第7章螺紋連接講述

1、7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)7.2 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析7.5 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施7.6 螺旋傳動(dòng)第7章 螺紋聯(lián)接引言 由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運(yùn)輸?shù)确矫娴脑?，機(jī)器中很多零件需要彼此聯(lián)接。 機(jī)械零件之間的聯(lián)接分為：聯(lián)接的類(lèi)型：螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)接等鉚接焊接粘接聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接（介于兩者之間）聯(lián)接概述7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)左旋螺紋和右旋螺紋單線螺紋和多線螺紋 螺紋分為內(nèi)螺紋和外螺紋，二者共同組成螺紋副用于聯(lián)接和傳動(dòng)。螺紋的牙型一、螺紋的類(lèi)型三角形矩形梯形鋸齒形主要用于聯(lián)接多用于傳動(dòng)

2、大徑大徑d d公稱直徑（查標(biāo)準(zhǔn)）。公稱直徑（查標(biāo)準(zhǔn)）。小徑小徑d d1 1計(jì)算直徑（強(qiáng)度計(jì)算）。計(jì)算直徑（強(qiáng)度計(jì)算）。中徑中徑d d2 2幾何直徑（幾何計(jì)算）。幾何直徑（幾何計(jì)算）。螺距螺距P P相鄰螺牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)間軸向距離。相鄰螺牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)間軸向距離。導(dǎo)程導(dǎo)程S S同一螺線相鄰螺牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)間同一螺線相鄰螺牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)間 軸向距離軸向距離 S=nPS=nP（n-n-線數(shù)）。線數(shù)）。升角升角 螺旋線的切線與垂直于螺紋螺旋線的切線與垂直于螺紋 軸線的平面間的夾角。軸線的平面間的夾角。牙型角牙型角 螺紋軸截面內(nèi)，牙型兩側(cè)邊的夾角。螺紋軸截面內(nèi)，牙型兩側(cè)邊的夾角。牙型斜角牙型斜角 螺紋軸截面內(nèi)，牙型側(cè)邊與橫截面的

3、夾角。螺紋軸截面內(nèi)，牙型側(cè)邊與橫截面的夾角。22arctanarctan SnPdd7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)二、二、螺紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)。普通螺紋普通螺紋三、三、常用螺紋的特點(diǎn)及應(yīng)用常用螺紋的特點(diǎn)及應(yīng)用管螺紋管螺紋矩形螺紋矩形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)1. .螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接四、四、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)2.2.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)3. 3. 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)4

4、. 4. 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)五、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件五、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件1.1.螺栓、螺螺栓、螺柱、螺釘聯(lián)柱、螺釘聯(lián)接件接件7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)2.2.緊定螺釘、緊定螺釘、螺母螺母7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)3.3.墊圈墊圈7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)六、螺旋機(jī)構(gòu)的效率與自鎖六、螺旋機(jī)構(gòu)的效率與自鎖7.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)tantan()v2、螺紋自鎖的條件為、螺紋自鎖的條件為 三角螺紋滿足自鎖條件三角螺紋滿足自鎖條件1、螺旋機(jī)構(gòu)的效率、螺旋機(jī)構(gòu)的效率vv當(dāng)量摩擦角當(dāng)量摩擦角v

5、f當(dāng)量摩擦系數(shù)當(dāng)量摩擦系數(shù)故故增大，增大，v減小，傳動(dòng)效率提高。減小，傳動(dòng)效率提高。三角螺紋用于聯(lián)接，其他牙型用于傳動(dòng)，多線螺紋傳動(dòng)效率高。三角螺紋用于聯(lián)接，其他牙型用于傳動(dòng)，多線螺紋傳動(dòng)效率高。22arctanarctanSnPddarctanvvf/cosvff7.2 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 一般螺紋聯(lián)接在裝配的時(shí)候都必須擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前，一般螺紋聯(lián)接在裝配的時(shí)候都必須擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力F0。 預(yù)緊目的：以增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。預(yù)緊目的：以增強(qiáng)

