第5章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)

1、第第5章章 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 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)57 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力螺紋連接件的材料和許用應(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59 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)54 螺紋連接的防松螺紋連接的防松56 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算一、螺紋的形成一、螺紋的形成51 螺螺 紋紋d2螺旋線：螺旋線：一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。

2、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。持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋d2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

3、螺紋副螺紋副螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋30潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋15303潘存云教授研制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按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分一般一般: n 4n線螺紋線螺紋: S = n PPSS = 2PP PS SP PS =P單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線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)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制按回轉(zhuǎn)體的按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分內(nèi)外表面分外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副連接螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋按螺旋的作用分按螺旋的

4、作用分連接螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋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 普通螺紋以大徑普通螺紋以大徑d d為公稱直徑，同一公稱直為公稱直徑，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。螺紋，其余的統(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。Pd粗牙粗牙dP細(xì)牙細(xì)牙dP細(xì)牙細(xì)牙細(xì)牙螺紋的細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高。升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不耐磨、易滑扣。不耐磨、易滑扣。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁零件

5、、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。梯形螺紋：梯形螺紋：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= 3 粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基本尺寸見可查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。本尺寸見可查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。螺紋的基本尺寸：螺紋的基本尺寸：普通細(xì)牙螺紋普通細(xì)牙螺紋管螺紋管螺紋非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁 = 55）用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁 = 55）60圓錐管螺紋圓錐管螺紋公稱直徑公稱直徑管子的公稱通徑。管子的公稱通徑。 用螺紋密

6、封的管螺紋用螺紋密封的管螺紋非螺紋密封的管螺紋非螺紋密封的管螺紋55 dd2d1Pdd2d1P55 2(3) 中徑中徑d2d1d2d(1) 大徑大徑d(2) 小徑小徑d1二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)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)相重合的相重合的假想圓柱體的直徑。假想圓柱體的直徑。與外螺紋牙底與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙頂)相重合相重合的假想圓柱體的直徑。的假想圓柱體的直徑。 也是一個(gè)假想圓也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。和凸起寬度相等。d1d2d(5) 螺距螺距P(6) 導(dǎo)程導(dǎo)程SS =

7、 nPSPP/2P/2(4) 線數(shù)線數(shù)n螺紋的螺旋線數(shù)目。螺紋的螺旋線數(shù)目。相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。軸向距離。螺紋上任一點(diǎn)沿同一螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一圈所移條螺旋線轉(zhuǎn)一圈所移動(dòng)的軸向距離。動(dòng)的軸向距離。(7) 螺紋升角螺紋升角tg=d2 nP (8) 接觸高度接觸高度 h 中徑中徑d2圓柱上，圓柱上，螺旋線的切線與垂螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平直于螺紋軸線的平面的夾角。面的夾角。d1d2dSPP/2P/2h 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。d2S (9) 牙型角牙型角 牙側(cè)角牙側(cè)角 牙型側(cè)邊與螺紋軸線

8、的垂線間的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。粗牙普通螺紋基本尺寸粗牙普通螺紋基本尺寸 mmH=0.866P d2=d-0.6495P d1=d-1.0825PD1、d1內(nèi)、外螺紋小徑內(nèi)、外螺紋小徑 D2、d2內(nèi)、外螺紋中徑內(nèi)、外螺紋中徑 D、d 內(nèi)、外螺紋大徑內(nèi)、外螺紋大徑 P螺距螺距 標(biāo)記示例：標(biāo)記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑粗牙普通螺紋、直徑24、螺距、螺距3) M24X1.5(細(xì)牙普通螺紋細(xì)牙普通螺紋,直徑直徑24,螺距螺距1.5) P PP/8P/8P/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2

9、 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 3 0.5 2.675 2.459 3 0.5 2.675 2.459 公稱直徑（大徑）公稱直徑（大徑） 粗粗 牙牙 細(xì)細(xì) 牙牙 D d D d 螺距螺距P P 中徑中徑 D D2 2 d d2 2 小徑小徑 D D2 2 d d2 2 螺距螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545 4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25

10、 7.188 6.647 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 (14) 2 12.701 11.835 (14) 2 12.701 11.835 1.5, 11.5, 116 2 14.701 13.835 16 2 14.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294 (18) 2.5 16.376 1

11、5.294 20 2.5 18.376 17.294 20 2.5 18.376 17.294 (20) 2.5 20.376 19.294 (20) 2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 24 3 22.052 20.752 (27) 3 25.052 23.752 (27) 3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2, 1.5, 12, 1.5, 1注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列 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)連接件螺栓連接螺栓

