第9章 螺紋聯(lián)接2

1、四四 、螺紋連接的預(yù)緊和防松、螺紋連接的預(yù)緊和防松（一）利用摩擦力防松（一）利用摩擦力防松（二）機(jī)械防松（二）機(jī)械防松（三）永久防松（三）永久防松 摩擦防松摩擦防松： 對頂螺母 彈簧墊圈 自鎖螺母正確不正確機(jī)械防松機(jī)械防松： 開口銷與六角 開槽螺母 止動墊圈 串聯(lián)鋼絲永久防松：永久防松：2.2.單個螺栓的強(qiáng)度計算單個螺栓的強(qiáng)度計算一、螺栓的失效形式一、螺栓的失效形式二、受拉螺栓的二、受拉螺栓的強(qiáng)度計算強(qiáng)度計算三、三、受剪螺栓的受剪螺栓的強(qiáng)度計算強(qiáng)度計算四、常用材料與許用應(yīng)力：四、常用材料與許用應(yīng)力：一、螺栓的失效形式一、螺栓的失效形式約約15%約約20%約約65%受拉螺栓受拉螺栓 拉斷拉斷 螺

2、紋塑性變形螺紋塑性變形 受剪螺栓受剪螺栓剪斷、擠壓潰剪斷、擠壓潰動畫動畫二、受拉螺栓的強(qiáng)度二、受拉螺栓的強(qiáng)度F工作工作拉力拉力松聯(lián)接松聯(lián)接緊聯(lián)接緊聯(lián)接F0預(yù)緊預(yù)緊拉力拉力緊聯(lián)接緊聯(lián)接F0預(yù)緊拉力預(yù)緊拉力F工作拉力工作拉力FA、松聯(lián)接螺栓強(qiáng)度計算：、松聯(lián)接螺栓強(qiáng)度計算：工作前，螺栓不受力；工作前，螺栓不受力； 工作后，螺栓受拉力工作后，螺栓受拉力F。危險截面危險截面d1421dFAF設(shè)計公式設(shè)計公式強(qiáng)度公式強(qiáng)度公式41Fd 螺栓材料的許用應(yīng)力螺栓材料的許用應(yīng)力1) 只受預(yù)緊拉力只受預(yù)緊拉力Fo的螺栓的螺栓:5 . 0162)tan(312ddFvoFFFoFoFfFf第四第四強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論應(yīng)力

3、應(yīng)力AFoTWT1421dA1631dWT載荷載荷預(yù)緊拉力預(yù)緊拉力F0 和和 扭矩扭矩T1強(qiáng)度公式：強(qiáng)度公式：3 . 1AFo危險截面危險截面d1 3 . 1322 vB 緊連接緊連接設(shè)計式設(shè)計式滿足預(yù)緊拉力滿足預(yù)緊拉力Fo時，螺栓小徑的最小值：時，螺栓小徑的最小值：3 . 14xFod1條件：適用于條件：適用于M10 M68 的單頭、螺栓。的單頭、螺栓。預(yù)緊拉力預(yù)緊拉力F Fo o= =？1.31.3是考慮螺紋副中是考慮螺紋副中 扭矩扭矩 的作用而引入的修正系數(shù)的作用而引入的修正系數(shù)。fmzFKFfo由被聯(lián)接件不滑移條件決定。由被聯(lián)接件不滑移條件決定。即：即：Ff ZfFo 而而 Ff mK

4、f 考慮接合面間的可靠性系數(shù)考慮接合面間的可靠性系數(shù)F2）同時受預(yù)緊拉力）同時受預(yù)緊拉力Fo和軸向力和軸向力F的螺栓：的螺栓：FFFoFo單個螺栓單個螺栓工作前預(yù)緊工作前預(yù)緊螺栓受力螺栓受力T1 Fo1.3 螺栓受力螺栓受力 預(yù)緊力預(yù)緊力 Fo 螺栓的總拉力螺栓的總拉力 Fa F + Fo？工作后：工作后：軸向力軸向力 F螺栓的總拉力螺栓的總拉力Fa ：F軸軸向向力力被連被連接件：接件：螺栓：螺栓： 拉力拉力F01壓力壓力Fx 22 -2FFFoFoFo12FoF Fr rF Fr rF Fr rF Fr r12FFFFF F1 1F F1 1F F1 1F F1 1l1l )(D1FRFFa

5、 )(l l2 2l lD D- -2FR壓力壓力殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力FRFRFRFR力力變形圖變形圖FO122 -1 + FRFaFFO被聯(lián)被聯(lián)接件：接件：螺栓：螺栓：)(llD1FRFFa)(llD-2殘余預(yù)緊力FR靜不定靜不定（超靜）（超靜）2211l ll lppFCFC 連接件剛度連接件剛度C1：被連接件剛度被連接件剛度C2： 力平衡條件力平衡條件Fa = F + FR 變形協(xié)調(diào)條件變形協(xié)調(diào)條件 1 =2 物理條件物理條件1CFoFaDl12CFRF0-Dl螺栓總拉力螺栓總拉力FCCCFoFa211)(相相對對剛剛度度被聯(lián)接件的壓力被聯(lián)接件的壓力21CCC2FR= FO - F （

