第10章 連接

1、10-1 螺紋參數(shù)螺紋參數(shù)10-2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖10-3 機(jī)械制造常用螺紋機(jī)械制造常用螺紋10-6 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算10-8 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施10-7 螺栓的材料與許用應(yīng)力螺栓的材料與許用應(yīng)力10-5 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松10-4 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件第第1010章章 連接連接連接連接機(jī)械動(dòng)連接（運(yùn)動(dòng)副）機(jī)械靜連接可拆連接不可拆連接螺紋連接鍵連接銷連接鉚釘連接焊接膠接（固定連接）型面連接連接一、螺旋線的形成一、螺旋線的形成101 螺紋參數(shù)u螺紋

2、有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。連接用螺紋的當(dāng)量摩擦角較大，有利于實(shí)現(xiàn)可靠連接；傳動(dòng)用螺紋的當(dāng)量摩擦角較小，有利于提高傳動(dòng)的效率。u螺紋按工作性質(zhì)分為連接螺紋和傳動(dòng)螺紋。u螺紋按牙齒形狀分為：101 螺紋參數(shù)二、螺紋的分類u螺紋的旋向分為左旋螺紋和右旋螺紋。雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋1 1、將螺紋軸線豎、將螺紋軸線豎直放置，螺旋線直放置，螺旋線自自左向右左向右逐漸逐漸升高升高的的是是右旋右旋螺紋。反之螺紋。反之也成立。也成立。2 2、從端部沿軸線從端部沿軸線看去，當(dāng)螺紋看去，當(dāng)螺紋順時(shí)順時(shí)針針方向方向旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)為為旋進(jìn)旋進(jìn)時(shí)，此螺紋為時(shí)，此螺紋為右旋右旋螺紋。螺紋。左旋左旋右旋右

3、旋旋向判斷方法：旋向判斷方法：(3)中徑d2d1d2d(1)大徑d(2) 小徑 d1(4) 螺距p(5) 導(dǎo)程l(6) 螺紋升角 (7)牙型角 牙側(cè)角 l = nplp22tandnpdl2dl三、螺紋的主要參數(shù)101 螺紋參數(shù)d2G1、矩形螺紋FGl2d正行程擰緊螺母所需的驅(qū)動(dòng)力矩為：22dFT)tan(22dG反行程放松螺母所需的平衡力矩為：22dFT )tan(22dGFF102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖一、受力分析螺桿螺桿軸軸線線軸線軸線螺螺桿桿螺母螺母FNG2、 非矩形螺紋 0矩形螺紋：VtgffVcosG GFNfGFfFNf非矩形螺紋：GFNcoscosGfFfFNfGfco

4、sfV-當(dāng)量摩擦系數(shù)V-當(dāng)量摩擦角正行程)tan(22vGdT反行程)tan(22vGdTFN090或vvtgfffcos)90sin(0GfFVf102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖正行程)tan(22vGdT反行程)tan(22vGdT二、螺紋副的自鎖時(shí)，T為阻力矩，阻止螺母加速松退； v25 0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% f v=tan=tanv=0.1=0.1自鎖極限自鎖極限緊固螺紋區(qū)緊固螺紋區(qū)定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，有效功為Gl , 輸入功為2T。102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖正行程)tan(22vGdT反行程

5、)tan(22vGdT二、螺紋副的自鎖)tan(22GdT)tan(22GdT反行程自鎖條件：螺旋副的受力分析、效率和自鎖溫故知新一、受力分析FGl2dv或f1tancostan1fv103 機(jī)械制造常用螺紋三角形三角形螺紋螺紋普通普通螺紋螺紋 = 60管管螺紋螺紋 = 55普通螺紋以大徑普通螺紋以大徑d為為公稱直徑公稱直徑，同一公稱直徑可以有多，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。細(xì)牙螺紋。60Pd粗牙粗牙dP細(xì)牙細(xì)牙dP細(xì)牙細(xì)牙粗牙螺紋應(yīng)用最廣粗牙螺紋應(yīng)用最廣細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小

