第3部分螺紋連接

1、第3部分螺紋連接 靜連接靜連接 動連接動連接運動副運動副 與動力與動力 源組合源組合 零件零件 構(gòu)件構(gòu)件機構(gòu)機構(gòu) 機器機器 靜連接靜連接 動連接動連接 (運動副運動副) 可拆連接：螺紋連接、鍵連接、銷連接等可拆連接：螺紋連接、鍵連接、銷連接等 不可拆連接：鉚接、焊接、膠接等不可拆連接：鉚接、焊接、膠接等 第3部分螺紋連接 （一）螺紋的類型和應(yīng)用（一）螺紋的類型和應(yīng)用 1 螺紋形成螺紋形成 螺旋線形成：傾斜線繞在圓柱體上螺旋線形成：傾斜線繞在圓柱體上 形成的曲線形成的曲線 螺紋形成：平面圖形沿螺旋線形成螺紋形成：平面圖形沿螺旋線形成 三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋三角形、矩形、梯形、鋸齒

2、形、半圓形螺紋 螺旋線的數(shù)目螺旋線的數(shù)目(線數(shù)線數(shù)):單線、多線單線、多線 旋向旋向(螺旋線方向螺旋線方向)：常用右旋，特殊要求時用左旋：常用右旋，特殊要求時用左旋 問題：旋向判斷問題：旋向判斷 ？ 粗牙螺紋粗牙螺紋 一般連接一般連接 細牙螺紋細牙螺紋 d1大、強度大、自鎖性好，常用于變載大、強度大、自鎖性好，常用于變載 d2 S P 連接連接傳動傳動 第五章第五章 螺紋連接螺紋連接 5-1 螺紋螺紋 第3部分螺紋連接 螺紋旋向判斷螺紋旋向判斷 旋向旋向(螺旋線方向螺旋線方向)：常用右旋，特殊：常用右旋，特殊 要求時用左旋要求時用左旋 旋向判斷旋向判斷: (1)軸線垂直放，右邊高軸線垂直放，右

3、邊高右旋右旋 左左邊高邊高左旋左旋 (2)右手右手旋，前進旋，前進右旋右旋 左手左手旋，前進旋，前進左旋左旋 第3部分螺紋連接 d2 （二）螺紋的主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù) 大徑大徑d、D：最大直徑：最大直徑公稱直徑公稱直徑 小徑小徑d1：外螺紋的危險剖面直徑：外螺紋的危險剖面直徑 強度直徑強度直徑 中徑中徑d2、D2：假想直徑，牙型溝槽：假想直徑，牙型溝槽 寬與牙的寬度相等寬與牙的寬度相等 計算直徑計算直徑 螺距螺距P：相鄰兩牙軸向距離：相鄰兩牙軸向距離 導(dǎo)程導(dǎo)程S：同一條螺紋線的相鄰兩牙間：同一條螺紋線的相鄰兩牙間 的軸向距離，的軸向距離，S = nP 升角升角 ：螺紋線的切線與其軸線的

4、垂直平面所成的夾角：螺紋線的切線與其軸線的垂直平面所成的夾角 牙型角牙型角a a ：螺紋兩側(cè)邊的夾角：螺紋兩側(cè)邊的夾角 d1 D, d S P 第3部分螺紋連接 5-2 5-2 螺紋螺紋連接的連接的類型和標準連接件類型和標準連接件 1.1.螺栓連接螺栓連接 F F 裝拆方便裝拆方便 螺栓受拉螺栓受拉 F F 0 F預(yù)緊力預(yù)緊力 普通螺栓連接普通螺栓連接 （一）螺紋（一）螺紋連接的基本連接的基本類型類型 第3部分螺紋連接 鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接螺栓受剪切、擠壓螺栓受剪切、擠壓 用于橫向載荷大的用于橫向載荷大的連接連接 F F 第3部分螺紋連接 2. 雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接 用于經(jīng)常裝拆的

5、場合用于經(jīng)常裝拆的場合 雙頭螺柱雙頭螺柱受拉受拉 0 F預(yù)緊力預(yù)緊力 F F 第3部分螺紋連接 3. 螺釘連接螺釘連接用于不經(jīng)常裝拆的場合用于不經(jīng)常裝拆的場合 螺釘螺釘受拉受拉 0 F預(yù)緊力預(yù)緊力 F F 第3部分螺紋連接 4.緊定螺釘連接緊定螺釘連接 多用于軸上零件多用于軸上零件 的固定，傳遞較的固定，傳遞較 小的力。小的力。 錐端螺釘連接錐端螺釘連接 平端螺釘連接平端螺釘連接 圓柱端螺釘連接圓柱端螺釘連接 第3部分螺紋連接 其他連接其他連接 地腳螺栓連接、吊環(huán)螺栓連接、地腳螺栓連接、吊環(huán)螺栓連接、 T形槽螺栓連接形槽螺栓連接 第3部分螺紋連接 （二）標準螺紋連接件二）標準螺紋連接件 螺栓螺

