A05章螺紋連接.ppt

1、第二篇 連 接,機(jī)械動連接,運(yùn)動副,機(jī)械靜連接,焊接、,膠接、,鉚接,螺紋連接,、鍵連接,銷連接等,一、螺紋的類型和特點(diǎn):,第五章 螺紋連接,普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋,三角形螺紋自鎖性好，用于連接。,矩形、梯形螺紋傳動效率高，用于傳動。,大徑 d 公稱直徑,小徑 d1 強(qiáng)度計(jì)算直徑,螺距 p 螺紋相鄰兩個(gè)牙型 上對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離,導(dǎo)程S螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動的軸向距離,線數(shù) n 螺紋的螺旋線數(shù)目,二、螺紋的主要參數(shù),螺紋旋向 左旋螺紋，右旋螺紋（常用） 旋向判定：順著軸線方向看，可見側(cè)左邊高則為左旋， 右邊高則為右旋。,螺紋代號-公差帶代號-旋合長度代

2、號,M105g6gS,M101 左6H,M2025H / 5g6g,5-2 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件,1、螺栓連接,裝拆方便,螺栓受拉力,普通螺栓連接,一、螺紋連接的基本類型,鉸制孔螺栓連接,螺栓受剪切、擠壓,用于橫向載荷大的連接,2、雙頭螺柱連接,用于被連接件較厚，不宜制成通孔， 且經(jīng)常裝拆 的場合,雙頭螺柱受拉力,3、螺釘連接,用于不經(jīng)常裝拆的場合,螺釘受拉力,地腳螺栓聯(lián)接,二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件,螺栓、螺母、螺釘、墊圈等,5-3 螺紋連接的預(yù)緊,預(yù)緊的目的保證可靠性、緊密性,防止聯(lián)接松動,提高聯(lián)接的緊密性,提高聯(lián)接的緊密性,預(yù)緊方法：,螺旋副摩擦阻力矩,螺母和支承面上的摩擦阻力矩,擰緊力矩

3、與預(yù)緊力的關(guān)系：,螺旋副摩擦阻力矩,螺母和支承面上的摩擦阻力矩,（二）控制預(yù)緊力的方法 原因：T F 拉斷、滑扣 T不能滿足工作要求 方法：1.控制應(yīng)力或應(yīng)變 2.控制擰緊力矩 3.控制擰緊力臂 4.測量螺栓伸長量,5-3 螺紋連接的防松,1、摩擦防松,螺紋升角=1o42 3o2,v= 6.5o 10.5o,防松的根本問題： 防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動,摩擦防松：自鎖螺母,2、機(jī)械防松,機(jī)械防松：串聯(lián)鋼絲防松,3、其他防松:破壞螺紋副關(guān)系防松,防松的根本問題： 防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動,5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì),一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1、連接接合面的幾何形狀要有對稱性；,3、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距

4、和邊距；,2、減小螺栓受力，盡量受力均勻。,螺栓布置靠近邊緣,螺栓排數(shù)不宜過多,4、分布在圓周上的螺栓數(shù)目多為偶數(shù)；,5、避免螺栓承受附加的彎曲載荷,二、螺栓組連接的受力分析,螺栓組受力分析的目的：,分析螺栓組中各螺栓的受力情況，找出 受力最大的螺栓，以便進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。,螺栓組所受的外載情況：,幾點(diǎn)假設(shè)： （1）所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同； （2）螺栓的對稱中心與連接結(jié)合面的形心重合； （3）受載后連接結(jié)合面仍保持為平面。,用普通螺栓連接,連接的不滑移條件：,1、受橫向載荷的螺栓組連接,用鉸制孔螺栓連接,螺栓受剪力,Z螺栓的數(shù)目,F0=100N,z=3,f =0.15, Ks=1

