第15章 連接設(shè)計(jì)-2012-螺栓課件

1、第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)第15章 聯(lián)接設(shè)計(jì)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)桑塔納轎車桑塔納轎車15.1 螺紋連接的類型和防松螺紋連接的類型和防松第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)機(jī)床機(jī)床第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)摩托車摩托車第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)飛機(jī)機(jī)翼飛機(jī)機(jī)翼第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)化工管道化工管道第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)自行車自行車第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)鎖緊螺母鎖緊螺母第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)汽車輪胎汽車輪胎第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)螺旋線的形成螺旋線的形

2、成：將直角三角形將直角三角形( (直角底邊長(zhǎng)直角底邊長(zhǎng) d d2 2) )繞到直徑為繞到直徑為d d2 2的圓柱體上，其斜邊即在圓柱的圓柱體上，其斜邊即在圓柱體上形成螺旋線。體上形成螺旋線。 螺紋的形成螺紋的形成：取一通過(guò)圓柱體軸線的平面圖形取一通過(guò)圓柱體軸線的平面圖形( (三角形、矩形、三角形、矩形、梯形等梯形等) )沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，該圖形在空間形成的體形即為螺紋。沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，該圖形在空間形成的體形即為螺紋。 22S15.1 螺螺 紋紋 參參 數(shù)數(shù)一、螺紋的形成一、螺紋的形成2arctan()Sd第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)二、螺紋的主要參數(shù)二、螺紋的主要參數(shù)d2dd1P d d2 d

3、1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd 螺紋大徑，公稱直徑螺紋大徑，公稱直徑d1 螺紋小徑螺紋小徑d2 螺紋中徑螺紋中徑n 螺紋線數(shù)螺紋線數(shù)p 螺距螺距L 導(dǎo)程，導(dǎo)程，L = n.p 升角升角 牙型角牙型角 牙側(cè)角牙側(cè)角第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)1）按軸向剖面形狀（螺紋的牙型）三 、螺紋的種類：三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋管制螺紋矩形螺紋第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)2）按螺旋線數(shù)目分單頭螺紋：）易自鎖（故 ,r

4、多頭螺紋：用于傳動(dòng),第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)3）按螺旋線繞行方向分左旋右旋（常用）左旋右旋第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)15.2 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋聯(lián)接件 一、螺紋聯(lián)接主要類型一、螺紋聯(lián)接主要類型1、螺栓聯(lián)接、螺栓聯(lián)接dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)a) 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件不太厚，通孔不帶螺紋，螺桿被聯(lián)接件不太厚，通孔不帶螺紋，螺桿穿過(guò)通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工穿過(guò)通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中間隙不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方

5、便。作中間隙不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)b) 精密螺栓聯(lián)接精密螺栓聯(lián)接裝配后無(wú)間隙，主要承受橫裝配后無(wú)間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接。螺栓聯(lián)接。第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)2 2、雙頭螺栓聯(lián)接、雙頭螺栓聯(lián)接螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。適于常拆卸

6、而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。拆裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓拆裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。從被聯(lián)接件中擰出。(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)3 3、螺釘聯(lián)接、螺釘聯(lián)接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況適于受載較小情況(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)4 4、緊定螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一

7、零件表面或擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置。可傳遞不大的軸向力或扭矩位置。可傳遞不大的軸向力或扭矩。(a)(b)(a)(b)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)地腳螺栓聯(lián)地腳螺栓聯(lián)接接 吊環(huán)螺釘聯(lián)接吊環(huán)螺釘聯(lián)接 T T型槽螺栓型槽螺栓5、其它類型、其它類型第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)二、螺紋聯(lián)接件二、螺紋聯(lián)接件 1 1）螺栓）螺栓 普通螺栓普通螺栓 六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭六角頭，大六角頭, , 內(nèi)六內(nèi)六角角 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓螺紋部分直徑較小螺紋部分直徑較小rdadskl

