機(jī)械設(shè)計(jì)課件第5章

1、1第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)5 51 1 螺紋螺紋5 52 2 螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件5 53 3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊5 55 5 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算5 57 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力5 58 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施5 59 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)5 54 4 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松5 56 6 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)內(nèi)容提要內(nèi)容提要2一、螺紋的形成及類型一、螺紋的形成及類型5 51 螺螺 紋紋d2螺旋線螺旋線-一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的

2、表面上，一邊繞軸線 等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋螺紋-一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋3按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋4螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺

3、紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋15303305按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋6左旋左旋右旋右旋7按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線

4、螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋 一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P89按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副10外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋11按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類

5、類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接聯(lián)接螺紋螺紋傳動(dòng)傳動(dòng)螺紋螺紋螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)12聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋13按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體

6、形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋14圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋管螺紋管螺紋15 1）普通螺紋以大徑）普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。60粗牙螺紋應(yīng)用最廣粗牙螺紋應(yīng)用最廣2）細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高）細(xì)牙螺紋的

7、優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣。缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣。應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙粗牙dP細(xì)牙細(xì)牙dP細(xì)牙細(xì)牙螺紋的分類：螺紋的分類：163 3）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= 317d dd d2 2d d1 1P P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（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（圓錐管壁 = 55）60圓錐管圓錐

8、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。強(qiáng)調(diào)與普通螺紋不同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 P218螺紋的精度等級(jí)螺紋的精度等級(jí):A級(jí)級(jí)B級(jí)級(jí)C級(jí)級(jí)公差小，精度最高，用于配合精確，防公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合；振動(dòng)等場(chǎng)合；受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接；荷的聯(lián)接；用于一般聯(lián)接，最常用。用于一般聯(lián)接，最常用。說明：說明：19(3)中徑中徑d2 也是一個(gè)假想圓也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。牙型溝槽和凸起寬度相等。d

9、1d2d(1)大徑大徑d 與外螺紋牙頂與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙底)相重合相重合的假想圓柱體的直徑。的假想圓柱體的直徑。(2) 小徑小徑 d1 與外螺紋與外螺紋牙底牙底(或內(nèi)螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙頂)相相重合的假想圓柱體的直重合的假想圓柱體的直徑。徑。(4) 螺距螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2h20d1d2d(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 中徑中徑d2圓柱上，螺旋線的切圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角的平面的夾角 (7)牙型角

10、牙型角 tg=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2SS = nP同一條螺旋線上的相鄰?fù)粭l螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間點(diǎn)間 的軸向距的軸向距PSPP/2P/2 (8)接觸高度接觸高度 h 內(nèi)外螺紋旋合后，內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度接觸面的徑向高度。h215 52 螺紋螺紋聯(lián)接聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件一、一、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型eaal1 1l1 1可承受橫向載荷?？沙惺軝M向載荷。螺紋余留長(zhǎng)度螺紋余留長(zhǎng)度l1 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓孔與螺桿之孔與螺桿之間留有間隙間留有間隙靜載荷靜載荷l1=(0.30.5

11、)d;變載荷變載荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1 d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1 0;螺紋伸出長(zhǎng)度螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(36) mm用于經(jīng)常拆裝之處。用于經(jīng)常拆裝之處。dd22一、一、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接ae ee e雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 聯(lián)接件厚，允聯(lián)接件厚，允許拆裝。許拆裝。l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞拆裝，以

12、免損壞螺孔而修復(fù)困難。螺孔而修復(fù)困難。d5 52 螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件23一、一、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘緊定螺釘5 52 螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件24二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭25dL0L1LL1 -座端長(zhǎng)度座端長(zhǎng)度L0 -螺母端長(zhǎng)度螺母端長(zhǎng)度二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓2

13、6二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件末端末端結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓27二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件地腳螺栓地腳螺栓 起吊螺釘起吊螺釘 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓專用螺紋聯(lián)接件專用螺紋聯(lián)接件T 型螺栓型螺栓 28六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓專用螺紋聯(lián)接專用螺紋聯(lián)接

14、29墊圈墊圈 平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈螺母螺母 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：作用：增加支撐面積以減增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。傷表面、防松。專用螺紋聯(lián)接專用螺紋聯(lián)接305 53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊1 預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都需要擰緊，使預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都需要擰緊，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)之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力

15、的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。用加作用力稱為預(yù)緊力。用F0表示。表示。2 預(yù)緊的目的：預(yù)緊的目的：增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。3 預(yù)緊力的確定原則：預(yù)緊力的確定原則： 擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限不得超過其材料的屈服極限s ss的的80%。 一、概述一、概述碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓： F0 (0.6(0.60.7) s s A1合金鋼螺栓：合金鋼螺栓： F0 (0.5(0.50.6) s s A1A1 -危險(xiǎn)截面積，危險(xiǎn)截面積，

