學習單元螺紋聯(lián)接的設計

學習單元螺紋聯(lián)接的設計第一頁，共六十三頁，2022年，8月28日螺紋連接的相關知識2操作與實踐3自主學習4拓展知識5總結6本節(jié)自測7項目導入1單元內(nèi)容

第二頁，共六十三頁，2022年，8月28日臺式鉆床千斤頂一、臺式鉆床的螺栓連接和千斤頂?shù)穆菪齻鲃?/p>

第一節(jié)、項目導入第三頁，共六十三頁，2022年，8月28日二、螺紋聯(lián)結螺栓聯(lián)結鉸制孔螺栓聯(lián)結雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接第四頁，共六十三頁，2022年，8月28日第五頁，共六十三頁，2022年，8月28日一、螺紋螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋按工作性質(zhì)分為聯(lián)接用螺紋和傳動用螺紋。

第二節(jié)、相關知識第六頁，共六十三頁，2022年，8月28日外螺紋內(nèi)螺紋第七頁，共六十三頁，2022年，8月28日螺紋的旋向第八頁，共六十三頁，2022年，8月28日1、螺紋形成加工方法：車制內(nèi)外螺紋；直徑小用碾壓法；內(nèi)螺紋先用鉆頭鉆出光孔，然后絲錐攻螺紋螺旋線——一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速移動的軌跡。螺紋——一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋d2第九頁，共六十三頁，2022年，8月28日2、螺紋幾何參數(shù)(3)中徑d2d1d2d(1)大徑d(2)小徑d1(4)螺距P(5)導程S(6)螺紋升角ψ

(7)牙型角

αtgψ=πd2

nP

牙側角

β

ββψπd2SψS=nPSPP/2P/2α第十頁，共六十三頁，2022年，8月28日第十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日第十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日二、螺紋的連接類型

1、連接類型（1）普通螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，成本低，應用最廣。普通螺栓聯(lián)結第十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間無間隙?？缀吐菟U多采用基孔制過渡配合(H7／m6、H7／n6)，能精確定位，能承受橫向載荷被聯(lián)接件需鉆孔、鉸孔，成本高?？着c螺桿之間留有間隙鉸制孔螺栓聯(lián)結第十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日（4）螺釘聯(lián)接

被聯(lián)接件之一為光孔、另一個為螺紋孔。只用螺釘，不用螺母，直接把螺釘擰進被聯(lián)接件的螺釘中。

適用于載荷較輕，且不經(jīng)常裝拆的場合。

螺釘聯(lián)接（3）雙頭螺柱聯(lián)接

用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被聯(lián)接件聯(lián)接起來,被聯(lián)接件之一為光孔、另一個為螺紋孔。適用于被聯(lián)接件之一厚度很大，而又不宜鉆通孔，但又經(jīng)常拆卸的地方。雙頭螺柱聯(lián)接第十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日（5）緊定螺釘聯(lián)接

利用擰入被聯(lián)接件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面，以固定零件的相對位置，可傳遞不大的力或扭矩。緊定螺釘聯(lián)接第十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日（6）地腳螺栓吊環(huán)螺栓T形槽螺栓第十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日2、標準螺紋聯(lián)接件

兩端螺紋可相同或不同，螺柱可帶退刀槽或制成腰桿，也可制成全螺紋。雙頭螺柱第十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日螺釘

頭部形狀有圓頭、扁圓頭、六角頭、圓柱頭和沉頭等。頭部起子槽有一字槽、十字槽和內(nèi)六角孔等形式。第十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日緊定螺釘

端適用于被緊定零件的表面硬度較低或不經(jīng)常拆卸的場合；平端接觸面積大，不傷零件表面，常用于頂緊硬度較大的平面或經(jīng)常拆卸的場合；圓柱端壓入軸上的凹坑中，適用于堅定空心軸上的零件位置。第二十頁，共六十三頁，2022年，8月28日自攻螺釘頭部形狀有圓頭、平頭、半沉頭及沉頭等。頭部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形狀有錐端和平端兩種。第二十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日六角螺母

