螺紋連接和螺旋傳動課件

第二篇連接機械設計人員必須熟悉常用的連接方法及連接件的結構、類型、性能、適用場合，掌握它們的設計理論或選用方法。連接對于機器的制造、安裝、維修必不可少。1.動連接2.靜連接可拆連接不可拆連接？有沒有既是可拆連接又是不可拆連接的連接形式如:各種運動副---如:螺紋、鍵、銷連接等---鉚、焊、粘接等又稱（永久連接）---被連接的零件間可以有相對運動的連接---被連接件之間不許產(chǎn)生相對運動的連接連接的分類過盈連接應用：主要用于軸與轂、輪圈與輪芯、滾動軸承與軸或座孔的連接等。AAA-A曲軸過盈連接組件d第五章螺紋連接和螺旋傳動§5-1螺紋一、螺紋的類型和應用螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋按工作性質(zhì)分：聯(lián)接用螺紋和傳動用螺紋。螺紋位置：內(nèi)、外螺紋母體形狀：圓柱、圓錐螺紋外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制一、螺紋的類型和應用螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋按工作性質(zhì)分：聯(lián)接用螺紋和傳動用螺紋。螺紋位置：內(nèi)、外螺紋母體形狀：圓柱、圓錐螺紋牙型：三角形矩形梯形矩齒形效率低，易自鎖,

主要用于聯(lián)接效率較高,多用于傳動一、螺紋的類型和應用螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋按工作性質(zhì)分：聯(lián)接用螺紋和傳動用螺紋。螺紋位置：內(nèi)、外螺紋母體形狀：圓柱、圓錐螺紋牙型：三角形矩形梯形矩齒形旋向：左、右左旋右旋右旋左旋右旋一、螺紋的類型和應用螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋按工作性質(zhì)分：聯(lián)接用螺紋和傳動用螺紋。螺紋位置：內(nèi)、外螺紋母體形狀：圓柱、圓錐螺紋牙型：三角形矩形梯形矩齒形旋向：左、右按線數(shù)分：單線螺紋、多線螺紋說明常見螺紋類型、特點和應用1、大徑d（D）

與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，亦稱公稱直徑2、小徑d1(D1)

與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑（危險剖面直徑）3、中徑d2在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑d2≈0.5(d+d1)二、螺紋的主要參數(shù)PS=nP4、線數(shù)n螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤45、螺距P相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應兩點間的軸向距離6、導程（S）同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面上的軸向距離二、螺紋的主要參數(shù)螺距、導程、線數(shù)之間關系：S=nPΨPS=nPS7、螺紋升角ψ螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角按螺紋中徑處計算螺紋升角二、螺紋的主要參數(shù)8、牙型角α螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側邊的夾角9、牙型斜角β螺紋牙的側邊與螺紋軸線垂直平面的夾角10、接觸高度內(nèi)外螺紋旋合后的接觸面的徑向高度二、螺紋的主要參數(shù)ΨPS=nPS§5-2

螺紋連接的類型和標準連接件一、螺紋連接的基本類型1、螺栓聯(lián)接一、螺紋連接的基本類型1、螺栓聯(lián)接——被聯(lián)件較薄、易做成通孔處，可經(jīng)常拆卸。（2）鉸制孔螺栓：被聯(lián)件孔與螺栓桿用過渡配合孔加工精度高承受橫向載荷（1）普通螺栓：被聯(lián)件孔與螺栓桿有間隙通孔加工精度低可承受橫向、軸向外載一、螺紋連接的基本類型2、雙頭螺柱連接被聯(lián)件之一太厚，不宜制成通孔需要經(jīng)常裝拆一、螺紋連接的基本類型3、螺釘連接螺栓或螺釘直接擰入被連接件的螺紋孔，不用螺母較雙頭螺柱結構簡單被連接件之一較厚，受力不大，不需經(jīng)常裝拆的場合一、螺紋連接的基本類型4、緊定螺釘連接固定兩零件間的相對位置可傳遞不大的力或轉矩錐端緊定螺釘平端緊定螺釘一、螺紋連接的基本類型5、特殊結構連接二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈應用最為廣泛分A、B、C三個精度等級，通用機械制造中常用C級螺桿可制出一段螺紋或全螺紋二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈兩端螺紋可同、可不同A型帶退刀槽；B型無退刀槽，為腰桿形式也可制成全螺紋一段旋入后不拆卸，另一端安裝螺母以固定二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈頭部形狀很多頭部槽的形狀也很多十字槽強度高、對中性好內(nèi)六角孔可承受較大扳手力矩，用于結構要求緊湊的場合全螺紋；或部分螺紋時，螺紋部分直徑較粗二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈末端形狀有錐端、平端和圓柱端錐端用于表面硬度低或不經(jīng)常裝卸的場合平端接觸面積大，常用于頂緊硬度大的平面或經(jīng)常拆卸的場合圓柱端用于緊定空心軸上零件位置二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈頭部和槽的形狀樣式較多被連接件上可不預制出螺紋，連接時利用螺釘直接攻出螺紋螺釘材料表面處理后硬度>45HRC與普通螺紋相比時，在相同大徑時，螺距大而小徑稍小二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈分A、B、C三個等級，分別與相同級別的螺栓配用分標準和薄型兩種薄螺母用于受剪力或空間尺寸受限制的場合二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈常與止動墊圈配用常用于滾動軸承的軸向固定二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈螺母與被連接件間，起支撐保護作用按加工精度分A級和C級按同一螺紋直徑分特大、大、普通和小四種斜墊圈用于傾斜的支撐面上二、標準螺紋連接件雙頭螺柱六角頭螺栓螺釘緊定螺釘自攻螺釘六角螺母圓螺母墊圈GB3103.1-82規(guī)定——螺紋聯(lián)接件分A、B、C三級A級：精密配合，防振場合B級：受載較大，常拆卸調(diào)整、變載場合C級：一般聯(lián)接§5-3螺紋連接的預緊一、預緊的目的和要求預緊

