第5章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)02

1、第二篇第二篇 連連 接接 機(jī)械設(shè)計(jì)人員必須熟悉常用的連接方法及連機(jī)械設(shè)計(jì)人員必須熟悉常用的連接方法及連接件的結(jié)構(gòu)、類型、性能、適用場(chǎng)合，掌握它接件的結(jié)構(gòu)、類型、性能、適用場(chǎng)合，掌握它們的設(shè)計(jì)理論或選用方法。們的設(shè)計(jì)理論或選用方法。 連接對(duì)于機(jī)器的制造、安裝、維修必不可少。連接對(duì)于機(jī)器的制造、安裝、維修必不可少。1.1.動(dòng)連接動(dòng)連接2.2.靜連接靜連接 可拆連接可拆連接 不可拆連接不可拆連接提問(wèn)：提問(wèn)：有沒(méi)有既是可拆連接又是不可拆連接的連接形式有沒(méi)有既是可拆連接又是不可拆連接的連接形式 ？機(jī)械連接的分類：機(jī)械連接的分類： 如如: :各種運(yùn)動(dòng)副各種運(yùn)動(dòng)副-如如: : 螺紋、鍵、銷連接等螺紋、鍵、銷

2、連接等-鉚、焊、粘接等鉚、焊、粘接等（永久連接）（永久連接）-被連接的零件間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接被連接的零件間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接-被連接件之間不許產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接被連接件之間不許產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接（一）過(guò)盈連接的特點(diǎn)及應(yīng)用（一）過(guò)盈連接的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 利用零件間的配合過(guò)盈來(lái)達(dá)到連接目的利用零件間的配合過(guò)盈來(lái)達(dá)到連接目的過(guò)過(guò) 盈盈 連連 接接 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介過(guò)盈連接過(guò)盈連接 - - 干涉配合連接或緊配合連接干涉配合連接或緊配合連接（一）過(guò)盈連接的特點(diǎn)及應(yīng)用（一）過(guò)盈連接的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 利用零件間的配合過(guò)盈來(lái)達(dá)到連接目的利用零件間的配合過(guò)盈來(lái)達(dá)到連接目的應(yīng)用：主要用于軸與轂

3、、輪圈與輪芯、滾動(dòng)軸承與軸應(yīng)用：主要用于軸與轂、輪圈與輪芯、滾動(dòng)軸承與軸 或座孔的連接等?；蜃椎倪B接等。AAA-A曲軸過(guò)盈連接組件曲軸過(guò)盈連接組件d過(guò)過(guò) 盈盈 連連 接接 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介AAA-A曲軸過(guò)盈連接組件曲軸過(guò)盈連接組件d過(guò)過(guò) 盈盈 連連 接接 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介（二）過(guò)盈連接的工作原理（二）過(guò)盈連接的工作原理 工作原理工作原理 軸與孔配合中，軸的實(shí)際尺寸大軸與孔配合中，軸的實(shí)際尺寸大于孔，于孔，軸的尺寸減去孔的尺寸軸的尺寸減去孔的尺寸-過(guò)盈量過(guò)盈量 d FF d p p Mf T 當(dāng)連接承受當(dāng)連接承受軸向力軸向力F或轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)矩T時(shí)，時(shí)，配合面上便產(chǎn)生摩擦阻力或摩擦阻配合面上便產(chǎn)生摩擦阻力或摩擦

4、阻力矩以抵抗和傳遞外載荷。力矩以抵抗和傳遞外載荷。p p 在裝配后的配合面上，便產(chǎn)在裝配后的配合面上，便產(chǎn)生了一定的徑向正壓力。生了一定的徑向正壓力。 裝配方法：裝配方法： （二）過(guò)盈連接的工作原理（二）過(guò)盈連接的工作原理壓入法壓入法溫差法溫差法冷卻被包容件（尺寸冷卻被包容件（尺寸）加熱包容件（尺寸加熱包容件（尺寸）本篇重點(diǎn)掌握第五章和第六章本篇重點(diǎn)掌握第五章和第六章第五章第五章 螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)51 螺紋螺紋52 螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件53 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊55 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算57 螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力

5、螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力58 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施54 螺紋連接的防松螺紋連接的防松56 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容有：本章主要內(nèi)容有：1 1螺紋連接的基本知識(shí)：螺紋連接的基本知識(shí)： 螺紋和螺紋連接件的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)合及螺紋和螺紋連接件的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)合及選用原則，要特別注意選用原則，要特別注意普通螺栓連接普通螺栓連接與與鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接在傳力、失效形式、結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則上的不同；在傳力、失效形式、結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則上的不同；2 2螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算，主要是螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算，主要是緊螺栓連接緊螺栓連接的的強(qiáng)度計(jì)

6、算強(qiáng)度計(jì)算。要。要求掌握緊螺栓連接力與變形之間的關(guān)系、提高螺栓連接強(qiáng)求掌握緊螺栓連接力與變形之間的關(guān)系、提高螺栓連接強(qiáng)度的措施；度的措施；3 3螺紋連接的螺紋連接的防松原理及防松裝置防松原理及防松裝置；4 4螺栓組的受力分析螺栓組的受力分析、失效分析及強(qiáng)度計(jì)算方法；、失效分析及強(qiáng)度計(jì)算方法；本章的重點(diǎn)及難點(diǎn)：本章的重點(diǎn)及難點(diǎn)： 受預(yù)緊力和軸向工作載荷的緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算受預(yù)緊力和軸向工作載荷的緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算，多，多種受力狀態(tài)下螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算。種受力狀態(tài)下螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算。外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺旋副螺旋副螺旋副螺旋副.flv（一）螺紋的類型

7、和應(yīng)用（一）螺紋的類型和應(yīng)用5 -1 螺螺 紋紋按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋右旋右旋左旋左旋請(qǐng)判斷下列螺紋的旋向？請(qǐng)判斷下列螺紋的旋向？左旋左旋右旋右旋按螺旋線的數(shù)目分按螺旋線的數(shù)目分 單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋連接螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋作用分按螺紋作用分連接螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋 圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋-用于一般的連接和傳動(dòng)用于一般的連接和傳動(dòng)-主要用于管道連接主要用于管道連接按母體形狀分按母體形狀分圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分303矩

