2014第三章螺紋連接

1、第二篇第二篇 連連 接接機械動連接機械動連接運動副運動副機械靜連接機械靜連接 螺紋連接、鍵連接、銷連接螺紋連接、鍵連接、銷連接焊接、鉚接、膠接焊接、鉚接、膠接第第3 3章章 螺紋連接螺紋連接3-1 3-1 螺螺 紋紋一、螺紋的類型和應用一、螺紋的類型和應用類型：類型：普通螺紋普通螺紋( (三角螺紋三角螺紋) )、管螺紋、管螺紋矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋30o60o33o單線、右旋螺紋單線、右旋螺紋雙線、右旋螺紋雙線、右旋螺紋d2d1d 2dhP大徑大徑 d d 公稱直徑公稱直徑小徑小徑 強度計算直徑強度計算直徑1d2dPP2dnP tan二、螺紋的主要參數(shù)二、

2、螺紋的主要參數(shù)三角形三角形030= 三、螺紋特點及應用三、螺紋特點及應用v螺旋副自鎖條件螺旋副自鎖條件螺旋副效率螺旋副效率)(vtantanvvfarctanvcosff 矩形矩形 =0梯形梯形015 三角形螺紋三角形螺紋v大自鎖性好，用于連接。大自鎖性好，用于連接。矩形、梯形、鋸齒形螺紋傳動效率高，用于傳動。矩形、梯形、鋸齒形螺紋傳動效率高，用于傳動。1 1、螺栓連接、螺栓連接裝拆方便裝拆方便螺栓受拉螺栓受拉FF普通螺栓連接普通螺栓連接pF預緊力預緊力鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接螺栓受剪切、擠壓螺栓受剪切、擠壓FF3-2 3-2 螺紋連接的類型及應用螺紋連接的類型及應用FF用于橫向載荷大

3、的連接用于橫向載荷大的連接2 2、雙頭螺柱連接、雙頭螺柱連接用于被連接件較厚，用于被連接件較厚，不宜制成通孔，不宜制成通孔，且經(jīng)常裝拆且經(jīng)常裝拆的場合的場合雙頭螺柱受拉力雙頭螺柱受拉力FpF預緊力預緊力3、螺釘連接、螺釘連接用于不經(jīng)常裝拆的場合用于不經(jīng)常裝拆的場合螺釘受拉力螺釘受拉力FpF預緊力預緊力4 4、緊定螺釘連接、緊定螺釘連接二、標準螺紋連接件二、標準螺紋連接件螺栓螺栓螺釘螺釘螺母螺母緊定螺釘緊定螺釘3-3 3-3 螺紋連接的預緊和防松螺紋連接的預緊和防松21TTT1T螺旋副阻力矩螺旋副阻力矩T2螺母和支承面上的摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩TpF一、螺紋連接的預緊一、螺紋連接的

4、預緊保證可靠性、緊密性保證可靠性、緊密性dFp 0.3)0.1( FL=FL預緊方法：預緊方法： 測力矩扳手測力矩扳手 定力矩扳手定力矩扳手二、螺紋連接的防松二、螺紋連接的防松1 1、摩擦防松、摩擦防松彈簧墊圈彈簧墊圈墊圈動畫三角形螺紋三角形螺紋v大大, 9.843.校核連接安全工作的必要條件校核連接安全工作的必要條件驗算結(jié)合面不壓潰條件驗算結(jié)合面不壓潰條件不出現(xiàn)縫隙條件不出現(xiàn)縫隙條件VS,PFKfZF 不滑移條件：不滑移條件：VSHmbmPFK FC+CC-ZFf)(112.5MPa2.28MPa)(1=p =+=.- )-(-minWMFCCCZFAWMAZFHmbmPpp 150F160

5、0150F1600150F1600150F1600HLLP0MFMPHPM橫向載荷橫向載荷P 傾覆力矩傾覆力矩FFLzHPLzMF=工作拉力工作拉力PKfZiFSP 不不滑滑移移條條件件fZPKFSP=預緊力預緊力FCCCFFmbbPQ+=總總拉拉力力 QFd4311.校核連接安全工作的必要條件校核連接安全工作的必要條件VS,PFKfZF 不滑移條件：不滑移條件：VSHmbmPFK FC+CC-ZFf)(WM+)FC+CC-(ZFA=WM+AZF=HmbmPppmax1WMFCCCZFAWMAZFHmbmPpp- )-(-min+=1 H HF FM 150o oV VF FHLLPPMFFP

