c1第三章螺紋聯(lián)接7

1、第三章第三章 螺紋連接螺紋連接連接連接：將若干機械零件固連在一起稱為：將若干機械零件固連在一起稱為“連接連接”， “連接連接”分為：分為：可拆連接可拆連接與與不可拆連接不可拆連接兩大類兩大類螺紋連接螺紋連接是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆連接。是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆連接。其特點其特點：結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，工作可靠，：結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，工作可靠，各種螺紋連接件是各種螺紋連接件是標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)用廣泛，應(yīng)用廣泛?；靖拍睿夯靖拍睿?.1.1 常用螺紋的類型及特點和應(yīng)用常用螺紋的類型及特點和應(yīng)用*對螺紋的要求：對螺紋的要求： 足夠的強度和良好的工藝性，此外要求足夠的強度和良好的工藝性，此外要求連接螺紋

2、：連接螺紋：自鎖自鎖管管 螺螺 紋：紋：緊密性、氣密性緊密性、氣密性傳動螺紋：傳動螺紋：效率高、韌度高效率高、韌度高調(diào)整螺紋：調(diào)整螺紋：精度高精度高起重螺紋：起重螺紋：效率高、自鎖性好效率高、自鎖性好*螺紋的分類：螺紋的分類：按牙形：按牙形：普通螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形普通螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋螺紋、管螺紋按母體形狀：按母體形狀：圓柱螺紋、圓錐螺紋圓柱螺紋、圓錐螺紋3.1 螺紋螺紋1 、普通螺紋（代號、普通螺紋（代號M）特點：特點：螺紋的牙型角螺紋的牙型角 =2 =60 。因牙側(cè)角。因牙側(cè)角 大，大，所以當(dāng)量摩擦因數(shù)大，自鎖性能好，主要用于所以當(dāng)量摩擦因數(shù)大，自鎖

3、性能好，主要用于連接。連接。細牙螺紋與粗細牙螺紋與粗 牙螺紋的比較牙螺紋的比較粗牙：粗牙：常用常用細牙的缺點：細牙的缺點：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細牙：細牙：自鎖性能更好。常用于承受沖擊、振動及變自鎖性能更好。常用于承受沖擊、振動及變載荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中。載荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中。2 、矩形螺紋矩形螺紋特點：特點：牙形為矩形，牙形為矩形，=0 =0 ，所以效率高，用于傳動，所以效率高，用于傳動, ,但但牙根強度弱，同心度差，磨損后不宜補償，加工困難，牙根強度弱，同心度差，磨損后不宜補償，加工困難，故常被梯形螺紋代替。故常被梯形

4、螺紋代替。3 、梯形螺紋（代號、梯形螺紋（代號Tr）特點：特點： =2 =30 。比矩形螺紋效率略低。比矩形螺紋效率略低。 牙根強度高，易于對中，易于制造，剖分螺母可消除牙根強度高，易于對中，易于制造，剖分螺母可消除間隙，在螺旋傳動中有廣泛應(yīng)用。間隙，在螺旋傳動中有廣泛應(yīng)用。4、 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋(代號代號B)特點：特點：工作邊工作邊 =3 ，非工作邊，非工作邊 =30 ，便于加工。，便于加工。它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的優(yōu)點它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的優(yōu)點, ,能承受較大的載荷能承受較大的載荷, ,但只能用于單向傳動。但只能用于單向傳動。5 、圓柱管螺紋、

5、圓柱管螺紋 (代號代號G) 特點：特點：用于管件連接的三角螺紋，用于管件連接的三角螺紋， =55 螺紋面間沒有間隙，密封性好，適用于壓強在螺紋面間沒有間隙，密封性好，適用于壓強在1.6MPa1.6MPa以下的管件連接。以下的管件連接。6、 圓錐管螺紋圓錐管螺紋特點：特點：螺紋均布在錐度為螺紋均布在錐度為1:16的管上的管上, =55 或或60 螺紋面間沒有間隙，不用填料，靠牙變形，密封性好，適螺紋面間沒有間隙，不用填料，靠牙變形，密封性好，適用于高溫、高壓的管件連接。用于高溫、高壓的管件連接。7、 其它螺紋其它螺紋主要用于金屬薄板的連接主要用于金屬薄板的連接d-螺紋大徑螺紋大徑d1 1- -螺