6、徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高，升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高，缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣不耐磨易滑扣。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。103 機(jī)械制造常用螺紋用螺紋密封的管用螺紋密封的管螺紋螺紋普通細(xì)牙普通細(xì)牙螺紋螺紋管管螺紋螺紋非螺紋密封管非螺紋密封管螺紋螺紋（圓柱管壁 = 55）用螺紋密封管用螺紋密封管螺紋螺紋（圓錐管壁 = 55）60圓錐管圓錐管螺紋螺紋公稱直徑公稱直徑-管子的公稱通徑。管子的公稱通徑。55 55 非螺紋密封的管非螺紋密封的管螺紋螺紋d dd d2 2d d1 1P Pd dd d2 2d d1 1P P2103 機(jī)械制造常用螺

7、紋梯形梯形螺紋：螺紋：梯梯 形形鋸齒形鋸齒形30330鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋:常用于傳動(dòng)。常用于傳動(dòng)。= 15= 3粗牙普通螺紋的基本尺寸見粗牙普通螺紋的基本尺寸見P136表表10-1螺紋的基本尺寸：螺紋的基本尺寸：細(xì)牙普通螺紋的基本尺寸見細(xì)牙普通螺紋的基本尺寸見P137表表10-2梯形螺紋的基本尺寸見梯形螺紋的基本尺寸見P138表表10-3103 機(jī)械制造常用螺紋表表10-1 10-1 直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸mmmm3 0.5 2.675 2.459 3 0.5 2.675 2.459 公稱直徑（大徑）公稱直徑（大徑） 粗粗 牙牙 細(xì)細(xì) 牙牙 D d

8、D d 螺距螺距P P 中徑中徑 D D2 2 d d2 2 小徑小徑 D D1 1d d1 1 螺距螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545 4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5

9、, 1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 (14) 2 12.701 11.835 (14) 2 12.701 11.835 1.5, 11.5, 116 2 14.701 13.835 16 2 14.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294 (18) 2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 20 2.5 18.376 17.294 (20) 2.5 20.376 19.294 (20) 2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 24 3 22.

10、052 20.752 (27) 3 25.052 23.752 (27) 3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2, 1.5, 12, 1.5, 1注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列 H=0.866P dH=0.866P d2 2=d-0.6495P d=d-0.6495P d1 1=d-1.0825P=d-1.0825PD D1 1、d d1 1-內(nèi)、外螺紋小徑內(nèi)、外螺紋小徑 D D2 2、d d2 2-內(nèi)、外螺紋中徑內(nèi)、外螺紋中徑 D D、d d -內(nèi)、外螺紋大徑內(nèi)、外螺紋大徑 P-P-

11、螺距螺距 標(biāo)記示例：標(biāo)記示例：M24(M24(粗牙普通螺紋、直徑粗牙普通螺紋、直徑2424、螺距、螺距3) 3) M24X1.5(M24X1.5(細(xì)牙普通螺紋細(xì)牙普通螺紋, ,直徑直徑24,24,螺距螺距1.5) 1.5) P PP/8P/8P/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 表表10-2 10-2 細(xì)牙普通螺紋基本尺寸細(xì)牙普通螺紋基本尺寸 mmmm螺距螺距P P 中徑中徑D D2 2、d d2 2 小徑小徑D D1 1、d d1 10.35 d-1+0.773 d-1+0

12、.621 0.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 2 d-2+0.701 d-3+0.835 2 d-2+0.70

13、1 d-3+0.835 3 d-2+0.052 d-4+0.752 3 d-2+0.052 d-4+0.752 103 機(jī)械制造常用螺紋表表10-3 10-3 梯形螺紋基本尺寸梯形螺紋基本尺寸 mmmm標(biāo)記示例：標(biāo)記示例：Tr48X8Tr48X8( (梯形螺紋，直徑梯形螺紋，直徑4848，螺距，螺距8)8)P hP h3 3=H=H4 4 a ac c 第第1 1系列系列 第第2 2系列系列 D D2 2 d d2 2 D D1 1 螺距螺距 螺紋牙高螺紋牙高 牙頂間隙牙頂間隙 公稱直徑公稱直徑d d 中中 徑徑 內(nèi)螺紋小徑內(nèi)螺紋小徑 12 6.5 0.5 9012 6.5 0.5 90、10

14、0 85100 85、95 d-6 d-12 95 d-6 d-12 10 5.5 0.5 4010 5.5 0.5 40、7070、80 3880 38、4242、65 d-5 d-10 65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 488 6.5 0.5 48、52 4652 46、50 d-4 d-8 50 d-4 d-8 4 2.25 0.25 164 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 20 18 d-2 d-4 5 2.75 0.25 245 2.75 0.25 24、28 2228 22、26 d-2.5 d-5 26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 3