8、skllgd1530輾制末端esrdadsklskllgd1530輾制末端es第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)各種螺栓各種螺栓第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì) 2 2）雙頭螺柱）雙頭螺柱兩端帶螺紋兩端帶螺紋 A A型型有退刀槽有退刀槽 B B型型無(wú)退刀槽無(wú)退刀槽bmlbXXdsd倒角端倒角端輾制末端輾制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端輾制末端輾制末端dsdbmlbXXA型B型第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)3 3）螺釘：）螺釘： 與螺栓區(qū)別與螺栓區(qū)別螺紋部分直徑較粗螺紋部分直徑較粗; ;全螺紋全螺紋. .nbXdktldRnbXdktldR第第1515章章 聯(lián)

9、接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)4 4）緊定螺釘）緊定螺釘 錐錐 端端適于零件表面硬度較低不常拆卸的場(chǎng)合適于零件表面硬度較低不常拆卸的場(chǎng)合 平平 端端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸大的平面，適于經(jīng)常拆卸 圓柱端圓柱端壓入軸上凹坑中，適于頂緊軸上零件的位置壓入軸上凹坑中，適于頂緊軸上零件的位置ltnd90Rltnd90R第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)5 5）自攻螺釘）自攻螺釘由螺釘攻出螺紋由螺釘攻出螺紋emsd3015emsd3015第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)6 6）螺母：六角螺母、鎖緊螺母、圓螺母、蝶形螺母、圓蓋）螺母：六角螺母

10、、鎖緊螺母、圓螺母、蝶形螺母、圓蓋螺母、法蘭螺母、加長(zhǎng)螺母等螺母、法蘭螺母、加長(zhǎng)螺母等第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)圓螺母圓螺母+ +止退墊圈止退墊圈帶有缺口，應(yīng)用時(shí)帶有缺口，應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中，外舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊母即被鎖緊六角螺母按六角螺母按厚度的不同，厚度的不同，分為標(biāo)準(zhǔn)、厚、薄型螺母分為標(biāo)準(zhǔn)、厚、薄型螺母.emsd3015emsd3015蝶形螺母蝶形螺母第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)7 7）墊圈）墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1

11、dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈放置在螺母和被聯(lián)接件之間，起保護(hù)支承表面等作用。放置在螺母和被聯(lián)接件之間，起保護(hù)支承表面等作用。斜墊圈為用于傾斜支承面的墊圈。斜墊圈為用于傾斜支承面的墊圈。第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)一、預(yù)緊一、預(yù)緊1、預(yù)緊目的、預(yù)緊目的保持正常工作。如氣缸螺栓聯(lián)接，有緊保持正常工作。如氣缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦密性要求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦力工作，增大聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松力工作，增大聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松能力等。能力等。螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接預(yù)緊過(guò)緊預(yù)緊過(guò)緊預(yù)預(yù)緊力過(guò)大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)

12、度緊力過(guò)大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)度預(yù)緊過(guò)松預(yù)緊過(guò)松預(yù)預(yù)緊力過(guò)小，工作不可靠緊力過(guò)小，工作不可靠 15.3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松松聯(lián)接松聯(lián)接緊聯(lián)接緊聯(lián)接第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)擰緊時(shí)螺母：擰緊時(shí)螺母：T=T1+T2T擰緊力矩?cái)Q緊力矩 T1螺紋摩擦阻力矩螺紋摩擦阻力矩 T2螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接件間的摩擦力矩螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接件間的摩擦力矩21()2F dTtg2cfTfFr 212 ()2cfF dTTTtgfFrTT2T1TT2T12 2、擰緊力矩、擰緊力矩004()fSdrSd為螺母支撐面外徑，為螺紋孔直徑其中其中第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)由于直徑

13、過(guò)小的螺栓，容易在擰緊時(shí)過(guò)載拉斷，所以對(duì)于由于直徑過(guò)小的螺栓，容易在擰緊時(shí)過(guò)載拉斷，所以對(duì)于重要的聯(lián)接不宜小于重要的聯(lián)接不宜小于M10M14對(duì)于對(duì)于M10M68的粗牙螺紋：的粗牙螺紋：0.2TF d 設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)保證所需的預(yù)緊力設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)保證所需的預(yù)緊力, 但擰緊后螺紋連接件預(yù)緊應(yīng)但擰緊后螺紋連接件預(yù)緊應(yīng)力不得大于其材料屈服極限力不得大于其材料屈服極限S的的80%。對(duì)于一般用鋼制螺栓。對(duì)于一般用鋼制螺栓, 推推薦用預(yù)緊力極限值為薦用預(yù)緊力極限值為碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓：合金鋼螺栓：合金鋼螺栓：第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)3 3、預(yù)緊力的控制、預(yù)緊力的控制：測(cè)力矩板手測(cè)力矩板手測(cè)出預(yù)緊力