8、形螺紋矩形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋梯形螺紋梯形螺紋30普通螺紋普通螺紋60管螺紋管螺紋55按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分普通螺紋普通螺紋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用于傳動(dòng)用于傳動(dòng)用于連接用于連接常用螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用，見(jiàn)表常用螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用，見(jiàn)表 5 - 15 -1 螺螺 紋紋 中徑中徑 d2d1d2d 小徑小徑 d1（二）螺紋的主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)-在標(biāo)準(zhǔn)中定為公稱直徑在標(biāo)準(zhǔn)中定為公稱直徑 大徑大徑 d-強(qiáng)度計(jì)算中常作為螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度計(jì)算中常作為螺桿危險(xiǎn)截面的 計(jì)算直徑計(jì)算直徑 三三徑徑-確定螺紋幾何參數(shù)和配合性質(zhì)的直徑確定螺紋幾何

9、參數(shù)和配合性質(zhì)的直徑 d1d2d 導(dǎo)程（升距）導(dǎo)程（升距）S（二）螺紋的主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù) 螺距螺距 PSP二二距距n-螺紋的線數(shù)螺紋的線數(shù)單線螺紋單線螺紋: S = P 多線螺紋多線螺紋: S = nPd1d2dSP 牙型角牙型角 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2S 螺紋升角螺紋升角二二角角tan =d2 S d2 nP = 中徑中徑 d2d1d2d 小徑小徑 d1 導(dǎo)程（升距）導(dǎo)程（升距）SS = nP（二）螺紋的主要參數(shù)（匯總）（二）螺紋的主要參數(shù)（匯總）h 大徑大徑 d 螺距螺距 PSP 牙型角牙型角 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2S 螺紋升角螺紋升角二二角角tan =d2 S d2 nP =三三徑徑

10、二二距距 線數(shù)（頭數(shù)）線數(shù)（頭數(shù)）n -螺紋的螺旋線數(shù)目螺紋的螺旋線數(shù)目單線螺紋單線螺紋 自鎖性好自鎖性好 多用于連接；多用于連接；多線螺紋多線螺紋 傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高 多用于傳動(dòng)。多用于傳動(dòng)。為了便于制造，一般螺紋的線數(shù)為了便于制造，一般螺紋的線數(shù) n44復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：螺旋副的自鎖條件：螺旋副的自鎖條件： arctancosarctanvvff螺旋副的效率：螺旋副的效率： )tan(tanvtan =d2 nP Sd2 =（二）螺紋的主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)自鎖性能好，連接可靠自鎖性能好，連接可靠 普通螺紋普通螺紋細(xì)牙細(xì)牙粗牙粗牙 普通螺紋同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺普通螺紋同一公

11、稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。（一）基本常識(shí)（一）基本常識(shí)1. 螺紋連接螺紋連接-螺紋零件螺紋零件-可拆連接可拆連接2. 普通螺紋普通螺紋 =30，當(dāng)量摩擦系數(shù)，當(dāng)量摩擦系數(shù) ，v ,fcos=fv5-2 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件 arctancosarctanvvff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、受變載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。應(yīng)用：薄壁零件、受變載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙粗牙dP細(xì)牙細(xì)牙dP細(xì)牙細(xì)牙tg=d2 nP 自鎖性更好、連接更可靠；且螺紋深度自鎖

12、性更好、連接更可靠；且螺紋深度淺，強(qiáng)度高。淺，強(qiáng)度高。細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋 v P ,P ,由于制造簡(jiǎn)單，一般連接常用。由于制造簡(jiǎn)單，一般連接常用。p ， ，優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：粗牙螺紋粗牙螺紋5-2 螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件（二）螺紋連接的基本類型（二）螺紋連接的基本類型1.1.螺栓連接螺栓連接鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接孔與螺桿之間孔與螺桿之間留有間隙留有間隙d0dd0普通螺栓連接普通螺栓連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，應(yīng)用最廣方便，應(yīng)用最廣多用于承受橫多用于承受橫向載荷的場(chǎng)合向載荷的場(chǎng)合受拉螺栓 受剪螺栓1. 螺栓連接螺栓連接3. 螺釘連接螺釘連接2. 雙頭螺柱

13、連接雙頭螺柱連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d思考：這兩種連接適用在什么場(chǎng)合？各有何特點(diǎn)？思考：這兩種連接適用在什么場(chǎng)合？各有何特點(diǎn)？雙頭螺柱是如何擰入、擰出的？雙頭螺柱是如何擰入、擰出的？-不宜經(jīng)常拆卸不宜經(jīng)常拆卸-可經(jīng)常拆裝可經(jīng)常拆裝用于盲孔用于盲孔的連接的連接（二）螺紋連接的基本類型（二）螺紋連接的基本類型5-2 螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件潘存云教授研制4. 緊定螺釘連接緊定螺釘連接緊定螺釘緊定螺釘1. 螺栓連接螺栓連接2. 螺釘連接螺釘連接3. 雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接5-2 螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件（

14、二）螺紋連接的基本類型（二）螺紋連接的基本類型二、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5-2 螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件dL0L1LL1 -座端長(zhǎng)度座端長(zhǎng)度L0 -螺母端長(zhǎng)度螺母端長(zhǎng)度二、螺紋緊固件二、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5 5-2 螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件二、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二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋

15、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連接專用螺紋連接T 型螺栓型螺栓 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(guó)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連接專用螺紋連接潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：墊圈墊圈 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

16、固固件件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： 增加支撐面積以減小增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。傷表面、防松。專用螺紋連接專用螺紋連接5-3 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊 預(yù)緊力預(yù)緊力F0 ：螺紋連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受螺紋連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受 到的作用力到的作用力 預(yù)緊的目的：預(yù)緊的目的：增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。 預(yù)緊力