15、26 2.25 0.5 32、36 3036 30、34 d-3 d-6 34 d-3 d-6 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外螺紋外螺紋d dP PR R1 1R R2 2D D1 1D D4 4H H1 1D D2 2 d d2 2d d3 3a ac ca ac c3030 H H4 4R R2 2一、螺紋連接的基本類型104螺紋連接的類型及螺紋緊固件4 一、螺紋連接的基本類型1、螺栓連接：適用于兩薄形零件連接普通螺栓連接（受拉螺栓連接）鉸制孔用螺栓連接（受剪螺栓連接）FFFF受拉螺栓受剪螺栓F0F0104螺紋連接的類型及螺紋緊固件l1 12.螺紋余留長度螺紋余留長度l1 dd0普通螺栓連接（受拉螺栓）結(jié)

16、構(gòu)： 1.dd受力失效：受剪力剪斷受擠壓壓潰工藝：先鉆后鉸特點(diǎn)：裝拆不方便，主要承受橫向載荷dsd104螺紋連接的類型與螺紋緊固件d0104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件2、雙頭螺柱連接螺釘連接：不可經(jīng)常裝拆工藝： 被連接件一件光孔，一件螺紋孔受力失效：受拉塑性變形斷裂特點(diǎn)：雙頭螺柱：可經(jīng)常裝拆d104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件適用于被連接件之一較厚，不宜制成通孔的場(chǎng)合。3、螺釘連接103螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件4、緊定螺釘連接 用來固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置，受力較小。工藝：一件加工螺紋孔，另一件配加工錐孔。特點(diǎn)：靠摩擦力，是

17、輔助定位，不經(jīng)常裝拆，軸轂輕載連接104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件 除上述連接的基本類型外，在機(jī)器中，還有一些特殊結(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。說明二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件 螺紋連接的類型很多，在機(jī)械制造中常見的螺紋連接件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。 104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件 螺紋連接件分為三個(gè)精度等級(jí)，其代號(hào)為A、B、C。其中C級(jí)用于一般的螺紋連接。104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件104 螺紋連接的類型與螺紋緊固件一、預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需

18、要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性；提高連接的剛度；提高螺栓在變載荷下的疲勞強(qiáng)度。 擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力一般可達(dá)材料屈服極限ss的50% 70%。 二、預(yù)緊的目的： 三、預(yù)緊力的確定原則：105 螺紋連接的預(yù)緊和防松碳素鋼螺栓10)7 . 06 . 0(AFSs合金鋼螺栓10)6 . 05 . 0(AFSs4211dA螺栓危險(xiǎn)截面面積一般標(biāo)準(zhǔn)扳手的長度L 15d，若擰緊力為F，則T=FL。而T 0.2F0d則：F0 75F若F=200N，則F0 15000N所以，對(duì)于直徑小的螺栓，擰緊時(shí)很可能過載拉斷。 四、預(yù)緊力和預(yù)緊力

19、矩之間的關(guān)系：dFT02 . 0 注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能不采用直徑過小可能不采用直徑過小(M12)的的螺栓。螺栓。FL105 螺紋連接的預(yù)緊和防松 五、預(yù)緊力的控制：測(cè)力矩扳手 定力矩扳手測(cè)定螺栓伸長測(cè)力矩扳手定力矩扳手105 螺紋連接的預(yù)緊和防松 螺紋連接一般都能滿足自鎖條件不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)或變載荷作用下，或在高溫或溫度變化較大的情況下，螺紋連接中的預(yù)緊力和摩擦力會(huì)逐漸減小或可能瞬時(shí)消失，導(dǎo)致連接失效。 105 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的類型螺拴連接普通螺拴連接鉸制孔用螺拴連接螺釘連接緊定螺釘連接雙頭螺柱連接螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的防松摩擦防