6、聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。一、一、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊 對(duì)于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制預(yù)緊力對(duì)于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制預(yù)緊力F0的大小，但對(duì)于重要的聯(lián)接的大小，但對(duì)于重要的聯(lián)接就要嚴(yán)格控制其預(yù)緊力。就要嚴(yán)格控制其預(yù)緊力。T=T1+T2=KF0d擰緊時(shí)扳手力矩為擰緊時(shí)扳手力矩為預(yù)緊力控制方法：預(yù)緊力控制方法：采用測(cè)力矩扳手采用測(cè)力矩扳手采用定力矩扳手采用定力矩扳手測(cè)螺栓伸長(zhǎng)量測(cè)螺栓伸長(zhǎng)量 式中式中K K為擰緊力矩系數(shù)為擰緊力矩系數(shù), ,可可查表查表一般也可取為一般也可取為0.20.2。二、二、螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松 聯(lián)接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動(dòng)或變載聯(lián)接中常用

7、的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動(dòng)或變載荷的作用下容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象。荷的作用下容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象。 螺紋聯(lián)接放松的根本問(wèn)題在于要防止螺旋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。螺紋聯(lián)接放松的根本問(wèn)題在于要防止螺旋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。常用的防松方法常用的防松方法: :摩擦防松摩擦防松機(jī)械防松機(jī)械防松: :其他防松其他防松彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母開(kāi)口銷(xiāo)開(kāi)口銷(xiāo)帶翅墊片帶翅墊片止動(dòng)墊片止動(dòng)墊片7.2 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算是螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算是螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 根據(jù)聯(lián)接的的工作情

8、況，可將螺栓按受力形式分為受拉螺根據(jù)聯(lián)接的的工作情況，可將螺栓按受力形式分為受拉螺栓和受剪螺栓，兩者失效形式是不同的。栓和受剪螺栓，兩者失效形式是不同的。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：針對(duì)具體的失效形式，通過(guò)對(duì)螺栓的相應(yīng)部位設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：針對(duì)具體的失效形式，通過(guò)對(duì)螺栓的相應(yīng)部位進(jìn)行相應(yīng)強(qiáng)度條件的設(shè)計(jì)計(jì)算（或強(qiáng)度校核）。進(jìn)行相應(yīng)強(qiáng)度條件的設(shè)計(jì)計(jì)算（或強(qiáng)度校核）。 螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d d1 1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋的公稱直徑（大徑）定螺紋的公稱直徑（大徑）d d等。等。一、一、受拉螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接受拉螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接1.1.松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度

9、條件：強(qiáng)度條件：設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：421dFAF41Fd式中式中 s 為松聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)為松聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)力（力（MPaMPa）, ,查表查表d d1 1計(jì)算出后計(jì)算出后, ,再按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱直徑再按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱直徑d d。7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2. .緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接 (1) 只受預(yù)緊力的只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。螺栓危險(xiǎn)界面上的拉伸應(yīng)力為螺栓危險(xiǎn)界面上的拉伸應(yīng)力為4210dF螺栓危險(xiǎn)界面上的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為螺栓危險(xiǎn)界面上的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為162/)t

10、an(163120311ddFdTv7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于常用的單線、三角形螺紋的普通螺栓，取對(duì)于常用的單線、三角形螺紋的普通螺栓，取fv=tan v=0.15，簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化處理的處理的 =0.5 ，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，可求出當(dāng)量應(yīng)力，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，可求出當(dāng)量應(yīng)力 e為為3 . 1)5 . 0(332222e因此，強(qiáng)度條件為：因此，強(qiáng)度條件為：3 . 1e即即43 . 1210dF設(shè)計(jì)公式為設(shè)計(jì)公式為3 . 1401Fd7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算(2)受橫向外載荷的受橫向外載荷的緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接 載荷與螺栓軸向垂直，靠被聯(lián)接載荷