16、A1 dd2 21 1/4/431fcvrFftgdFTTT02021)(2)(22021vtgdFTTT二、二、 擰緊力矩?cái)Q緊力矩21TTTT T1 1克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩；克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩；T T2 2克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)軸向預(yù)緊力為設(shè)軸向預(yù)緊力為F F0 0 或預(yù)緊力（不受軸向載荷）或預(yù)緊力（不受軸向載荷） fc c摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)。 無潤滑時(shí)?。簾o潤滑時(shí)取： fc c =0.15 =0.15rf f支撐面摩擦半徑。支撐面摩擦半徑。 rf =( =(dw w+ +d0 0)/4)/4簡(jiǎn)化公式：簡(jiǎn)化公式：T 0.2 F 0

17、.2 F0 0 dF F0 0總力矩：總力矩： 注意：對(duì)于重要的聯(lián)接，應(yīng)盡可能采用注意：對(duì)于重要的聯(lián)接，應(yīng)盡可能采用M12的螺栓。的螺栓。Td0ddw32測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法預(yù)緊力控制方法: :F F定力矩扳手定力矩扳手L LS S1)1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)2)測(cè)力矩扳手；測(cè)力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)測(cè)定伸長(zhǎng)量。測(cè)定伸長(zhǎng)量。L LM ML LS S33二、防松的方法二、防松的方法 1. 摩擦防松摩擦防松尼龍圈鎖緊螺尼龍圈鎖緊螺母母彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母5 54 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松一、防松一、防松-防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)

18、。防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 34開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2. 機(jī)械防松機(jī)械防松圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈353. 破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系防松破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點(diǎn)點(diǎn)沖點(diǎn)防松法沖點(diǎn)防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑36 螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的目的是：確定防止失效所需的螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的目的是：確定防止失效所需的螺栓直徑。螺栓直徑。 聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容，根據(jù)其可能的失效形式而定。聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容，根據(jù)其可能的失效形式而定。螺紋聯(lián)接的受載形式基本分為：螺紋聯(lián)接的受載形式基本分為：采用受拉螺栓采用受拉螺栓可

19、用受剪螺栓，也可用受拉螺可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓。栓。軸向載荷（軸向載荷（沿軸線方向沿軸線方向）：）：橫向載荷（橫向載荷（軸線方向軸線方向）：）：5 55 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算37螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接的主要失的主要失效形式：效形式：滑扣滑扣 因經(jīng)常拆裝因經(jīng)常拆裝受拉螺栓受拉螺栓塑性變形塑性變形 螺紋部分螺紋部分疲勞斷裂疲勞斷裂受剪螺栓受剪螺栓 剪斷剪斷壓潰壓潰 螺桿和孔壁的貼合面螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸經(jīng)常拆卸 斷裂斷裂-軸向變載荷軸向變載荷38一、一、松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算1 強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：4/21ssdF式中式中: d1-螺紋小徑螺紋小徑 mm ， 許

20、用應(yīng)力許用應(yīng)力FF2 設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：41sFd 3. 例題：習(xí)題例題：習(xí)題5-7395-8a普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）裝配時(shí)，螺母需擰緊裝配時(shí)，螺母需擰緊,螺栓受螺栓受預(yù)緊力（預(yù)加鎖緊力）預(yù)緊力（預(yù)加鎖緊力）F和螺紋阻力和螺紋阻力矩矩M1的作用。的作用。F特點(diǎn)：特點(diǎn)：所加載荷為橫向工作載荷所加載荷為橫向工作載荷F（載荷方向（載荷方向螺栓軸線），加載后，螺栓軸線），加載后，螺栓受力不發(fā)生變化，而靠預(yù)緊力產(chǎn)螺栓受力不發(fā)生變化，而靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力抵抗外載荷。生的摩擦力抵抗外載荷。F：要考慮到螺栓桿同時(shí)受拉應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的作用。：要考慮到螺栓桿同時(shí)受拉應(yīng)力和扭

21、轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的作用。223sse螺栓是塑性材料螺栓是塑性材料應(yīng)按第四強(qiáng)度理論求拉扭合成當(dāng)量應(yīng)力：應(yīng)按第四強(qiáng)度理論求拉扭合成當(dāng)量應(yīng)力：40 對(duì)于普通螺栓聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)螺栓來說，對(duì)于普通螺栓聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)螺栓來說，雖然同時(shí)受拉應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力作用，但計(jì)算時(shí)可作為純拉伸雖然同時(shí)受拉應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力作用，但計(jì)算時(shí)可作為純拉伸的情況處理，即只需將拉伸載荷加大的情況處理，即只需將拉伸載荷加大30%30%。 校核式校核式 （5-9） 設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式 （5-10）：對(duì)于：對(duì)于M10M64的鋼制普通螺栓的鋼制普通螺栓 、 d2 /d1取取統(tǒng)計(jì)平均值、統(tǒng)計(jì)平均值、v =arctan0.17 0.5 0211.34eFdss 0