6、）-聯(lián)立聯(lián)立2討論：討論：a. 相對剛度相對剛度2 -1+ FRFaFFoFCCC212FCCC211C2比比C1影響大影響大,外力分給被聯(lián)接件多好外力分給被聯(lián)接件多好?促使促使 C2 C1，211CCC金屬墊片金屬墊片0.20.3皮革墊片皮革墊片0.7銅皮石棉墊片銅皮石棉墊片0.8橡膠墊片橡膠墊片0.9FCCC211螺栓可細(xì)、小螺栓可細(xì)、小, 在允許的條件下在允許的條件下, 用剛度大的墊圈用剛度大的墊圈C1FC2多個螺栓多個螺栓, 細(xì)螺栓布局細(xì)螺栓布局討論：討論：b.b.（2 2 - -）被聯(lián)接件緊密性被聯(lián)接件緊密性(2 -)0，（2 -) = 0，此件密閉此件密閉(有壓應(yīng)力有壓應(yīng)力) FR

7、某值某值 (2 -) 0，此件貼合此件貼合(無壓應(yīng)力無壓應(yīng)力) FR= 0此件有縫隙此件有縫隙 FR 0靜力強(qiáng)度條件靜力強(qiáng)度條件:43 . 121dFa設(shè)計公式設(shè)計公式:3 . 14xFad1FCCCFR211)( FFRFa FCCCFRF0212)( Fa軸向力軸向力F為交變載荷：為交變載荷： 最大載荷最大載荷(靜靜)強(qiáng)度強(qiáng)度:強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件 應(yīng)力幅應(yīng)力幅: 重要的聯(lián)接用安全系數(shù)重要的聯(lián)接用安全系數(shù):43 . 121dFa42/ )(21aoadFFa-FPFCCCmbbFFoFa時間時間變形變形三、受剪螺栓的強(qiáng)度計算三、受剪螺栓的強(qiáng)度計算F /2 FF /2 h3 h1h2兩兩d0中取

8、大。中取大。設(shè)計公式：設(shè)計公式：min0pLFd40mFd 螺栓受剪切力螺栓受剪切力F剪切剪切420dmF 擠壓擠壓min0ppLdF強(qiáng)度公式：強(qiáng)度公式：聯(lián)接中弱者聯(lián)接中弱者螺栓的螺栓的L=h2L=h1+h3中取小值中取小值動畫動畫四、常用材料與許用應(yīng)力：四、常用材料與許用應(yīng)力： 螺栓材料：螺栓材料：低碳鋼低碳鋼Q215，10號鋼號鋼中碳鋼中碳鋼Q235，35，45號鋼號鋼合金鋼合金鋼15Cr，30CrMnSi常用材料：常用材料：要求：要求：強(qiáng)度高，強(qiáng)度高，韌性好，可塑性好韌性好，可塑性好工藝性好工藝性好特殊用途：特殊用途：耐酸耐酸CrNi耐高溫耐高溫 CrMo導(dǎo)電導(dǎo)電銅鋁合金銅鋁合金i 螺栓

9、強(qiáng)度等級：螺栓強(qiáng)度等級：螺栓、螺柱及螺釘?shù)男阅艿燃壉砺菟?、螺柱及螺釘?shù)男阅艿燃壉?-8國標(biāo)規(guī)定，按機(jī)械性能分為十級。國標(biāo)規(guī)定，按機(jī)械性能分為十級。由兩位數(shù)字表示，如由兩位數(shù)字表示，如 3.6, 4.6 12.9小數(shù)點(diǎn)前小數(shù)點(diǎn)前,如如 4.6的的 4=Blim/100, Blim =400Mpa Slim=(6400)/10=240Mpa小數(shù)點(diǎn)后小數(shù)點(diǎn)后,如如 4.6的的)(106limlimBS螺母也有等級標(biāo)準(zhǔn)。而墊片等其他件均以等螺母也有等級標(biāo)準(zhǔn)。而墊片等其他件均以等強(qiáng)度原則確定。強(qiáng)度原則確定。4強(qiáng)度極強(qiáng)度極,6屈服極屈服極 許用應(yīng)力：許用應(yīng)力：安全系數(shù)安全系數(shù)S 與以下因素有關(guān)：與以下因素

10、有關(guān)：SsS 由強(qiáng)度由強(qiáng)度 等級確定等級確定 聯(lián)接性質(zhì)聯(lián)接性質(zhì)松聯(lián)接松聯(lián)接緊聯(lián)接緊聯(lián)接靜載荷靜載荷 載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)變載荷變載荷重要程度重要程度控制預(yù)緊力控制預(yù)緊力不控制預(yù)緊力不控制預(yù)緊力 螺栓類型螺栓類型受拉螺栓受拉螺栓受剪螺栓受剪螺栓碳鋼碳鋼 材質(zhì)材質(zhì)合金鋼合金鋼已知：螺栓橫向力已知：螺栓橫向力 =1175NKf = 1.3 f = 0.15 不控制預(yù)緊力不控制預(yù)緊力,螺栓為螺栓為4.6級。求螺栓直徑。級。求螺栓直徑。用受剪螺栓用受剪螺栓MPaSs965 . 2240mmd9 . 3117540d0 = 4M = 3用受拉螺栓用受拉螺栓MPaSs604240NfFKFf1105715. 011753 . 1max0mmFdp88.163.141M20d1=17.29mmP例：例：討論討論: 上例可知上例可知, 受拉螺栓使用方便受拉螺栓使用方便, 但比受剪但比受剪螺栓結(jié)構(gòu)大。螺栓結(jié)構(gòu)大。 組合應(yīng)用：組合應(yīng)用： 材材料料靜靜 載載 荷荷變變 載載 荷荷M6M16M16M30M306M60M6M16M16M30碳素鋼碳素鋼5 44 2.52.5 212.5 8.58.5合金鋼合金鋼5.7 55 3.43.4 310 6.86.8控制預(yù)緊力時緊螺栓連接的安全系數(shù)控制預(yù)緊力時緊螺栓連接的安全系數(shù)S=1.2 1.5不控制預(yù)緊力時緊螺栓連接的安全系數(shù)：不