11、與螺栓軸向垂直，靠被聯(lián)接件間的摩擦力傳遞。螺栓受載前需預(yù)件間的摩擦力傳遞。螺栓受載前需預(yù)緊緊,受載前后受力相同。受載前后受力相同。受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)螺栓預(yù)緊力螺栓預(yù)緊力7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算0fRfF mzK F0fRK FFfmz式中：式中： f 接合面間摩擦系數(shù)接合面間摩擦系數(shù) ； m 接合面數(shù)；接合面數(shù)； Kf 考慮摩擦系數(shù)不穩(wěn)定及靠摩擦傳力有時(shí)不可靠而引入的考慮摩擦系數(shù)不穩(wěn)定及靠摩擦傳力有時(shí)不可靠而引入的 可靠性系數(shù)。一般可靠性系數(shù)。一般Kf =1.11.3當(dāng)當(dāng)f=0.15、Kf=1.2、m=1時(shí)，可得時(shí)，可得01.280.15 1RRFFF 此結(jié)構(gòu)，要使聯(lián)

12、接不發(fā)生滑動(dòng)，螺栓要承受此結(jié)構(gòu)，要使聯(lián)接不發(fā)生滑動(dòng)，螺栓要承受8倍于橫向外載荷的預(yù)緊力。倍于橫向外載荷的預(yù)緊力。結(jié)構(gòu)笨重、不經(jīng)濟(jì)。因此橫向外載荷較大時(shí)，可采用以下措施：結(jié)構(gòu)笨重、不經(jīng)濟(jì)。因此橫向外載荷較大時(shí)，可采用以下措施：7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算采用減載裝置：采用減載裝置： a)減載銷(xiāo)減載銷(xiāo) b)減載套筒減載套筒 c)減載鍵減載鍵采用鉸制孔用螺栓采用鉸制孔用螺栓(3) 承受軸向靜載荷的承受軸向靜載荷的緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接 載荷方向與螺栓軸向一致載荷方向與螺栓軸向一致,螺栓螺栓受載前需預(yù)緊受載前需預(yù)緊,受載前后受力不同受載前后受力不同.螺螺栓內(nèi)部危險(xiǎn)截面上同樣既有拉

13、應(yīng)力栓內(nèi)部危險(xiǎn)截面上同樣既有拉應(yīng)力 ,又有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力又有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 .受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件: 設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式:4/3 . 121dF3 . 141Fd7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算式中式中FS S為螺栓受載后所受的軸向總拉力為螺栓受載后所受的軸向總拉力(N)。 式中式中F0為殘余預(yù)緊力，為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使為殘余預(yù)緊力，為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使 F0 0一般根據(jù)聯(lián)接的性質(zhì)確定一般根據(jù)聯(lián)接的性質(zhì)確定F0的大小。的大小。對(duì)于有密封要求的聯(lián)接：對(duì)于有密封要求的聯(lián)接： F0 =(1.51.8)F；對(duì)于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)：對(duì)于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)： F0

14、 =(0.20.6)F；工作載荷不穩(wěn)定時(shí)：工作載荷不穩(wěn)定時(shí)： F0 =(0.61.0)F；對(duì)于地腳螺栓聯(lián)接：對(duì)于地腳螺栓聯(lián)接： F0 F； FS S為螺栓受載后所受的軸為螺栓受載后所受的軸向總拉力向總拉力(N),通過(guò)受載前通過(guò)受載前對(duì)螺栓的預(yù)緊，和受載后對(duì)螺栓的預(yù)緊，和受載后螺栓軸向拉力的分析螺栓軸向拉力的分析,可知可知FS S= F0+F7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算FkkkFF2110S10012(1)kFFFkk211kkk為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)k1螺栓的剛度系數(shù)；螺栓的剛度系數(shù)； k2連接件的剛度系數(shù)連接件的剛度系數(shù)7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