22、14 1.3Fd s因此，當(dāng)量應(yīng)力為：因此，當(dāng)量應(yīng)力為：ssss3 . 15 . 0322e0214Fds2001232111tan22tan164vvTdFFMdWddd其中：其中：41此種工況的應(yīng)用此種工況的應(yīng)用當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)， 預(yù)緊力預(yù)緊力F0導(dǎo)致接導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。Ks-防滑系數(shù)，常取防滑系數(shù)，常取 Ks =1.11.3ifFKFs0預(yù)緊力預(yù)緊力F0 ： f-摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15i-結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù) 上圖i=1,下圖i=2若取若取 f =0.15， K

23、s =1.2, i=1, 則：則：F0 8F結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F042FF/2F/22. 受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： a. 采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起聯(lián)接作用b. 采用無間隙的鉸制孔螺栓。采用無間隙的鉸制孔螺栓。 設(shè)流體壓強(qiáng)為設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為Z，則缸體，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：p D2/4F = =ZpFFD1) 工作載荷為靜載荷工作載荷為靜載荷43受載受載變形變形特別注意，螺栓的軸向載荷：特別注意，螺栓

24、的軸向載荷：F2 F0+F加預(yù)緊力后加預(yù)緊力后螺栓螺栓受拉伸長(zhǎng)受拉伸長(zhǎng)b被聯(lián)接件被聯(lián)接件受壓縮短受壓縮短m加載加載 F 后后:螺栓總螺栓總伸長(zhǎng)量增加到伸長(zhǎng)量增加到: 總拉力總拉力為：為：被聯(lián)接件被聯(lián)接件壓縮量減少到：壓縮量減少到： 殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力減少到：減少到： F1 很顯然很顯然: F1F0 被聯(lián)接件放松了 +bm - - 松弛松弛狀態(tài)狀態(tài)預(yù)緊預(yù)緊狀態(tài)狀態(tài)bF0F0mFFF0F0FFFFF2F2F2=F+F1F1F1 44b被聯(lián)接被聯(lián)接 件變形件變形 力力螺栓變形螺栓變形力力FFm螺栓變形螺栓變形力力F2F1FF0F0mF0bmarctgCbarctgCm受載受載變形變形松弛松弛狀態(tài)狀

25、態(tài)預(yù)緊預(yù)緊狀態(tài)狀態(tài)bF0F0mFFF0F0FFFFF1F1 45力力變形變形arctgCb-螺栓相對(duì)剛度系數(shù)螺栓相對(duì)剛度系數(shù)F= F +Fm=(Cb +Cm ) Cb +CmCbF2 = F0 +FCb +CmCbF1 = F0 F 1 1- -F1= F0- - Fm= F0 - - Cm F2= F0 + + F = F0 + +Cb Cb +CmF=FF2FF0代入得：代入得：表表5-4 螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)墊片類型墊片類型 金屬墊片或無墊片金屬墊片或無墊片 皮革皮革 銅皮石棉銅皮石棉 橡膠橡膠 0.20.3 0.7 0.8 0.9Cb +CmCbFmF146令令mbbC

26、CCKc，稱為螺栓的，稱為螺栓的相對(duì)剛度相對(duì)剛度， 為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使 F1 0 。通常根據(jù)工作拉力。通常根據(jù)工作拉力 F 的性質(zhì)確定的性質(zhì)確定F。設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)中， 根據(jù)根據(jù)F確定確定F1計(jì)算滿足計(jì)算滿足F1所需的所需的F0計(jì)算總拉力計(jì)算總拉力2F計(jì)算螺栓的強(qiáng)度。計(jì)算螺栓的強(qiáng)度。a) 靜強(qiáng)度計(jì)算（靜強(qiáng)度計(jì)算（ F 不變化時(shí)）不變化時(shí)）強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為：2211.3 4Fds s注：式中注：式中“ 1.3 ” 考慮的是工作中可能的補(bǔ)充擰緊引起的切應(yīng)力的考慮的是工作中可能的補(bǔ)充擰緊引起的切應(yīng)力的影響。影響。設(shè)計(jì)式為：設(shè)計(jì)式為：1d 24 1.3Fs47力力時(shí)間時(shí)

27、間OF2F1工作載荷變化工作載荷變化變形變形O力力 (b)受變載荷：受變載荷： 020 FFF483 3承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：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：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：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；Pmin0PssLdF 204dFLminmin鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使: Lmin1.25d0d0螺栓剪切面的直徑（可取螺栓螺栓剪切面的直徑（可取螺栓 孔直徑），單位為孔直徑），單位為mm；Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的螺栓桿與孔壁擠壓面的最小最小 高度，高

28、度， 單位為單位為mm；495 56 6 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)1 1、為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證聯(lián)接接為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證聯(lián)接接合面受力均勻，通常聯(lián)接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)合面受力均勻，通常聯(lián)接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成成: :一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：基本原則：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。軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。 圓形圓形 圓環(huán)形圓環(huán)形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 50FFa) 對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工

29、作載荷的方向上成排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不向上成排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；均；合理不合理!b) 當(dāng)螺栓聯(lián)接受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)當(dāng)螺栓聯(lián)接受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。51dhD3 3、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間c) 當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗 剪零件來承受橫向載荷。剪零件來承受橫向載荷。60CCEE60扳手空間的尺寸見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB52對(duì)