6、KfZFSP fZPKFSP=WMAZFpp-min= WM+AZF=ppmaxM M 作用對結(jié)合面總摩擦力沒有影響，軸向載荷使預緊力下降。作用對結(jié)合面總摩擦力沒有影響，軸向載荷使預緊力下降。HLLP例：圖示支座用例：圖示支座用4個螺釘連接個螺釘連接, 已知已知P=8000N，H=120mm, L=80mm, 取摩擦系數(shù)取摩擦系數(shù) f=0.15, 防滑防滑系數(shù)系數(shù)試求螺栓小徑試求螺栓小徑., 2 . 1SK ,MPa120 , 3 . 0mbbCCCHLLPPMFF解：解：1、將外力、將外力P 移至接合面形心移至接合面形心HPM橫向載荷橫向載荷P 傾覆力矩傾覆力矩NLzHPLzMF300080

7、412080002 2、求工作拉力、求工作拉力F FHLLPPMFF3 3、按不滑移條件求預緊力、按不滑移條件求預緊力FpFp不滑移條件：不滑移條件： PKiZfFSPNiZfPKFSP1600014150800021=.4 4、求總拉力、求總拉力FQFQNFCCCFFmbbPQ1690030003016000=+=+=.5 5、求螺栓小徑、求螺栓小徑 mmFdQ2715120169004314311.= 6.6.需要時校核連接安全工作的必要條件需要時校核連接安全工作的必要條件例題例題3-2 3-2 厚度厚度=12mm=12mm的鋼板用的鋼板用4 4個螺栓固定在個螺栓固定在厚度厚度=30mm=

8、30mm的支架上。有兩種布置方案。已知的支架上。有兩種布置方案。已知螺栓材料螺栓材料Q235Q235，=95MPa,=96MPa=95MPa,=96MPa。鋼板。鋼板的的p=320MPap=320MPa，鑄鐵的，鑄鐵的p1 =180MPap1 =180MPa。接。接合面摩擦系數(shù)合面摩擦系數(shù)f =0.15, f =0.15, 防滑系數(shù)防滑系數(shù)Ks=1.2,Ks=1.2,載荷載荷F=12000NF=12000N。l=400mml=400mm，a=100mma=100mm。試試:(1):(1)比較哪種布置方案合理。比較哪種布置方案合理。 (2) (2)按合理方案，分別確定普通螺栓和鉸制按合理方案，分

9、別確定普通螺栓和鉸制孔螺栓直徑?？茁菟ㄖ睆?。400400200200FF400400200200FF400200F200解解:1:1、受力分析、受力分析(1)(1)將外力將外力F F 移至接合面形心移至接合面形心(2)(2)求螺栓受的橫向載荷求螺栓受的橫向載荷F Fa a方案受載最大的螺栓所受的橫向載荷方案受載最大的螺栓所受的橫向載荷FsmaxaFsmaxaN10820cos4520212221=+=assassasFFFFFmaxFsmaxa1SFkN300041= FFS由由FF引起的橫向載荷引起的橫向載荷F S1F S1N848721004104.8462=aarTFSaSF2由由T T

10、引起的橫向載荷引起的橫向載荷F s2aF s2aT TF旋轉(zhuǎn)力矩旋轉(zhuǎn)力矩N.mm.61084400= FT螺栓組受橫向載荷螺栓組受橫向載荷F=12000NF=12000NbSF21SFT TF400400200200FFb b方案受載最大的螺栓所受的橫向載荷方案受載最大的螺栓所受的橫向載荷FsmaxbFsmaxbN120001004104.8462=bbrTFSkN300041= FFSN1500012000300021=+=+=bbmFFFSSaxS400400200200FF400400200200FF Fsmaxb=Fs1+Fs2b Fsmaxb=Fs1+Fs2b=3000 =3000

11、=15000N=15000N FsmaxFsmaxa aNs2as12s2a2s1Smaxa10820cos2FFFFFN4S13000FFN6aS2a84874 .1414108 . 44rTFa a合理合理比較比較a,ba,b兩種方案兩種方案FsmaxFsmaxb b2.2.按方案按方案a a確定螺栓直徑確定螺栓直徑 mmFdas981140.max= minminmax paspLdF 0=NfFKFasSP8656015010820021=.max mmFdP843895865604314311.= (2)(2)如果用普通螺栓聯(lián)接如果用普通螺栓聯(lián)接pFpFsmaxaF(1)(1)如果用