6、栓 普通螺栓普通螺栓 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓 雙頭螺柱雙頭螺柱 螺釘螺釘 連接螺釘連接螺釘 緊定螺釘、自攻螺釘緊定螺釘、自攻螺釘 螺母：六角螺母、圓螺母螺母：六角螺母、圓螺母 墊圈：平墊圈、斜墊圈墊圈：平墊圈、斜墊圈 螺紋連接件通過組合形成螺紋連接螺紋連接件通過組合形成螺紋連接 第3部分螺紋連接 5-3 5-3 螺紋螺紋連連接的接的預(yù)預(yù)緊緊 目的：防止松動目的：防止松動提高連接的提高連接的 可靠性、強度、緊密性?？煽啃浴姸?、緊密性。 螺母擰緊時螺母擰緊時預(yù)緊力預(yù)緊力F0 擰緊阻力矩擰緊阻力矩 T 的大小：的大?。?螺旋副間的摩擦力矩螺旋副間的摩擦力矩 T1 ： 螺母與支承面間摩擦力矩螺母與支承

7、面間摩擦力矩 T2 ： 螺栓螺栓預(yù)緊拉力預(yù)緊拉力F F0 0 被連接件被連接件預(yù)緊壓力預(yù)緊壓力F F0 0 施加在扳手上的力施加在扳手上的力FT d0.2FTTT 021 )tan( 2 d FT v 2 01 2 0 2 0 3 0 3 o 0c2 dD dD Ff 3 1 T T F0 F0 LFTTT T21 T1 T2 第3部分螺紋連接 控制控制擰緊力矩擰緊力矩的扳手的扳手 定力矩扳手定力矩扳手 測力矩扳手測力矩扳手 第3部分螺紋連接 5-45-4 螺紋連接的防松螺紋連接的防松 靜載荷：靜載荷：r rv(自鎖自鎖) + 預(yù)緊后摩擦力預(yù)緊后摩擦力可可 以防止松動以防止松動 動載荷：摩擦力

8、減小、消失動載荷：摩擦力減小、消失不可靠不可靠 螺紋連接防松的實質(zhì)在于限制螺旋副的相對螺紋連接防松的實質(zhì)在于限制螺旋副的相對 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 螺紋連接防松的方法按工作原理可分為螺紋連接防松的方法按工作原理可分為: 1 摩擦防松摩擦防松 2 機械防松機械防松 3 其它：破壞螺紋副關(guān)系（鉚沖、粘接、焊接）其它：破壞螺紋副關(guān)系（鉚沖、粘接、焊接） 第3部分螺紋連接 1 摩擦防松摩擦防松 使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終 有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動的摩擦阻力矩有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動的摩擦阻力矩 彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母 (雙螺母雙螺

9、母)防松防松 第3部分螺紋連接 對頂螺母防松對頂螺母防松 第3部分螺紋連接 2 . 機械防松機械防松 用機械裝置把螺母和螺栓連成一體，消除了用機械裝置把螺母和螺栓連成一體，消除了 它們之間相對轉(zhuǎn)動的可能性它們之間相對轉(zhuǎn)動的可能性 開口銷、止動墊圈、串聯(lián)鋼絲防松開口銷、止動墊圈、串聯(lián)鋼絲防松 螺栓螺栓 開槽螺母開槽螺母 開口銷開口銷 裝配圖裝配圖 第3部分螺紋連接 止動墊圈止動墊圈防松防松 用機械裝置把螺母和螺栓連成一體，消除了它們之用機械裝置把螺母和螺栓連成一體，消除了它們之 間相對轉(zhuǎn)動的可能性間相對轉(zhuǎn)動的可能性 第3部分螺紋連接 串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松 正確 錯誤 用機械裝用機械裝 置把螺

10、母置把螺母 和螺栓聯(lián)和螺栓聯(lián) 成一體，成一體， 消除了它消除了它 們之間相們之間相 對轉(zhuǎn)動的對轉(zhuǎn)動的 可能性可能性 第3部分螺紋連接 3 其它：破壞螺紋副關(guān)系其它：破壞螺紋副關(guān)系 焊接焊接 鉚沖鉚沖 第3部分螺紋連接 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 1、連接接合面的幾何形狀要有對稱性、連接接合面的幾何形狀要有對稱性 第3部分螺紋連接 2 2、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距 3 3、分布在圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)為偶數(shù)、分布在圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)為偶數(shù) 4 4、避免附加應(yīng)力、避免附加應(yīng)力 F 凸臺與沉孔凸臺與沉孔 斜面墊圈斜面墊圈 第3部分螺紋連接 進行螺栓組連接受力分析的目的是：