6、紋小徑螺紋小徑d2-螺紋中徑螺紋中徑p-螺距螺距n-線數(shù)線數(shù)P Ph h-導(dǎo)程導(dǎo)程 P Ph h=n=np py y -螺紋升角螺紋升角 -牙型角牙型角 -牙側(cè)斜角牙側(cè)斜角旋向旋向h h-接觸高度接觸高度3.1.2、 螺紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)22htandnpdPy3.1.3 螺紋的公差和精度螺紋的公差和精度3級公差精度最高級公差精度最高6級公差為基本級級公差為基本級9級公差精度最低級公差精度最低只介紹普通的螺紋的有關(guān)公差精度方面的知識只介紹普通的螺紋的有關(guān)公差精度方面的知識1.普通螺紋的公差等級及精度普通螺紋的公差等級及精度 GB/T197-2003規(guī)定：公差等級有規(guī)定：公差等級有3，4

7、，5，6，7，8，9共共7級，級，種種 別別螺螺 紋紋 直直 徑徑公公 差差 等等 級級基本偏差基本偏差精度精度內(nèi)內(nèi) 螺螺 紋紋中徑中徑4，5，6，7，8精密級精密級中等級中等級粗糙級粗糙級小徑小徑（頂徑）（頂徑）常用常用46級級公差公差常用常用7級級公差公差常用常用78級級公差公差外外 螺螺 紋紋中徑中徑3，4，5，6，7，8，9大徑大徑（頂徑）（頂徑）4，6，8精度有精密級，中等級和粗糙級共精度有精密級，中等級和粗糙級共3種。種。2. 螺紋標(biāo)記和螺紋副標(biāo)記示例螺紋標(biāo)記和螺紋副標(biāo)記示例3.1.43.1.4、螺紋副的受力、效率和自鎖、螺紋副的受力、效率和自鎖 圓周力：擰緊時圓周力：擰緊時松開時

8、松開時效率：擰緊時效率：擰緊時松開時松開時tan()FFy tan()FFytantan()yytan()tanyy自鎖條件自鎖條件以上各式中以上各式中:f arctan-當(dāng)量摩擦因數(shù)，當(dāng)量摩擦因數(shù)， ；f f -摩擦因數(shù)；摩擦因數(shù)； -牙側(cè)角，度；牙側(cè)角，度；ycosff -當(dāng)量摩擦角，度，當(dāng)量摩擦角，度， ；F -預(yù)緊力預(yù)緊力, N；y y -螺紋升角，度；螺紋升角，度； 普通螺栓連接普通螺栓連接 鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接 螺栓和孔壁有間隙螺栓和孔壁有間隙,孔孔的加工精度低。的加工精度低。鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接螺桿與孔用過渡配合，螺桿與孔用過渡配合

9、，承受橫向載荷，孔需承受橫向載荷，孔需精制?？善鸲ㄎ蛔饔?。精制。可起定位作用。3.2 螺紋連接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋連接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件3.2.1 、螺紋連接的基本類型及其特點與應(yīng)用、螺紋連接的基本類型及其特點與應(yīng)用1、 螺栓連接螺栓連接 特點：被連接件較薄，易做通孔。特點：被連接件較薄，易做通孔。 特點：特點：被連接件不宜做成通孔。被連接件不宜做成通孔。不宜經(jīng)常拆卸。不宜經(jīng)常拆卸。擰入深度：擰入深度：銅或青銅：銅或青銅：H=d鑄鑄 鐵：鐵：H=(1.251.5)d鋁鋁 合合 金：金： H=(1. 52.5)d2、 螺釘連接螺釘連接特點：特點：被連接件不宜做被連接件不宜做成通