12、連接基基本本類類型型螺釘連接螺釘連接雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接緊定螺釘連接緊定螺釘連接一、一、 螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型 在被連接件上開有通孔，插入螺栓后，在螺栓在被連接件上開有通孔，插入螺栓后，在螺栓的另一端擰上螺母。被連接件較薄，易做成通孔，的另一端擰上螺母。被連接件較薄，易做成通孔，可經(jīng)常拆卸。可經(jīng)常拆卸。普通螺栓連接：普通螺栓連接：被連接件上的通孔與螺栓桿間被連接件上的通孔與螺栓桿間留有間隙，通孔的加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，留有間隙，通孔的加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。裝拆方便。鉸制孔用螺栓連接：鉸制孔用螺栓連接：孔與螺栓桿過渡配合，能孔與螺栓桿過渡配合，能精確固定被連

13、接件的相對(duì)位置，能承受橫向載荷。精確固定被連接件的相對(duì)位置，能承受橫向載荷。但孔的加工精度要求較高。但孔的加工精度要求較高。1、螺栓連接、螺栓連接普通螺栓普通螺栓鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓桿孔間隙桿孔間隙過渡配合面過渡配合面螺栓連接螺栓連接 適用于結(jié)構(gòu)上不能采用螺栓連接的場(chǎng)合，例如被適用于結(jié)構(gòu)上不能采用螺栓連接的場(chǎng)合，例如被連接件之一太厚不宜制成通孔，材料較軟，需要經(jīng)連接件之一太厚不宜制成通孔，材料較軟，需要經(jīng)常拆裝。拆卸這種連接時(shí)，不用拆螺柱。常拆裝。拆卸這種連接時(shí)，不用拆螺柱。2. .雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接 螺栓直接擰入被連接件的螺孔中，不用螺母。螺栓直接擰入被連接件的螺孔中，不用螺母。被連接

14、件之一較厚、不易做成通孔，用于受力不被連接件之一較厚、不易做成通孔，用于受力不大，不需經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)上比雙頭螺柱連大，不需經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)上比雙頭螺柱連接簡(jiǎn)單、緊湊。接簡(jiǎn)單、緊湊。3. . 螺釘連接螺釘連接 利用擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件利用擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面或頂入相應(yīng)的凹坑中，以固定兩零件相對(duì)位的表面或頂入相應(yīng)的凹坑中，以固定兩零件相對(duì)位置，可傳不大扭矩。置，可傳不大扭矩。4. 緊定螺釘連接緊定螺釘連接潘存云教授研制緊定螺釘緊定螺釘錐端緊定螺釘錐端緊定螺釘 平端緊定螺釘平端緊定螺釘?shù)啬_螺栓地腳螺栓 起吊螺釘起吊螺釘 5.其它螺紋連接其它螺紋連接

15、T 型螺栓型螺栓 螺紋的精度等級(jí)：螺紋的精度等級(jí)：GB3103.1-82規(guī)定為三級(jí)。規(guī)定為三級(jí)。A級(jí)：公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合；級(jí)：公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合；B級(jí)：受載較大且經(jīng)常拆卸，用于調(diào)整或承受變載荷的連接；級(jí)：受載較大且經(jīng)常拆卸，用于調(diào)整或承受變載荷的連接；C級(jí)：用于一般連接，最常用。級(jí)：用于一般連接，最常用。二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件 螺紋連接件均為標(biāo)準(zhǔn)件，常見的有螺栓、雙頭螺螺紋連接件均為標(biāo)準(zhǔn)件，常見的有螺栓、雙頭螺柱、螺母和墊圈等。這類零件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都柱、螺母和墊圈等。這類零件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)中可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選

16、用。已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)中可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘螺螺 母母六角螺母六角螺母六角薄螺母六角薄螺母圓螺母圓螺母六角厚螺母六角厚螺母其它螺母：其它螺母：53 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊 一、概述一、概述 一般螺紋連接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)一般螺紋連接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)轭A(yù)緊力的大紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)轭A(yù)緊力的大小對(duì)螺紋連接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很小對(duì)螺紋連接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。大影響。預(yù)緊力：預(yù)緊力： 大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)

17、都需要擰緊，使之大多數(shù)螺紋連接在裝配時(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，這在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。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，以防止受載后增強(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)。被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。二、預(yù)緊力的確定原則二、預(yù)緊力的確定原則 擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限的屈服極限s的的80%。碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓：F0(0.60.7) s A1合金鋼螺栓：合金鋼螺栓：F0 (0.5