14、矩；測(cè)出預(yù)緊力矩；定力矩板手定力矩板手達(dá)到固定的擰緊力矩時(shí)，將自動(dòng)打滑。達(dá)到固定的擰緊力矩時(shí)，將自動(dòng)打滑。12圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手1234扳手?jǐn)Q緊力矩扳手?jǐn)Q緊力矩T=FHL其中，其中，F(xiàn)H作用于手柄上的力作用于手柄上的力，L力臂力臂第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)1 1、防松目的、防松目的實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦

15、力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故. . 2 2、防松原理、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。動(dòng)的難度。二、螺紋防松二、螺紋防松 3、防松辦法及措施、防松辦法及措施1 1）摩擦防松）摩擦防松 2）機(jī)械防松）機(jī)械防松3）永久防松）永久防松第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)自鎖螺母自鎖螺母螺母一端做成非圓螺母一端做成非圓形收口或開(kāi)峰后徑面收

16、口，螺母擰形收口或開(kāi)峰后徑面收口，螺母擰緊后收口漲開(kāi)，利用收口的彈力使緊后收口漲開(kāi)，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊旋合螺紋間壓緊1 1）摩擦防松）摩擦防松 第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)2 2）機(jī)械防松）機(jī)械防松 開(kāi)槽螺母與開(kāi)口銷，圓螺母與止動(dòng)墊圈，軸用帶翅墊片，開(kāi)槽螺母與開(kāi)口銷，圓螺母與止動(dòng)墊圈，軸用帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)3 3）永久防松：點(diǎn)焊、沖點(diǎn)、）永久防松：點(diǎn)焊、沖點(diǎn)、粘合粘合第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)15.4 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 針對(duì)不同零件的不同失效

17、形式，分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算針對(duì)不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算方法方法. 失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。1 1、失效形式、失效形式受拉螺栓受拉螺栓螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂受剪螺栓受剪螺栓螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效 受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度

18、2 2、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)、松螺栓聯(lián)接、松螺栓聯(lián)接F如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無(wú)預(yù)緊如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無(wú)預(yù)緊力，只有工作載荷力，只有工作載荷 F F 起拉伸作用起拉伸作用強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為：214 Fd41Fd 驗(yàn)算用驗(yàn)算用 設(shè)計(jì)用設(shè)計(jì)用 式中：式中：d d1 1 螺桿危險(xiǎn)截面直徑（螺桿危險(xiǎn)截面直徑（mmmm） 許用拉應(yīng)力許用拉應(yīng)力 (MPa)(MPa) 第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)二、緊螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接根據(jù)所受拉力不同根據(jù)所受拉力不同, 緊螺栓連接可分為緊螺栓連接可分為 1 只受預(yù)緊力只受預(yù)緊力 2 受預(yù)緊力和靜工

19、作拉力受預(yù)緊力和靜工作拉力 3 受預(yù)緊力和變工作拉力三類。受預(yù)緊力和變工作拉力三類。第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)工作前要進(jìn)行預(yù)緊，螺栓處于工作前要進(jìn)行預(yù)緊，螺栓處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)復(fù)合應(yīng)力狀態(tài):1）預(yù)緊力）預(yù)緊力產(chǎn)生拉伸應(yīng)力產(chǎn)生拉伸應(yīng)力2）螺紋阻力矩）螺紋阻力矩產(chǎn)生剪應(yīng)力產(chǎn)生剪應(yīng)力21/ 4Fd22112()/ 4TdTFtgWdd按第四強(qiáng)度理論：按第四強(qiáng)度理論：2231.3e10 680.5MM當(dāng)(1) 只受預(yù)緊力的緊螺栓連接只受預(yù)緊力的緊螺栓連接第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)式中：式中：F軸向拉力或預(yù)緊力（軸向拉力或預(yù)緊力（N） T 螺紋摩擦力矩，起扭剪作用，又稱螺紋扭矩，螺紋摩擦力