15、單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓所受總拉力螺栓所受總拉力FS S也可表示為也可表示為 為使工作載荷作用后，聯(lián)接結(jié)合為使工作載荷作用后，聯(lián)接結(jié)合面間有殘余預(yù)緊力面間有殘余預(yù)緊力F0存在，要求螺存在，要求螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力栓聯(lián)接的預(yù)緊力F0為：為：（螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)）（螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)）越小，總拉力越小，總拉力FS S越小。越小。 其值可根據(jù)墊片材料選取。其值可根據(jù)墊片材料選取。k1越小，越小，k2越大，越大，211kkk二、二、受剪切螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接受剪切螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接 受力特點(diǎn)：螺栓受載前后不受力特點(diǎn)：螺栓受載前后不需預(yù)緊，橫向載荷靠螺栓桿與螺需預(yù)緊，橫向載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之

16、間的相互擠壓傳遞。栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。擠壓強(qiáng)度條件擠壓強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件psRpdF4/2sRdmFp螺栓材料的許用切應(yīng)力螺栓材料的許用切應(yīng)力螺栓與孔壁中較弱材料的許用擠壓應(yīng)力螺栓與孔壁中較弱材料的許用擠壓應(yīng)力7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算三、三、螺紋聯(lián)接件的材料與許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的材料與許用應(yīng)力 1.1.螺紋聯(lián)接件的材料螺紋聯(lián)接件的材料其它對(duì)螺紋有特殊要求（如防腐、耐高溫）時(shí)，應(yīng)選擇有特殊其它對(duì)螺紋有特殊要求（如防腐、耐高溫）時(shí)，應(yīng)選擇有特殊性能的材料。性能的材料。一般螺紋聯(lián)接件常用材料為低碳鋼和中碳鋼，如一般螺紋聯(lián)接件常用材料為低碳鋼和中碳鋼，如

17、Q215Q215、Q235Q235、1515、3535、4545等等受沖擊、振動(dòng)和變載荷作用的螺栓可用合金鋼，如受沖擊、振動(dòng)和變載荷作用的螺栓可用合金鋼，如15Cr15Cr、40Cr40Cr、30CrMnSi30CrMnSi、15CrVB15CrVB等等7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2.2.螺栓、螺母材料性能等級(jí)螺栓、螺母材料性能等級(jí)a a、螺栓材料性能等級(jí)：、螺栓材料性能等級(jí)： 3.63.6、4.64.6、4.84.8、5.65.6、5.85.8、6.86.8、8.88.8、9.89.8、10.910.9、12.912.9 10.100. BsBba 螺栓性能等級(jí)含義：

18、螺栓性能等級(jí)含義：MpabaMpaasB18010631030010031006 . 3 例：螺栓材料性能等級(jí)例：螺栓材料性能等級(jí)b、螺母的性能等級(jí)：螺母的性能等級(jí)： 4 4，5 5，6 6，8 8，9 9，1010，1212 螺母性能等級(jí)表示可與該螺母相配最高性能等級(jí)螺栓抗拉強(qiáng)度的螺母性能等級(jí)表示可與該螺母相配最高性能等級(jí)螺栓抗拉強(qiáng)度的1/100 1/100 MpaaB40010041004 度為度為，相配螺栓最高抗拉強(qiáng)，相配螺栓最高抗拉強(qiáng)例：螺母材料性能等級(jí)例：螺母材料性能等級(jí)7.3 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3. 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力7.3 單個(gè)螺栓

19、聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算表表7.4 螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力表表7.5 緊螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)（不控制預(yù)緊力時(shí)）緊螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)（不控制預(yù)緊力時(shí)）7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析要設(shè)計(jì)成要設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的幾軸對(duì)稱的幾何形狀。何形狀。一、一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓的布螺栓的布置應(yīng)使螺栓置應(yīng)使螺栓的受力合理的受力合理7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析扳手空間