——工作前擰緊目的：增強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)生相對滑移。要求：裝配時控制預緊力在規(guī)定范圍內(nèi)D0T0Fs0二、擰緊力矩的計算FL1、擰緊力矩組成式中：T1——螺紋副摩擦阻力矩

T2——螺母與支承面間的摩擦力矩;M10～M64的鋼制粗牙普通螺紋一般標準扳手的長度為L≈15d，Kt=0.22、經(jīng)驗公式或三、預緊力控制方法1、測力矩扳手2、定力矩扳手3、測螺栓伸長量操作簡便，準確性差，不適于大型螺栓連接為什么要控制預緊力？防止力過大，擰斷螺栓防止力過小，達不到連接目的重要連接、大型螺栓連接§5-4螺紋連接的防松——防止螺旋副相對轉動1、為什么要防松？2、防松的根本原理？螺紋聯(lián)接件一般采用：單線粗牙的普通螺紋：螺紋升角ψ=1°42′～3°2′

螺旋副的當量摩擦角ρ′=6.5°～10.5°能否自鎖？——顯然能但為什么還要防松？①能保證自鎖的條件是：靜載荷和工作溫度變化不大的場合。②在沖擊、振動或變載荷作用下，螺紋副間的摩擦力可能在瞬間減小或消失。③這種現(xiàn)象多次重復后，會使聯(lián)接松脫。一、防松目的和原理二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合螺母擰緊后，旋合螺紋間始終受到附加壓力和摩擦力作用結構簡單，適合低速重載場合下螺母受力較小，高度可小一些利用輔助元件(結構)防止螺紋副間摩擦力消失二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合利用輔助元件(結構)防止螺紋副間摩擦力消失二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合螺母一端制成非圓形收口或開縫后徑向收口。當螺母擰緊后，收口脹開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊。這種防松結構簡單、防松可靠，可多次拆裝而不降低防松性能。利用輔助元件(結構)防止螺紋副間摩擦力消失二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合利用防松元件約束螺紋副相對運動二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合利用防松元件約束螺紋副相對運動二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合用低碳鋼鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將各螺釘串聯(lián)起來，使其相互制動。注意鋼絲穿入的方向——與螺栓旋向相反適用于螺釘組連接，防松可靠，但裝拆不便利用防松元件約束螺紋副相對運動二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合端焊法二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合二、防松方法摩擦防松機械防松粘合對頂螺母止動墊圈破壞螺紋副的運動關系防松彈簧墊圈自鎖螺母開口銷串聯(lián)鋼絲沖點鉚合§5-5螺紋組連接的設計螺栓組聯(lián)接設計的順序:定出螺栓的尺寸結構設計受力分析(單)強度計算確定d1確定螺栓的數(shù)目及布置形式找出受力最大的螺栓一、螺栓組連接的結構設計在設計螺栓組聯(lián)接時關鍵