17、的確定原則：預(yù)緊力的確定原則： ( (一一) ) 概述概述碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓：F0(0.6(0.60.7) s A1合金鋼螺栓：合金鋼螺栓：F0 (0.5(0.50.6) s A1A1 -危險(xiǎn)截面積，危險(xiǎn)截面積， A1 dd2 21 1/4/4測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手扭力扳手扭力扳手.f4v.f4v 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定力矩扳手定力矩扳手.exe.exe通常螺紋連接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。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。

18、測(cè)定伸長(zhǎng)量。L LM ML LS S操作簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)單, ,但準(zhǔn)確性較差但準(zhǔn)確性較差5-3 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊( (二二) ) 擰緊力矩?cái)Q緊力矩T的計(jì)算的計(jì)算T5 5-3 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊裝配時(shí)，裝配時(shí)，F(xiàn)0的大小通過(guò)擰緊力矩的大小通過(guò)擰緊力矩T來(lái)控制。來(lái)控制。 擰緊力矩 T 愈大則預(yù)緊力 F0 也愈大，那么兩者之間有何關(guān)系呢？F F0 0d0dD0擰緊力矩：擰緊力矩：T 0.2 F 0.2 F0 d標(biāo)準(zhǔn)扳手長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)扳手長(zhǎng)度 L15 d，設(shè)：擰緊力為設(shè)：擰緊力為F ，則，則 T = FL FL= F15 d = 0.2 F F0 dF F0 = 75F若：若： F = 20

19、0N則：則： F0 15000 N 若用這個(gè)預(yù)緊力擰若用這個(gè)預(yù)緊力擰M12以下的鋼制螺栓，則很可能以下的鋼制螺栓，則很可能因過(guò)載而被擰斷。因過(guò)載而被擰斷。對(duì)于重要的連接，不宜采用對(duì)于重要的連接，不宜采用 M12 的螺栓。的螺栓。T 0.2 F 0.2 F0 dFLd（一）防松的目的（一）防松的目的思考：連接螺紋一般具有自鎖性，為何還要防松？思考：連接螺紋一般具有自鎖性，為何還要防松？（二）防松的方法（二）防松的方法具體方法有三種：具體方法有三種： 5 5-4 螺紋連接的防松螺紋連接的防松 (自學(xué)自學(xué))1、摩擦防松：、摩擦防松：雙螺母、彈簧墊圈、自鎖螺母雙螺母、彈簧墊圈、自鎖螺母2、機(jī)械防松：、

20、機(jī)械防松：開(kāi)口銷、止動(dòng)墊片、串連鋼絲開(kāi)口銷、止動(dòng)墊片、串連鋼絲3、永久防松：、永久防松：焊、粘、沖焊、粘、沖具體內(nèi)容見(jiàn)表具體內(nèi)容見(jiàn)表 5 - 3 QuestionQuestion：表表5-3中串連鋼絲防松方法圖中串連鋼絲防松方法圖 b b）不正確的原因何在？）不正確的原因何在？防松的根本問(wèn)題防松的根本問(wèn)題 是防止螺紋副發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)是防止螺紋副發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)防松的方法：防松的方法： 1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母5 5-4 螺紋連接的防松螺紋連接的防松防松防松-防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 開(kāi)口銷與六開(kāi)口銷與六角開(kāi)槽螺

21、母角開(kāi)槽螺母串連鋼絲串連鋼絲2. 采用專門(mén)防松元件防松采用專門(mén)防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈3. 其他方法防松其他方法防松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5 5-4 螺紋連接的防松螺紋連接的防松設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：定出螺栓的尺寸定出螺栓的尺寸5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受力分析受力分析( (單單) )強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算確定確定d 1確定螺栓的數(shù)確定螺栓的數(shù)目及布置形式目及布置形式找出受力最找出受力最 大的螺栓大的螺栓 對(duì)不重要的螺栓連接，可用類比法確定，不再進(jìn)行強(qiáng)度校

22、核。對(duì)不重要的螺栓連接，可用類比法確定，不再進(jìn)行強(qiáng)度校核。（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) 基本原則：基本原則：1. 1. 連接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計(jì)成連接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計(jì)成: :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 設(shè)計(jì)目的：設(shè)計(jì)目的： 確定接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各確定接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和接合面受力均勻、便于加工裝配。螺栓和接合面受力均勻、便于加工裝配。5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)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F

23、 FF FA) 對(duì)鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成對(duì)鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工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(guò)于不均；排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均；合理不合理!B) 當(dāng)螺栓連接受彎矩或轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置靠近當(dāng)螺栓連接受彎矩或轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置靠近接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。dhD3. 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) 若同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，應(yīng)采用抗剪零若同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，應(yīng)采用抗剪零 件來(lái)承

24、受橫向載荷。件來(lái)承受橫向載荷。60CCEE60AB鍵鍵套筒套筒銷銷 對(duì)壓力容器等緊密性要求較高的重要連接，螺栓的對(duì)壓力容器等緊密性要求較高的重要連接，螺栓的間距間距 t t0 0 不大于表不大于表5-4所推薦的數(shù)值。所推薦的數(shù)值。4. 為便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線，分布在同為便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線，分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)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。螺栓間距螺栓間距 t0工作壓力 (MPa)7d 4.5d 4.5d 4d 3.5d 3d t0 (mm) 1

25、.6 1.6 4 4 10 10 16 16 20 20 30 d表表5-45-4t05. 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斜墊圈采用斜墊圈螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還包括合理地選擇螺栓組的防松裝置。螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還包括合理地選擇螺栓組的防松裝置。支承面不平支承面不平采用凸臺(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傾斜支承面傾斜( (二二) ) 螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析目的：目的： 求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。連接的強(qiáng)度計(jì)算。 假設(shè)：假設(shè)： 1）所有螺栓的

26、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； 2）螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合；螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合； 3）受載后連接接合面仍保持為平面。受載后連接接合面仍保持為平面。 5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì) 典型的螺栓組受載情況：典型的螺栓組受載情況：M受橫向載荷受橫向載荷FF受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩T潘存云教授研制OTpD受軸向載荷受軸向載荷F受傾覆力矩受傾覆力矩1 1受橫向載荷的螺栓組連接受橫向載荷的螺栓組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Question：在橫向載荷的作用下被連接件之間有何運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)？在橫向載荷的作