20、尺寸扳手空間尺寸同一組螺栓聯(lián)接中各螺栓的直徑和材料均應(yīng)相同。分布在同一組螺栓聯(lián)接中各螺栓的直徑和材料均應(yīng)相同。分布在同一圓周上的螺栓應(yīng)取同一圓周上的螺栓應(yīng)取4 4、6 6、8 8等偶數(shù)，便于分度。等偶數(shù)，便于分度。7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析避免螺避免螺栓承受偏栓承受偏心載荷心載荷7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析避免螺栓承受偏心載荷的措施避免螺栓承受偏心載荷的措施二、二、螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓組聯(lián)接的受力分析 螺栓組受力分析的目的是，根據(jù)螺栓組聯(lián)接的

21、結(jié)構(gòu)和受載況，螺栓組受力分析的目的是，根據(jù)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載況，求出受載最大的螺栓及其受力。受力分析是在作如下假設(shè)條件下求出受載最大的螺栓及其受力。受力分析是在作如下假設(shè)條件下進(jìn)行的，即：進(jìn)行的，即：同組中的各螺栓都受相同的預(yù)緊力。同組中的各螺栓都受相同的預(yù)緊力。螺栓組的對(duì)稱中心與被聯(lián)接結(jié)合面的形心重合。螺栓組的對(duì)稱中心與被聯(lián)接結(jié)合面的形心重合。被聯(lián)接件為剛體被聯(lián)接件為剛體, ,聯(lián)接結(jié)合面為剛性平面。聯(lián)接結(jié)合面為剛性平面。螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)。螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)。7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組受力可劃分為螺栓組受力可劃分為4 4種典型情況：

22、種典型情況：受橫向載荷的螺栓組聯(lián)受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接接受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接接受軸向載荷的螺栓組聯(lián)受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接接受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接接各種復(fù)雜受力情況都可看作以上四種情況的不同組合。各種復(fù)雜受力情況都可看作以上四種情況的不同組合。7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析1 、受橫向載荷、受橫向載荷R的螺栓組連接的螺栓組連接（1） 普通螺栓連接普通螺栓連接SRfFKmzfF0fmzFKFRfS0式中：式中： f 接合面間摩擦系數(shù)接合面間摩擦系數(shù) m 接合面數(shù)接合面數(shù) Kf 考慮摩擦系數(shù)不穩(wěn)定及靠摩擦傳力有時(shí)不可靠而

23、引入的考慮摩擦系數(shù)不穩(wěn)定及靠摩擦傳力有時(shí)不可靠而引入的可靠性系數(shù)可靠性系數(shù) 一般一般Kf =1.11.37.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析(2) 用絞制孔螺栓連接用絞制孔螺栓連接zFFRRS單個(gè)螺栓受力單個(gè)螺栓受力7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析2、受旋轉(zhuǎn)力矩、受旋轉(zhuǎn)力矩 T 的螺栓組連的螺栓組連接接7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析式中式中: : r r1 1 、r r2 2、. r. rz z：各螺栓中心至螺栓組形心各螺栓中心至螺栓組形心O O的距離的距離 K Kf f 可靠性系數(shù)可靠性

24、系數(shù) f f 接合面間摩擦系數(shù)接合面間摩擦系數(shù)0 10 20012)1.(.zfffzziifF rfF rfF rK TK TK TFf rrrfr7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析（1）采用普通螺栓連接時(shí)，靠預(yù)緊后在接合面上各螺栓處摩擦力采用普通螺栓連接時(shí)，靠預(yù)緊后在接合面上各螺栓處摩擦力對(duì)形心的力矩之和平衡外加力矩對(duì)形心的力矩之和平衡外加力矩T。（距回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)螺栓受力最大）（距回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)螺栓受力最大）ziiRiTrF1 力矩平衡條件：maxmax RiRiFFrr變形協(xié)調(diào)條件：maxmax rrFFiSSi ziiRrTrF12maxmax （2）采

