機(jī)械設(shè)計(jì)制造設(shè)計(jì)講義-3螺栓聯(lián)接

課后習(xí)題11-3

11-811-12靜聯(lián)接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。聯(lián)接的分類動(dòng)聯(lián)接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的聯(lián)接。靜聯(lián)接不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等?？刹鹇?lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個(gè)零件就可拆開的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。過盈聯(lián)接第11

章螺紋聯(lián)接第11章螺紋聯(lián)接

螺紋的類型和應(yīng)用（p269表8-1）按應(yīng)用可分：聯(lián)接螺紋：普通三角形

傳動(dòng)螺紋：梯形；鋸齒形；

矩形。按幾何參數(shù)可分：公英制螺紋；粗細(xì)牙螺紋；左右旋螺紋；單線及多線螺紋。第11章螺紋聯(lián)接螺紋的主要參數(shù)（8.2.1）

圖8-2

大徑d，小徑d1，中徑d2

線數(shù)n，螺距p，導(dǎo)程s=nP

升角，

牙型，牙型角d

2

arc

tan

nP第11章螺紋聯(lián)接§11.1

螺紋聯(lián)接的主要形式和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件

主要形式1.

螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接

鉸制雙頭螺栓聯(lián)接螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接其它：地腳螺栓聯(lián)接；吊環(huán)螺栓聯(lián)接；

T型槽螺栓聯(lián)接；第11章螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接的主要形式螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接：應(yīng)用廣泛

鉸制

螺栓聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接：常拆卸螺釘聯(lián)接：被聯(lián)接件之一較厚普通螺栓聯(lián)接鉸制螺栓聯(lián)接第

11

章螺

紋

聯(lián)

接螺栓聯(lián)接第11章螺紋聯(lián)接螺釘擰入深度H:鋼或青銅H≈d鑄鐵

H=(1.25∽1.5)d鋁合金H=(1.5∽2.5)d4.

緊定螺釘聯(lián)接第11章螺紋聯(lián)接地腳螺栓吊環(huán)螺栓T形槽螺栓第11章螺紋聯(lián)接第11章螺紋聯(lián)接§

11.1

螺紋聯(lián)接的類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件二.螺紋用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件（查閱手冊(cè)）

螺釘：頭部和尾部形狀

螺母：外形

墊圈：形狀第11章螺紋聯(lián)接§11.2.1螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（一）預(yù)緊的目的提高聯(lián)接的緊密性防止聯(lián)接松動(dòng)提高聯(lián)接件強(qiáng)度紋

聯(lián)

接第11章螺§11.2.1螺紋聯(lián)接（

二

）

擰

緊

力

矩

與

預(yù)

緊T=

FL

=

T1+T2Fp

tg(

v

)221dT

0

d

20

0

0D2D3

d

3213T

c

p

F

c

3d2tan(

0

00 0

F

d

(11

2)

d

2D2

d

3

D3

2

p2

d1

dT

v

)

Fp代入（11

2）式：T＝（0.15～0.25）Fp

d

(11

3)對(duì)M12以下的螺栓，應(yīng)注意控制預(yù)緊力，以防過載拉斷。d2

0.9dD0

1.7dd0

1.1d對(duì)普通螺栓：

142

~32,c

0.1

~

0.2;tanv

0.173dtan(00

22

d1

dF

d

(11

2)

d

2D2

d

3

D3

p c

0

02T

v

)

第

11章§11.2

.1

螺

紋

聯(lián)螺

紋

聯(lián)

接接

的

預(yù)

緊（二）擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系第11章螺紋聯(lián)接§11.2.1螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（三）控制預(yù)緊力的方法控制應(yīng)力或應(yīng)變控制擰緊力臂控制擰緊力矩應(yīng)變片第11章螺紋聯(lián)接§11.2.1螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（三）控制預(yù)緊力的方法控制擰緊力矩測(cè)力矩扳手定力矩扳手#螺紋聯(lián)接防松的實(shí)質(zhì)在于限制螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。以防止聯(lián)接的松動(dòng)，影響正常工作。#螺紋聯(lián)接的防松按工作原理可分為三類（P355表11-2）：摩擦防松直接鎖?。C(jī)械防松）不可拆卸防松（鉚沖；粘接；焊接）第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松1.

摩擦防松彈簧墊圈防松 自鎖螺母防松1.

摩擦防松

對(duì)頂螺母防松第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松2.機(jī)械防松螺栓裝配圖開槽螺母開口銷第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松2.機(jī)械防松止動(dòng)墊片防松第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松2.機(jī)械防松止動(dòng)墊片防松§12.2.2

螺紋聯(lián)接的防松2.機(jī)械防松串聯(lián)鋼絲防松正確錯(cuò)誤§12.2.2

螺紋聯(lián)接的防松§12.2.2

螺紋聯(lián)接的防松3.不可拆卸防松焊接 鉚沖第11章螺紋聯(lián)接§11.3.1

螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被聯(lián)接件形狀應(yīng)簡(jiǎn)單對(duì)稱；根據(jù)載荷,合理布置螺栓位置：受力矩作用時(shí)應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離對(duì)稱軸；避免偏心承載；受橫向力的螺栓組受力方向不超過8個(gè)；第11章螺紋聯(lián)接§11.3.1

螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同一螺栓組緊固件形狀、尺寸、材料應(yīng)盡量一致；布置螺栓應(yīng)留有合理的間距、邊距，方便裝配扳手空間尺寸（P357

圖11-7）壓力容器的螺栓間距（

P358表11-3）第11章螺紋聯(lián)接§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓聯(lián)接大多工作之前應(yīng)預(yù)緊，稱為緊螺栓聯(lián)接；螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟：螺栓組受力和失效分析單個(gè)螺栓受力和失效分析找出受力最大的螺栓；單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算確定螺栓的尺寸（直徑、長(zhǎng)度）。失效分析：普通螺栓主要為螺紋部分：斷裂、磨損滑扣；螺栓組和單個(gè)螺栓的失效有聯(lián)系又有區(qū)別。zyFzFyoTzMxMy螺栓組受力分析將一個(gè)零件加以固定，其實(shí)質(zhì)就是約束該零件在空間的六個(gè)

度。Fxx螺栓組所受的載荷可分為四種類型：橫向力：

Fx

、FY軸向力：Fz翻轉(zhuǎn)力矩：Mx、MY轉(zhuǎn)矩：Tz第11章螺紋聯(lián)接§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析第11章螺紋聯(lián)接§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析1.受橫向力的螺栓組聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制 螺栓聯(lián)接zF

F兩種情況的工作原理不同！第11章螺紋聯(lián)接§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析1.受橫向力的螺栓組聯(lián)接（1）普通螺栓聯(lián)接螺栓組受力單個(gè)螺栓受力(11

5)

Kn

F受力平衡條件：Fp

c

z

m

Kn

Fc

mp或

FZFFp

c

接合面間的摩擦系數(shù)，表11

1m

接合面數(shù)目；Kn

可靠性系數(shù)，取1.1～1.5F§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析2.

受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接（1）普通螺栓聯(lián)接力矩平衡條件：T

Fp

c

r1

Fp

c

r2

Fp

c

rn(11

6)c

(r1

r2

rn

)KnT則預(yù)緊力：p計(jì)入可靠性系數(shù)F

§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析2.受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接（2）鉸制 螺栓聯(lián)接變形量越大，則工作剪力越大nnr

1212力矩平衡：(11

7)1r

2r2

r

22

nTrmaxmax受力最大螺栓：F

21(r

2maxnr2

r

2

)rFmax即：TFiri

FmaxrmaxFi

rirmaxFmax§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接單個(gè)螺栓的受力：預(yù)緊力Fp工作力F單個(gè)螺栓的總拉力：F0

＝?＝F

+FpF

FzFp§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接假定底板為剛體，翻轉(zhuǎn)力矩作用在螺栓組的聯(lián)接形心受載后繞O—O轉(zhuǎn)動(dòng)仍保持平面在M的作用下，左側(cè)螺栓拉力增大；右側(cè)螺栓拉力減小而地面壓力增大失效分析：螺栓拉斷；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板右側(cè)壓潰?！?1.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接螺栓所受的工作拉力與距離成正比

Fmaxlmax

F2l2l1F1

Fnln變形條件：

Fnln力矩平衡：M

F1l1

F2l2(11

9)1

l

2

l

22

nl

2M

lmax受力最大螺栓：

Fmax

liilF

F

maxmax在翻轉(zhuǎn)力矩作用下，接合面擠壓應(yīng)力分布圖§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接底板受力分析受翻轉(zhuǎn)力矩前，接合面擠壓應(yīng)力分布圖FpW

MMA

zFpp§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接接合面的強(qiáng)度計(jì)算

p(11

11)pp

maxA

W許用擠壓應(yīng)力，表

114.

zFp

M

[

]右側(cè)不壓潰

M

0

(11

10)p

min

zFpA

W左側(cè)不分離ApW

zFpM

M§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向荷載+軸向載荷+翻轉(zhuǎn)力矩?！?1.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+旋轉(zhuǎn)力矩?！?1.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接計(jì)算時(shí)應(yīng)求出受力最大螺栓的受力第11章螺紋聯(lián)接算§11.4 單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)受力分析時(shí)可分為：普通螺栓聯(lián)接：松螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接鉸制

螺栓聯(lián)接僅受預(yù)緊力作用的螺栓受預(yù)緊力和工作載荷作用的螺栓緊螺栓第11章螺紋聯(lián)接§11.4單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算（一）松螺栓聯(lián)接的計(jì)算受載荷形式—軸向拉伸失效形式—螺栓拉斷計(jì)算螺栓材料和許用應(yīng)力（§11.5）查手冊(cè)確定d，及其它有關(guān)尺寸。校核式：

21d（11

13）4F[

]1設(shè)計(jì)式：d

第11章螺紋聯(lián)接§11.4單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算(二）只受預(yù)緊力作用的螺栓

0.5

)tg(

)切應(yīng)力：

1

1

42d

tan(2

11622d

3d

d