機(jī)械基礎(chǔ) 教學(xué)最好的PPT 螺紋聯(lián)接 (精品)

螺紋(luówén)聯(lián)接聯(lián)接概述螺紋聯(lián)接概述螺紋聯(lián)接的擰緊與防松單個(gè)螺栓的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算螺紋組受力分析與討論(tǎolùn)提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施精品資料§1概述(ɡàishù)一、聯(lián)接(liánjiē)分類(lèi)1、按運(yùn)動(dòng)關(guān)系分靜聯(lián)接：只固定，無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如螺紋聯(lián)接、普通平鍵聯(lián)接。動(dòng)聯(lián)接：彼此有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如花鍵、螺旋傳動(dòng)等?！\(yùn)動(dòng)副2、按傳載原理分靠摩擦力（力閉合）：如受拉螺栓、過(guò)盈聯(lián)接。非摩擦（形閉合）：靠聯(lián)接零件的相互嵌合傳載，如平鍵。材料鎖合聯(lián)接：利用附加材料分子間作用，如粘接、焊接。3、按拆開(kāi)時(shí)是否損壞零件分可拆聯(lián)接：如螺紋聯(lián)接（最廣泛的可拆聯(lián)接）。不可拆聯(lián)接：如焊接、鉚接等。精品資料二、螺紋(luówén)基本知識(shí)①直徑大徑d：公稱(chēng)直徑。M20→d=20mm小徑d1：螺紋的最小直徑。中徑d2：齒厚=齒槽寬處直徑，幾何(jǐhé)計(jì)算用。一般?。篸2=(d+d1)/2④螺距p②線(xiàn)數(shù)n：n=1時(shí)用于聯(lián)接；n＞1時(shí)用于傳動(dòng)；n↑→η↑，但為便于制造n≤4③牙形角α：螺紋牙兩側(cè)面夾角。1、螺紋的主要參數(shù)精品資料2、螺紋(luówén)的類(lèi)型右旋左旋螺紋位置：內(nèi)螺紋——螺母；外螺紋——螺釘。旋向判定：順著軸線(xiàn)方向看，可見(jiàn)側(cè)左邊高則為左旋，右邊高則為右旋。螺紋旋向：左旋螺紋，右旋螺紋（常用）。思考：⑥中徑升角ψ：⑤導(dǎo)程s：s=np精品資料聯(lián)接：效率低、自鎖性好。傳動(dòng)：效率高、自鎖性差。螺紋牙形：三角形、矩形、梯形、鋸齒形等30°3°30°60°三角形梯形鋸齒形矩形單線(xiàn)，用于聯(lián)接雙線(xiàn)或多線(xiàn)，常用于傳動(dòng)粗牙：一般情況下使用。細(xì)牙：d相同，p小，ψ小，牙淺，自鎖性好，但不耐磨，易滑扣?！嘤糜谧冚d荷場(chǎng)合?！嗦?lián)接螺紋：一般(yībān)為單線(xiàn)、粗牙、右旋的三角螺紋。螺紋線(xiàn)數(shù)：?jiǎn)尉€(xiàn)（聯(lián)接）；多線(xiàn)（傳動(dòng)）。精品資料§2螺紋聯(lián)接(liánjiē)的主要類(lèi)型、材料一、主要(zhǔyào)類(lèi)型（注意各圖的畫(huà)法）1、螺栓聯(lián)接受拉——普通螺栓普通螺栓：無(wú)需在被聯(lián)件上加工螺紋孔，裝拆方便，用于兩被聯(lián)件均不太厚的場(chǎng)合。受剪——鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓：除起聯(lián)接作用外，還起定位作用。精品資料2、雙頭螺柱聯(lián)接