25、用絞制孔用螺栓連接時(shí)，忽略接合面上的摩擦力，外加力矩）采用絞制孔用螺栓連接時(shí)，忽略接合面上的摩擦力，外加力矩T靠螺栓靠螺栓所受剪力對(duì)底板旋轉(zhuǎn)中心的力矩之和來(lái)平衡。所受剪力對(duì)底板旋轉(zhuǎn)中心的力矩之和來(lái)平衡。7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析3、受軸向載荷、受軸向載荷Q的螺栓組連接的螺栓組連接zFFQ設(shè)定有設(shè)定有z個(gè)螺栓個(gè)螺栓則：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓受外力則：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓受外力7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析4 4、普通螺栓組承受傾翻力矩、普通螺栓組承受傾翻力矩MM作用在作用在x-xx-x平面內(nèi)，機(jī)座在平面內(nèi)，機(jī)座在MM作作用下繞用下繞O-OO-

26、O轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)座剛性較大，變形后與基礎(chǔ)的機(jī)座剛性較大，變形后與基礎(chǔ)的接觸面仍為平面。接觸面仍為平面。受力分析表受力分析表左左Q右右Qminp maxp 螺栓螺栓接合面接合面左側(cè)左側(cè)螺栓螺栓右右側(cè)側(cè)螺栓螺栓左側(cè)左側(cè)右側(cè)右側(cè)預(yù)緊預(yù)緊狀態(tài)狀態(tài)拉拉拉拉壓壓壓壓工作工作狀態(tài)狀態(tài)0F0F0F0F7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析maxmax21MniiLFL(2) 1MLFniii力平衡條件力平衡條件MFLLniimax1max2(1)(1)代入代入(2)(2)變形協(xié)調(diào)條件變形協(xié)調(diào)條件(1) maxmaxmaxmaxFLLFLFLFiiii max iLLiM式中：受力

27、最大螺栓至翻轉(zhuǎn)中心之距第 個(gè)螺栓至翻轉(zhuǎn)中心之距傾翻力矩最大工作載荷7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析 受傾覆力矩的螺栓組連接除要求螺栓強(qiáng)度足夠外，還應(yīng)保證接合面受傾覆力矩的螺栓組連接除要求螺栓強(qiáng)度足夠外，還應(yīng)保證接合面既不出縫隙也不被壓饋。既不出縫隙也不被壓饋。接合面右端應(yīng)滿足：接合面右端應(yīng)滿足：ppppppWMAzF0maxmaxmaxMPaMPa左端應(yīng)滿足：左端應(yīng)滿足：000minmaxminWMAzFppppMPaMPaA接合面的有效接觸面積接合面的有效接觸面積mm2W接合面的有效抗彎截面系數(shù)接合面的有效抗彎截面系數(shù)mm37.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)

28、例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析步驟：步驟： 1.1.螺栓連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)、形狀、螺栓連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)、形狀、 數(shù)目、布局）數(shù)目、布局） 2.2.螺栓設(shè)計(jì)：螺栓設(shè)計(jì)： （1 1）螺栓類(lèi)型選擇）螺栓類(lèi)型選擇 （2 2）螺栓尺寸確定）螺栓尺寸確定d dL L A. A.受力分析受力分析求單個(gè)螺栓的最大工作載荷（判斷哪個(gè)最大）求單個(gè)螺栓的最大工作載荷（判斷哪個(gè)最大） B.B.強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算求求d d1 1 ( (按最大載荷的單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)）按最大載荷的單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)）查查d d C. C. 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定螺栓長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定螺栓長(zhǎng)度L L D. D.一組螺栓采用同樣尺寸（互換的目的）一組

29、螺栓采用同樣尺寸（互換的目的）三、三、螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析四、實(shí)例分四、實(shí)例分析析7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析7.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析7.5 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施

