幾種？失效發(fā)生的部位通常在何處？ 4.螺栓連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求螺栓組對稱布置于連接接合面的形心，理由是什么？5.受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接有何缺點？6.為什么大多數(shù)螺紋聯(lián)接都要預(yù)緊？預(yù)緊力F0過小后果是什么？預(yù)緊力F0過大有什么結(jié)果？7.簡述提高螺

18、紋聯(lián)接強度的四種措施。 1. 1. 最大拉應(yīng)力理論最大拉應(yīng)力理論（第一強度理論）（第一強度理論） 最大拉應(yīng)力是材料發(fā)生脆性斷裂的破壞因素，最大拉應(yīng)力是材料發(fā)生脆性斷裂的破壞因素，無論在何種復(fù)雜的應(yīng)力無論在何種復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下，只要構(gòu)件內(nèi)一點處的狀態(tài)下，只要構(gòu)件內(nèi)一點處的1達(dá)到極限值達(dá)到極限值u , 材料就會發(fā)生脆斷。材料就會發(fā)生脆斷。nbbu極限拉應(yīng)力，由單向拉伸實驗測得。極限拉應(yīng)力，由單向拉伸實驗測得。u許用拉應(yīng)力許用拉應(yīng)力1第一強度理論強度條件第一強度理論強度條件：b1 斷裂條件斷裂條件鑄鐵拉伸鑄鐵拉伸鑄鐵扭轉(zhuǎn)鑄鐵扭轉(zhuǎn)2. 2. 最大伸長拉應(yīng)變理論最大伸長拉應(yīng)變理論（第二強度理論）（第二強

19、度理論） 最大拉應(yīng)變是材料發(fā)生脆性斷裂的破壞因素。無論材料處于什么應(yīng)最大拉應(yīng)變是材料發(fā)生脆性斷裂的破壞因素。無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)力狀態(tài), ,只要構(gòu)件內(nèi)一點處的只要構(gòu)件內(nèi)一點處的1達(dá)到極限值達(dá)到極限值u, 材料發(fā)生脆性斷裂。材料發(fā)生脆性斷裂。u1構(gòu)件危險點的最大伸長線應(yīng)變構(gòu)件危險點的最大伸長線應(yīng)變1E/)(3211Ebu極限拉應(yīng)變，由單向拉伸實驗測得。極限拉應(yīng)變，由單向拉伸實驗測得。u斷裂條件斷裂條件EEnnbu許用拉應(yīng)變許用拉應(yīng)變)(321第二強度理論強度條件第二強度理論強度條件： 混凝土或石料等脆性材料軸向受壓時，如在試驗機與試塊的接觸面混凝土或石料等脆性材料軸向受壓時，如在試驗機與試塊

20、的接觸面上添加潤滑劑，則試塊沿垂直于壓力的方向開裂，與這一理論相符。上添加潤滑劑，則試塊沿垂直于壓力的方向開裂，與這一理論相符。 最大切應(yīng)力是材料發(fā)生屈服的破壞因素。無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)最大切應(yīng)力是材料發(fā)生屈服的破壞因素。無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài), ,只要構(gòu)件內(nèi)一點處的只要構(gòu)件內(nèi)一點處的max達(dá)到極限值達(dá)到極限值u , 材料發(fā)生屈服。材料發(fā)生屈服。max3. 3. 最大切應(yīng)力理論最大切應(yīng)力理論（第三強度理論）（第三強度理論）構(gòu)件危險點的最大切應(yīng)力構(gòu)件危險點的最大切應(yīng)力22sn2/ )(31max2su極限切應(yīng)力，由塑性材料單向拉伸實驗測得。極限切應(yīng)力，由塑性材料單向拉伸實驗測得。u許用切應(yīng)力許用切應(yīng)力31第三強度理論強度條件第三強度理論強度條件：低碳鋼拉伸低碳鋼拉伸低碳鋼扭轉(zhuǎn)低碳鋼扭轉(zhuǎn)umax屈服屈服條件條件 最大形狀改變比能是材料發(fā)生屈服的破壞因素，無論材料處于什么應(yīng)力最大形狀改變比能是材料發(fā)生屈服的破壞因素，無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)狀態(tài), ,只要最大形狀改變比能只要最大形狀改變比能 vmax 達(dá)到極限值達(dá)到極限值vu ,材料發(fā)生屈服。材料發(fā)生屈服。4. 4. 形狀改變比形狀改變比能理論能理論（第四強度理論）（第四強度理論）)2(612suEv極限形狀改變比能極限形狀改變比能 ，由塑性材料單向拉伸實驗測得。，由塑性材料單向拉伸實驗測得。uvmax 構(gòu)件危險