——聯(lián)接的結構設計內(nèi)容

——合理確定連接結合面的幾何形狀，確定螺栓數(shù)目和分布形式要求

——各螺栓和連接結合面受力均勻

——便于加工和裝配1、要設計成軸對稱的簡單幾何形狀。一、螺栓組連接的結構設計2、螺栓的布置應使螺栓的受力合理一、螺栓組連接的結構設計（1）對鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置８個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；FF（2）當螺栓連接受彎矩或轉矩作用時，應使螺栓的位置靠近接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。合理不合理!（3）若同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，應采用抗剪零件來承受橫向載荷。鍵套筒銷2、螺栓的布置應使螺栓的受力合理一、螺栓組連接的結構設計一、螺栓組連接的結構設計3、螺栓的布置應有合理的間距、邊距一、螺栓組連接的結構設計3、螺栓的布置應有合理的間距、邊距邊距間距4、為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成2，3，4、6、8等數(shù)。同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長度均應相同。一、螺栓組連接的結構設計5、避免螺栓承受附加的彎曲載荷一、螺栓組連接的結構設計螺栓組受力分析的目的受力分析中的幾個假設條件典型螺栓組受載情況2)承受轉矩3)承受軸向載荷1)承受橫向載荷4)受傾覆力矩螺栓組中各螺栓的材料、直徑、長度和預緊力均相同；螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；假定底板為剛體，受載后聯(lián)接接合面仍舊保持為平面。找出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受力的大小，為螺栓聯(lián)接的強度計算提供依據(jù)。二、螺栓組連接的受力分析典型的螺栓組受載情況：M受橫向載荷F∑F∑受轉矩潘存云教授研制OTpD受軸向載荷F∑受傾覆力矩二、螺栓組連接的受力分析鉸制孔用螺栓連接普通螺栓連接？在橫向載荷的作用下被連接件之間有何運動趨勢？載荷的特點：載荷作用線與螺栓軸線垂直，并通過螺栓組的對稱中心。F∑F∑F∑F∑二、螺栓組連接的受力分析1、受橫向載荷的螺栓組連接Fs∑Fs∑靠螺栓桿受剪切和擠壓抵制橫向載荷靠預緊后結合面產(chǎn)生的摩擦力抵制橫向載荷二、螺栓組連接的受力分析1、受橫向載荷的螺栓組連接連接方式工作原理螺栓受力類型單個螺栓受力鉸制孔螺栓連接普通螺栓橫向工作剪力軸向預緊力Fs∑Fs∑i=?1i=?2潘存云教授研制O采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉矩時的受力情況是不同的。T在轉矩T作用下，被連接件底板將繞通過螺栓組對稱中心O并與接合面相垂直的軸線轉動。？在轉矩作用下被連接件之間有什么運動趨勢？二、螺栓組連接的受力分析2、承受轉矩的螺栓組連接靠連接預緊后結合面產(chǎn)生的摩擦力矩抵抗轉矩二、螺栓組連接的受力分析2、承受轉矩的螺栓組連接連接方式工作原理螺栓受力類型單個螺栓受力鉸制孔螺栓連接普通螺栓軸向預緊力r10r9r1r2r3r4r5r6r7r8fF0fF0fF0fF0fF0fF0fF0fF0fF0fF0假設每個螺栓的預緊力均相同fF0

r1+……≥TKS由此可得+fF0

r2+fF0

r3+fF0

ri靠螺栓桿受剪切和擠壓作用抵抗轉矩靠連接預緊后結合面產(chǎn)生的摩擦力矩抵抗轉矩二、螺栓組連接的受力分析2、承受轉矩的螺栓組連接連接方式工作原理螺栓受力類型單個螺栓受力鉸制孔螺栓連接普通螺栓工作剪力軸向預緊力F4F10F1F2F3F5F6F7F8F9由力的平衡：r10r9r1r2r3r4r5r6r7r8即：螺栓受力大小Fi與其到回轉中心的距離ri成正比潘存云教授研制TOrmaxFmaxriFi鉸制孔用螺栓，受力最大螺栓所受的工作剪力可見，距旋轉中心O點最遠的螺栓承受的工作剪力最大。圖示凸緣連軸器，是承受轉矩的螺栓組連接的典型部件。

凸緣聯(lián)軸器鉸制孔用螺栓？當螺栓分布在半徑為r的圓周上，請寫出Fmax的表達式。d二、螺栓組連接的受力分析2、承受轉矩的螺栓組連接D2∑D1二、螺栓組連接的受力分析3、受軸向載荷螺栓組連接作用在螺栓組上軸向總載荷大小：FΣ方向：作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心單個螺栓受工作載荷——相同總載荷F2=F1+F單個螺栓所受載荷→→殘余預緊力F1預緊力F0工作載荷？?？軸向載荷F作用下被連接件之間有什么運動趨勢？答：此時，被連接件有分離的趨勢。一般多用普通螺栓連接。結合面受力螺栓受力(1)基本假定螺栓、地基為彈性體；M作用在z-z平面內(nèi)，機座在M作用下繞O-O轉動機座剛性較大，變形后與基礎的接觸面仍為平面（2）受力分析