用于有一聯(lián)接件較厚，并經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合，拆卸時(shí)只需擰下螺母即可。3、螺釘聯(lián)接用于有一聯(lián)接件較厚，且不需經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。精品資料4、緊定螺釘(luódīng)聯(lián)接螺釘末端頂住另一零件的表面或相應(yīng)凹坑，以固定兩個(gè)零件的相互位置，并可傳遞(chuándì)不大的力或力矩。精品資料二、性能(xìngnéng)等級(jí)1、螺栓(luóshuān)等：十個(gè)性能等級(jí)，如：3.6、4.6、4.8、……性能等級(jí)材料性能如：6.8σBmin/100=6σBmin=600MPa10(σsmin/σBmin)=8σsmin=480MPa或σsmin=(6×8)×10=480MPa低碳鋼或中碳鋼2、螺母：七個(gè)等級(jí)，與螺栓性能相配。（自學(xué)）精品資料§3螺栓(luóshuān)聯(lián)接的擰緊與防松一、擰緊受載之前擰緊螺母預(yù)緊力F’預(yù)緊↑聯(lián)接剛度(ɡānɡdù)↑防松能力↑緊密性1、擰緊力矩T=？螺母支承面間的摩擦阻力矩以螺母分析：T=T1+T2螺紋副間的摩擦力矩精品資料——螺紋副間有效圓周力精品資料（rf——支承面摩擦半徑）∴kt——擰緊力矩(lìjǔ)系數(shù)，一般取kt=0.2精品資料2、控制(kòngzhì)T的方法T↑F↑拉斷、滑扣T↓不能滿(mǎn)足工作要求控制T的大小一般情況(qíngkuàng)憑經(jīng)驗(yàn)，擰緊即可。方法：測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量：σμ（大型螺栓聯(lián)接）定力矩扳手測(cè)力矩扳手沖擊扳手精品資料采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手控制預(yù)緊力，準(zhǔn)確性較差，也不適用與大型(dàxíng)的螺栓聯(lián)接。為此，可以采用測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量的方法來(lái)控制預(yù)緊力。測(cè)量螺栓(luóshuān)伸長(zhǎng)量精品資料3、嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)d≮M12~M16標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)扳手長(zhǎng)度L=15d，若擰緊力為F，則：T=FL=15dF=0.2F’d→F’=75F若F=200N，則F’=15000N。→小于M12，則易拉斷。二、防松1、螺紋聯(lián)接(liánjiē)按自鎖條件設(shè)計(jì)：ψ≤ρv?！囔o載下不會(huì)自行松脫。2、松動(dòng)原因沖擊、振動(dòng)、變載荷下溫度變化較大時(shí)螺旋副摩擦力Ff減小或瞬時(shí)消失松動(dòng)精品資料對(duì)頂螺母3、防松方法(fāngfǎ)——防止(fángzhǐ)螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。按防松原理不同，分為三類(lèi)：a）摩擦防松自鎖螺母精品資料彈簧墊圈開(kāi)口(kāikǒu)方向：斜向右下方彈性增壓尖端抵住開(kāi)口銷(xiāo)與槽形螺母b）機(jī)械防松（直接鎖住）精品資料精品資料正確不正確注意金屬絲穿入方向串聯(lián)金屬絲精品資料c）破壞(pòhuài)螺紋副關(guān)系不可拆聯(lián)接膠接沖點(diǎn)焊住精品資料§4單個(gè)螺栓聯(lián)接的受力分析和強(qiáng)度(qiángdù)計(jì)算螺栓聯(lián)接受拉螺栓(luóshuān)受剪螺栓松聯(lián)接：不擰緊，無(wú)預(yù)緊力F’，僅受工作載荷F緊聯(lián)接：需擰緊僅受預(yù)緊力F’同時(shí)受預(yù)緊力F’和工作載荷F一、受拉螺栓聯(lián)接對(duì)于受拉螺栓，其失效形式主要是螺紋部分的塑性變形和螺桿的疲勞斷裂。危險(xiǎn)截面面積由計(jì)算直徑dc確定：dc=d1-H/6，H≈0.866p；其中：d1、p分別為螺紋小徑和螺距。精品資料1、松聯(lián)接(liánjiē)如：起重滑輪螺栓僅受軸向工作拉力(lālì)F——失效：拉斷強(qiáng)度條件：MPa