30、于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接。螺栓的對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。間距不大于下表所推薦的取值。t t0 0螺栓間距螺栓間距t t0 0工作壓力工作壓力 (MPa(MPa) )7d 5.5d 4.5d 4d 3.5d 3d 7d 5.5d 4.5d 4d 3.5d 3d t t0 0 (mm) (mm) 1.6 1.6 1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 4 410 1016 1620 2030 d d4 4、為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常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)目取成分布

31、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)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同。535 5、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。采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面支承面不平支承面不平支承面傾斜支承面傾斜采用斜墊圈采用斜墊圈54二、螺栓組聯(lián)接的受力分析二、螺栓組聯(lián)接的受力分析受力分析的目的：受力分析的目的：根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。 受力

32、分析時(shí)所作假設(shè)：受力分析時(shí)所作假設(shè)： a)a)所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同； c)c)受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。受力分析的類型：受力分析的類型：b)b)螺栓組的對(duì)稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；螺栓組的對(duì)稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受橫向載荷受軸向載荷受軸向載荷受傾覆力矩受傾覆力矩M55（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，每個(gè)螺栓所受工作剪）對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為：力為：（2）對(duì)于普通螺栓聯(lián)接）對(duì)于普通螺栓聯(lián)接 ，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦

33、力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：式中：式中：z z為螺栓數(shù)目。為螺栓數(shù)目。 圖示為由四個(gè)螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接。1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接zFFFKzifFS0fziFKFS0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。鉸制孔螺栓FFFF普通螺栓例題：習(xí)題例題：習(xí)題5-856例題：如圖所示螺栓聯(lián)接中例題：如圖所示螺栓聯(lián)接中,采用兩個(gè)采用兩個(gè)M20的普通螺栓，的普通螺栓，其許用拉應(yīng)力其許用拉應(yīng)力l60Nmm2，聯(lián)接件接合面間摩擦，聯(lián)接件接合面間摩擦系數(shù)系數(shù)f0.20，防滑系數(shù)，防滑系數(shù)

34、Ks1.2，計(jì)算該聯(lián)接件允許傳，計(jì)算該聯(lián)接件允許傳遞的靜載荷遞的靜載荷F?(M20的螺栓的螺栓d117.294mm)570SfFZi KF0SKFFfZi0214 1.3 Fds解：則由平衡條件解：則由平衡條件可得可得螺栓危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為螺栓危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為于是得于是得58O采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時(shí)的受力情況是不同的。矩時(shí)的受力情況是不同的。2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接TKfrFfrFfrFsz02010 （1 1） 采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預(yù)緊采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗后在接合面間

35、產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T。ziirfTKF1S0Tr1f F0f F0r2 0211.34caFdss利用下式進(jìn)行計(jì)算強(qiáng)度和設(shè)計(jì)計(jì)算：利用下式進(jìn)行計(jì)算強(qiáng)度和設(shè)計(jì)計(jì)算：59TOTrFziii1（2 2）采用鉸制孔用螺栓，是靠）采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩T。iirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmaxrmaxFmaxriFi假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓的剪切變形量與距假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓的剪切變形量與距離成正比離成正比maxPP0minFd Lss m ax204Fd強(qiáng)度計(jì)強(qiáng)度計(jì)算：算：60例題

36、：習(xí)題例題：習(xí)題5-6已知一個(gè)托架的邊板用個(gè)螺栓與相鄰的機(jī)已知一個(gè)托架的邊板用個(gè)螺栓與相鄰的機(jī)架相聯(lián)接。托架受一與邊板螺栓組的垂直對(duì)稱軸線相架相聯(lián)接。托架受一與邊板螺栓組的垂直對(duì)稱軸線相平行、距離為、大小為的載荷作平行、距離為、大小為的載荷作用?，F(xiàn)有如圖所示的兩種螺栓布置型式，設(shè)采用鉸制用?，F(xiàn)有如圖所示的兩種螺栓布置型式，設(shè)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接，試問哪一種布置型式所用的螺栓直徑孔用螺栓聯(lián)接，試問哪一種布置型式所用的螺栓直徑較小？為什么？較?。繛槭裁?？61623受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接（習(xí)題受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接（習(xí)題5-10） 若作用在螺栓組上軸向總載荷若作用在螺栓組上軸向總載荷F F 作用線與

37、螺栓軸線作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為：同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為： 通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余的作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為預(yù)緊力為F1時(shí)，每個(gè)螺栓所承受時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷的總載荷F2為。為。zFFF2 = F1 + FpDFFF636465664受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為：的力矩為：F2F0 F0 p ( F 0引起引起)F2mp2( F1m引起引起)

38、p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li iiLFLFmaxmax假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。中心到螺栓組排列中心的距離成正比。iiLKF螺栓承受的載荷與距離成正比：螺栓承受的載荷與距離成正比： 67F1m 強(qiáng)調(diào)是地基上的壓強(qiáng)調(diào)是地基上的壓力力Fm F2m F1 F F2 C2 單個(gè)螺栓的受力分析：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的受力分析：Om 力力 變形變形 Ob ziLFM1ii作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即：平衡，即：未加傾覆力矩時(shí)，工未加傾覆力矩時(shí)，工作點(diǎn)在作