20、松機(jī)械防松其它方法防松（破壞螺紋副關(guān)系）（防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）溫故知新1. 利用摩擦力防松彈簧墊圈對(duì)頂螺母防松的根本問題：在于防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。尼龍圈鎖緊螺母防松方法：摩擦防松、機(jī)械防松、鉚沖防松、涂膠防松等。破壞螺紋副關(guān)系105 螺紋連接的預(yù)緊和防松開口銷與六角開槽螺母2. 機(jī)械防松105 螺紋連接的預(yù)緊和防松圓螺母加止動(dòng)墊片105 螺紋連接的預(yù)緊和防松止動(dòng)墊片105 螺紋連接的預(yù)緊和防松串聯(lián)鋼絲動(dòng)畫演示105 螺紋連接的預(yù)緊和防松沖點(diǎn)防松法用沖頭沖23點(diǎn)11.5p粘合法防松涂粘合劑3. 其他方法防松（破壞螺紋副關(guān)系）焊點(diǎn)法防松0305105 螺紋連接的預(yù)緊和防松105 螺紋連接的預(yù)緊和防

21、松 螺栓強(qiáng)度計(jì)算步驟：螺栓強(qiáng)度計(jì)算步驟：松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算松螺栓連接強(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承受橫向工作載荷（螺栓僅受預(yù)緊力）2承受軸向工作載荷（螺栓受預(yù)緊力和工作載荷） 連接的失效形式連接的失效形式：20%65%連接類型裝配情況載荷狀態(tài)螺栓受力螺栓直徑 螺栓其它部分的結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度條件和經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，不需進(jìn)行計(jì)算，可從標(biāo)準(zhǔn)中選定。15%106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算受拉螺栓：螺紋部分的塑性變形和螺桿的疲勞斷裂受剪螺栓：螺栓桿被剪斷或螺栓桿和孔壁的貼合面被壓潰僅承受軸向工作載荷（螺栓僅受工作載荷）鉸制孔螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算鉸制孔螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算僅承受橫向工作載荷（螺栓承受工作

22、剪力） 螺栓強(qiáng)度計(jì)算：螺栓強(qiáng)度計(jì)算：經(jīng)常裝拆：因磨損滑扣解決的問題：解決的問題：2、保證強(qiáng)度足夠、保證強(qiáng)度足夠強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件1、保證承受工作載荷、保證承受工作載荷承載（工作）條件承載（工作）條件討論的前提：討論的前提：工作載荷作用的位置通過螺紋的中心線或接合面上工作載荷作用的位置通過螺紋的中心線或接合面上106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算F強(qiáng)度條件為： ss421dF校核公式 sFd41設(shè)計(jì)公式F螺栓不預(yù)緊 連接承受軸向工作載荷F 稱為受拉螺栓特點(diǎn)：螺栓僅受工作拉力F查表按標(biāo)準(zhǔn)螺栓直徑106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算sssss3 . 1)5 . 0(332222ca214dFas由拉

23、力Fa引起的拉應(yīng)力：s5 . 0162)tan(312v1ddFWTaT螺牙間的摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： ss21ca43 . 1dFa強(qiáng)度條件：根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:F0F0（對(duì)于M10M64的普通螺紋，取d1、d2和的平均值，并?。簍gv =0.17 ） saFd3 . 141二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算螺栓擰緊時(shí)，螺桿受到拉力Fa 。未受工作載荷前， Fa= F0計(jì)入扭切應(yīng)力5106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1受拉螺栓橫向工作載荷FFF0F0二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算 靠接合面產(chǎn)生的摩擦力承受橫向載荷； 螺栓在加載前后受力不變； 螺栓僅受螺栓僅受預(yù)緊力預(yù)緊力F0（受拉和扭切）。

24、特點(diǎn)：要解決的主要問題：強(qiáng)度如何？預(yù)緊力F0=?受載后不滑移106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算即： Fa =F0 工作時(shí)預(yù)緊力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C 可靠性（防滑）系數(shù)，常取C =1.11.3fmCFF0預(yù)緊力F0 ： f摩擦系數(shù)m-接合面數(shù)若取 f =0.15, C =1.2, m=1, 則：F0 8F 結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2F0F00FfF0F0承載（不滑移）條件：承載（不滑移）條件：mCF ss210ca43 . 1dF強(qiáng)度條件： s013 . 14Fd106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算FF/2F/2改進(jìn)措施： 1. 采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。2. 采用

25、無間隙的鉸制孔螺栓。106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算u 鉸制孔用螺栓連接(簡(jiǎn)稱為簡(jiǎn)稱為受剪螺栓受剪螺栓)FFd0Lminl1 1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：式中：F螺栓所受的工作剪力，單位為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)使設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin1.25d0Pmin0PssLdF 204dF利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受橫向工作載荷；利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受橫向工作載荷；螺栓桿與孔壁之間