10、孔又需要經(jīng)常拆卸成通孔又需要經(jīng)常拆卸或用螺釘無法安裝?；蛴寐葆敓o法安裝。擰入深度：擰入深度：銅或青銅：銅或青銅：H=d鑄鑄 鐵：鐵：H=(1.251.5)d鋁鋁 合合 金：金： H=(1. 52.5)d3、雙頭螺柱連接、雙頭螺柱連接 4 、緊定螺釘連接、緊定螺釘連接旋入被連接件的螺紋旋入被連接件的螺紋孔中，頂住另一被連孔中，頂住另一被連接件的表面或凹坑。接件的表面或凹坑。固定兩個零件或傳遞固定兩個零件或傳遞不大的力及力矩。不大的力及力矩。5、其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接地腳螺栓吊環(huán)螺釘T型槽螺栓二二 、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件1.螺栓2.雙頭螺柱雙頭螺柱旋入端長度有旋入端長度有3.螺釘螺釘1d

11、1.25d1.5d2d各種螺釘各種螺釘緊定螺釘?shù)念^部緊定螺釘?shù)念^部和末端和末端4.緊定螺釘緊定螺釘5.螺母螺母6.墊圈墊圈3.2.3 、螺紋連接件的常用材料及機械性能等級、螺紋連接件的常用材料及機械性能等級1、常用材料：、常用材料：普通連接：普通連接：普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如:Q215、Q235和和10、15、35、45號鋼。號鋼。變載荷或有沖擊、振動的重要連接：變載荷或有沖擊、振動的重要連接：合金鋼，如合金鋼，如: 15Cr、20Cr、40 Cr、15MnVB、30CrMnSi。2、螺栓、螺釘、螺柱、螺母性能等級、螺栓、螺釘、螺柱、螺母性能等級螺母材料一般

12、較相配合螺栓的硬度低螺母材料一般較相配合螺栓的硬度低(2040)HBW。注：注： 3.3 螺紋連接的預(yù)緊與松防螺紋連接的預(yù)緊與松防3.3.1 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊1、預(yù)緊的作用：、預(yù)緊的作用： 預(yù)緊可使連接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力預(yù)緊可使連接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F的作用，以防止連接受載后被連接件之間出現(xiàn)間隙的作用，以防止連接受載后被連接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松?；驒M向滑移。預(yù)緊也可以防松。2、為什么要控制預(yù)緊力？、為什么要控制預(yù)緊力？預(yù)緊力過大，會使連接超載。預(yù)緊力過大，會使連接超載。預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致連接失效。預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致連接失效。重要的螺栓

13、應(yīng)控制預(yù)緊力。重要的螺栓應(yīng)控制預(yù)緊力。擰緊螺母時的力矩和預(yù)緊力擰緊螺母時的力矩和預(yù)緊力3、擰緊力矩的計算、擰緊力矩的計算21TTT2)tan(21dFTy20213031231dDdDFfTdFkdFdDdDdfddTt20213031232)tan(21y螺紋副摩擦力矩螺紋副摩擦力矩螺母與被連件摩擦力矩螺母與被連件摩擦力矩擰緊力矩擰緊力矩20213031232)tan(21dDdDdfddktydFT2 . 0故：故：Kt為擰緊力矩系數(shù)為擰緊力矩系數(shù)0.2tK 當(dāng)鋼制螺紋當(dāng)鋼制螺紋M10M68時，由螺紋幾何關(guān)系和取時，由螺紋幾何關(guān)系和取摩擦因數(shù)摩擦因數(shù) ,當(dāng)量摩擦角當(dāng)量摩擦角 ，經(jīng)整理可得：

14、，經(jīng)整理可得：15. 0fo5 . 84、裝配時控制預(yù)緊力的方法、裝配時控制預(yù)緊力的方法用測力矩扳手用測力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手3.3.2 螺紋連接的防松螺紋連接的防松*防松的實質(zhì)：防止螺紋副間的相對轉(zhuǎn)動防松的實質(zhì)：防止螺紋副間的相對轉(zhuǎn)動 *防松的方法：防松的方法：一一 、摩擦防松、摩擦防松1 、雙螺母、雙螺母在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，保證摩擦力。保證摩擦力。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但可靠性不高?？煽啃圆桓?。用于平穩(wěn)、低速、重載的螺用于平穩(wěn)、低速、重載的螺紋連接。紋連接。2 、彈簧墊圈、彈簧墊圈彈力保持一定壓力彈力保持一定壓力切口尖端逆向。切口尖