螺栓接合面左側螺栓右側螺栓左側右側預緊狀態(tài)拉拉壓壓工作狀態(tài)↑↑↓↓二、螺栓組連接的受力分析4、受傾覆力矩螺栓組連接F0F2F2mσp1σp2（3）螺栓所受最大工作載荷力平衡條件(a)代入(b)變形協(xié)調(diào)條件二、螺栓組連接的受力分析4、受傾覆力矩螺栓組連接MooLiLmaxFiFmaxFiFmax最大工作載荷？受傾覆（翻轉）力矩作用的螺栓組聯(lián)接中，螺栓的位置應盡量遠離結合面的幾何形心（）×平衡點A（4）單個螺栓-地基受力變形圖線二、螺栓組連接的受力分析4、受傾覆力矩螺栓組連接螺栓受力：地基受力：底板受力：預緊拉力F0壓力F00OO軸左側F0↗F2（B1點）F0↘F1（C1）

F=F2–F1方向向下OO軸右側F0↘

F2m（B2點）F0↗F1m（C2點）

Fm=F1m–F2m方向向上MooLiLmaxOO軸左側螺栓力-變形線地基力-變形線（5）失效形式螺栓被拉斷機座與地基的接合面被壓潰或出縫隙二、螺栓組連接的受力分析4、受傾覆力矩螺栓組連接（6）校核方式接合面受壓一側不被壓潰的條件接合面受拉一側不出縫隙的條件⒈實際應用中，螺栓組所受的工作載荷常是四種簡單受力狀態(tài)的不同組合；可用靜力分析方法將復雜的受力狀態(tài)簡化為上述四種簡單受力狀態(tài)，分別單獨計算。然后進行疊加即可。⒉一般情況下，普通螺栓按軸向載荷與傾覆力矩確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷與轉矩確定螺栓的預緊力；爾后確定螺栓的總拉力。二、螺栓組連接的受力分析幾點結論⒊鉸制孔用螺栓根據(jù)橫向載荷和轉矩確定螺栓的工作剪力。鉸制孔：橫向工作載荷通孔：預緊力單個螺栓工作載荷最大工作載荷螺栓組受力分析目的？求解單個螺栓上所受的載荷？普通螺栓組聯(lián)接所受載荷可分解為（），（），（）（），4種基本載荷的組合。軸向載荷橫向載荷轉矩傾覆（或翻轉）力矩PsinαPcosαPcosαM=

aPsinα+bPcosαPsinαPαab示例1：示例2：QaQTT=QaF合示例3：首先將P向0點簡化，可以得到一個橫向力和一個轉矩。●在P作用下每個螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？●在T作用下每個螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？●將P和T作用下螺栓所受的力進行合成，結果如何？圖示為鉸制孔用螺栓組連接的兩種方案，試分析哪個方案較好？LP2aTPLP2aTP75756060F4251243143F/42F/4F/4F/4FTFTFTFTFR1FR4FR3FR2r250矩形鋼板用4個螺栓固定在250mm寬的槽鋼上，受懸臂載荷F=16KN。試求：1）用鉸制孔用螺栓連接，求受載最大的螺栓所受的橫向剪力；2）用普通螺栓連接，求螺栓所受的預緊力。設摩擦系數(shù)f=0.3，可靠系數(shù)KS=1.1例題解：1、鉸制孔螺栓由下圖可知：1、2螺栓受力最大例題143F/42F/4F/4F/4FTFTFTFTFR1FR4FR3FR2rα該情況屬于受橫向載荷和轉矩的鉸制孔螺栓組連接橫向載荷F下，螺栓受剪力相同，為轉矩作用下，每個螺栓受工作剪力公式5-13：其中F作用下產(chǎn)生的轉矩則相應的剪力為：總的最大載荷為：75756060F425例題2、用普通螺栓連接螺栓的受力分析同前，螺栓1、2傳遞的橫向載荷最大每個螺栓僅受預緊力，并根據(jù)螺栓1或2求預緊力F0因此可得計算結果：普通螺栓連接，螺栓所需預緊力鉸制孔用螺栓連接，螺栓1、2受力最大§5-6螺紋連接的強度計算概述受力類型失效形式設計準則軸向力橫向力塑性形變斷裂壓潰螺栓桿被剪斷保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強度保證連接的擠壓強度和螺栓的剪切強度螺栓受載荷類型？軸向載荷橫向載荷彎矩轉矩確定螺栓受力計算危險截面直徑螺紋根部截面積較小并有缺口應力集中部位螺桿頭與光桿交接處計算普通螺栓連接時，只考慮螺栓危險截面的拉伸強度，而不考慮螺栓頭、螺母和螺紋牙的強度？概述松螺栓緊螺栓承受預緊力和工作拉力僅受預緊力承受工作剪力橫向載荷軸向載荷一、松螺栓連接強度計算——校核式——設計計算式1、特點：裝配時，螺母不擰緊；工作時，螺栓受純拉伸，工作載荷為