26、無間隙，接觸表面受擠壓。；螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。；結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切（受剪切和擠壓）。結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切（受剪切和擠壓）。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 承受橫向工作載荷106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算松螺栓連接強(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)算承受橫向工作載荷（螺栓僅受預(yù)緊力）螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算僅承受軸向工作載荷（螺栓僅受工作拉力）鉸制孔螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算鉸制孔螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算僅承橫受向工作載荷（螺栓受工作剪力和擠壓力）溫故知新 ss421dFacafmzCFF 0 ss43 . 1210dFca Pmin0Ps ss s LdF 204dF

27、2.受拉螺栓承受軸向工作載荷 設(shè)缸蓋上的壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為z，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：zpDFE42以氣缸蓋為例：FEFEDp靠結(jié)合面產(chǎn)生的壓縮變形保證缸體內(nèi)的密封性；螺栓在加載前后受力變化；螺栓既預(yù)緊力又受工作載荷（受拉和扭切）。特點(diǎn)：106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算要解決的主要問題：螺栓受到的總載荷Fa=? 強(qiáng)度如何？預(yù)緊力F0=?受載后不漏氣（緊密性）FEFEDp假設(shè)：螺紋各連接件為完全彈性體 略去螺栓頭部、尾部變形106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 c0 b0FRFRF0F0FEFE加預(yù)緊力F0后加載F后 螺栓總伸長量增加為： b0 被連接件壓縮量減少為： C0 預(yù)緊力減小為：FR螺栓受到

28、的總拉力為： Fa螺栓受拉伸長 b0被連接件受壓縮短 C0螺母未擰緊螺母已擰緊已承受工作載荷FaFa 殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力= 106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算FR+FE b0 被連接件變形力螺栓變形力FaFRF0F0 c0變形力F0 b0 c0arctgkbFE FbcckF00螺栓的剛度被連接件的剛度cbcbbEbkkkkFFFEcbbbFkkkFEcbcRFkkkFF0EcbbERaFkkkFFFF0bbkF00bbkFcckFEcbbFkkkEcbcFkkk106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算arctgkc FccbEFFFEcbccFkkkFcbbkkk稱為螺栓的相對(duì)剛度；稱為螺栓的相對(duì)剛度；1cbc

29、cbbkkkkkk墊片材料不同墊片材料不同，cbbkkk不同不同 FaFR變形力F0 b0 c0FE FbFkkkcbbFkkkcbcEcbbERaFkkkFFFF0106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 Fc螺栓受到的總載荷Fa=預(yù)緊力F0=?受載后不漏氣（緊密性）EcbcRFkkkFF0EcbbERFkkkFFF0定根據(jù)具體的工作要求確0RF ss21ca43 . 1dFa強(qiáng)度條件： saFd3 . 141承載條件：106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 /dF.aca43121q根據(jù)受載情況，求出螺栓的工作載荷根據(jù)受載情況，求出螺栓的工作載荷FEq根據(jù)螺栓工作要求，確定殘余預(yù)緊力根據(jù)螺栓工作要求，確定殘余預(yù)緊力

30、FR；F無變化時(shí)，無變化時(shí)，F(xiàn)R=(0.20.6)FEF有變化時(shí)，有變化時(shí)，F(xiàn)R=(0.61)FE有密封要求時(shí)，有密封要求時(shí)，F(xiàn)R=(1.51.8)FEq強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟：靜載荷下螺栓的強(qiáng)度計(jì)算靜載荷下螺栓的強(qiáng)度計(jì)算106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺螺栓栓類類別別普通螺栓（受拉螺栓）普通螺栓（受拉螺栓）單個(gè)螺栓受力單個(gè)螺栓受力強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件 s421dFa松螺松螺栓栓軸向載荷軸向載荷緊螺栓連接緊螺栓連接橫向載荷橫向載荷0aCFFFfmzCFmfF0F0-預(yù)緊力預(yù)緊力 ss2143 . 1dFaca軸向載荷軸向載荷ZFFE總拉力總拉力EcbbaFkkkFF0 ss2143 . 1dF