15、端逆向。用于一般的螺紋連接。用于一般的螺紋連接。3 、鎖緊螺母、鎖緊螺母鑲嵌彈性環(huán)或尼龍鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈擠入螺母。圈擠入螺母。利用螺母橢圓口的利用螺母橢圓口的彈性變形箍住螺栓彈性變形箍住螺栓利用自鎖螺母利用自鎖螺母尼龍圈二、二、 機械防松機械防松 1 、開口銷與六角開槽螺母、開口銷與六角開槽螺母2 、止動墊圈、止動墊圈止動墊圈止動墊圈3 、串聯(lián)鋼絲、串聯(lián)鋼絲三、三、 永久防松永久防松焊接焊接 沖點沖點 涂膠涂膠3.5 單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算3.5.1 松螺栓連接松螺栓連接214/ MPa Fd14/ mm Fd / MPa1.2 1.7s強度條件強度條件 或或許用應(yīng)力許

16、用應(yīng)力一般連接取s=1.21.7，對安全性要求高的連接如起重吊鉤的連接，取s=53.5.2 、緊螺栓連接、緊螺栓連接1 、受橫向載荷的緊螺栓連接受橫向載荷的緊螺栓連接 （1） 普通螺栓連接普通螺栓連接靠預(yù)緊力靠預(yù)緊力F在接合面產(chǎn)在接合面產(chǎn)生的摩擦力生的摩擦力f F 傳遞外傳遞外力力FR螺栓既受拉應(yīng)力又受扭螺栓既受拉應(yīng)力又受扭剪應(yīng)力剪應(yīng)力214dF12213122)tan(4162)tan(dddFddFWTtyy對于常用的對于常用的M10M68的鋼制普通螺栓的鋼制普通螺栓5 . 0拉應(yīng)力拉應(yīng)力剪應(yīng)力剪應(yīng)力螺栓的當(dāng)量應(yīng)力（第四強度理論）螺栓的當(dāng)量應(yīng)力（第四強度理論）222233(0.5 )1.3

17、e螺栓的強度條件為：螺栓的強度條件為：214 1.3/ MPa eFd校核公式：校核公式：設(shè)計公式：設(shè)計公式：14 1.3/ mm Fd 當(dāng)所需預(yù)緊力很大時，為了減小螺栓尺寸，采用套當(dāng)所需預(yù)緊力很大時，為了減小螺栓尺寸，采用套筒、鍵、銷來承受橫向載荷。筒、鍵、銷來承受橫向載荷。（2）鉸制孔螺栓連接）鉸制孔螺栓連接 螺栓桿的剪切強度條件為螺栓桿的剪切強度條件為:204/ MPa sFd m螺栓與孔壁的擠壓強度條件為：螺栓與孔壁的擠壓強度條件為：0min/ MPa sppFd h0d螺栓抗剪面直徑，螺栓抗剪面直徑，mm；式中式中m 螺栓抗剪面數(shù)目；螺栓抗剪面數(shù)目；minh螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高

18、度螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度 ，mm設(shè)計時應(yīng)使設(shè)計時應(yīng)使 ；0min25. 1dh螺栓的許用剪切應(yīng)力，螺栓的許用剪切應(yīng)力，MPa；p 螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa。2 、受軸向工作載荷的緊螺栓連接受軸向工作載荷的緊螺栓連接汽缸蓋的連接汽缸蓋的連接（1 1） 受力分析受力分析( (見動畫見動畫) )螺栓受力螺栓受力被連接件受力被連接件受力FCCCFFmBB0FCCCFFmBm 總拉力剩余預(yù)緊力剩余預(yù)緊力螺栓的相對剛度螺栓的相對剛度剩余預(yù)緊力剩余預(yù)緊力FF2 . 0 （2）靜強度計算）靜強度計算0214 1.3/ MPa Fd014 1.3/ mm Fd 式