根據(jù)厚度分為標準螺母和薄型螺母兩種。制造精度分為A、B、C三級，分別與相同級別的螺柱配合使用。第二十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日墊圈

平墊圈分為A級和C級兩種。用于同一螺紋直徑的墊圈又分為特大、大、普通和小的四種規(guī)格，特大墊圈主要在鐵木結構上使用。斜墊圈只用于傾斜的支承面上。第二十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日三、螺紋聯(lián)接的預緊和防松1．螺紋聯(lián)接的預緊

擰緊的目的1.提高聯(lián)接的緊密性2.防止聯(lián)接松動3.提高聯(lián)接件強度

預緊力的控制：測力矩扳手定力矩扳手第二十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日定力矩扳手第二十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日螺旋副的擰緊力矩

注意：對于重要的聯(lián)接，應盡可能不采用直徑過小(＜M12)的螺栓。第二十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日彈簧墊圈防松2.螺紋聯(lián)接的防松1）摩擦防松（保證螺紋副間有足夠的軸向壓力和摩擦力矩）

對頂螺母，彈簧墊圈。結構簡單、使用方便。限制螺旋副的相對轉(zhuǎn)動；以防止聯(lián)接的松動，影響正常工作。①防松的實質(zhì)②防松方法（摩擦防松.機械防松

.永久防松）自鎖螺母防松第二十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日

對頂螺母防松第二十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日2）機械防松開口銷與開槽六角螺母止動墊圈串聯(lián)鋼絲（在聯(lián)接中加入其它機械元件)

開口銷、止動墊圈，串聯(lián)鐵絲等。

適用于沖擊振動載荷，重要場合使用，成本高。第二十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日機械防松第三十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

止動墊片防松機械防松第三十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日

止動墊片防松機械防松第三十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日串聯(lián)鋼絲防松

機械防松第三十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日焊接鉚沖

不可拆卸防松3）永久防松粘、鉚、焊等。第三十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日第三十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日第三十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日第三十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日第三十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日FF/2F/21、松螺栓聯(lián)接強度計算(不受預緊力作用，受外載荷）或F——工作拉力，單位為N；d1——螺栓危險截面的直徑，單位為mm；[σ]——螺栓材料的許用拉應力，單位為MPa。四、螺紋連接強度的計算第三十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日2、緊螺栓聯(lián)接強度計算（1)僅受預緊力的緊螺栓聯(lián)接－結合面的摩擦力來承受橫向載荷，防止被聯(lián)接件錯動1)螺栓的當量拉力螺栓受力擰緊力矩螺栓預緊力受產(chǎn)生拉應力當量拉力聯(lián)接面間摩擦力2)保證聯(lián)接面不滑移的螺栓預緊力擰緊力矩預緊力平衡橫向力3)強度條件摩擦系數(shù)螺栓數(shù)接合面數(shù)可靠性系數(shù)摩擦力矩引起的剪應力第四十頁，共六十三頁，2022年，8月28日（2)受軸向外載荷的緊螺栓聯(lián)接F1為殘余預緊力，為保證聯(lián)接的緊密性，應使F1＞0，一般根據(jù)聯(lián)接的性質(zhì)確定F1的大小。

載荷方向與螺栓軸向一致，螺栓受載前需預緊，受載前后受力不同。螺栓內(nèi)部危險截面上同樣既有拉應力s，又有扭轉(zhuǎn)剪應力t。

螺栓預緊力F0后，在工作拉力F的作用下，螺栓的總拉力F2=?第四十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日未擰緊螺栓：被聯(lián)件：未受力、無變形未受力、無變形擰緊后工作前螺栓：被聯(lián)件：伸長受拉縮短受壓工作時螺栓：被聯(lián)件：再加總伸長聯(lián)接面間受壓總壓縮量對應拉力第四十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日或Q螺栓危險截面的拉伸強度條件為對于有密封性要求的聯(lián)接，一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時：工作載荷不穩(wěn)定時：螺栓所受總拉力Q