31、aca鉸制孔螺栓（受剪螺栓）鉸制孔螺栓（受剪螺栓）橫向載荷橫向載荷ZFF 204dFPmin0PssLdF螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算小結(jié)7ZFF工作載荷工作載荷螺栓受力螺栓受力Fa=F總拉力總拉力ZFFZFF 剪切、擠壓力剪切、擠壓力一、螺紋連接件一、螺紋連接件材料材料107107 螺螺栓栓的材料與許用應(yīng)的材料與許用應(yīng)力力常用材料為：Q215、Q235、10、35、45鋼對(duì)于重要和特殊用途的材料：15Cr、40Cr、30CrMnSi等力學(xué)性能較高的合金鋼二、螺紋連接件二、螺紋連接件的許用應(yīng)力的許用應(yīng)力表106、107螺栓組螺栓組：所有螺栓的材料、尺寸、擰緊程度完全一樣所有螺栓的材料、尺寸、擰緊程度完全一

32、樣螺栓組設(shè)計(jì)的任務(wù)：螺栓組設(shè)計(jì)的任務(wù)：1 1、合理地確定連接接合面的幾何形狀和螺栓的布、合理地確定連接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和螺栓接合面間受力均勻，置形式，力求各螺栓和螺栓接合面間受力均勻，便于加工和裝配便于加工和裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、找出螺栓組中螺栓所受的載荷、找出螺栓組中螺栓所受的載荷 受力分析受力分析螺栓組連接的設(shè)計(jì)1 1、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，通常連接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對(duì)面受力均勻，通常連接結(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，例如圓形、環(huán)形、矩形等。稱的簡(jiǎn)單幾何形狀

33、，例如圓形、環(huán)形、矩形等。2、螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。、螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)u對(duì)于鉸制孔螺栓，不要在平行于工作載荷的方向上對(duì)于鉸制孔螺栓，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置成排地布置8個(gè)以上螺栓，以免載荷分布過于不均。個(gè)以上螺栓，以免載荷分布過于不均。螺栓組連接的設(shè)計(jì)合理合理不合理不合理u當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力?？拷B接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。u如果同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷，應(yīng)采用銷、如果

34、同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷，應(yīng)采用銷、套筒、鍵等抗剪零件來承受橫向載荷。套筒、鍵等抗剪零件來承受橫向載荷。3、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、6、8等偶數(shù)。等偶數(shù)。螺栓組連接的設(shè)計(jì)4、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。扳手空間扳手空間的尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。的尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接，螺對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接，螺栓的間距栓的間距t0不得大于推薦數(shù)值。不得大于推薦數(shù)值。工作壓力/MPa1.61.6

35、4 41010 1616 2020 30t0/mm7d5.5d4.5d4d3.5d3d表表55 螺栓間距螺栓間距t00td以螺栓連接為例，螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，以螺栓連接為例，螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，因此，提高螺栓的強(qiáng)度，將大大提高連接系統(tǒng)的可靠性。因此，提高螺栓的強(qiáng)度，將大大提高連接系統(tǒng)的可靠性。影響螺栓強(qiáng)度的因素主要有以下幾個(gè)方面，或從以下幾個(gè)方影響螺栓強(qiáng)度的因素主要有以下幾個(gè)方面，或從以下幾個(gè)方面提高螺栓強(qiáng)度。面提高螺栓強(qiáng)度。改善螺紋牙上載荷改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象分布不均的現(xiàn)象降低影響螺栓疲降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集

36、中的影響的影響采用合理的制采用合理的制造工藝造工藝分析分析分析分析分析分析106 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施108提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施一、降低螺栓總拉伸載荷一、降低螺栓總拉伸載荷 Fa 的變化范圍的變化范圍EcbbaFkkkFF0之間變化在EcbbaFkkkFFF00受軸向載荷時(shí)受軸向載荷時(shí) 當(dāng)當(dāng)kckb時(shí)，時(shí)，0cbbkkk即工作載荷作用后，螺栓受的總拉力增加很少；即工作載荷作用后，螺栓受的總拉力增加很少；Fa F0 ，當(dāng)當(dāng)kcF2F3F4F5F=F1+F2+F3+F4+F5螺栓桿F螺母體螺母體F螺栓桿普通螺母加厚螺母加厚螺母不能提高連接強(qiáng)度。加厚螺