39、點(diǎn)在A。Mi=0施加傾覆力矩施加傾覆力矩M時(shí)時(shí):左邊的螺栓與地基，工作左邊的螺栓與地基，工作點(diǎn)移至：點(diǎn)移至：B1 和和C1 右邊的螺栓與地基，工作右邊的螺栓與地基，工作點(diǎn)移至：點(diǎn)移至：B2 和和C2 左邊螺栓總拉力增加，左邊螺栓總拉力增加，右邊螺栓總拉力減小。右邊螺栓總拉力減小。F2 F2m C1 B2 B1 iiLFLFmaxmax由：iiLLFFmaxmax求得最大工作載荷求得最大工作載荷ZiLMLF12imaxmaxA F0 680maxPPWMAzFss00minPWMAzFs螺栓的總拉力：螺栓的總拉力：maxmbb02FCCCFF 為防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)為防止接

40、合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：間隙，要求：表表5-7 聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力p材料材料 鋼鋼 鑄鐵鑄鐵 混凝土混凝土 磚磚(水泥漿縫水泥漿縫) 木材木材p(Mpa) 0.8 s (0.40.5)B 2.03.0 1.52.0 2.04.0直接引用前面的結(jié)論直接引用前面的結(jié)論螺栓的強(qiáng)度計(jì)算：螺栓的強(qiáng)度計(jì)算： 2211.34caFdss69MoorirmaxFiFmax由力的平衡條件可得：由力的平衡條件可得：MrFizii1FiFmax解此靜不定方程要點(diǎn)：解此靜不定方程要點(diǎn)：假定底板為剛體，受載后接合面仍假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面，

41、即變形由螺栓和基座承保持為平面，即變形由螺栓和基座承擔(dān)。擔(dān)。 螺栓組受螺栓組受后，剛性底座協(xié)調(diào)了各后，剛性底座協(xié)調(diào)了各螺栓的變形量，即每個(gè)螺栓的變形量螺栓的變形量，即每個(gè)螺栓的變形量是與其到對(duì)稱軸的距離稱正比。同理是與其到對(duì)稱軸的距離稱正比。同理可知：變形愈大，受力也愈大?？芍鹤冃斡?，受力也愈大。螺栓先擰緊，擰緊后螺栓受預(yù)緊力螺栓先擰緊，擰緊后螺栓受預(yù)緊力（產(chǎn)生拉伸變形），基座被壓縮（產(chǎn)（產(chǎn)生拉伸變形），基座被壓縮（產(chǎn)生壓縮變形）生壓縮變形） 在在作用下，作用下，o-o軸線左側(cè)的螺栓承軸線左側(cè)的螺栓承受工作拉力（螺栓被進(jìn)一步拉伸），受工作拉力（螺栓被進(jìn)一步拉伸）， o-o軸線右側(cè)的基座承受

42、工作壓力（螺軸線右側(cè)的基座承受工作壓力（螺栓被放松，預(yù)緊力減小）栓被放松，預(yù)緊力減?。?0Moorirmaxmaxmax2211rFrFrFrFiiFiFmax于是于是:受力最大的螺栓所承受的載荷為：受力最大的螺栓所承受的載荷為：maxmaxrrFFiiziirMrF12maxmax接合面受壓一側(cè)不被壓潰的條件接合面受壓一側(cè)不被壓潰的條件0maxppzFMAWss接合面受拉一側(cè)不出縫隙的條件接合面受拉一側(cè)不出縫隙的條件0minWMAFzpsFiFmax 螺栓的受力大小螺栓的受力大小F Fi i與其到與其到對(duì)稱軸線的距離對(duì)稱軸線的距離r ri i成正比，即成正比，即(5-25)(5-26)(5-

43、27)71實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)際應(yīng)用中，螺栓組所受的工螺栓組所受的工作載荷常常是以作載荷常常是以上四種簡(jiǎn)單受力上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合，狀態(tài)的不同組合，都可利用靜力分都可利用靜力分析方法將復(fù)雜的析方法將復(fù)雜的受力狀態(tài)簡(jiǎn)化為受力狀態(tài)簡(jiǎn)化為上述四種簡(jiǎn)單受上述四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)；力狀態(tài)；一般情況一般情況下，對(duì)于普通下，對(duì)于普通螺栓可按軸向螺栓可按軸向載荷與傾覆力載荷與傾覆力矩確定螺栓的矩確定螺栓的工作拉力；按工作拉力；按橫向載荷與扭橫向載荷與扭矩確定螺栓的矩確定螺栓的預(yù)緊力；最后預(yù)緊力；最后確定螺栓的總確定螺栓的總拉力。拉力。鉸鉸制孔用制孔用螺栓應(yīng)螺栓應(yīng)根據(jù)橫根據(jù)橫向載荷向載荷和轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩確定螺確定螺栓