27、用下被連接件之間有何運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)？載荷的特點(diǎn)：載荷的特點(diǎn)： 載荷作用線與螺栓軸線垂直，并通過(guò)螺栓組的對(duì)載荷作用線與螺栓軸線垂直，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心。稱中心。FFFF( (二二) ) 螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析1 1受橫向載荷的螺栓組連接受橫向載荷的螺栓組連接A 若采用鉸制孔用螺栓連接若采用鉸制孔用螺栓連接zFF每個(gè)螺栓所受工作剪力為：每個(gè)螺栓所受工作剪力為：工作原理工作原理: : 依靠螺栓桿受剪切和受擠壓來(lái)抵抗橫向載荷依靠螺栓桿受剪切和受擠壓來(lái)抵抗橫向載荷F F螺栓數(shù)目螺栓數(shù)目FF1 1受橫向載荷的螺栓組連接受橫向載荷的螺栓組連接B 若采用普通螺栓連接若采用普通螺栓連接工作原理工

28、作原理: : 靠螺栓預(yù)緊后在接合面上產(chǎn)生摩擦力來(lái)抵抗外載荷靠螺栓預(yù)緊后在接合面上產(chǎn)生摩擦力來(lái)抵抗外載荷F FFFF0F0F0F0A 若采用鉸制孔用螺栓連接若采用鉸制孔用螺栓連接B 若采用普通螺栓連接若采用普通螺栓連接工作原理工作原理: : 靠螺栓預(yù)緊后在接合靠螺栓預(yù)緊后在接合面上產(chǎn)生摩擦力來(lái)抵抗外載荷面上產(chǎn)生摩擦力來(lái)抵抗外載荷F F。FFF0F0 預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力橫向載荷：橫向載荷：FKiZFfs0表表5-5螺栓個(gè)數(shù)螺栓個(gè)數(shù)接合面數(shù)接合面數(shù)防滑系數(shù)防滑系數(shù)，Ks =1.11.3本題：本題：i =2F0F0izfFKFs0 預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最

29、大摩擦力預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力橫向載荷：橫向載荷：FKiZFfs0 保證連接件不產(chǎn)生滑移時(shí)，保證連接件不產(chǎn)生滑移時(shí)， 單個(gè)螺栓所承受的軸向拉力單個(gè)螺栓所承受的軸向拉力FFF0F0F0F0 連接所受載荷與螺栓所連接所受載荷與螺栓所受載荷之間有何不同。受載荷之間有何不同。注意：注意：izfFKFs0進(jìn)一步分析：進(jìn)一步分析：當(dāng)當(dāng) f = 0.2，KS =1.2 ， Z=1，i =1 時(shí)，時(shí)，F(xiàn)0 6F1 1受橫向載荷的螺栓組連接受橫向載荷的螺栓組連接5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)潘存云教授研制O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。2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接

30、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接T 在轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)矩T T作用下，被連接件底板將繞通過(guò)螺栓組對(duì)稱作用下，被連接件底板將繞通過(guò)螺栓組對(duì)稱中心中心O并與接合面相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并與接合面相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接( (二二) ) 螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析在轉(zhuǎn)矩作用下被連接件之間有什么運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)？在轉(zhuǎn)矩作用下被連接件之間有什么運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)？QuestionQuestion：5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接潘存云教授研制OTr1f F0f F0r2A. 采用普通螺栓采用普通螺栓-靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)

31、矩靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T T。2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接ziirfTK1S潘存云教授研制OTr1f F0f F0r2 根據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件：根據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件：TKrfFrfFrfFSZ 02010)(210ZSrrrfTKF A. 采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T T。傳遞傳遞T T時(shí)，每個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力時(shí)，每個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力潘存云教授研制TO2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接B. B. 采用鉸制孔用螺栓采用鉸制孔用螺栓rmaxFm

32、axriFi（1）-靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T T。maxmax2211rFrFrFrFrFiizz 各螺栓的剪切變形量與其軸線到對(duì)稱中心各螺栓的剪切變形量與其軸線到對(duì)稱中心O的距離成正比。的距離成正比。（亦螺栓離（亦螺栓離O越遠(yuǎn)，變形量越大，所受的工作剪力也越大）越遠(yuǎn)，變形量越大，所受的工作剪力也越大）2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接 B. 采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩抵抗轉(zhuǎn)矩T T。潘存云教授研制TOrmaxFmaxriFimax

33、max2211rFrFrFrFrFiizz ziirrTF12maxmax據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件：據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件：TrFrFrFzz 2211聯(lián)立求解得：聯(lián)立求解得：TrFziii1受力最大螺栓所受的工作剪力受力最大螺栓所受的工作剪力（1）（2）潘存云教授研制TOrmaxFmaxriFiziirrTF12maxmax受力最大螺栓所受的工作剪力受力最大螺栓所受的工作剪力 可見(jiàn)，距旋轉(zhuǎn)中心可見(jiàn)，距旋轉(zhuǎn)中心O O點(diǎn)最遠(yuǎn)的螺栓點(diǎn)最遠(yuǎn)的螺栓承受的工作剪力最大。承受的工作剪力最大。 圖示凸緣連軸器，是承受轉(zhuǎn)矩的圖示凸緣連軸器，是承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接的典型部件。螺栓組連接的典型部件。2受

34、轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接 凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓 當(dāng)螺栓分布在半徑為當(dāng)螺栓分布在半徑為r r的圓周上，的圓周上，請(qǐng)寫(xiě)出請(qǐng)寫(xiě)出F Fmaxmax的表達(dá)式。的表達(dá)式。Question：d注意：注意：對(duì)承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接對(duì)承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接若采用普通螺栓，則要確定的是：若采用普通螺栓，則要確定的是：預(yù)緊力預(yù)緊力F0若采用鉸制孔用螺栓，則要確定的是：若采用鉸制孔用螺栓，則要確定的是：工作剪力工作剪力Fmax2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接5-6 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)( (二二) ) 螺栓組連接的受力