F（N）。2、強度計算：只受預緊力普通螺栓F0F0TT1、僅承受預緊力的緊螺栓聯(lián)接(1)受力特點預緊力F0→拉伸螺紋間摩擦力矩T1→扭轉切應力(2)螺栓危險截面上的拉伸應力(3)螺栓危險截面上的扭轉剪切應力為二、緊螺栓連接強度計算(4)計算應力：普通常用鋼制螺栓并考慮根據(jù)第四理論軸向載荷1、僅承受預緊力的緊螺栓聯(lián)接(1)受力特點預緊力F0→拉伸螺紋間摩擦力矩→扭轉切應力(2)螺栓危險界面上的拉伸應力(3)螺栓危險界面上的扭轉剪切應力為二、緊螺栓連接強度計算(4)計算應力(5)相關公式——校核式——設計計算式軸向載荷只受預緊力普通螺栓F0F0TT(1)特點：所加載荷為橫向工作載荷F（載荷方向⊥螺栓軸線）加載后，螺栓受力不發(fā)生變化，而靠預緊力產(chǎn)生的摩擦力抵抗外載荷。（2）強度計算要考慮到螺栓桿同時受拉應力和扭轉剪應力的作用。1、僅承受預緊力的緊螺栓聯(lián)接二、緊螺栓連接強度計算橫向載荷(3)計算應力(4)相關公式——校核式——設計計算式公式5-9求取★系數(shù)1.3的含義——※對普通螺栓聯(lián)接的標準螺栓來說，雖然同時受拉應力和扭轉剪應力作用，但計算時可作為純拉伸的情況處理，即只需將拉伸載荷加大30%以考慮扭轉剪應力的影響。二、緊螺栓連接強度計算1、僅承受預緊力的緊螺栓聯(lián)接幾點說明★受相同橫向載荷情況下，普通螺栓比鉸制孔用螺栓直徑大。為什么？靠摩擦力抵抗工作載荷，要求保持較大的預緊力。如何減小直徑？若要采用普通螺栓，靠利用減載鍵銷或減載套筒。設計：潘存云FF/2F/2二、緊螺栓連接強度計算2、承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接載荷方向與螺栓軸向一致，螺栓受載前需預緊。（1）受力特點為什么？裝配時：加載預緊力F0工作時：加載工作載荷F總載荷：F2=？F0FΔλ壓F1壓F00工件受力λb＋Δλλb0螺栓變形F00工作載荷拉F00螺栓受力λmF0預緊時工作時預緊前λm－ΔλF0↘F100工件變形預緊力二、緊螺栓連接強度計算2、承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接（2）受力分析承受工作載荷后預緊后F0F0λm

λbFFΔλ殘余預緊力F1+FF1+FF0F0預緊前F1F1λm－Δλλ

b＋ΔλF2=F+F1二、緊螺栓連接強度計算2、承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接（3）應力應變線圖分析F1F00工件受力λb＋Δλλb0螺栓變形F00工作載荷F00螺栓受力λmF0預緊時工作時預緊前λm－ΔλF0↘F100工件變形預緊力變形力bm力變形λ

bF0λ

mF0λbλ

mF0bm變形力FF1F2⊿λF0－⊿F⊿F殘余預緊力工作載荷F2=F+F1二、緊螺栓連接強度計算2、承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接（4）應力應變線圖與結構變形圖的關系二、緊螺栓連接強度計算2、承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接（5）螺栓總工作載荷的求解F'λ

bλ

mF0bmλFFF1F2⊿λF－⊿F⊿FF2=F1

+FF2=F0＋⊿

F保證被聯(lián)件結合面不出縫隙?????íì???íì===FFFFFFFF111）（平穩(wěn)：）（波動：一般聯(lián)接）（有緊密性要求：6.0~2.00.1~6.08.1~5.1法一二、緊螺栓連接強度計算2、承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接（5）螺栓總工作載荷的求解F'λ

bλ

mF0bmλFFF1F2⊿λF－⊿F⊿FCb

——螺栓的剛度；Cm

——被聯(lián)接件的剛度螺栓與被聯(lián)接件的相對剛度法二F2=F1

+FF2=F0＋⊿

FKC↑，F(xiàn)2↑，所需螺栓尺寸↑實際中KC盡量↓當螺栓與被聯(lián)接件均為鋼制時，一般僅決定于墊片的材料金屬墊片KC=0.2～0.3；皮革墊片KC=0.7；銅皮墊片KC=0.8；橡膠墊片KC=0.9。二、緊螺栓連接強度計算2、承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接（6）強度校核按照連接情況，求出螺栓的工作拉力F根據(jù)工作要求，求出所需的殘余預緊力F1求解總載荷F2考慮可能需要的補充擰緊，將總載荷放大30%以考慮扭轉切應力的影響，按公式進行校核或設計F2=F1

+FF2=F0＋⊿

F——校核式——設計計算式按靜強度校核二、緊螺栓連接強度計算2、承受預緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接（6）強度校核疲勞強度精確校核疲勞安全區(qū)塑性安全區(qū)J45°工作拉力在0~F間變化螺栓所受總拉力在