20、矩，起扭剪作用，又稱螺紋扭矩，N.mm 1.3 1.3系數(shù)將外載荷提高系數(shù)將外載荷提高30%30%，以考慮螺紋力矩對(duì)，以考慮螺紋力矩對(duì)螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的影響，把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的影響，把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)化為純拉伸來(lái)處理，簡(jiǎn)化了計(jì)算手續(xù)，故又簡(jiǎn)化為純拉伸來(lái)處理，簡(jiǎn)化了計(jì)算手續(xù)，故又稱簡(jiǎn)化計(jì)算法稱簡(jiǎn)化計(jì)算法 211.3/ 4eFd 強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為：第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)F的大小根據(jù)被連接面間不產(chǎn)生滑移條件確定的大小根據(jù)被連接面間不產(chǎn)生滑移條件確定,即即 F F /f , f 為被連接面間的摩擦系數(shù)為被連接面間的摩擦系數(shù),查表查表 15.3; 為靜載緊連接螺栓的許用

21、拉應(yīng)力為靜載緊連接螺栓的許用拉應(yīng)力,MPa ,其值由表其值由表 15.8 查得。查得。 14 1.31.29FFd 設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：僅靠預(yù)緊力傳遞橫向力僅靠預(yù)緊力傳遞橫向力,需很大的預(yù)緊力需很大的預(yù)緊力,且連接不可靠。且連接不可靠。第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)FEFETFaFRFRFa螺栓所受的總拉力：螺栓所受的總拉力：Fa = F0+ FE?此時(shí)，聯(lián)接中各零件的受力關(guān)系屬此時(shí)，聯(lián)接中各零件的受力關(guān)系屬靜不定問(wèn)題靜不定問(wèn)題未知力有兩個(gè)：未知力有兩個(gè)：Fa 總拉力總拉力FR 殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求解須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求解F0F0(2) 受預(yù)

22、緊力和工作拉力的緊螺栓連接受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接 (壓力容器壓力容器)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)F0F0F0F0FEFEFaFRFRFac0b0bc變形協(xié)調(diào)條件：變形協(xié)調(diào)條件： b = c = 靜力平衡條件：靜力平衡條件： Fa = FR + FE螺栓螺栓總拉力總拉力殘余殘余預(yù)緊力預(yù)緊力軸向軸向外載荷外載荷第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)變形變形力力力力力力變形變形b0c0b0c0F0F0FaFEFRbc(a)(b)(c)F0螺栓剛度螺栓剛度: c1 = F0/b0被聯(lián)接件剛度被聯(lián)接件剛度: c2= F0/c0 001002abRcFFFFcFFFFc 1212EbcEFFF

23、ccFcc FbFc第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)1012(1)REcFFFcc1012aREEcFFFFFcc當(dāng)當(dāng)c2 c1時(shí)，時(shí)，相對(duì)剛度系數(shù)相對(duì)剛度系數(shù)0， Fa F0當(dāng)當(dāng)c2 c1時(shí)，時(shí)，相對(duì)剛度系數(shù)相對(duì)剛度系數(shù)1， Fa F0+FE相對(duì)剛度系數(shù)相對(duì)剛度系數(shù)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)10012()aEEccFFFKKFcc總拉力公式也寫(xiě)成總拉力公式也寫(xiě)成:K0為預(yù)緊系數(shù)為預(yù)緊系數(shù),查表查表 15.4;預(yù)緊力預(yù)緊力 F0 = K0 FE; Kc 螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)螺栓的相對(duì)剛度系數(shù), Kc =c1/(c1+c2)。螺栓的相對(duì)剛度系。螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)的大小與螺栓及被連接件的材