35、分析螺栓組連接的受力分析3受軸向載荷的螺栓組連接受軸向載荷的螺栓組連接 軸向總載荷軸向總載荷F F 作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心。栓組的對(duì)稱中心。zFFpDFFF2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接( (二二) ) 螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析載荷特點(diǎn)：載荷特點(diǎn)：因螺栓均勻分布，則各個(gè)螺栓受載相同。因螺栓均勻分布，則各個(gè)螺栓受載相同。每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷：每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷：5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)FFF02總拉力：總拉力： 此時(shí)，被連接件有分離的趨勢(shì)。此時(shí)，

36、被連接件有分離的趨勢(shì)。一般多用普通螺栓連接。一般多用普通螺栓連接。pDFFF 軸向載荷軸向載荷F F作用下被連接件之間作用下被連接件之間有什么運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)？有什么運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)？Question：3受軸向載荷的螺栓組連接受軸向載荷的螺栓組連接注意：注意：各螺栓除承受軸向載荷各螺栓除承受軸向載荷F之外，還受有預(yù)緊力之外，還受有預(yù)緊力F0的作用的作用( (二二) ) 螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析4受傾覆力矩的螺栓組連接受傾覆力矩的螺栓組連接F1F2mp2( F1m引起引起)p1( F1引起引起)OOxxOMF0 F0 p ( F 0引起引起)載荷特點(diǎn)：傾覆力矩載荷特點(diǎn)：傾覆力矩 M 作用在連接接

37、合面的一個(gè)對(duì)稱平面內(nèi)。作用在連接接合面的一個(gè)對(duì)稱平面內(nèi)。 承受承受M之前，之前，底板的受力情況底板的受力情況 承受承受M之后，之后，底板的受力情況底板的受力情況M4受傾覆力矩的螺栓組連接受傾覆力矩的螺栓組連接LiLmaxOOxxF1F2mM 為阻止底板翻轉(zhuǎn)，作用在底板兩側(cè)為阻止底板翻轉(zhuǎn)，作用在底板兩側(cè)的作用力，對(duì)的作用力，對(duì)0-00-0軸形成一個(gè)力矩，這軸形成一個(gè)力矩，這個(gè)力矩應(yīng)與外加的個(gè)力矩應(yīng)與外加的M相平衡。相平衡。 （即：左側(cè)螺栓以及右側(cè)支承面對(duì)（即：左側(cè)螺栓以及右側(cè)支承面對(duì)0-00-0軸線的反力矩應(yīng)與軸線的反力矩應(yīng)與M相平衡）相平衡）OMFiFmaxLiOMFiFmaxLi簡(jiǎn)化：簡(jiǎn)化：

38、底板的平衡條件為：底板的平衡條件為：MLFLFLFzz 2211ziLFM1iiiiLLFFmaxmaxZiLMLF12imaxmax 根據(jù)螺栓的拉伸變形量與其軸線到根據(jù)螺栓的拉伸變形量與其軸線到0 00 0軸之距成正比：軸之距成正比：maxmax2211LFLFLFLFLFiiii 底板的平衡條件為：底板的平衡條件為：MLFLFLFzz 2211ziLFM1ii受力最大的螺栓所受力最大的螺栓所受的工作拉力受的工作拉力顯然，距OO軸線最左側(cè)的兩個(gè)螺栓受力最大。22221maxzLLLLM 此時(shí)螺栓內(nèi)部的總拉力此時(shí)螺栓內(nèi)部的總拉力F F2 2： F2 = F0 + FmaxQuestion：？

39、受受M作用的螺栓組連接，除要保證螺栓有足夠的強(qiáng)作用的螺栓組連接，除要保證螺栓有足夠的強(qiáng)度外，還需對(duì)接合面的情況進(jìn)行驗(yàn)算。度外，還需對(duì)接合面的情況進(jìn)行驗(yàn)算。F1F2mM00minWMAZFp為防止受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求為防止受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求 ： ppWMAZF0max為防止受壓最大處被壓碎，要求：為防止受壓最大處被壓碎，要求：表表5-6-（5-20）-（5-21）5、對(duì)受力復(fù)雜的螺栓組連接、對(duì)受力復(fù)雜的螺栓組連接 將復(fù)雜受力狀態(tài)分解成四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)；將復(fù)雜受力狀態(tài)分解成四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)； 實(shí)際螺栓組所受的工作載荷往往是以上四種基本受力狀態(tài)的不同組合。3受軸向載荷的螺栓組連接受軸向載荷

40、的螺栓組連接2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接( (二二) ) 螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析4受傾覆力矩的螺栓組連接受傾覆力矩的螺栓組連接作法：作法： 按各種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)單獨(dú)計(jì)算；按各種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)單獨(dú)計(jì)算； 將螺栓受力向量迭加求出總的工作載荷。將螺栓受力向量迭加求出總的工作載荷。P sinP cosP cosM= a P sin+ b P cosP sinPab示例示例1：示例示例2：QaQTT= Q aF合合示例示例3：首先將首先將P P向向0 0點(diǎn)簡(jiǎn)化，可以得到一個(gè)橫向力和一個(gè)轉(zhuǎn)矩。點(diǎn)簡(jiǎn)化，可以得到一個(gè)橫向力和一個(gè)轉(zhuǎn)矩。

41、在在P P 作用下每個(gè)螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？作用下每個(gè)螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？ 在在T T 作用下每個(gè)螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？作用下每個(gè)螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？ 將將P P和和T T作用下螺栓所受的力進(jìn)行合成，結(jié)果如何？作用下螺栓所受的力進(jìn)行合成，結(jié)果如何？ 圖示為鉸制孔用螺栓組連接的兩種方案，試分析圖示為鉸制孔用螺栓組連接的兩種方案，試分析哪個(gè)方案較好？哪個(gè)方案較好？LP2aTPLP2aTP5、對(duì)受力復(fù)雜的螺栓組連接、對(duì)受力復(fù)雜的螺栓組連接 將復(fù)雜受力狀態(tài)分解成四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)；將復(fù)雜受力狀態(tài)分解成四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)；作法：作法： 按各種狀態(tài)單