44、的工栓的工作剪力。作剪力。不管螺不管螺栓組的載荷栓組的載荷狀態(tài)如何復(fù)狀態(tài)如何復(fù)雜，就螺栓雜，就螺栓組中單個(gè)螺組中單個(gè)螺栓而言，其栓而言，其受力只有兩受力只有兩種情況：種情況：軸向力；軸向力；橫向力。橫向力。721.圖示托架受鉛垂力圖示托架受鉛垂力F（N），托架與托體之間的摩），托架與托體之間的摩擦系數(shù)為擦系數(shù)為s,可靠系數(shù)可靠系數(shù)Kf=1,螺栓與被聯(lián)接件的相對(duì)剛螺栓與被聯(lián)接件的相對(duì)剛度為度為0.2，螺栓材料的許用應(yīng)力為，螺栓材料的許用應(yīng)力為，按步驟列出，按步驟列出螺栓根徑螺栓根徑d1的計(jì)算式。的計(jì)算式。 73sfFk4412maxiilMl2242aaHFaHF2211cccsfFk4解：解：

45、（1 1）求）求F0：不下滑條件：不下滑條件：4 4 F0s s k kf f F F F0 （2）求）求F：F = = = = = (3) (3) 求求 F F2 2 = = F0+ + F = F = + 0.2 F+ 0.2 F d d1 1 (4) 求求d1: 由公式由公式74例題例題1如圖所示，一支架用四個(gè)螺栓固定于鉛垂的墻上，螺栓如圖所示，一支架用四個(gè)螺栓固定于鉛垂的墻上，螺栓為上、下兩個(gè)。螺栓距軸線的距離為，載荷為上、下兩個(gè)。螺栓距軸線的距離為，載荷，鉛垂向下，離墻壁距離為，為，鉛垂向下，離墻壁距離為，為使支架在作用下不相對(duì)滑動(dòng)，也不產(chǎn)生分離，求受軸向載荷使支架在作用下不相對(duì)滑動(dòng)

46、，也不產(chǎn)生分離，求受軸向載荷最大螺栓上所受的總拉力。最大螺栓上所受的總拉力。75設(shè)：（）支架底與墻之間的摩擦系數(shù)；設(shè)：（）支架底與墻之間的摩擦系數(shù)；（）取可靠系數(shù)；（）取可靠系數(shù)；（）受軸向載荷最大的螺栓在外載荷作用下應(yīng)保持的殘余預(yù)（）受軸向載荷最大的螺栓在外載荷作用下應(yīng)保持的殘余預(yù)緊力緊力（為軸向工作拉力）；（為軸向工作拉力）；（）相對(duì)剛度（）。（）相對(duì)剛度（）。解題分析：本題為同時(shí)承受橫向工作載荷和傾覆力矩的普解題分析：本題為同時(shí)承受橫向工作載荷和傾覆力矩的普通螺栓組連接。通螺栓組連接。解解螺栓所受的工作載荷。螺栓所受的工作載荷。將工作載荷向底板形心簡(jiǎn)化，得到螺栓組承受的橫向力將工作載荷向

47、底板形心簡(jiǎn)化，得到螺栓組承受的橫向力和翻轉(zhuǎn)力矩分別為和翻轉(zhuǎn)力矩分別為橫向力橫向力傾覆力矩（逆時(shí)針方向）傾覆力矩（逆時(shí)針方向）76在傾覆力矩作用下，上面兩螺栓受加載作用，下面兩螺栓在傾覆力矩作用下，上面兩螺栓受加載作用，下面兩螺栓受減載作用，故單個(gè)螺栓所受的最大工作拉力為上面螺栓所受減載作用，故單個(gè)螺栓所受的最大工作拉力為上面螺栓所受的工作拉力，即受的工作拉力，即在橫向力的作用下，被連接件接觸面間摩擦力應(yīng)大在橫向力的作用下，被連接件接觸面間摩擦力應(yīng)大于與的乘積，以使連接不會(huì)產(chǎn)生橫向滑移失效，即于與的乘積，以使連接不會(huì)產(chǎn)生橫向滑移失效，即 iF0則預(yù)緊力則預(yù)緊力F0NLLMFzii1000012m

48、axmax4.所以總拉力所以總拉力 F0 Cbmax/（）（）所以軸向載荷最大螺栓上所受的總拉力為。所以軸向載荷最大螺栓上所受的總拉力為。775 57 螺紋聯(lián)接件的材料和許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的材料和許用應(yīng)力一、螺紋聯(lián)接件一、螺紋聯(lián)接件材料材料螺栓、螺柱、螺釘常用材料：螺栓、螺柱、螺釘常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；等碳素鋼；特殊用途特殊用途( (防磁、導(dǎo)電防磁、導(dǎo)電): ): 特殊鋼、銅合金、鋁合金等。特殊鋼、銅合金、鋁合金等。1、螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為、螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為10級(jí)級(jí)3.6 4.6 4.8 5.6 58 6.8 8.8 9.8 10.9 12.