24、料、數(shù)的大小與螺栓及被連接件的材料、 尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān),其值其值在在 01 之間變化之間變化,一般可按表一般可按表 15.5 選取選取強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：2141.31.3aeFM Pad注意：對(duì)于普通螺栓聯(lián)接，無(wú)論聯(lián)接是受橫向工作載注意：對(duì)于普通螺栓聯(lián)接，無(wú)論聯(lián)接是受橫向工作載荷還是軸向工作載荷，螺栓本身總是受拉力作用荷還是軸向工作載荷，螺栓本身總是受拉力作用第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)1）無(wú)特殊要求時(shí)）無(wú)特殊要求時(shí) FR =（0.20.6) FE2）變載作用時(shí)）變載作用時(shí) FR =（0.61.0) FE3）有緊密性要求時(shí)）有緊密性要求時(shí)

25、FR =（1.51.8) FE緊螺栓連接應(yīng)能保證被連接件的接合面不出現(xiàn)縫隙，殘緊螺栓連接應(yīng)能保證被連接件的接合面不出現(xiàn)縫隙，殘余預(yù)緊力應(yīng)滿足下列要求：余預(yù)緊力應(yīng)滿足下列要求：一般的計(jì)算過(guò)程：一般的計(jì)算過(guò)程： FE FR Fa e設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí), 通常在求出通常在求出F E和預(yù)緊力和預(yù)緊力F0后后, 可以公式求總拉力可以公式求總拉力Fa一般的計(jì)算過(guò)程：一般的計(jì)算過(guò)程： FE F0 Fa e在預(yù)緊力難以確定或重要的連接在預(yù)緊力難以確定或重要的連接, 可先確定殘余預(yù)緊力可先確定殘余預(yù)緊力第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)當(dāng)工作載荷當(dāng)工作載荷F FE E在在0 0與與F FE E之間變化時(shí)之間變化時(shí),

26、, 螺栓的拉力在螺栓的拉力在F Fa a與與F F0 0之間之間變化變化, , 螺栓的拉力變幅為螺栓的拉力變幅為由于變載零件的疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅由于變載零件的疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅a a是主要因素是主要因素, , 故應(yīng)滿足故應(yīng)滿足強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件011211222aEcEFFcFK Fcc212cEaaK Fd力時(shí)間OF2F1工作載荷變化變形O力 3)3)軸向載荷軸向載荷+ +變工作載荷變工作載荷第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無(wú)間隙，由光桿直接承受擠壓特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無(wú)間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來(lái)傳遞外載荷和剪切來(lái)傳遞外載荷F F進(jìn)行工作進(jìn)行工作3. 受剪螺栓連

27、接受剪螺栓連接第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)204 Fd螺栓的螺栓的剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度條件為：條件為：式中：式中： F -F -橫向載荷（橫向載荷（N N） d d0 0-螺桿或孔的直徑（螺桿或孔的直徑（mmmm） 螺栓許用剪應(yīng)力，螺栓許用剪應(yīng)力，MPaMPa第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)螺栓與孔壁接觸表面的螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度條件為：條件為： 0 min PPFd l式中：式中： 被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長(zhǎng)度（被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長(zhǎng)度（mmmm） 螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，MPaMPa鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載

28、荷，但被加工件孔壁加工鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高精度較高，成本較高 Pminl第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了螺紋聯(lián)接件的性能等級(jí)。螺栓、螺柱、螺國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了螺紋聯(lián)接件的性能等級(jí)。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為釘?shù)男阅艿燃?jí)分為1010級(jí)，螺母的性能等級(jí)分為級(jí)，螺母的性能等級(jí)分為 7 7級(jí)。級(jí)。 在一般用途的設(shè)計(jì)中，通常選用在一般用途的設(shè)計(jì)中，通常選用4.84.8級(jí)左右的螺栓，在重級(jí)左右的螺栓，在重要的或有特殊要求設(shè)計(jì)中的螺紋聯(lián)接件，要選用高的性能等級(jí)，要的或有特殊要求設(shè)計(jì)中的螺紋聯(lián)接件，要選用高的性能等級(jí)，如在壓力容器中常采用如在壓力