18、0.6) s A1A1 危險(xiǎn)截面積，危險(xiǎn)截面積， A1 d21/4對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用M12的螺栓。的螺栓。三、預(yù)緊力控制方法三、預(yù)緊力控制方法 通常螺紋連接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來決定的，重通常螺紋連接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)測(cè)力矩扳手；測(cè)力矩扳手；3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)測(cè)定伸長(zhǎng)量。測(cè)定伸長(zhǎng)量。測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手 對(duì)于對(duì)于M10M64粗牙普通螺紋的鋼制螺栓：粗牙普通螺紋的鋼制螺栓：四、擰緊力矩四、擰緊力矩T和預(yù)緊力的關(guān)系和預(yù)緊力

19、的關(guān)系 擰緊力矩?cái)Q緊力矩T等于螺旋副間的摩擦阻力矩等于螺旋副間的摩擦阻力矩T1和和螺母環(huán)形端面與被連接件（或墊圈）支承面的螺母環(huán)形端面與被連接件（或墊圈）支承面的摩擦阻力矩摩擦阻力矩T2之和，即：之和，即：T=T1+T2T0.2F0d 連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓連接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)的螺栓連

20、接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。二、防松的方法二、防松的方法 54 螺紋連接的防松螺紋連接的防松一、防松的目的一、防松的目的防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 1、摩擦防松、摩擦防松利用輔助元件（結(jié)構(gòu)）防止螺紋副間摩擦力消失。利用輔助元件（結(jié)構(gòu)）防止螺紋副間摩擦力消失。彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母自鎖螺母自鎖螺母 特點(diǎn)：特點(diǎn)：防松簡(jiǎn)單、方便，防松簡(jiǎn)單、方便，但沒有機(jī)械防松可靠。但沒有機(jī)械防松可靠。2. 機(jī)械防松機(jī)械防松用防松元件約束螺紋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)用防松元件

21、約束螺紋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。開口銷與六角開槽螺母開口銷與六角開槽螺母圓螺母與止動(dòng)墊圈圓螺母與止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲特點(diǎn)：特點(diǎn)：防松可靠，適用防松可靠，適用于重要的連接。于重要的連接。3、破壞螺紋副防松、破壞螺紋副防松防松可靠，適用于重要連接。防松可靠，適用于重要連接。沖點(diǎn)法：沖壞螺紋副沖點(diǎn)法：沖壞螺紋副鉚合法：端部鉚死鉚合法：端部鉚死端焊法：端部焊死端焊法：端部焊死粘結(jié)法：擰緊時(shí)涂膠粘劑粘結(jié)法：擰緊時(shí)涂膠粘劑55 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)螺栓組連接方法：設(shè)計(jì)螺栓組連接方法： 首先選定螺栓的數(shù)目及布置形式，然后確定首先選定螺栓的數(shù)目及布置形式，然后確定螺栓連接的結(jié)構(gòu)尺寸。

22、對(duì)于不重要的連接，用螺栓連接的結(jié)構(gòu)尺寸。對(duì)于不重要的連接，用類比法確定，對(duì)于重要的連接，應(yīng)找出受力最類比法確定，對(duì)于重要的連接，應(yīng)找出受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度校核。大的螺栓進(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)主要目的：主要目的： 合理地確定連接結(jié)合面的幾何形狀、螺栓的合理地確定連接結(jié)合面的幾何形狀、螺栓的布置形式和螺栓的個(gè)數(shù)；力求各螺栓和連接接布置形式和螺栓的個(gè)數(shù)；力求各螺栓和連接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。合面間受力均勻，便于加工和裝配。 （1）為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接結(jié)合面的幾何連接結(jié)

23、合面受力均勻，通常連接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成形狀都設(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?；驹瓌t：基本原則： 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 （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。a) 對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置荷的方向上成排地布置8 8個(gè)以上的螺栓，以免載荷個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；分布過于不均；b) 當(dāng)螺栓連接彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)螺栓連接彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。當(dāng)靠近連接接

24、合面的邊緣，以減少螺栓的受力。c) 當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用銷、鍵、套筒等抗剪零件來承受橫向載荷。用銷、鍵、套筒等抗剪零件來承受橫向載荷。dhD60CCEE60扳手空間的尺寸見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。扳手空間的尺寸見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB（3）螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間。扳手空間。對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距應(yīng)選取手冊(cè)上的推薦值。要連接。螺栓的間距應(yīng)選取手冊(cè)上的推薦值。（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

25、線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取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。（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。 在結(jié)構(gòu)上要設(shè)法保證載荷不偏心，在工藝上要在結(jié)構(gòu)上要設(shè)法保證載荷不偏心，在工藝上要保證被連接件、螺母和螺栓頭部的支承面平整，保證被連接件、螺母和螺栓頭部的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直。在鑄、鍛件等的粗糙表面并與螺栓軸線相垂直。在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座，當(dāng)支承面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座，當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面