19、中式中 緊螺栓連接的許用拉應(yīng)力，緊螺栓連接的許用拉應(yīng)力， MPa。校核公式：校核公式：設(shè)計公式：設(shè)計公式：（3）疲勞強度計算）疲勞強度計算 對于受變載荷的對于受變載荷的螺栓連接，按靜螺栓連接，按靜強度設(shè)計尺寸后，強度設(shè)計尺寸后，還需進行疲勞強還需進行疲勞強度校核。度校核。疲勞強度條件為疲勞強度條件為212/ MPa BaaBmCFCCd式中式中K有效應(yīng)力集中系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)mk螺紋制造工藝系數(shù)螺紋制造工藝系數(shù) 尺寸系數(shù)尺寸系數(shù)aS安全系數(shù)安全系數(shù)1螺栓材料的對稱拉壓疲勞極限螺栓材料的對稱拉壓疲勞極限,MPa3.5.3、 螺栓連接的許用應(yīng)力螺栓連接的許用應(yīng)力螺栓許用剪應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力螺栓許

20、用剪應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力3.4 螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計3.4.1、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計*目的：合理地確定連接結(jié)合面的幾何形狀和螺栓的目的：合理地確定連接結(jié)合面的幾何形狀和螺栓的布置形式布置形式*要考慮的問題：要考慮的問題：1 、連接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形、連接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀狀2、 螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理3 、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4、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng) 取取4, 6, 8等等偶數(shù)

21、，以便鉆孔時在圓周上分度和畫線偶數(shù)，以便鉆孔時在圓周上分度和畫線5 、避免螺栓承受偏心載荷避免螺栓承受偏心載荷產(chǎn)生偏心載荷的原因產(chǎn)生偏心載荷的原因斜墊圈的應(yīng)用斜墊圈的應(yīng)用凸面和沉頭座的應(yīng)用凸面和沉頭座的應(yīng)用避免偏載的結(jié)構(gòu)避免偏載的結(jié)構(gòu)3.4.2、 螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析 1 、受軸向載荷、受軸向載荷 的螺栓組連接的螺栓組連接QFFz設(shè)定有設(shè)定有z個螺栓個螺栓則：單個螺栓受外則：單個螺栓受外力力QFQF2 、受橫向載荷、受橫向載荷 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fRfF mzK FfRK FFfmz 式中：式中： f 接合面間摩擦因數(shù)；接合面間摩擦

22、因數(shù)； m 接合面數(shù)；接合面數(shù)； Kf 考慮摩擦因數(shù)不穩(wěn)定及靠摩擦傳力有時不考慮摩擦因數(shù)不穩(wěn)定及靠摩擦傳力有時不可靠而引入的可靠性系數(shù)，可靠而引入的可靠性系數(shù)， 一般一般Kf =1.11.3。(2) 用鉸制孔用螺栓連接用鉸制孔用螺栓連接sRRszFFFFz螺栓受力：螺栓受力：剪切力剪切力Fs式中z螺栓數(shù)目。3、受旋轉(zhuǎn)力矩、受旋轉(zhuǎn)力矩 T 的螺栓組連接的螺栓組連接(1) 采用普通螺栓連接時，靠預(yù)緊后在接合面上各采用普通螺栓連接時，靠預(yù)緊后在接合面上各螺栓處摩擦力對形心的力矩之和平衡外加力矩螺栓處摩擦力對形心的力矩之和平衡外加力矩T。式中式中: r1 、r2、. rz 各螺栓中心至螺栓各螺栓中心至螺栓 組形組形 心心O的距離的距離 Kf 可靠性系數(shù)可靠性系數(shù) ； f 接合面間摩擦因數(shù)；接合面間摩擦因數(shù)； z螺栓數(shù)目。螺栓數(shù)目。ziifzffzrfTKrrrfTKFTKrFfrFfrFf12121).(.（2）采用鉸制孔用螺栓連接時，忽略接合面上的摩）采用鉸制孔用螺栓連接時，忽略接合面上的摩擦力，外加力矩擦力，外加力矩T靠螺栓所受剪力對底板旋轉(zhuǎn)中心靠螺栓所受剪力對底板旋轉(zhuǎn)中心的力矩之和來平衡。的力矩之和來平衡。ziizssssszszszsszszssrTrrrrTrFFFFFTrrrrFrFrFrFTrFrFrF1