37、母不能提高連接強(qiáng)度。108提高螺紋連接強(qiáng)度的措施均載措施：懸置螺母懸置螺母螺拴、母變形性質(zhì)相同108提高螺紋連接強(qiáng)度的措施三、減小應(yīng)力集中增大過渡圓角卸載槽r卸載過渡結(jié)構(gòu)108提高螺紋連接強(qiáng)度的措施四、避免或減小附加彎曲應(yīng)力108提高螺紋連接強(qiáng)度的措施凸臺(tái)沉頭座斜面墊圈108提高螺紋連接強(qiáng)度的措施凸臺(tái)沉頭座斜面墊圈108提高螺紋連接強(qiáng)度的措施圖示螺栓連接中，采用兩個(gè)M10（內(nèi)徑d1=8.376mm）的普通螺栓連接，螺栓材料的強(qiáng)度級(jí)別為4.6級(jí)，安全系數(shù)S=1.2，連接結(jié)合面摩擦系數(shù)fs=0.3，可靠性系數(shù)Kf=1.2，試計(jì)算該連接允許傳遞的載荷R為多大？ RR功能：用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固

38、定以傳遞扭矩， 或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。一、鍵連接的功能、分類、結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用分類：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1. 平鍵連接特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定心好、裝拆方便。種類： 普通平鍵導(dǎo)向平鍵間隙滑鍵1011 鍵連接和花鍵連接軸工作面普通平鍵單圓頭(C型)圓頭(A型)方頭(B型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用于軸端，便于安裝。普通平鍵應(yīng)用最廣。A型型B型型C型型1011 鍵連接和花鍵連接盤狀銑刀銑鍵槽指狀銑刀銑鍵槽1011 鍵連接和花鍵連接起鍵螺孔導(dǎo)向平鍵固定螺釘結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長度較長，用螺釘固定軸上。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)連

39、接。應(yīng)用：用于軸上零件移動(dòng)量不大的場(chǎng)合，如變速箱中的滑移齒輪。1011 鍵連接和花鍵連接導(dǎo)向平鍵1011 鍵連接和花鍵連接滑動(dòng)平鍵連接bA型型B型型C型型bhC 45或r1LLLb標(biāo)記實(shí)例： 圓頭普通平鍵(A型): 鍵16100 GB1096-2003 圓頭普通平鍵(B型): 鍵B16100 GB1096-2003單圓頭普通平鍵(C型) : 鍵C16100 GB1096-2003d普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-2003、GB1096-2003） R=b/2d- -ttbd+t1t1hd b h C或或r L t t1 半徑半徑r 鍵的尺寸鍵的尺寸鍵鍵 槽槽軸的直徑軸的直徑自自 68 2 2

40、 620 1.2 1 810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.8 1217 5 5 1056 3.0 2.3 1722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.25 2230 8 7 1890 4.0 3.3 3038 10 8 22110 5.0 3.3 3844 12 8 28140 5.0 3.3 4450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.4 5058 16 10 45180 6.5 4.3 5865 18 11 50200 7.0 4.4 6575 20 12

41、 56220 7.5 4.9 7585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-2003、GB1096-2003） 2. 半圓鍵工作面 鍵呈半圓形，其側(cè)面為工作面，鍵能在軸上的鍵槽中繞其圓心擺動(dòng)， 以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便。常用于錐形軸端與輪轂的連接。對(duì)軸的削弱較大，只適用于輕載連接。1011 鍵連接和花鍵連接3. 楔鍵連接和切向鍵連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度， 輪轂槽的底面也有1:100的斜度。缺點(diǎn)：定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷 平穩(wěn)和低速的連接。安裝時(shí)用力打入工作面1011 鍵連接和花鍵連接

42、dd類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。斜度1：100120 130 在重型機(jī)械中常采用切向鍵-一對(duì)楔鍵組成。工作面1201011 鍵連接和花鍵連接1011 鍵連接和花鍵連接二、鍵的選擇和強(qiáng)度校核1鍵的尺寸選擇bh根據(jù)軸徑d由標(biāo)準(zhǔn)中查得，鍵的長度參考輪轂的長度確定，一般應(yīng)略短于輪轂長，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。 平鍵的尺寸主要是鍵的截面尺寸bh及鍵長L。2平鍵連接的失效和強(qiáng)度校核對(duì)于普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面的壓潰，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷，但一般只作連接的擠壓強(qiáng)度校核。對(duì)于導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接，其主要失效形式是工作面的過度磨損，通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。1011 鍵連接和花鍵連接鍵被剪斷1011 鍵連接和花鍵連接