5、.2求F=?,不滑移條件：,2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接,a.用普通螺栓連接,連接的不轉(zhuǎn)動條件：,T=10Nm,z=6, f =0.15, Ks=1.2求F0=?,r1,r2,不轉(zhuǎn)動條件：,r1 =60mm,r2 =100mm,b.采用鉸制孔螺栓連接,受載最大的螺栓 所受剪力,T=10Nm, z=6, 求Fmax=?,r1,r2,r1 =60mm,r2 =100mm,鉸制孔螺栓連接,3、受軸向力的緊螺栓組連接,工作拉力,4、受傾覆力矩M的螺栓組連接,應(yīng)滿足的條件：,1、螺栓的強(qiáng)度條件,2,3,受力最大的螺栓是哪個(gè)？,繞軸y-y受傾覆力矩M=10Nm, 求Fmax=?,L1=80,若繞軸x-x受傾覆力

6、矩M=10Nm, 求Fmax=?,L2=60,5-6 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算,受拉螺栓斷裂 受剪螺栓圧潰或剪斷,一、受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算,1、 僅受預(yù)緊力,1.3系數(shù)是考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響,設(shè)計(jì)式,驗(yàn)算式,減載銷 減載套筒 減載鍵,例1：普通螺栓連接，3個(gè)螺栓,=200MPa, f =0.15, Ks=1.2,F=15000N,求所需螺栓的直徑d1？,1)不滑移條件：,=20 000N,2)強(qiáng)度條件：,=12.86mm,查標(biāo)準(zhǔn),2、受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接 強(qiáng)度計(jì)算,工作拉力,預(yù)緊力,螺栓承受的總拉力,？,？,再受工 作載荷,螺栓所受的總拉力,殘余預(yù)緊力,靜強(qiáng)度計(jì)算,當(dāng)工作拉力 F 變化時(shí)

7、，應(yīng)驗(yàn)算 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù),1.3,強(qiáng)度 條件：,相對剛度,總拉力,殘余預(yù)緊力,按 判定強(qiáng)度計(jì)算方法,驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。,3、受剪螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算,剪切強(qiáng)度,失效形式：,擠壓強(qiáng)度,注意：-螺栓材料； p-螺栓或孔壁較弱的材料,例:圖示氣缸蓋用6個(gè)普通螺栓連接,已知?dú)飧讐毫=2MPa，D=80mm,取 試求: 1、螺栓小徑d1； （F-工作拉力） 2、安裝時(shí)預(yù)緊力,解：1、求工作拉力F,2、求總拉力F2,3、求螺栓小徑,4、求螺栓的預(yù)緊力,例：圖示氣缸用10個(gè)M10（小徑d1=8.3mm）普通螺栓連接。已知?dú)飧字睆紻=100mm，工作壓力p=04MPa，螺栓連接的相對剛度cb/(cm+c

8、b)=0.86,安裝預(yù)緊力F0=5410N。螺栓材料的極限應(yīng)力圖如圖示 1、若取安全系數(shù)S=1.5，驗(yàn)算螺栓的靜強(qiáng)度 2、在極限應(yīng)力圖上，標(biāo)出螺栓的工作應(yīng)力點(diǎn)W，確定其極限應(yīng)力點(diǎn)W。,例：一橫板用兩個(gè)普通螺栓聯(lián)在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，d=100mm, f =0.15, , 試求螺栓小徑d1.,解: 1、將外力P 向螺栓組形心簡化。,螺栓組受載,橫向力： P 轉(zhuǎn)矩： T=PL =800000Nmm,2、分析在各載荷作用下，每個(gè)螺栓的受力。,=2828N,3、求合力,4、求螺栓的預(yù)緊力,不滑移條件：,5、求螺栓小徑d1,6、討論 1）其他條件不變，使螺栓之間的距離由100增至