49、9作為標(biāo)準(zhǔn)零件，螺紋聯(lián)接件是作為標(biāo)準(zhǔn)零件，螺紋聯(lián)接件是按其性能等級(jí)選用的。對(duì)于一按其性能等級(jí)選用的。對(duì)于一定性能等級(jí)的螺紋聯(lián)接件應(yīng)具定性能等級(jí)的螺紋聯(lián)接件應(yīng)具備一定的強(qiáng)度極限。備一定的強(qiáng)度極限。沖擊振動(dòng)場(chǎng)合用：沖擊振動(dòng)場(chǎng)合用：15Cr、40Cr、 30CrMnSi等合金鋼。等合金鋼。墊圈：墊圈：Q235、15、 35墊圈：墊圈： 65Mn 783、選用原則：、選用原則：一般用途：通常選用一般用途：通常選用4.8級(jí)左右的螺栓，級(jí)左右的螺栓，重要場(chǎng)合：要選用高的性能等級(jí)，重要場(chǎng)合：要選用高的性能等級(jí)，如在壓力容器中常采用如在壓力容器中常采用8.8級(jí)的螺栓。級(jí)的螺栓。2、螺母的性能等級(jí)分為、螺母的性

50、能等級(jí)分為 7級(jí)級(jí) 4 5 6 8 9 10 1279二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)( (靜、變載荷靜、變載荷) )、裝配情況裝配情況( (松、緊聯(lián)接松、緊聯(lián)接) )、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。許用拉應(yīng)力：許用拉應(yīng)力： 許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力：許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力： SssssSsPsPSss-被聯(lián)接件為鋼被聯(lián)接件為鋼P(yáng)BPSss-被聯(lián)接件為鑄鐵被聯(lián)接件為鑄鐵S S, , S Sp p-安全系數(shù)，其取值詳見下頁表。安全系數(shù)，其取值詳見下頁表。80表表5-10 螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)S 碳

51、素鋼碳素鋼 54 42.5 2.52 碳素鋼碳素鋼 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M16M16 M16 M30 M30M60不控制不控制預(yù)緊力預(yù)緊力的計(jì)算的計(jì)算控制預(yù)控制預(yù)緊力的緊力的計(jì)算計(jì)算受載類型受載類型 靜載荷靜載荷 變載荷變載荷松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接 1.21.7合金鋼合金鋼 5.75 53.4 3.43 合金鋼合金鋼 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54 )鋼：鋼：S=2.5， Sp= 1. 25， 鋼：鋼：S=3.55， Sp= 1. 5鑄鐵：鑄鐵：Sp=2.02.5， 鑄鐵：鑄鐵： Sp=

52、2.53鉸制孔用螺鉸制孔用螺栓聯(lián)接栓聯(lián)接受軸受軸向及向及橫向橫向載荷載荷的普的普通螺通螺栓聯(lián)栓聯(lián)接接緊緊螺螺栓栓聯(lián)聯(lián)接接815 58 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式：承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式：疲勞斷裂疲勞斷裂容易斷裂部容易斷裂部位：位：一、一、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅軸向工作載荷軸向工作載荷F的變化范圍的變化范圍: 0 FCb+ CmCbF0 F0 +F總拉伸載荷的總拉伸載荷的F2變化范圍變化范圍: Cb 或或 Cm F2變化范圍變化范圍F 65%20%15%82F0 m b措施一：降低螺栓剛度（措施一：降低

53、螺栓剛度（ Cb Cb , b Cm , m m ） 措施三：綜合措施（措施三：綜合措施（ Cb Cm , F0 F0 ）F F F1 F2 F2F F m F1bF0m 雖然雖然F = =FF F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小但有但有F F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小F = =FF = =F， F1 = =F 1F FF2 2FF3 3FF4 4FF5 58圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。螺螺栓栓桿桿F F螺螺栓栓桿桿F F螺母體螺母體均載螺母均載原理均載螺母均載原理 加厚螺母加厚螺母851015懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母101

54、5內(nèi)斜與環(huán)槽螺母內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理相同均載原理相同螺母也受拉螺母也受拉均載均載元件元件懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母與環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母與環(huán)槽螺母鋼絲螺套鋼絲螺套加工復(fù)雜，僅限于用加工復(fù)雜，僅限于用在重要場(chǎng)合或大型聯(lián)接。在重要場(chǎng)合或大型聯(lián)接。86支承面不平支承面不平三、減小應(yīng)力集中三、減小應(yīng)力集中1.1.增大過渡圓角增大過渡圓角2.2.切制卸載槽切制卸載槽r r四、避免或減小附加應(yīng)四、避免或減小附加應(yīng)力力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面被聯(lián)接件變形太大被聯(lián)接件變形太大3.3.卸載過渡結(jié)構(gòu)卸載過渡結(jié)構(gòu)要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。要