29、容器中常采用8.88.8級(jí)的螺栓。級(jí)的螺栓。常用的螺紋聯(lián)接件材料為常用的螺紋聯(lián)接件材料為Q215Q215、Q235Q235、3535、4545等碳素鋼。等碳素鋼。當(dāng)強(qiáng)度要求高時(shí)，還可采用合金鋼，如當(dāng)強(qiáng)度要求高時(shí)，還可采用合金鋼，如15Cr15Cr、40Cr40Cr等。等。4. 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力1 1螺紋聯(lián)接件的許用拉應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用拉應(yīng)力2 2螺紋聯(lián)接件的許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力3 3螺紋聯(lián)接件的安全系數(shù)螺紋聯(lián)接件的

30、安全系數(shù)s SSsPsPS（被聯(lián)接件為鋼）（被聯(lián)接件為鋼）PBPS（被聯(lián)接件為鑄鐵）（被聯(lián)接件為鑄鐵）第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)15.5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算螺栓組連接設(shè)計(jì)主要有以下內(nèi)容螺栓組連接設(shè)計(jì)主要有以下內(nèi)容:1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：按連接的用途和被連接件的結(jié)構(gòu)：按連接的用途和被連接件的結(jié)構(gòu), 選定螺栓的選定螺栓的數(shù)目和布置形式數(shù)目和布置形式;2) 受力分析受力分析：按連接布置形式和載荷情況：按連接布置形式和載荷情況, 求出受力最大的螺求出受力最大的螺栓所受的力栓所受的力; 3) 強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算：按受力最大的螺栓進(jìn)行單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算。：按受力最大的螺栓進(jìn)行

31、單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算。第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)v為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證聯(lián)接結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。v螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。各螺栓之間的距離大小既要保證聯(lián) 接的可靠性又要考慮裝拆方便，還應(yīng)留有足夠的扳手空間。v 為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。v避免螺栓承受附加的彎曲載荷。一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的, 在于合理地確定連接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式, 力求使各螺栓和連接接合面間受力均勻, 便于加工和裝配。第第1515章章

32、 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)1受橫向載荷2受轉(zhuǎn)矩3受軸向載荷4受傾覆力矩 受力分析的目的：根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。 受力分析時(shí)所作假設(shè)：所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同； 受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。 受力分析的類型：二、螺栓組聯(lián)接的受力分析二、螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓組的對(duì)稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；FSFSriOOMTfF0fF0FFS第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)1受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接 若作用在螺栓組上軸向總載荷F作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向

33、工作載荷為： 通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為FR時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷Fa為。zFFSFa = F + FRFFS第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì) （2）對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接（圖b），每個(gè)螺栓所受工作剪力為： 式中：z為螺栓數(shù)目。 圖示為由四個(gè)螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接。2 2受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接zFFSFFFFb)a) （1）對(duì)于普通螺栓聯(lián)接(圖a)，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：SFKmzfFf0fmzFKFSf0或Kf為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks =1.11.3。m為結(jié)合面數(shù)量，z

34、為螺栓數(shù)目，f為摩擦系數(shù)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)分析：當(dāng)f=0.15，m=1，C=1.2，則F08F，說(shuō)明這種聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動(dòng)變載下工作極不可靠. 為增加可靠性，減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高承載能力可采用如下減載裝置： a)減載銷 b)減載套筒 c)減載鍵第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時(shí)的受力情況是不同的。3受旋轉(zhuǎn)力矩受旋轉(zhuǎn)力矩 T 的螺栓組連接的螺栓組連接0 10 20 zffF rfF rfF rK TTrFziii1 1）采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。 2）采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪

35、切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。iirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmaxf01ziiK TFfrFSriOTfF0fF0與第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)4 4受傾覆力矩受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 傾覆力矩 M 作用在聯(lián)接接合面的一個(gè)對(duì)稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已擰緊并承受預(yù)緊力F0。 作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即： 由此可以求出最大工作載荷：i i1ziMFrmaxmax2i1ZiM rFrOMiirFrFmaxmax第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計(jì)聯(lián)接設(shè)計(jì)0Pmax12ppPzFMAW0Pmin120ppzFMAW 為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求： 受傾覆力矩的底板螺栓組聯(lián)接的受力過(guò)程可用右圖表示。式中, F0為每個(gè)螺栓所受的預(yù)緊力, N; p1 為由預(yù)緊力產(chǎn)生的擠壓應(yīng)