26、墊圈。為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈。（6）合理地選擇螺栓組的防松裝置。）合理地選擇螺栓組的防松裝置。二、螺栓組連接的受力分析二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的：受力分析的目的： 根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大根據(jù)連接的結(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)行螺栓連接的強(qiáng)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。度計(jì)算。 受力分析時(shí)所作的假設(shè)：受力分析時(shí)所作的假設(shè)： c) 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。b) 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；a) 所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度均相同，預(yù)緊所

27、有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度均相同，預(yù)緊力相等且在結(jié)合面間產(chǎn)生的壓力均勻分布；力相等且在結(jié)合面間產(chǎn)生的壓力均勻分布； 受力分析的類型：受力分析的類型：橫向載荷、轉(zhuǎn)矩、軸向載荷、傾覆力矩。橫向載荷、轉(zhuǎn)矩、軸向載荷、傾覆力矩。（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，靠螺栓桿受剪切力和）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，靠螺栓桿受剪切力和擠壓來抵抗橫向載荷。每個(gè)螺栓所受工作剪力為：擠壓來抵抗橫向載荷。每個(gè)螺栓所受工作剪力為：z z 為螺栓數(shù)目。為螺栓數(shù)目。F F 為每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力。為每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力。F F為橫向總載荷。為橫向總載荷。1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接zFF 橫向載荷的作用

28、線與螺栓軸線垂直并過螺栓組的橫向載荷的作用線與螺栓軸線垂直并過螺栓組的對(duì)稱中心。對(duì)稱中心。（2）對(duì)于普通螺栓連接）對(duì)于普通螺栓連接 ，靠連接預(yù)緊后在接合面，靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷。即預(yù)緊后接合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷。即預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷。間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷。FKzifFS0fziFKFS0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。FFFFf接合面的摩擦系數(shù)，接合面的摩擦系數(shù)，i結(jié)合面數(shù)，結(jié)合面數(shù)，F(xiàn)0預(yù)緊力。預(yù)緊力。采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓

29、組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時(shí)的受力情況成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時(shí)的受力情況是不同的是不同的2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接 采用普通螺栓時(shí)，靠連接預(yù)緊后在接合面間采用普通螺栓時(shí)，靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩T。 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T作用在連接接合面內(nèi)，在轉(zhuǎn)矩的作用作用在連接接合面內(nèi)，在轉(zhuǎn)矩的作用下，底板將繞通過螺栓組對(duì)稱中心并與接合面下，底板將繞通過螺栓組對(duì)稱中心并與接合面相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。潘存云教授研制OTKfrFfrFfrFsz02010 ziirfTKF1S0Tr1f F0f F0r2根據(jù)作用在底板上的力矩平衡及連接強(qiáng)度的條件：根據(jù)作用在底板上

30、的力矩平衡及連接強(qiáng)度的條件：潘存云教授研制TOTrFziii1 采用鉸制孔用螺栓時(shí)，靠螺栓的剪切和螺栓與孔采用鉸制孔用螺栓時(shí)，靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩T。iirFrFmaxmaxrmaxFmaxriFi剪切力與距離剪切力與距離r r的比值為常數(shù)的比值為常數(shù) 各螺栓所受的橫向工作剪力和該螺栓軸線到螺栓各螺栓所受的橫向工作剪力和該螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱中心的連線相垂直。各螺栓剪切變形量與該組對(duì)稱中心的連線相垂直。各螺栓剪切變形量與該螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱中心的距離成正比。螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱中心的距離成正比。假設(shè)底板受載后仍為平面，則螺栓的假設(shè)底板受載后仍為平

31、面，則螺栓的剪切變形量與距離成正比，剪切變形量與距離成正比，F(xiàn) Fi i=Kr=Kri i潘存云教授研制TOZiirTrF12maxmaxrmaxFmaxriFi 根據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件推導(dǎo)出根據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件推導(dǎo)出受力最大的螺栓的工作剪力為：受力最大的螺栓的工作剪力為：3受軸向載荷的螺栓組連接受軸向載荷的螺栓組連接 若作用在螺栓組上的軸向總載荷若作用在螺栓組上的軸向總載荷F F 的作用線與的作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，則各螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為：個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為： 通

32、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)連的作用，當(dāng)連接的殘余預(yù)緊力為接的殘余預(yù)緊力為F1時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷荷F2為：為：zFFF2 = F1 + F4受傾覆力矩的螺栓組連接受傾覆力矩的螺栓組連接F2F0 F0 p ( F 0引起引起)F2mp2( F1m引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMM單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為：為：Mi=Fi Li iiLFLFmaxmax 假設(shè)底板受載后仍為平面，則螺栓受力與螺栓中假設(shè)底板受載后仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。心到螺栓組排列中心