12、鉸制孔螺栓聯(lián)接如果用鉸制孔螺栓聯(lián)接minL0d paspLdF minmax0= /max420dFas= 注意：注意：-螺栓材料；螺栓材料； p- p-螺栓或孔壁較弱的螺栓或孔壁較弱的smaxaF螺栓組受力分析及計算步驟螺栓組受力分析及計算步驟: :1.1.外載分解，向接合面形心平移外載分解，向接合面形心平移3.3.求出各基本載荷下螺栓受力，合成出最大載荷求出各基本載荷下螺栓受力，合成出最大載荷2.2.確定連接受幾種基本載荷確定連接受幾種基本載荷橫向載荷橫向載荷FHFH轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T軸向載荷軸向載荷FVFV傾覆力矩傾覆力矩M M產(chǎn)生橫向力產(chǎn)生橫向力F F產(chǎn)生工作拉力產(chǎn)生工作拉力F=FFV+F

13、MF=FFV+FM普通螺栓求預緊力普通螺栓求預緊力F PF P對鉸制孔螺栓是剪力對鉸制孔螺栓是剪力是受預緊力是受預緊力F PF P和工作拉力和工作拉力F F 的緊螺栓連接的緊螺栓連接 S dF=SQca=/41.321總拉力總拉力FFFCCCFFpmbbpQ+=+= PPFdF4311.,時時只只受受TMFVFHF FFMFFV例（習題例（習題3-9 ）圖示氣缸蓋用）圖示氣缸蓋用8個普通螺栓連接個普通螺栓連接,已知氣缸內(nèi)壓力已知氣缸內(nèi)壓力p=1.5MPa，D=200mm,取取 試求試求: 1、螺栓小徑、螺栓小徑d1 2、安裝時預緊力、安裝時預緊力FP,MP ,.azCCFFbmP1608351

14、= pD解：解：1、求工作拉力、求工作拉力FNDpzFF5887 84200518422= . 2、求總拉力、求總拉力FQNFFFFFFPQ147185251=+=+=.DFFp3、求螺栓小徑、求螺栓小徑4、求螺栓的預緊力、求螺栓的預緊力FP mmFdQ3412160147184314311.= NFCCCFFmbbQ14718-=+=NF883158875151=.總拉力總拉力FFFCCCFFpmbbpQ+=+=FCCCmbb+FCCCmbm+pFPFFQF QFd 4311.588743-13246=5887-14718=FCCCFmbmp+=-FFFQp-=N8

15、831=例：一橫板用兩個普通螺栓聯(lián)在立柱上，已例：一橫板用兩個普通螺栓聯(lián)在立柱上，已知知P=4000N，L=200mm，s=100mm, f =0.15, Ks=1.2, s =300MPa。 試求螺栓小徑試求螺栓小徑d1.LsP 解解: 1、將外力、將外力P 向螺向螺栓組形心簡化。栓組形心簡化。P轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T螺栓組受載螺栓組受載:橫向載荷：橫向載荷： P=4000N 轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩： T=PL =800 000Nmm 2、分析在各載荷作用、分析在各載荷作用下，每個螺栓處受力。下，每個螺栓處受力。NPF20002 1=NzrTF80005028000002=LsP轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩TP1F1F2F2FFFNF

16、FF8246 800020002222213、求合力、求合力4、求螺栓的預緊力、求螺栓的預緊力FKfFSP不滑移條件：不滑移條件：NfFKFSP65968150824621=.5、求螺栓小徑、求螺栓小徑d1 mmFdP0819300659684314311.= L當兩個螺栓水平布置時當兩個螺栓水平布置時,求預緊力求預緊力Fp=?轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩TLsP轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩TP1F1F2F2FFF2F1FNFFF8246 80002000222221=+=+=NFFF10000 8000200021=+=+=fFKFSP=思 考 題 1、普通螺紋其、普通螺紋其徑為公稱直徑，徑為公稱直徑，其其徑作為強度計算時危險截徑

17、作為強度計算時危險截面直徑。面直徑。 2、擰緊螺紋的力矩包括、擰緊螺紋的力矩包括_ 力矩和力矩和 _力矩。力矩。 3、螺紋連接防松的本質(zhì)在于、螺紋連接防松的本質(zhì)在于 。4、開口銷與六角開槽螺母組成的防松，依、開口銷與六角開槽螺母組成的防松，依據(jù)的是據(jù)的是防松的原理。防松的原理。5、一組螺栓連接中，螺栓的個數(shù)一般應取、一組螺栓連接中，螺栓的個數(shù)一般應取成成數(shù)。數(shù)。 6、進行螺栓組受力分析的目的是、進行螺栓組受力分析的目的是。7、螺栓組采用普通螺栓連接，承受橫向外、螺栓組采用普通螺栓連接，承受橫向外載荷，則螺栓本身所受的載荷是載荷，則螺栓本身所受的載荷是。8、為提高受軸向載荷螺栓連接的強度，、為提高受軸向載荷螺栓連接的