——校核式式中：dc——危險(xiǎn)截面計(jì)算直徑[σ]——許用應(yīng)力，[σ]=σs／[Ss]，見(jiàn)表6.3（P110）。mm——設(shè)計(jì)式查手冊(cè)，選螺栓精品資料2、緊聯(lián)接(liánjiē)（1）只受預(yù)緊力F’的緊聯(lián)接外載荷(zàihè)FR——對(duì)螺栓為橫向力——靠摩擦力傳遞a.FR作用下，板不滑移：FR≤Ff，而Ff—→F’。b.按F’計(jì)算：F’為螺栓軸向負(fù)荷—→拉應(yīng)力c.擰緊過(guò)程中，在T1作用下螺栓受扭—→產(chǎn)生τT對(duì)鋼制M10~M68螺栓：τT≈0.5σ。d.危險(xiǎn)截面上受復(fù)合應(yīng)力（σ、τT）作用—→強(qiáng)度準(zhǔn)則螺栓為塑性材料—→第四強(qiáng)度理論。精品資料——校核式即：1.3意義：緊聯(lián)接(liánjiē)時(shí)，將拉應(yīng)力增大30%以考慮擰緊力矩的影響。mm

——設(shè)計(jì)式（2）受預(yù)緊力F’和軸向工作(gōngzuò)載荷F的緊螺栓聯(lián)接a、未擰狀態(tài)b、擰緊狀態(tài)F’c、工作狀態(tài)F變形受力過(guò)程：無(wú)變形—→F’

—→δ1δ2—→+F—→δ1+Δδ1δ2-Δδ2變形協(xié)調(diào)條件：Δδ1=Δδ2=Δδ精品資料各力定義(dìngyì)1、預(yù)緊力F’（擰緊螺母(luómǔ)后，作用在螺栓上的拉力和被聯(lián)件上壓力）2、螺栓工作拉力F0—→總拉力3、工作載荷F（對(duì)螺栓聯(lián)接施加的外載荷）4、F”剩余預(yù)緊力。（P108）思考：圖b中，F(xiàn)0=？圖c中，F(xiàn)0=F+F’？靜力平衡條件：

F0=F+F”即：螺栓總拉力等于工作載荷與剩余預(yù)緊力之和?！?/p>

上述過(guò)程還可通過(guò)力——變形圖表示精品資料螺栓剛度：被聯(lián)件剛度：在合并(hébìng)圖中：∴——檢查(jiǎnchá)F”的大小——求總拉力即：螺栓總拉力等于預(yù)緊力加上部分工作載荷。由于兩圖合并精品資料討論(tǎolùn)：1、——螺栓相對(duì)剛度系數(shù)當(dāng)F、F’一定時(shí)，∴為↓螺栓(luóshuān)受力—→選擇不同墊片↓—→應(yīng)使2、：不出現(xiàn)縫隙。(由驗(yàn)算)(P108)同理，考慮扭轉(zhuǎn)作用，強(qiáng)度條件為：——校核式mm——設(shè)計(jì)式精品資料若工作載荷為變載荷：當(dāng)工作載荷(zàihè)在F1~F2變化時(shí)，螺栓總拉力在F01~F02之間變化變載荷下螺栓(luóshuān)失效：Fa作用下的疲勞拉斷Fa——拉力變幅：∴應(yīng)力幅：螺栓許用應(yīng)力幅（P110）表6.3即：變載荷下螺栓，應(yīng)力幅越小，疲勞強(qiáng)度越高。精品資料二、受剪螺栓(luóshuān)聯(lián)接1、失效(shīxiào)形式：剪斷、接觸表面壓潰。2、螺栓剪切強(qiáng)度條件d——桿抗剪面直徑m——抗剪面數(shù)目[τ]——許用剪應(yīng)力3、擠壓強(qiáng)度條件h——對(duì)象受壓高度；[σp]——許用擠壓應(yīng)力，表6.4，取弱者計(jì)算；精品資料§5螺栓組聯(lián)接(liánjiē)的受力分析一、思路(sīlù)聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式、外載荷類(lèi)型—→螺栓受力—→找出受載最大螺栓—→按單個(gè)螺栓聯(lián)接的計(jì)算方法計(jì)算二、基本假定1、各螺栓剛度相同；2、各螺栓F’相同；3、變形在彈性范圍內(nèi)；4、被聯(lián)件為剛體；三、四種典型受載情況時(shí)的受力分析1、受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接精品資料特點(diǎn)：載荷與螺栓軸線(xiàn)(zhóuxiàn)平行，并通過(guò)螺栓組對(duì)稱(chēng)中心。—→各螺栓(luóshuān)組平均受載：F=FQ/z螺栓還受F’