33、的距離成正比。 首先，預(yù)緊力作用下，螺栓受拉，被連接件均勻首先，預(yù)緊力作用下，螺栓受拉，被連接件均勻受壓。傾覆力矩作用下，一邊螺栓的拉力、變形增受壓。傾覆力矩作用下，一邊螺栓的拉力、變形增加，而被連接件的受力、變形減??；另一邊螺栓的加，而被連接件的受力、變形減??；另一邊螺栓的拉力、變形減小，被連接件間壓力、變形增大。拉力、變形減小，被連接件間壓力、變形增大。 螺栓的受力分析：螺栓的受力分析： 傾覆力矩傾覆力矩 M 作用在通過作用在通過x-x軸并垂直于連接軸并垂直于連接接合面的對(duì)稱平面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之接合面的對(duì)稱平面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊，承受預(yù)緊力前，螺栓已被擰緊，承

34、受預(yù)緊力F0，螺栓有均，螺栓有均勻的伸長(zhǎng)，地基有均勻的壓縮。在作用勻的伸長(zhǎng)，地基有均勻的壓縮。在作用M后，后，接觸面繞接觸面繞o-o線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，左邊的地基被放線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進(jìn)一步壓縮。而地基被進(jìn)一步壓縮。Om 力力 變形變形 Ob A F0 下圖為單個(gè)螺栓下圖為單個(gè)螺栓地基的受力變形圖，斜線地基的受力變形圖，斜線ObA表示螺栓的受力變形線，斜線表示螺栓的受力變形線，斜線OmA表示地基的受力表示地基的受力變形線。變形線。F1m 強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力Fm F2m F1 F

35、 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 未加傾覆力矩時(shí)，工未加傾覆力矩時(shí)，工作點(diǎn)在作點(diǎn)在A點(diǎn)，點(diǎn)，Mi=0施加傾覆力矩施加傾覆力矩M時(shí)時(shí):左邊的螺栓和地基，工左邊的螺栓和地基，工作點(diǎn)分別移至作點(diǎn)分別移至B1 和和C1 右邊的螺栓和地基，工作點(diǎn)分別移至右邊的螺栓和地基，工作點(diǎn)分別移至B2 和和C2 左邊螺栓總拉力增加，右邊螺栓總拉力減小。左邊螺栓總拉力增加，右邊螺栓總拉力減小。F2 F2m C1 B2 B1 A F0 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：ziLFM1ii0maxPPWMAzF00minPW

36、MAzF 為防止結(jié)合面受壓最大處被壓潰或受壓最小處出為防止結(jié)合面受壓最大處被壓潰或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求接合面壓應(yīng)力最大值不超過允許值，現(xiàn)間隙，要求接合面壓應(yīng)力最大值不超過允許值，最小值不小于零。即：最小值不小于零。即：iiLLFFmaxmax因求得最大工作載荷求得最大工作載荷ZiLMLF12imaxmaxziiLLFM1max2maxp地基接合面的許用擠壓應(yīng)力，可查表選取。地基接合面的許用擠壓應(yīng)力，可查表選取。W接合面的有效抗彎系數(shù)。接合面的有效抗彎系數(shù)。A接合面的有效面積。接合面的有效面積。Z總的螺栓個(gè)數(shù)?？偟穆菟▊€(gè)數(shù)。 在實(shí)際使用中，螺栓組連接所受的工作載荷在實(shí)際使用中，螺栓組連接所受

37、的工作載荷常常是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合。一常常是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合。一般來說，對(duì)普通螺栓可按軸向載荷或（和）傾般來說，對(duì)普通螺栓可按軸向載荷或（和）傾覆力矩確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷或覆力矩確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷或（和）轉(zhuǎn)矩確定連接所需要的預(yù)緊力，然后求（和）轉(zhuǎn)矩確定連接所需要的預(yù)緊力，然后求出螺栓的總拉力。對(duì)鉸制孔用螺栓則按橫向載出螺栓的總拉力。對(duì)鉸制孔用螺栓則按橫向載荷或（和）轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力。求得受荷或（和）轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力。求得受力最大的螺栓及其所受的剪力后，再進(jìn)行單個(gè)力最大的螺栓及其所受的剪力后，再進(jìn)行單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。螺栓連接的強(qiáng)度