55、從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。87五、采用特殊制造工藝五、采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋冷鐓頭部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高疲勞強(qiáng)度提高30% 比車削 表面處理：表面處理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。提高疲勞強(qiáng)度。球面墊圈球面墊圈采用球面墊圈和腰環(huán)采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的螺栓可以保證螺栓的裝配精度。裝配精度。腰環(huán)螺栓腰環(huán)螺栓88一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋類類型型運(yùn)動(dòng)形式有：運(yùn)動(dòng)形式有：5 59 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。

56、直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng) 按用按用途分途分傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋滑動(dòng)螺旋滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋按摩擦按摩擦性質(zhì)分性質(zhì)分傳遞動(dòng)力傳遞動(dòng)力 傳遞運(yùn)動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng), ,要求精度高要求精度高調(diào)整相對(duì)位置調(diào)整相對(duì)位置89調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋90應(yīng)用應(yīng)用: 機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、起重設(shè)備機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、起重設(shè)備（千斤頂千斤頂） 、鍛壓機(jī)械、鍛壓機(jī)械(壓力壓力機(jī)機(jī))、測(cè)量?jī)x器（千分尺）、測(cè)量?jī)x器（千分尺）、工具（老虎鉗）、夾具、玩具工具（老虎鉗）、夾具、玩具及其他工業(yè)裝備中。及其他工業(yè)裝備中。二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主

57、要滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和是指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳支承的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動(dòng)的工作剛度與精度等和動(dòng)的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。壓力機(jī)壓力機(jī)1、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu) 千斤頂千斤頂91整體螺整體螺母母組合螺組合螺母母剖分螺剖分螺母母螺母結(jié)構(gòu)螺母結(jié)構(gòu)組合螺母組合螺母調(diào)整楔快調(diào)整楔快固定螺釘固定螺釘調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘剖分螺母剖分螺母92螺旋副材料要求：螺旋副材料要求：足夠的強(qiáng)度、耐磨性、摩擦系數(shù)小足夠的強(qiáng)度、耐磨性、摩擦系數(shù)小2螺桿和螺母的材料螺桿和螺母的材料螺桿材料螺桿材料: : Q257、45、50鋼，或鋼，或T12、40C

58、r、65Mn 螺母材料螺母材料: : ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuAl10Fe3.螺桿螺桿- -螺母材料螺母材料 滑動(dòng)速度滑動(dòng)速度 m/min m/min 許用壓力許用壓力/Mpa/Mpa 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 低速低速 181825 25 3 11 3 1118 18 6 61212 7 710 10 1515 1 12 淬火鋼淬火鋼- -青銅青銅 鋼鋼- -青銅青銅 鋼鋼-鑄鐵鑄鐵 鋼鋼鋼鋼 6 61212 10 1013 0.060.08 2.44 精密螺桿或水平安裝精密螺桿或水平安裝螺桿的穩(wěn)定性條件為：螺桿的穩(wěn)定性條件為：-螺桿長(zhǎng)度系數(shù)，由下表確定。螺桿長(zhǎng)度系數(shù)，

59、由下表確定。I 為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩 lb)當(dāng)螺桿一端以螺母支承時(shí)，當(dāng)螺桿一端以螺母支承時(shí)， l 取取從螺母中部到另一支點(diǎn)上的距離。從螺母中部到另一支點(diǎn)上的距離。l 為螺桿的工作長(zhǎng)度為螺桿的工作長(zhǎng)度:a) 當(dāng)螺桿兩端支承時(shí)，當(dāng)螺桿兩端支承時(shí)， l 取兩支點(diǎn)取兩支點(diǎn)間的距離；間的距離；lsSFFScrsc22cr)(lEIF6441dI1011)若采用滑動(dòng)支承時(shí)，則以軸承長(zhǎng)度若采用滑動(dòng)支承時(shí)，則以軸承長(zhǎng)度l0與直徑與直徑d0的比值來確定：的比值來確定： l0 / d0 1.5 為鉸支；為鉸支； l0 / d0 3 為固定支承。為固定支承。3) 若以剖分螺母作為支承時(shí)，可作為不完全固定支承。若以

60、剖分螺母作為支承時(shí)，可作為不完全固定支承。2) 若以整體螺母作為支承時(shí)，仍按上述方法確定。但取若以整體螺母作為支承時(shí)，仍按上述方法確定。但取 l0=/H 判斷螺桿端部支承情況的方法：判斷螺桿端部支承情況的方法：H為螺母高度4) 若采用滾動(dòng)軸承支承，且有徑向約束時(shí)，可作為鉸支；若采用滾動(dòng)軸承支承，且有徑向約束時(shí)，可作為鉸支； 有徑向和軸向約束時(shí)，可作為固定支承。有徑向和軸向約束時(shí)，可作為固定支承。表表5-14 螺桿長(zhǎng)度系數(shù)螺桿長(zhǎng)度系數(shù)兩端支承情況兩端支承情況 長(zhǎng)度系數(shù)長(zhǎng)度系數(shù) 兩端固定兩端固定 0.50一端固定，一端不完全固定一端固定，一端不完全固定 0.60一端鉸支，一端不完全固定一端鉸支，一