間變化最大拉應力最小拉應力應力幅按最小應力為常數(shù)校核計算安全系數(shù)AGIO區(qū)域CGI區(qū)域F0~F2F1~F2？對受軸向變載荷的普通螺栓聯(lián)接適當增加預緊力可以提高螺栓的抗疲勞強度（）？壓力容器蓋的緊螺栓組連接，外載荷F為變載荷，若螺栓的最大總拉力F2和殘余預緊力F1不變，只將螺栓由實心的變成空心的，則螺栓的應力幅（），預緊力F0應適當（）?！蘁2=F1

+F增大減小(1)工作原理：桿孔擠壓、螺桿受剪傳遞橫向力(2)失效形式：桿孔結合面壓潰

螺桿剪斷(3)設計準則：桿孔擠壓強度條件螺桿剪切強度條件二、緊螺栓連接強度計算3、承受工作剪力的緊螺栓連接iim=2三、小結設計計算內(nèi)容與步驟結構設計：確定螺栓布置形式、數(shù)量受力分析：確定螺栓組中受力最大螺栓和所受最大力強度計算：按受力最大螺栓確定整組螺栓直徑松螺栓連接緊受預緊力F0承受橫向載荷F受工作拉力緊螺栓連接受工作剪力緊螺栓連接F2=F1

+FF2=F0＋⊿

FF→F0F0為已知其受力分析的目的是求出（）。后者靠（）來抵抗外載荷，其受力分析的目的是（）。前者靠（）來抵抗外載荷，三、小結（1）外載荷為橫向載荷時，可以用（）或（） 螺栓來進行連接。普通鉸制孔用螺栓預緊后在接合面上產(chǎn)生的摩擦力求出螺栓所受的預緊力F0螺桿受剪切和擠壓螺桿所受的工作剪力§5-7

螺紋連接件的材料及許用應力1、性能等級國家標準規(guī)定螺紋聯(lián)接件按材料的力學性能分出等級；螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃?0級：螺母的性能等級分為7級：在一般用途的設計中，通常選用4.8級左右的螺栓；螺母的性能等級不低于與其相配螺栓的性能等級。2、常用材料一般用途：低碳鋼或中碳鋼(35~45及Q235~Q275)重要聯(lián)接：合金鋼（40Cr、30CrMnTi）規(guī)則：小數(shù)點前數(shù)字表示σB/100