42、獨(dú)計(jì)算；按各種狀態(tài)單獨(dú)計(jì)算； 將螺栓受力向量迭加可求出總的工作載荷。將螺栓受力向量迭加可求出總的工作載荷。注意：注意：對(duì)普通螺栓：對(duì)普通螺栓：對(duì)鉸制孔用螺栓：對(duì)鉸制孔用螺栓：按橫向載荷或轉(zhuǎn)矩按橫向載荷或轉(zhuǎn)矩按按軸、傾軸、傾螺栓的工作拉力螺栓的工作拉力F橫、轉(zhuǎn)橫、轉(zhuǎn)連接所需的預(yù)緊力連接所需的預(yù)緊力F0螺栓的總拉力螺栓的總拉力確定螺栓所受的工作剪力確定螺栓所受的工作剪力5-6 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算塑性變形塑性變形疲勞斷裂疲勞斷裂斷裂斷裂螺栓連接的主要失效形式：螺栓連接的主要失效形式：受拉螺栓受拉螺栓受剪螺栓受剪螺栓 剪斷剪斷壓潰壓潰 螺桿和孔壁的貼合面FF 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算是針對(duì)

43、螺栓組中受力最大的螺螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算是針對(duì)螺栓組中受力最大的螺栓而進(jìn)行的。栓而進(jìn)行的。 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算，一是按強(qiáng)度條件去確定螺栓螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算，一是按強(qiáng)度條件去確定螺栓的直徑；另外，也可對(duì)選定了直徑的螺栓去校核其強(qiáng)的直徑；另外，也可對(duì)選定了直徑的螺栓去校核其強(qiáng)度。度。螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算：螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算：連接類型連接類型裝配情況裝配情況載荷情況載荷情況確定螺栓受力確定螺栓受力計(jì)算計(jì)算 d d1 15-6 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓連接的計(jì)算主要是確定螺

44、紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。 潘存云教授研制（一）松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（一）松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：4/21dF式中式中: d1-螺紋小徑螺紋小徑 mm ， 許用應(yīng)力許用應(yīng)力（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算FF設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：41Fd 1.1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接2.2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接3.3.承受工作剪力的緊螺栓連接承受工作剪力的緊螺栓連接 裝配時(shí)需擰緊螺母，靜載荷、變載荷均可承受，在工程上應(yīng)用裝配時(shí)需擰緊螺母，靜載荷、變載荷均可承受，在工程上應(yīng)用最廣。最廣。

45、1. 1. 僅承受預(yù)緊力僅承受預(yù)緊力F0的緊螺栓連接的緊螺栓連接 此時(shí)的連接靠此時(shí)的連接靠F0在接合面產(chǎn)生摩擦力來(lái)抵抗橫向載在接合面產(chǎn)生摩擦力來(lái)抵抗橫向載荷或轉(zhuǎn)矩，在螺栓的軸線方向沒(méi)有工作載荷。荷或轉(zhuǎn)矩，在螺栓的軸線方向沒(méi)有工作載荷。（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算F F0 0拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力T T1 1扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 在擰緊力矩作用下，在擰緊力矩作用下，F(xiàn)0F0F0F0 螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下力狀態(tài)下3 . 14/210dF由由F0產(chǎn)生的拉應(yīng)力：產(chǎn)生的拉應(yīng)力：1. 1. 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接由由T1產(chǎn)生的

46、扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：16/3111dTWTT16/2) (3120ddtgF223ca22)5 . 0( 3代入代入M 10 M 64 的螺紋參數(shù)，得到：的螺紋參數(shù)，得到： 0.5 計(jì)算應(yīng)力：計(jì)算應(yīng)力：強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：43.13.1210dFca 對(duì)于緊螺栓連接，在計(jì)算時(shí)，可只按單純拉伸強(qiáng)對(duì)于緊螺栓連接，在計(jì)算時(shí)，可只按單純拉伸強(qiáng)度計(jì)算，但需將所受拉力（預(yù)緊力）增大度計(jì)算，但需將所受拉力（預(yù)緊力）增大30%來(lái)考慮來(lái)考慮扭轉(zhuǎn)的影響。扭轉(zhuǎn)的影響。結(jié)論：結(jié)論：在擰緊時(shí)雖同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的連合作用，強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：43.13.1210dFca1. 1. 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接僅承

47、受預(yù)緊力的緊螺栓連接（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算5-6 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算FFF0F0 僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓連接，其工作原理是利用僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓連接，其工作原理是利用預(yù)緊力的作用，在接合面產(chǎn)生的摩擦力來(lái)抵抗工作載荷。預(yù)緊力的作用，在接合面產(chǎn)生的摩擦力來(lái)抵抗工作載荷。 普通螺栓連接承受橫向普通螺栓連接承受橫向載荷或轉(zhuǎn)矩時(shí)，螺栓僅受預(yù)載荷或轉(zhuǎn)矩時(shí)，螺栓僅受預(yù)緊力的作用緊力的作用izfFKFs0-受橫向載荷（普）受橫向載荷（普）ziirfTKF1S0-受轉(zhuǎn)矩的（普）受轉(zhuǎn)矩的（普） 預(yù)緊力的大小，可根據(jù)連接的受力狀態(tài)，由公式確定：FFF0F0izfFKF

48、s0預(yù)緊力預(yù)緊力F0 ：若取若取 f =0.2， Ks=1.2, i =1, 則：則：F0 6 6F 結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大靠摩擦力抵抗工作載荷的緊螺栓連接，靠摩擦力抵抗工作載荷的緊螺栓連接，b. b. 采用無(wú)間隙的鉸制孔用螺栓。采用無(wú)間隙的鉸制孔用螺栓。FF/2F/2 a. 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。螺栓僅起連接作用改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 這時(shí)，其連接強(qiáng)度按減載零件的剪切、擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算，而螺栓只是這時(shí)，其連接強(qiáng)度按減載零件的剪切、擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算，而螺栓只是保證連接，不再承受工作載荷，因此預(yù)緊力不必很大。保證連接，不再承受工作載荷，因此預(yù)緊力不