—→F0

—→工作條件：F”>02、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接精品資料（1）特點(diǎn)：橫向(hénɡxiànɡ)載荷作用線(xiàn)與螺栓軸線(xiàn)垂直，并通過(guò)螺栓組對(duì)稱(chēng)中心。（2）承載(chéngzài)方式：形閉合：受剪螺栓（靠桿的剪切與擠壓承載）力閉合：受拉螺栓（由F’在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載）（3）受力分析a、受拉螺栓工作條件：按僅受F’的緊聯(lián)接計(jì)算。式中：μs——結(jié)合面的摩擦系數(shù)；z——螺栓個(gè)數(shù)；m——結(jié)合面數(shù)目，圖中m=2；kf——可靠系數(shù)（防滑系數(shù)），kf=1.1~1.5；精品資料b、受剪螺栓(luóshuān)假定每個(gè)螺栓(luóshuān)受載相同，則工作條件：剪切計(jì)算擠壓計(jì)算精品資料3、受旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)力矩T的螺栓組聯(lián)接特點(diǎn)：在轉(zhuǎn)矩T作用下，底板有繞螺栓(luóshuān)組形心軸線(xiàn)O-O旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。橫向力受拉螺栓受剪螺栓摩擦力承載，各螺栓處產(chǎn)生相等的摩擦力（1）受拉螺栓聯(lián)接工作條件：精品資料（2）受剪螺栓(luóshuān)聯(lián)接靠剪切和擠壓承載，各螺栓(luóshuān)在T作用下受橫向力Fs。問(wèn)題：Fs1=Fs2=…=Fsz？即Fsi與ri成正比：或工作條件：

Fs1r1+Fs2r2+…+Fszrz=T變形協(xié)調(diào)條件：底板視為剛體，ri↑—→剪切變形量↑—→Fsi↑精品資料代入工作(gōngzuò)條件中：4、受翻轉(zhuǎn)(fānzhuǎn)力矩M（傾覆力矩）的螺栓組聯(lián)接特點(diǎn)：在M作用下，底板有繞螺栓組形心軸翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。作用M前：各螺栓受相同F(xiàn)’作用M后：左側(cè)：F拉(不均勻)，右側(cè)：F壓(不均勻)→F’↓精品資料工作(gōngzuò)條件：變形協(xié)調(diào)(xiétiáo)條件：其它條件：附加校核討論：設(shè)計(jì)時(shí)，如何布置螺栓更合理？——遠(yuǎn)離對(duì)稱(chēng)中心Ri↑→Fmax↓實(shí)際應(yīng)用可轉(zhuǎn)化為上述四種狀態(tài)的不同組合：分別計(jì)算迭加橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩軸向載荷和翻轉(zhuǎn)力矩強(qiáng)度計(jì)算左側(cè)不出現(xiàn)縫隙右側(cè)邊緣不壓潰精品資料§6提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度(qiángdù)的措施1、機(jī)理(jīlǐ)工作時(shí)，螺栓受拉，p↑螺母受壓，p↓兩者產(chǎn)生螺距差一、改善螺紋牙間受力分配第一圈：Δp最大，受力最大第8~10圈后幾乎不受力各圈受載不均精品資料∴采用加高螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。2、辦法采用受拉螺母（變形一致）

——減小螺栓螺母螺距變化差精品資料二、減小附加(fùjiā)彎曲應(yīng)力螺紋(luówén)牙根彎曲應(yīng)力——————→斷裂螺紋孔不正、被聯(lián)件表面不平、發(fā)生變形等。引起附加彎曲應(yīng)力因素：精品