38、計(jì)算。螺栓組的設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容：螺栓組的設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容：(1) 正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過受力分析找出受正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過受力分析找出受力最大的螺栓；力最大的螺栓；(2) 按照單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算公式來設(shè)計(jì)按照單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算公式來設(shè)計(jì)這個(gè)受力最大的螺栓的尺寸，其余螺栓則按同這個(gè)受力最大的螺栓的尺寸，其余螺栓則按同樣尺寸選用。樣尺寸選用。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確解決的幾個(gè)問題：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確解決的幾個(gè)問題：(1) 螺栓組的布置，一般可參考現(xiàn)有設(shè)備由經(jīng)螺栓組的布置，一般可參考現(xiàn)有設(shè)備由經(jīng)驗(yàn)確定；也可先將總載荷分解，再按各種載荷驗(yàn)確定；也可先將總載荷分解，再按各種載荷進(jìn)行分配計(jì)算，再疊加，得到總載

39、荷在各螺栓進(jìn)行分配計(jì)算，再疊加，得到總載荷在各螺栓中的分配情況；中的分配情況；(2) 確定螺栓的擰緊力矩；必要時(shí)將這一結(jié)果確定螺栓的擰緊力矩；必要時(shí)將這一結(jié)果標(biāo)注到相應(yīng)的圖紙上；標(biāo)注到相應(yīng)的圖紙上；(3) 確定螺栓直徑，據(jù)此確定螺栓其他部分尺確定螺栓直徑，據(jù)此確定螺栓其他部分尺寸，并進(jìn)行精確校核，疲勞強(qiáng)度校核時(shí)應(yīng)特別寸，并進(jìn)行精確校核，疲勞強(qiáng)度校核時(shí)應(yīng)特別注意受力變形線圖；注意受力變形線圖；(4) 采取適當(dāng)措施提高螺栓連接強(qiáng)度。采取適當(dāng)措施提高螺栓連接強(qiáng)度。 56 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于整個(gè)螺栓組來說，所受載荷可能是軸向?qū)τ谡麄€(gè)螺栓組來說，所受載荷可能是軸向載荷、橫向載荷、

40、彎矩和轉(zhuǎn)矩等。對(duì)單個(gè)螺栓載荷、橫向載荷、彎矩和轉(zhuǎn)矩等。對(duì)單個(gè)螺栓來說，其載荷形式皆為橫向力或軸向力。來說，其載荷形式皆為橫向力或軸向力。一、螺紋連接的載荷形式和失效形式一、螺紋連接的載荷形式和失效形式1. 1. 螺紋連接的載荷形式螺紋連接的載荷形式 在進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要先根據(jù)連在進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要先根據(jù)連接的類型、連接的裝配情況、載荷狀態(tài)條件，接的類型、連接的裝配情況、載荷狀態(tài)條件，確定螺栓的受力，然后按相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算確定螺栓的受力，然后按相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面的直徑或校核其強(qiáng)度。其他尺寸螺栓危險(xiǎn)截面的直徑或校核其強(qiáng)度。其他尺寸可直接在標(biāo)準(zhǔn)中選用，不需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)

41、算?？芍苯釉跇?biāo)準(zhǔn)中選用，不需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 螺栓連接螺栓連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 軸向變載荷軸向變載荷2. 螺紋連接的失效形式螺紋連接的失效形式 螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)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)，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，螺栓這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓連接的

42、計(jì)算主要是確定螺紋小徑連接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距及螺距P等。等。 二、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算二、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（工作前不預(yù)緊）（工作前不預(yù)緊）螺栓工作之前不需擰緊螺母，螺栓不受力。螺栓工作之前不需擰緊螺母，螺栓不受力。失效形式：失效形式：螺栓塑變或被拉斷。螺栓塑變或被拉斷。強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：4/21dF式中式中: d1螺栓危險(xiǎn)截面的直徑螺栓危險(xiǎn)截面的直徑 螺栓材料的許用應(yīng)力螺栓材料的許用應(yīng)力 F工作拉力工作拉力設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：41Fd 三、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算三、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算 工作前預(yù)緊（裝配時(shí)須擰工作前預(yù)緊（

43、裝配時(shí)須擰緊），在工作狀態(tài)下可能還緊），在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。需要補(bǔ)充擰緊。 螺栓受軸向拉力螺栓受軸向拉力F0和摩擦和摩擦力矩力矩T T1的雙重作用。的雙重作用。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F F0 0T T1 1F F0 0T T1 14/210dF拉應(yīng)力：拉應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：分母為抗剪截面系數(shù)分母為抗剪截面系數(shù)F F0 0T T1 1F F0 0T T1 1失效形式：失效形式：螺栓塑變或被拉斷。螺栓塑變或被拉斷。200232111tantantan221tantan164vvvdFFdddd3 . 1對(duì)于對(duì)于M10M64的普通鋼制螺紋，