9、200mm,對連接有何影響？,合力：,結(jié)論：受轉(zhuǎn)矩和傾覆力矩作用的螺栓組，螺栓應(yīng)遠(yuǎn)離螺栓組形心或旋轉(zhuǎn)軸線。,2) 當(dāng)螺栓布置方式發(fā)生改變時(shí), 會有何影響？,2) 如果采用鉸制孔螺栓，會有何影響？,求合力,用剪切強(qiáng)度計(jì)算螺栓直徑,校核配合面的擠壓強(qiáng)度,橫向載荷P 傾覆力矩,3、按不滑移條件求預(yù)緊力,不滑移條件：,4、求總拉力F2,5、求螺栓小徑,6、接合面是否出現(xiàn)間隙？,5-7 螺紋連接件的材料及其許用應(yīng)力,螺栓性能等級：（表5-8） 3.6，4.6，4.8，5.6， 5.8 6.8，8.8，9.8，10.9，12.9,屈服極限/MPa,900,=1000.9,螺母性能等級：（表5-9） 4，5

10、，6，8，9，10，12,螺母性能等級： 4 5 6 8 9 10 12,螺栓性能等級： 3.6，4.6，4.8(d16) 3.6，4.6，4.8 (d16) 5.6， 5.8 6.8 8.8 9.8 (d16) 10.9 12.9,螺紋連接件的許用應(yīng)力：,塑性材料：,脆性材料：,一、降低應(yīng)力幅,5-8 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施,1、減小螺栓剛度（空心螺栓、加長螺栓）,2、增大被連接件剛度（金屬墊片）,3、減小螺栓剛度、增大被連接件剛度，同時(shí)增加預(yù)緊力,二、改善螺紋牙間的載荷分布,懸置螺母,環(huán)槽螺母,內(nèi)斜螺母,三、減小應(yīng)力集中（大圓角和卸載結(jié)構(gòu)）,1.冷鐓螺栓頭，滾壓螺紋； 2. 采用氮化、氰化

11、、噴丸處理。,四、采用合理的制造方法,圖示支座用4個(gè)螺釘連接,已知P=5600N，夾角a=45,h=320mm, L=140mm,b=150mm, 取摩擦系數(shù) f =0.15, 防滑系數(shù)Ks=1.2,試設(shè)計(jì)螺栓連接.,PH作用下每個(gè)螺栓工作拉力：,M作用下 螺栓工作拉力：,工作拉力,不滑移條件:M 作用對摩擦力沒有影響,校核連接安全的工作的必要條件：,1、連接結(jié)合面下端不壓潰條件 2、連接結(jié)合面上端不出現(xiàn)縫隙的條件,圖示兩根梁用兩塊鋼蓋板和八個(gè)4.6級普通螺栓連接，材料的屈服極限為240MPa。梁受到的拉力F=32kN，取結(jié)合面摩擦系數(shù)f=0.2，安全系數(shù)S=1.5，防滑系數(shù)Ks=1.2。試確

12、定所需螺栓的小徑。,圖示凸緣聯(lián)軸器用6個(gè)普通螺栓連接。已知螺栓分布直徑D=200mm，傳遞的扭矩T=500Nm。螺栓材料的許用應(yīng)力 ，結(jié)合面摩擦系數(shù)f=0.2，取防滑系數(shù)KS=1.2，試求所需螺栓小徑。,圖示為一圓盤鋸，鋸片直徑D=600mm，鋸齒上的作用力Ft=400N，用螺母將其加緊在壓板中間。已知墊片與鋸盤間的摩擦系數(shù)f=0.15，墊片平均直徑D1=200mm，防滑系數(shù)Ks=1.2，軸材料的許用拉伸應(yīng)力s=60MPa。試計(jì)算軸端的所需的螺紋直徑。,D,D1,圖示吊架用兩個(gè)螺栓連接，每個(gè)螺栓的預(yù)緊力F0=2000N，被連接件的剛度與螺栓剛度之比為cm/cb=3，螺栓材料的屈服極限 ，安全系數(shù)S=1.5，螺栓的小徑d1=13.835mm，試確定該吊架能承受的最大負(fù)載（設(shè)計(jì)要求結(jié)合面不能出現(xiàn)縫隙）。,圖示方形蓋板用4個(gè)螺釘與箱體連接，蓋板中心O點(diǎn)的吊環(huán)受拉力FQ=10kN。 （1）求單個(gè)螺栓的總拉力，取殘余預(yù)緊力為工作拉力的0