49、必很大。5-6 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算2. 承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接 設(shè)流體壓強(qiáng)為設(shè)流體壓強(qiáng)為p p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為Z Z，則，則缸蓋上每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷為：缸蓋上每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷為：p D2/4F = =ZpD（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算 前面分析過(guò)，當(dāng)預(yù)緊后螺栓若再承受軸向工作載荷或傾覆力矩的作用，則螺栓內(nèi)部的拉力會(huì)進(jìn)一步增加，螺栓所受的總拉力：螺栓所受的總拉力：F2 F0 + F特別注意：特別注意：5-6 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算FF螺栓預(yù)緊前的受力分析螺栓加載后的受力分析螺母

50、未擰緊螺母未擰緊bm螺母已擰緊螺母已擰緊F0F0螺栓伸長(zhǎng)量為螺栓伸長(zhǎng)量為: b被連接件壓縮量為：被連接件壓縮量為：m 注意：注意： 雖然螺栓所受拉力等于被連接件所雖然螺栓所受拉力等于被連接件所受壓力，但由于兩者的剛度不同，所受壓力，但由于兩者的剛度不同，所以它們的變形量也不同。以它們的變形量也不同。螺栓的伸長(zhǎng)量：螺栓的伸長(zhǎng)量：bbCF0mmCF0被連接件的壓縮量：被連接件的壓縮量：螺栓的剛度螺栓的剛度被連接件的剛度被連接件的剛度螺母未擰緊螺母未擰緊+bbmF1F1FFF2螺母已擰緊螺母已擰緊已承受工作載荷已承受工作載荷F0F0m加載加載 F 后后:螺栓總伸長(zhǎng)量增加為螺栓總伸長(zhǎng)量增加為: +b被

51、連接件壓縮量減少為：被連接件壓縮量減少為： m =m - - 螺母未擰緊螺母未擰緊+bbmF1F1FFF2螺母已擰緊螺母已擰緊已承受工作載荷已承受工作載荷F0F0m總拉力：總拉力： F2=F+F1被連接件的壓縮力減少為：被連接件的壓縮力減少為： F F1 1 很顯然很顯然: F1 0F F1 1 的選取原則如下：的選取原則如下：有密封性要求時(shí)：有密封性要求時(shí)： F1 =（1.51.8）F工作載荷不穩(wěn)定時(shí)工作載荷不穩(wěn)定時(shí) ：F1 =（0.61.0）F 工作載荷穩(wěn)定的時(shí)：工作載荷穩(wěn)定的時(shí)： F1 =（0.20.6）F一般連接：一般連接：b連接件變形連接件變形力力螺栓變形螺栓變形力力變形變形力力F2

52、F1FF0F0mF0bm 螺栓所受的總拉力：螺栓所受的總拉力： F2= F+ F1mb 以上螺栓連接的受力與變形關(guān)系可以用線圖以上螺栓連接的受力與變形關(guān)系可以用線圖（即力與變形坐標(biāo)圖）來(lái)表示。（即力與變形坐標(biāo)圖）來(lái)表示。被連接件受力變形圖被連接件受力變形圖力變形bF0Obb螺栓受力變形圖螺栓受力變形圖mF0力mOm變形設(shè)螺栓的剛度為設(shè)螺栓的剛度為Cb，被連接件的剛度為，被連接件的剛度為Cm則：則：bbbCF0tanmmmCF0tanFbmF- F顯見(jiàn)：顯見(jiàn)：F0 = F1 + （FF）力變形F0bmbmF2F1FObOmFbmF- F力力變形變形F0bmbmF2F1FObOm由圖中的幾何關(guān)系可

53、得由圖中的幾何關(guān)系可得：FFFmbtantanmbCCFCCCFmbb FCCCFmbb 見(jiàn)教材見(jiàn)教材p84p84頁(yè)。其大小與螺栓和被連接件的結(jié)構(gòu)尺寸、材料以頁(yè)。其大小與螺栓和被連接件的結(jié)構(gòu)尺寸、材料以及墊片等因素有關(guān)。數(shù)值在及墊片等因素有關(guān)。數(shù)值在0 01 1之間。之間。螺栓的相對(duì)剛度螺栓的相對(duì)剛度FbmF- F力力變形變形F0bmbmF2F1FObOmFCCCFmbb FCCCFFmbb110FCCCFmbm1FFF02 F0 = F1 + （FF） 在承受軸向工作拉力的螺栓連接中，采用在承受軸向工作拉力的螺栓連接中，采用橡膠墊片橡膠墊片和采用和采用鐵墊片鐵墊片哪一個(gè)對(duì)連接有利？為什么？哪

54、一個(gè)對(duì)連接有利？為什么？FCCCFmbb0QuestionQuestion：-(5-31)-(5-32)FFF12FCCCFFmbb02螺栓所受的總拉力：螺栓所受的總拉力：-（5-29）-（5-32）承受軸向工作載荷的緊螺栓連接，其設(shè)計(jì)步驟如下：承受軸向工作載荷的緊螺栓連接，其設(shè)計(jì)步驟如下：按連接的受載按連接的受載情況求出螺栓情況求出螺栓的工作拉力的工作拉力F根據(jù)連接根據(jù)連接要求選取要求選取 F1計(jì)算螺計(jì)算螺栓的總栓的總拉力拉力F2按按F2進(jìn)行進(jìn)行螺栓的強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算度計(jì)算強(qiáng)度條件式：強(qiáng)度條件式：21423.1dFca（校核式）（校核式）或：或： )(3 . 1421mmFd （設(shè)計(jì)式）（設(shè)