小數(shù)點后數(shù)字表示10σS/σB如：5.8級：表示σB=

，σS=一、螺紋連接件的材料抗拉強度極限屈服極限500MPa400MPa規(guī)則：數(shù)字粗略等于σmin/100?σ0.2——試樣在拉伸過程中，標距部分殘余伸長達到原標距長度的0.2%時的負荷除以原橫截面積所得的應力。二、螺紋連接件的許用應力1、許用應力影響因素：載荷性質(zhì)：靜、變載荷材料質(zhì)量：性能等級結構尺寸：尺寸系數(shù)裝配質(zhì)量：載荷控制準確性2、螺紋聯(lián)接件的許用拉應力3、螺紋聯(lián)接件的許用剪應力和許用擠壓應力4、螺紋聯(lián)接件的安全系數(shù)（被聯(lián)接件為鋼）（被聯(lián)接件為鑄鐵）pF氣缸與氣缸蓋的螺栓連接中,已知氣缸內(nèi)徑D=200mm,氣缸內(nèi)氣體的工作壓強p=1.2MPa,缸蓋與缸體之間用橡膠墊圈密封。若螺栓數(shù)目z=10，螺栓分布圓直徑D0=260mm，試確定螺栓直徑，并檢查螺栓間距t是否符合要求。D01、確定每個螺栓所受的軸向工作載荷F2、計算每個螺栓的總拉力根據(jù)連接的緊密性要求：F1=1.8F則總拉力：例題3、確定螺栓的公稱直徑1）螺栓材料選35鋼，性能等級為4.8級，由表5-8得若裝配時不控制預緊力，螺栓安全系數(shù)與直徑的關系，用試算法。假定螺栓直徑d=16mm，查表5-10得：s=4則：2）計算螺栓小直徑d1由d1值查手冊得螺紋外徑d=16mm，為標準值，并與假定相符。例題4、檢查螺栓間距t查表5-4，當，壓力容器螺栓間距螺栓間距的計算結果能滿足緊密性要求。例題§5-8提高螺紋連強度的措施受軸向變載荷的緊螺栓連接，在最小應力不變的條件下，應力幅越小，則螺栓越不容易發(fā)生疲勞破壞，連接的可靠性越高。軸向變載荷緊螺栓連接，應力幅變化范圍△F=F0~F2措施降低螺栓剛度增大被連接件剛度以上兩種措施并用一、降低影響螺栓疲勞強度的應力幅1、降低螺栓的剛度Ｆ0ＦＦ2Ｆ1ＦＦ2Ｆ1一、降低影響螺栓疲勞強度的應力幅（1）分析(2)具體措施：減小螺栓直徑；使用空心螺栓；在螺母下面加裝彈性元件可達相同效果（2）具體措施：合理設計聯(lián)接的結構；避免在被聯(lián)接件接合面上使用剛性小的墊片；采用密封環(huán)結構。2、提高被聯(lián)接件的剛度Ｆ0ＦＦ2Ｆ1Ｆ1ＦＦ０一、降低影響螺栓疲勞強度的應力幅（1）分析設計：潘存云1、載荷分配不均現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因二、改善螺紋牙上載荷分布不均勻的現(xiàn)象工作中，螺栓受拉，螺母受壓，從而產(chǎn)生螺距差，導致旋合的各圈螺紋牙受載不均。在聯(lián)接承受軸向載荷作用時，其承受的載荷逐圈遞減的。試驗證明：約有三分之一的載荷集中在第一圈螺紋上，以后各圈遞減，在第八圈以后螺紋幾乎不承受載荷。利用增加螺母厚度來提高聯(lián)接強度，其效果不大。F2螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F58圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。2、改善措施二、改善螺紋牙上載荷分布不均勻的現(xiàn)象懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母組合螺母螺母懸置螺母螺桿都受拉螺距變化差小載荷分布趨于均勻。螺母內(nèi)緣下端(螺栓旋入端)局部受拉效果不如懸置螺母。螺紋牙受力面由上而下受力面向外移下部發(fā)生變形，使得載荷上移加工復雜，限于大型或重要結構鋼絲螺套三、減小應力集中的影響卸載槽卸載過渡結構加大圓角四、采用合理的制造工藝方法用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強度提高30~40%冷作硬化，表層有殘余應力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強度熱處理后再進行滾壓螺紋，效果更佳，強度提高70~100%，此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能控制單個螺距誤差和螺距累積誤差圖示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵托架，已知總載荷F∑=4800N，其作用線與水平線的夾角α＝40°，底板高h=340mm，寬b=150mm。試設計此螺栓連接。例題220340150++++280160F∑F∑vF∑h150例題220340150++++280160F∑F∑vF∑h150F∑軸向力F∑h橫向力F∑v傾覆力矩軸向工作載荷F所需預緊力F0螺栓組連接的類型——受傾覆力矩螺栓組連接——受軸向載荷螺栓組連接——受橫向載荷螺栓組連接單個螺栓受力類型——承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接可能的失效形式——軸向載荷和傾覆力矩作用下，結合面可能出現(xiàn)離縫或壓潰——橫向載荷作用下，支架可能下滑——受拉強度不滿足軸向工作載荷Fmax式5-16式5-14式5-9解：1、螺栓組結構設計采用圖示結構，螺栓數(shù)z=4，對稱布置。2、螺栓受力分析1）在總載荷F∑的作用下，螺栓組連接承受以下各力和傾覆力矩的作用：軸向力F∑h

=橫向力F∑v

=傾覆力矩M=2）在軸向力F∑h

的作用下，各螺栓所受的工作拉力為3）在傾覆力矩M的作用下，上面兩螺栓受到加載作用，而下面兩螺栓受到減載作用，故上面的螺栓受力較大，所受的載荷由式5-16確定因而單個螺栓最大的總工作載荷例題4）在橫向力F∑v的作用下，底板結合面可能產(chǎn)生滑移，根據(jù)底板結合面不滑移的條件：根據(jù)已知條件查得則各螺栓所需要的預緊力為5）每個螺栓所受的總拉力F2為（承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接）例題F'λ

bλ

mF0bmλFFF1F2⊿λF－⊿F⊿FF2=F1

+FF2=F0＋⊿

F3、確定螺栓直徑選擇螺栓材料為Q235、性能等級為4.6級的螺栓，由表5-8查得屈服極限σS=240MPa，由表5-10查得安全系數(shù)（控制預緊力）S=1.5，故螺栓材料的許用應力根據(jù)式5-34求得螺栓危險截面直徑為按粗牙普通螺紋標準（GB/T196-2003），選用螺紋公稱直徑d=12mm（螺紋小徑d1=10.106mm>8.6mm）。例題4、校核螺栓組連接結合面的工作能力1）連接結合面下端的擠壓應力不超過許用值，以防止結合面壓碎。參考式5-20有由表5-6查得[σp]=0.5σB=125MPa>>1.84MPa,故連接結合面不會被壓碎。2）連接結合面上端應保持一定的殘余力，以防止托架受力時結合面產(chǎn)生間隙，即σpmin