11、進行螺栓組連接受力分析的目的是： 找出螺栓組中受力最大的螺栓及其工作載找出螺栓組中受力最大的螺栓及其工作載 荷（即螺栓所受的力）。假定：荷（即螺栓所受的力）。假定： 1、同一組螺栓的材料、規(guī)格、預(yù)緊力等完、同一組螺栓的材料、規(guī)格、預(yù)緊力等完 全相同；全相同； 2、螺栓組對稱中心與結(jié)合面形心重合、螺栓組對稱中心與結(jié)合面形心重合 3、受載后，結(jié)合面仍保持為平面（剛體）、受載后，結(jié)合面仍保持為平面（剛體） 4、螺栓變形在彈性范圍內(nèi)、螺栓變形在彈性范圍內(nèi)符合虎克定符合虎克定 律。律。 （二（二）螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析 第3部分螺紋連接 1 1、受橫向載荷的螺栓組連接受橫向載荷的螺栓組

12、連接 鉸制孔鉸制孔用用螺栓連接螺栓連接 F F F Z F F 螺栓受剪力螺栓受剪力 第3部分螺紋連接 用普通螺栓連接用普通螺栓連接 F F 0 F 0 F fF0 FKZifF S0 連接的不滑移條件：連接的不滑移條件： fZi FK F S 0 1i 2i 第3部分螺紋連接 2 2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接 fF 0 fF 0 i r T 用普通螺栓連接用普通螺栓連接 TKrfF Si z 1i 0 連接的不滑移條件：連接的不滑移條件： z 1i i S 0 rf TK F 第3部分螺紋連接 鉸制孔鉸制孔用用螺栓連接螺栓連接 i i max max r F r F z 1i

13、ii TrF z 1i 2 i max max r Tr F 受載最大的螺受載最大的螺 栓所受剪力栓所受剪力 T max r max F i r i F 第3部分螺紋連接 3.3.受軸向受軸向載荷載荷的螺栓組連接的螺栓組連接 氣缸螺栓連接圖氣缸螺栓連接圖 D p F F 4Z Dp Z F F 2 螺栓工作拉力螺栓工作拉力 第3部分螺紋連接 4、受傾覆力矩受傾覆力矩M的螺栓組連接的螺栓組連接 i i max max L F L F z 1i ii MLF z 1i 2 i max max L ML F 0 M i F max F max L i L A ZF0 p 0 pmax W M A Z

14、F 0 W M A ZF 0 pmin 第3部分螺紋連接 5-6 5-6 螺紋螺紋強度強度 一般設(shè)計步驟：一般設(shè)計步驟： 螺栓組受力和失效分析螺栓組受力和失效分析找出受力最大的螺栓找出受力最大的螺栓 單個螺栓受力分析和失效分析單個螺栓受力分析和失效分析 單個螺栓單個螺栓 強度計算強度計算確定螺栓的尺寸（直徑、長度）確定螺栓的尺寸（直徑、長度） 螺紋連接包括螺栓連接、雙頭螺柱連接和螺釘連接等螺紋連接包括螺栓連接、雙頭螺柱連接和螺釘連接等 僅討論螺栓（單個）連接的強度計算，其他連接也同僅討論螺栓（單個）連接的強度計算，其他連接也同 樣適用。樣適用。 松螺栓連接：無預(yù)緊力，只有工作拉力松螺栓連接：無

15、預(yù)緊力，只有工作拉力 緊螺栓連接：有預(yù)緊力，還有工作拉力緊螺栓連接：有預(yù)緊力，還有工作拉力 螺栓組連接螺栓組連接 第3部分螺紋連接 螺栓的主要失效形式螺栓的主要失效形式 1. 螺栓桿拉斷（普通螺栓）螺栓桿拉斷（普通螺栓） 2. 螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓）螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓） 3. 經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣 第3部分螺紋連接 （一）（一） 松螺栓連接強度計松螺栓連接強度計算算 受載荷形式受載荷形式軸向拉伸軸向拉伸(工作拉力工作拉力F) 失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (靜、疲勞靜、疲勞) 設(shè)計準則設(shè)計準則保證螺栓拉伸強度保證螺栓拉伸強度 強度條件：強度條件： ss