44、可?。旱钠胀ㄤ撝坡菁y，可?。?tgv 0.17， d2 /d1=1.041.08, tg 0.05 得：得： 0.5 計(jì)算應(yīng)力：計(jì)算應(yīng)力：223ca22)5 . 0(34/3.1210dFca強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：3 . 1401Fd 此類螺栓連接在擰緊時(shí)雖是同時(shí)承受拉伸和此類螺栓連接在擰緊時(shí)雖是同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)可以只按拉伸強(qiáng)扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)可以只按拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將所受拉力（預(yù)緊力）增大度計(jì)算，并將所受拉力（預(yù)緊力）增大30%來來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。考慮扭轉(zhuǎn)的影響。 因橫向載荷是由預(yù)緊力因橫向載荷是由預(yù)緊力F0在被連接件間產(chǎn)生的摩在被連接件間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗的，

45、所以往往需要很大的預(yù)緊力，會(huì)使擦力來抵抗的，所以往往需要很大的預(yù)緊力，會(huì)使螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸增加，這時(shí)可采取各種減載零件來螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸增加，這時(shí)可采取各種減載零件來承擔(dān)橫向載荷。如銷、套筒、鍵等。承擔(dān)橫向載荷。如銷、套筒、鍵等。fFF0使連接接合面不滑移的預(yù)緊力：使連接接合面不滑移的預(yù)緊力：螺母未擰緊螺母未擰緊螺母已擰緊螺母已擰緊受工作載荷受工作載荷F F2. . 受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接中圖中圖：加預(yù)緊力后加預(yù)緊力后螺栓受拉伸長(zhǎng)螺栓受拉伸長(zhǎng)b被連接件受被連接件受 壓壓 縮短縮短m。右圖：加載右圖：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

46、被連接件壓縮量減少為被連接件壓縮量減少為：m - 左圖：螺栓和被連接件都不受力。因而也不產(chǎn)生變左圖：螺栓和被連接件都不受力。因而也不產(chǎn)生變 形。形。被連接件的壓縮力由被連接件的壓縮力由F0減至減至F1。F1稱為殘余預(yù)緊力稱為殘余預(yù)緊力總拉力總拉力F2為：為：F2=F+F1注意：注意：由于螺栓和被連接件的彈性變形，連接由于螺栓和被連接件的彈性變形，連接受載后，預(yù)緊力發(fā)生了變化，螺栓的總拉力受載后，預(yù)緊力發(fā)生了變化，螺栓的總拉力F2并不等于預(yù)緊力并不等于預(yù)緊力F0與工作拉力與工作拉力F之和，而是等于之和，而是等于殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力F1與工作拉力與工作拉力F之和。之和。F2F0+F F14 精密螺

47、桿或水平安裝精密螺桿或水平安裝螺桿長(zhǎng)度系數(shù)，查表確定。螺桿長(zhǎng)度系數(shù)，查表確定。I 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩 l 螺桿的工作長(zhǎng)度（螺桿的工作長(zhǎng)度（不同的支承結(jié)構(gòu)，不同的支承結(jié)構(gòu)，l取值不同）取值不同）當(dāng)當(dāng)S40時(shí)，不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。時(shí)，不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。當(dāng)不滿足條件時(shí)，應(yīng)增大螺紋小徑當(dāng)不滿足條件時(shí)，應(yīng)增大螺紋小徑d1。SS螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)；螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)；Ssc螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)；螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)；E螺桿材料的拉壓彈性模量；螺桿材料的拉壓彈性模量；Fcr螺桿的臨界載荷；螺桿的臨界載荷；S螺桿的柔度；螺桿的柔度；S=l/i，i指危險(xiǎn)截面的慣性半徑。指危險(xiǎn)截面

48、的慣性半徑。 在螺桿和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充在螺桿和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充以滾珠或滾子，這樣就使螺旋面間的滑動(dòng)摩擦成為以滾珠或滾子，這樣就使螺旋面間的滑動(dòng)摩擦成為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦。四、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介四、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介類型：滾珠螺旋、滾子螺旋。類型：滾珠螺旋、滾子螺旋。1 1、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介特點(diǎn)：特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，啟動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈敏傳動(dòng)效率高，啟動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈敏平穩(wěn)；磨損小，傳動(dòng)精度高；平穩(wěn)；磨損小，傳動(dòng)精度高；不自鎖，可實(shí)不自鎖，可實(shí)現(xiàn)直線現(xiàn)直線 運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；工作壽命運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；工作壽命長(zhǎng)。但