30、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，提高螺栓強(qiáng)度有以下幾螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，提高螺栓強(qiáng)度有以下幾種措施：種措施：改善螺紋牙間的載荷分配改善螺紋牙間的載荷分配內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母懸置螺母懸置螺母減小螺栓的應(yīng)力變化幅度減小螺栓的應(yīng)力變化幅度 受變載荷作用的螺栓，其應(yīng)力也在一定的幅度內(nèi)變動(dòng)，減小螺栓剛度受變載荷作用的螺栓，其應(yīng)力也在一定的幅度內(nèi)變動(dòng)，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度等皆可以使螺栓的應(yīng)力變化幅度減小?；蛟龃蟊宦?lián)接件剛度等皆可以使螺栓的應(yīng)力變化幅度減小。減小螺栓剛度的方法減小螺栓剛度的方法a.a.柔性螺栓柔性螺栓b.b.彈性元件彈性元件7

31、.5 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施增大被聯(lián)接件剛度的方法增大被聯(lián)接件剛度的方法a.a.金屬墊片金屬墊片b.b.密封環(huán)密封環(huán)7.5 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中7.5 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施避免附加彎曲應(yīng)力避免附加彎曲應(yīng)力7.5 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7.6 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng) 螺旋運(yùn)動(dòng)是利用由螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求螺旋運(yùn)動(dòng)是利用由螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的場(chǎng)合

32、。力的場(chǎng)合。一、一、螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型傳力螺旋傳力螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋1.1.按用途分按用途分2.2.按摩擦性質(zhì)分按摩擦性質(zhì)分滑動(dòng)螺旋滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋二、二、螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)及材料螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)及材料1.1.螺母結(jié)構(gòu)螺母結(jié)構(gòu)整體螺母整體螺母不能調(diào)整間隙，只能用在輕載且精度要求不能調(diào)整間隙，只能用在輕載且精度要求較低的場(chǎng)合。較低的場(chǎng)合。組合螺母組合螺母對(duì)開(kāi)螺母對(duì)開(kāi)螺母 便于操作，能消除間隙，補(bǔ)償磨損，用于便于操作，能消除間隙，補(bǔ)償磨損，用于雙向傳動(dòng)螺旋，可避免反向傳動(dòng)時(shí)的空行雙向傳動(dòng)螺旋，可避免反向傳動(dòng)時(shí)的空行程。程。2.2.螺桿結(jié)構(gòu)螺桿結(jié)構(gòu) 通常

33、采用牙型為矩形、梯形或鋸齒形的右旋螺紋。特殊情況通常采用牙型為矩形、梯形或鋸齒形的右旋螺紋。特殊情況下也采用左旋螺紋。下也采用左旋螺紋。7.6 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)3. .材料材料螺桿材料的選用：螺桿材料的選用：高精度傳動(dòng)多選碳素工具鋼高精度傳動(dòng)多選碳素工具鋼重要螺桿可采用重要螺桿可采用40Cr、65Mn、30CrMoAl一般情況下可用一般情況下可用Q235、Q275、45、50鋼鋼 螺母材料可采用鑄造錫青銅，重載低速的場(chǎng)合可選用鑄造鋁鐵螺母材料可采用鑄造錫青銅，重載低速的場(chǎng)合可選用鑄造鋁鐵青銅，而輕載低速時(shí)也可選用耐磨鑄鐵。青銅，而輕載低速時(shí)也可選用耐磨鑄鐵。7.6 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng) 螺旋副材料性能要求：螺旋副材料性能要求：除了具有足夠的強(qiáng)度外，還要有較高的耐磨性與減摩性。除了具有足夠的強(qiáng)度外，還要有較高的耐磨性與減摩性。 在螺桿和螺母制建設(shè)有封閉循環(huán)的滾道，在滾道間填充鋼珠，使螺旋副在螺桿和螺母制建設(shè)有封閉循環(huán)的滾道，在滾道間填充鋼珠，使螺旋副的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，提高傳動(dòng)效率，這種傳