16、 設(shè)計計算方法：設(shè)計計算方法： 校核式校核式 : 設(shè)計式設(shè)計式: d 4F A F 2 1 4F d1 F 第3部分螺紋連接 （二）緊螺栓（二）緊螺栓強度強度 4 d F 2 1 0 16 d T 3 1 1 22 ca 3 4 d F 1.3 2 1 0 1.3系數(shù)是考慮擰轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的影響系數(shù)是考慮擰轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的影響 4F1.3 d 0 1 1 1、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓 F F 0 F 0 F 31 0.5 校核式校核式 設(shè)計式設(shè)計式: 第3部分螺紋連接 fFF0 0.2f 5FF 0 靠摩擦力傳遞橫向載荷的普通螺栓靠摩擦力傳遞橫向載荷的普通螺栓連連 接，在沖擊、振動或變載

17、荷下，由于接，在沖擊、振動或變載荷下，由于 摩擦系數(shù)的變動使摩擦系數(shù)的變動使連連接可靠性降低，接可靠性降低， 而且所需螺栓直徑較大（使結(jié)合面不而且所需螺栓直徑較大（使結(jié)合面不 滑移所需產(chǎn)生摩擦力滑移所需產(chǎn)生摩擦力F的預(yù)緊力為：的預(yù)緊力為： 若若 因此，常用各種抗剪零件來承受橫因此，常用各種抗剪零件來承受橫 向載荷向載荷。 第3部分螺紋連接 2 2、承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓、承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓 氣缸螺栓連接圖氣缸螺栓連接圖 D p 0 F F 預(yù)緊力預(yù)緊力 0 F FFF 02 螺栓承受的總拉力螺栓承受的總拉力 ？ FFF 02 2 F？ 4Z Dp Z F F 2 螺栓工作拉力螺

18、栓工作拉力 第3部分螺紋連接 未擰緊未擰緊 0 F b m F 1 F 1 F 已受工已受工 作載荷作載荷 F FFF 12 螺栓所受的總拉力螺栓所受的總拉力 殘殘 余余 預(yù)預(yù) 緊緊 力力 m 0 F 已擰緊已擰緊, ,未未 受工作載荷受工作載荷 第3部分螺紋連接 0 F 力力 變形變形 b m 力力 變形變形 0 F 第3部分螺紋連接 0 F 變形變形 力力 m b 2 2 F F 1 F b m F F CF b m b 0 bb F tanC CFF m m 0 mm F tanC F CC C F mb b F CC C FFFF mb b 002 F CC C FF mb m 10

19、第3部分螺紋連接 相對剛度相對剛度 總拉力總拉力 mb b CC C FFF CC C FF 1 mb b 02 2 F mb b CC C 02 FF mb CC FFF 02 2 F mb CC 總拉力總拉力 與螺栓相對剛度系數(shù)與螺栓相對剛度系數(shù) 有關(guān)有關(guān): 總拉力約等于預(yù)緊力；總拉力約等于預(yù)緊力； 為了減小總拉力為了減小總拉力 1 1）螺栓直徑取小，整個結(jié)構(gòu)尺寸??；）螺栓直徑取小，整個結(jié)構(gòu)尺寸??； 2 2）螺母下加彈性墊片；）螺母下加彈性墊片； 3 3）被連接件間加剛性墊片。）被連接件間加剛性墊片。 若若 若若 總拉力等于預(yù)緊力加上工作載荷總拉力等于預(yù)緊力加上工作載荷 b C m C 第

20、3部分螺紋連接 4F1.3 d 2 1 總拉力總拉力 F CC C FF mb m 10 d0.2FT 0 S s 靜強度計算靜強度計算 當工作拉力當工作拉力 F 變化時，應(yīng)驗算疲勞強變化時，應(yīng)驗算疲勞強 度安全系數(shù)。度安全系數(shù)。 FFF CC C FF 1 mb b 02 4 d F 1.3 2 1 2 擰緊阻力矩擰緊阻力矩 第3部分螺紋連接 1 F F F2 F 1 F F2 0 F 力力 變形變形 m b 第3部分螺紋連接 C 4 d F 2 1 0 min 4 d F 2 1 2 max 按按 ，判定強度計算方法，判定強度計算方法, , 驗算疲勞強度安全系數(shù)。驗算疲勞強度安全系數(shù)。 Cmin a m 1 K s N M M N 第3部分螺紋連接 20 FF F CC C 2 1 2 FF mb b02 a 2 1mb b 2 1 mb b a d 2F CC C d 4 F CC C 2 1 當工作載荷在當工作載荷在0與與F之間變化時，螺栓所受的之間變化時，螺栓所受的 總拉力在總拉力在 螺栓的拉力變化幅值為：螺栓的拉力變化幅值為： 故應(yīng)滿足應(yīng)力幅的強度條件為：故應(yīng)滿足應(yīng)力幅的強度條件為： 之間變化之間變化 第3部分螺紋連接 min L 0 d 3、承受工作剪力的緊螺栓連接、承受工作剪