49、制造工藝較復(fù)雜，特別是長(zhǎng)螺桿熱處長(zhǎng)。但制造工藝較復(fù)雜，特別是長(zhǎng)螺桿熱處理及磨削質(zhì)量難以保證，剛性和抗振性能較理及磨削質(zhì)量難以保證，剛性和抗振性能較差。差。2、靜壓螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介、靜壓螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介把靜壓原理應(yīng)用于螺旋傳動(dòng)中，制成靜壓螺旋。把靜壓原理應(yīng)用于螺旋傳動(dòng)中，制成靜壓螺旋。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 傳動(dòng)摩擦小，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)的剛性和抗傳動(dòng)摩擦小，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)的剛性和抗振性好。振性好。計(jì)計(jì) 算算 舉舉 例例例題例題1：一厚度：一厚度=12mm的鋼板用的鋼板用4個(gè)螺栓固連在厚個(gè)螺栓固連在厚度度1=30mm的鑄鐵支架上，螺栓的布置有兩種方案，的鑄鐵支架上，螺栓的布置有兩種方案，如下圖所示。如下圖所示。已

50、知：螺栓材料為已知：螺栓材料為Q235，=95MPa、=96MPa,鋼板鋼板p=320MPa，鑄鐵，鑄鐵p1=180MPa，接合面間，接合面間摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)，可靠性系數(shù)Kf=1.2，載荷，載荷F=12000 N，尺寸，尺寸l=400mm，a=100mm。（1）比較哪種螺栓布置方案合理？）比較哪種螺栓布置方案合理？（2）按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通）按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通螺栓連接和鉸制孔用螺栓連接時(shí)的螺栓直徑。螺栓連接和鉸制孔用螺栓連接時(shí)的螺栓直徑。解題分析：解題分析： 本題是螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩共本題是螺栓組連接受橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩

51、共同作用的典型例子。解題時(shí)，首先要將作用于同作用的典型例子。解題時(shí)，首先要將作用于鋼板上的外載荷鋼板上的外載荷F向螺栓組連接的接合面形心向螺栓組連接的接合面形心簡(jiǎn)化，得出該螺栓組連接受橫向載荷簡(jiǎn)化，得出該螺栓組連接受橫向載荷F F 和旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)力矩力矩T T兩種簡(jiǎn)單載荷作用的結(jié)論。然后將這兩兩種簡(jiǎn)單載荷作用的結(jié)論。然后將這兩種簡(jiǎn)單載荷分配給各個(gè)螺栓，找出受力最大的種簡(jiǎn)單載荷分配給各個(gè)螺栓，找出受力最大的螺栓，并把該螺栓承受的橫向載荷用矢量疊加螺栓，并把該螺栓承受的橫向載荷用矢量疊加原理求出合成載荷。原理求出合成載荷。 在外載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下，對(duì)不同的在外載荷與螺栓數(shù)目一定的條件下，對(duì)不

52、同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的載荷是螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的載荷是不同的，顯然使受力最大的螺栓承受較小的載荷不同的，顯然使受力最大的螺栓承受較小的載荷是比較合理的螺栓布置方案。是比較合理的螺栓布置方案。 若螺栓組采用鉸制孔用螺栓連接，則靠螺栓光若螺栓組采用鉸制孔用螺栓連接，則靠螺栓光桿部分受剪切和配合面間受擠壓來傳遞橫向載荷，桿部分受剪切和配合面間受擠壓來傳遞橫向載荷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的剪切強(qiáng)度和連接的擠壓其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的剪切強(qiáng)度和連接的擠壓強(qiáng)度，可按相應(yīng)的強(qiáng)度條件式，計(jì)算受力最大螺強(qiáng)度，可按相應(yīng)的強(qiáng)度條件式，計(jì)算受力最大螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑。栓危險(xiǎn)剖面的直徑。 若螺栓組采用普通螺栓連接，則靠擰緊螺母使若螺栓組采用普通螺栓連接，則靠擰緊螺母使被連接件接合面間產(chǎn)生足夠的摩擦力來傳遞橫向被連接件接合面間產(chǎn)生足夠的摩擦力來傳遞橫向載荷。在此情況下，應(yīng)先按受力最大螺栓承受的載荷。在此情況下，應(yīng)先按受力最大螺栓承受的橫向載荷，求出螺栓所需的預(yù)緊力；然后用只受橫向載荷，求出螺栓所需的預(yù)緊力；然后用只受預(yù)緊力作用的緊螺栓連接，受拉強(qiáng)度條件式計(jì)算預(yù)緊力作用的緊螺栓連接，受拉強(qiáng)度條件式計(jì)算螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑d d1