=工作拉力F

+剩余預緊力F1Q第四十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日（3)承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接

這種聯(lián)接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在聯(lián)接結合面處，螺栓桿則受剪切。螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為：螺栓桿的剪切強度條件為：式中：F－螺栓所受的工作剪力，單位為N；

d0－螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；

Lmin－螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm；設計時

應使Lmin≥1.25d0第四十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日1.汽缸蓋受氣體壓力：P=p·πD2/4=3.14×2502/4=58875(N)2.單個螺栓工作載荷：F=P/z=58875/12=4906.25(N)3.查表8－11，緊密因數(shù)K=2.7：螺栓所受總拉力F''=2.7F2=2.7×4906.25=13246.88(N)4.選擇螺栓材料，計算需用應力查表8－12，選擇Q215,屈服極限ss=220Mpa

，有表8－13，安全因數(shù)S＝1.4，許用應力[s]=ss/S=220/1.4=157.143(Mpa)5確定螺栓小徑：查標準，取M16，其d1＝13.84>11.81，其公稱直徑16mmπ[s]=11.81d>=5.2F''第四十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日解1.采用普通螺栓聯(lián)接

（1）普通螺栓的主要失效形式為螺紋部分斷裂失效。

（2）螺栓受力分析即每個螺栓的橫向工作載荷

F=2T/D=2*0.9*106/150=12*103（3）普通螺栓聯(lián)接，靠預緊力產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向力，其預緊力Q=SF/mfz，其中結合面m＝1，螺栓個數(shù)z＝4，結合面摩擦系數(shù)f＝0.15，安全因數(shù)S＝3,Q=SF/mfz=24×103（4）確定許用拉應力查表12，13。螺栓材料為Q235的M12，σs=240MP,S=3,[σ]=σs/S=80MP查機械手冊，M12螺栓小徑d1＝10.106mm

σ＝1.3×4×24×103/（π×10.1062）＝388.96>[σ]=80故強度不足第四十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日σs/S=240/2.5=96MP=σb/s=300/2=150MP（4）計算；機械手冊查鉸制孔用螺栓M12受剪處直徑d＝13mm，查表8－8螺栓桿與孔壁擠壓面最小高度LMIN=h－l＝15－3＝12（3）求許用切應力和許用擠壓應力z＝22.6<96MPz＝19.23<=150MP第四十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日小結：通過以上兩種情況的分析和計算，可以看出，雖然受到的外載荷相同，但由于螺栓聯(lián)接的類型不同，單個螺栓的受力情況會有很大差異，致使所選螺栓直徑相差很大。為了避免采用普通螺栓時螺栓直徑太大的缺點，可采用減載裝置，來傳遞橫向力，這樣所需的預緊力較小，不但減小了螺栓直徑，使結構緊湊，而且工作可靠。因此在機械設計中，結構設計的優(yōu)劣必須給予足夠重視。其不同之處在于：普通螺栓聯(lián)接，靠預緊力產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向力第四十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日五、螺栓組聯(lián)接的結構分析

1、螺紋聯(lián)接的機構分析（1）聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設計成軸對稱的簡單幾何形狀，如圓形，環(huán)形，矩形，框形，三角形等。這樣不但便于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證接合面受力比較均勻。第四十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日（2）螺栓的布置應使各螺栓的受力合理。對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均。當螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，應使螺栓的位置適當靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力（下圖）。接合面受彎矩或轉(zhuǎn)矩時螺栓的布置第五十頁，共六十三頁，2022年，8月28日如果同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，應采用銷，套筒，鍵等抗剪零件來承受橫向載荷，以減小螺栓的預緊力及其結構尺寸承受橫載荷的減載零件