>0，參考式5-21，有故結合面上端受壓最小處不會產(chǎn)生間隙。例題5、校核螺栓所需預緊力是否合適例題已知σS=240MPa，取預緊力下限，即參考式5-2，對碳素鋼螺栓，要求又§5-9螺旋傳動1、螺旋傳動的組成與功用組成：螺旋傳動是由螺桿與螺母構成的功用：將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動運動形式螺桿螺母螺桿螺母（旋轉）螺桿（轉動并移動）螺母螺桿螺母（轉動并移動）①螺桿轉動螺母移動④螺桿固定螺母轉動和移動③螺母固定螺桿轉動和移動②螺母轉動螺桿移動一、螺旋傳動的類型和應用一種螺旋千斤頂：螺桿連接于底盤固定不動4，轉動手柄3使螺母回轉并作上升或下降的直線運動，從而舉起或放下托盤1常見的還有插齒機刀架傳動圖為應力試驗機上的觀察鏡螺旋調(diào)整裝置螺桿2、螺母3為左旋螺旋副當螺母轉動時，螺桿帶動觀察鏡上下移動臺虎鉗當螺桿與螺母作相對運動時，螺桿連同活動虎鉗口作直線運動2、螺旋傳動的類型與特點按照螺紋副的摩擦性質(zhì)分類滑動螺旋傳動滾動螺旋傳動靜壓螺旋傳動按照螺旋傳動的用途分類傳力螺旋傳導螺旋調(diào)整螺旋優(yōu)點：結構簡單、制造方便、傳動平穩(wěn)、噪聲小，可獲得很大的減速比，從而能夠承受較大的軸向載荷，并可實現(xiàn)自鎖。缺點：磨損大、效率低。優(yōu)點：摩擦損失比滑動螺旋小，故而效率高；缺點：滾動體需要返回通道，體積大，制造成本高。優(yōu)點：傳動摩擦損失和磨損都很小，效率很高；缺點：需要有一套油路裝置，結構復雜。傳遞動力間歇性工作要求自鎖傳遞運動長時連續(xù)工作高傳動精度調(diào)整、固定零件位置空載下調(diào)整螺旋面間注入靜壓油，為液體摩擦狀態(tài)。螺旋面間裝有滾動體的螺旋傳動，為滾動摩擦狀態(tài).螺桿與螺母直接接觸，彼此間為滑動摩擦狀態(tài).一、螺旋傳動的類型和應用二、滑動螺旋的結構和材料1．滑動螺旋的結構整體螺母組合螺母剖分螺母螺母結構:滑動螺旋的結構主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結構形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和支承結構有直接關系。螺桿的材料要有足夠的強度和耐磨性螺母的材料除了要有足夠的強度外，還要求在與螺桿材料相配合時摩擦系數(shù)小和耐磨。2．滑動螺旋的材料滑動螺旋常用種類及其特點三、滑動螺旋傳動的設計計算主要失效形式:螺牙的磨損設計準則：按抗磨損確定直徑，選擇螺距；校核螺桿、螺母強度等。設計方法和步驟：1．耐磨性計算2．螺桿強度計算3．螺母螺紋牙的強度計算4．螺桿穩(wěn)定性計算三、滑動螺旋傳動的設計計算1、耐磨性計算滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力:

其中：一般值越大，螺母越厚，螺紋工作圈數(shù)越多?！：耸健O計計算式增大螺距滿足計算的螺紋中徑按螺紋標準選擇合適的直徑和螺距不滿足不滿足基本原理計算步驟三、滑動螺旋傳動的設計計算2、螺桿的強度計算螺桿的強度條件：式中，F(xiàn)為螺桿所受的軸向壓力（或拉力）;

T為螺桿所受的扭矩螺桿工作時承受的載荷軸向拉力F扭矩T校核依據(jù)——第四強度理論求計算應力三、滑動螺旋傳動的設計計算3、螺母螺紋牙的強度計算每圈螺牙上的平均壓力為：F/u危險截面a–a

剪切強度條件彎曲強度條件一般螺母材料強度低，只需校核螺母當螺母與螺桿材料相同是，校核螺桿的強度，將公式中的D改為d1三、滑動螺旋傳動的設計計算4、螺桿的穩(wěn)定性計算工作情況：長徑比較大的受壓螺桿校核公式：傳力螺旋傳導螺旋精密螺桿或水平安裝本章小結本章小結1、螺紋§5-1（1）螺紋及其連接件大都已標準化，少量未標準化的也有推薦尺寸。（2）對重要的螺紋連接，設計計算時只是確定螺栓危險截面的直徑（多是小徑）。（3）在個別特殊情況下，可以根據(jù)需要自行設計非標準螺紋連接件。（4）三角螺紋只能連接，不起密封作用。（5）梯形、鋸齒形和矩形螺紋多作傳動螺紋，其中鋸齒形為單向傳動。（6）所有螺紋連接件都不能保證螺桿與螺母之