55、計(jì)式） 承受承受F0和和F共同作用的緊螺栓連接，其強(qiáng)度公式與僅共同作用的緊螺栓連接，其強(qiáng)度公式與僅承受承受F0作用時(shí)的公式形式相同，區(qū)別在于一個(gè)是作用時(shí)的公式形式相同，區(qū)別在于一個(gè)是F2，一，一個(gè)是個(gè)是F0。而。而F2的求法略微復(fù)雜。的求法略微復(fù)雜。結(jié)論：結(jié)論： 以上是對(duì)靜載荷作用下進(jìn)行的計(jì)算，對(duì)于受軸向變以上是對(duì)靜載荷作用下進(jìn)行的計(jì)算，對(duì)于受軸向變載荷的重要連接，除要作靜強(qiáng)度計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)螺栓載荷的重要連接，除要作靜強(qiáng)度計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度作精確校核。的疲勞強(qiáng)度作精確校核。工作拉力工作拉力F F在在 0F 之間變化之間變化螺栓總拉力螺栓總拉力F2在在 F0F2 之間變化之間變化421

56、2maxdF應(yīng)力幅：應(yīng)力幅：2minmaxa212dFCCCmbb4210mindF 由圖可見(jiàn)，無(wú)由圖可見(jiàn)，無(wú)論工作載荷論工作載荷 F 如何如何變化，螺栓的最小變化，螺栓的最小應(yīng)力應(yīng)力min是不變的，是不變的，所以可按式（所以可按式（3-24）（即（即min = C 的情況）的情況）進(jìn)行校核進(jìn)行校核。螺栓最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)為：螺栓最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)為：SKKSatccaminmin122式中的參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)教材式中的參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)教材 P75。螺栓預(yù)緊前的受力分析螺栓加載后的受力分析3、承受工作剪力的緊螺栓連接、承受工作剪力的緊螺栓連接 思考：這種螺栓連接受到哪些思考：這種螺栓連接受到哪些力的作用

57、？應(yīng)當(dāng)按什么強(qiáng)度條力的作用？應(yīng)當(dāng)按什么強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算？件進(jìn)行計(jì)算？桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件：桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件： ppLdFmin0螺栓螺栓或或被連接件的許用被連接件的許用擠壓應(yīng)力，查表擠壓應(yīng)力，查表5 8Lmin1.25d0螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件： 204dmF剪切面數(shù)剪切面數(shù)螺栓材料的許用切應(yīng)螺栓材料的許用切應(yīng)力，查表力，查表58Lmind0FF 習(xí)題課（一）習(xí)題課（一）復(fù)習(xí)內(nèi)容：復(fù)習(xí)內(nèi)容：1 1、受力分析、受力分析 （1 1）外載荷為橫向載荷時(shí)，可以用（）外載荷為橫向載荷時(shí)，可以用（ ）或（）或（ ） 螺栓來(lái)進(jìn)行連接。螺栓來(lái)進(jìn)行連接。普通普通鉸制孔用鉸制孔用螺栓預(yù)

58、緊后在接合面上產(chǎn)生的摩擦力螺栓預(yù)緊后在接合面上產(chǎn)生的摩擦力求出螺栓所受的預(yù)緊力求出螺栓所受的預(yù)緊力F F0 0螺桿受剪切和擠壓螺桿受剪切和擠壓螺桿所受的工作剪力螺桿所受的工作剪力前者靠（前者靠（ ）來(lái)抵抗外載荷，）來(lái)抵抗外載荷，其受力分析的目的是（其受力分析的目的是（ ）。）。后者靠（后者靠（ ）來(lái)抵抗外載荷，）來(lái)抵抗外載荷，其受力分析的目的是求出（其受力分析的目的是求出（ ）。）。對(duì)于普通螺栓：對(duì)于普通螺栓：)(210ZSrrrfTKF 對(duì)鉸制孔用螺栓：對(duì)鉸制孔用螺栓：22221maxmaxzrrrrTF （2 2）受扭矩作用的螺栓組連接，）受扭矩作用的螺栓組連接， 其受力分析的結(jié)果與受橫向

59、載荷時(shí)相同，只是在求螺栓的受其受力分析的結(jié)果與受橫向載荷時(shí)相同，只是在求螺栓的受力大小時(shí)，所用的公式復(fù)雜些。力大小時(shí)，所用的公式復(fù)雜些。（3 3）受軸向載荷的螺栓連接）受軸向載荷的螺栓連接 若螺栓不預(yù)緊，則每個(gè)螺栓所受的工作載荷若螺栓不預(yù)緊，則每個(gè)螺栓所受的工作載荷 F F 為：為：zFF 若螺栓預(yù)緊，則每個(gè)螺栓所受的最大載荷（含預(yù)緊若螺栓預(yù)緊，則每個(gè)螺栓所受的最大載荷（含預(yù)緊力和工作載荷）不等于：力和工作載荷）不等于：FFF02FCCCFFmbb02FFF12（4 4）受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓連接，）受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓連接， 其受力分析的目的是求出在其受力分析的目的是求出在M作用下，哪個(gè)螺栓所受的工作

60、作用下，哪個(gè)螺栓所受的工作載荷最大，進(jìn)而求出螺栓中的總拉力載荷最大，進(jìn)而求出螺栓中的總拉力F F2 222221maxmaxzLLLLMF max02FCCCFFmbbmax12FFF2 2、強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算 強(qiáng)度計(jì)算是針對(duì)單個(gè)螺栓而言的，這個(gè)螺栓是螺強(qiáng)度計(jì)算是針對(duì)單個(gè)螺栓而言的，這個(gè)螺栓是螺栓組中受力最大的一個(gè)。栓組中受力最大的一個(gè)。（1 1）松螺栓連接按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算）松螺栓連接按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算214dF（2 2）緊螺栓連接要考慮擰緊力矩的影響）緊螺栓連接要考慮擰緊力矩的影響A）當(dāng)螺栓僅承受當(dāng)螺栓僅承受F0作用時(shí)：作用時(shí)：21403.1dFcaB）當(dāng)螺栓承受當(dāng)螺栓承受F F0 0后又承受