機械設計之螺栓PPT課件

1、按牙型按牙型: : 三角形螺紋、管螺紋三角形螺紋、管螺紋 聯接螺紋聯接螺紋 矩形、梯形、鋸齒形螺紋矩形、梯形、鋸齒形螺紋傳動螺紋傳動螺紋按位置：按位置： 內螺紋內螺紋在圓柱孔的內表面形成的螺紋在圓柱孔的內表面形成的螺紋 外螺紋外螺紋在圓柱孔的外表面形成的螺紋在圓柱孔的外表面形成的螺紋三角形螺紋：三角形螺紋： 粗牙螺紋粗牙螺紋用于緊固件用于緊固件 細牙螺紋細牙螺紋同樣的公稱直徑下，螺距最小，同樣的公稱直徑下，螺距最小，自鎖性好，適于薄壁細小零件和沖擊變載等自鎖性好，適于薄壁細小零件和沖擊變載等根據螺旋線繞行方向：根據螺旋線繞行方向： 左旋左旋如圖如圖 右旋右旋常用常用根據螺旋線頭數：根據螺旋線頭

2、數： 單頭螺紋（單頭螺紋（n=1n=1）用于聯接用于聯接 雙頭螺紋（雙頭螺紋（n=2n=2）如圖如圖 多線螺紋（多線螺紋（n2n2）用于傳動用于傳動二、螺紋的類型二、螺紋的類型第1頁/共63頁1）外徑（大徑）外徑（大徑）d（D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱 面直徑，亦稱公稱直徑面直徑，亦稱公稱直徑2）內徑（小徑）內徑（小徑）d1(D1) 與外螺紋牙底相重合的假想圓柱與外螺紋牙底相重合的假想圓柱 面直徑面直徑3）中徑）中徑d2 在軸向剖面內牙厚與牙間寬相等處的假想圓在軸向剖面內牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱柱 面的直徑，面的直徑，d20.5(d+d1)三、螺紋的主要參數

3、三、螺紋的主要參數第2頁/共63頁4）螺）螺 距距 P 相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應兩點間相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應兩點間 的軸向距離的軸向距離5）導程（）導程（S）同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線線 上的對應兩點間的軸向距離上的對應兩點間的軸向距離6）線）線 數數 n 螺紋螺旋線數目，一般為便于制造螺紋螺旋線數目，一般為便于制造n4 螺距、導程、線數之間關系：螺距、導程、線數之間關系：S=nP 第3頁/共63頁7）螺旋升角）螺旋升角中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋 線軸線的平面的夾角線軸線的平面的夾角

4、8）牙型角）牙型角 螺紋軸向平面內螺紋牙型兩側邊的夾角螺紋軸向平面內螺紋牙型兩側邊的夾角9）牙型斜角）牙型斜角螺紋牙的側邊與螺紋軸線垂直平面的夾角螺紋牙的側邊與螺紋軸線垂直平面的夾角22/dnParctgdarctgL第4頁/共63頁61 螺紋聯接的類型及螺紋聯接件螺紋聯接的類型及螺紋聯接件 一、螺紋聯接主要類型一、螺紋聯接主要類型1、螺栓聯接、螺栓聯接a) 普通螺栓聯接普通螺栓聯接(受拉螺栓連接受拉螺栓連接)被聯接件不太厚，螺桿帶被聯接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作

5、中不許消失，結構簡間隙，并在工作中不許消失，結構簡單，裝拆方便，可多個裝拆，應用較單，裝拆方便，可多個裝拆，應用較廣。廣。b) 精密螺栓聯接精密螺栓聯接(受剪螺栓聯接受剪螺栓聯接)裝配后無間隙，裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯接采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯接第5頁/共63頁2 2、雙頭螺柱聯接、雙頭螺柱聯接螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時一端旋入被聯接件，另一端配以螺母。一端旋入被聯接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯接件之一較厚時。折適于常拆卸而被聯接件之一較厚時。折裝時只需拆螺母，而

6、不將雙頭螺栓從被裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯接件中擰出。聯接件中擰出。3 3、螺釘聯接、螺釘聯接適于被聯接件之一較適于被聯接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需厚（上帶螺紋孔），不需經常裝拆，一端有螺釘頭，經常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小不需螺母，適于受載較小情況情況第6頁/共63頁特殊聯接：地腳螺栓聯特殊聯接：地腳螺栓聯接接 , 吊環(huán)螺釘聯接吊環(huán)螺釘聯接4 4、緊定螺釘聯接、緊定螺釘聯接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應的缺口中以固定零件的相對旋入零件相應的缺口中以固定零件的相對位置。可傳遞不大的軸向力或扭矩位置?？蓚鬟f不大的

7、軸向力或扭矩。第7頁/共63頁二、螺紋聯接件二、螺紋聯接件 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型型無退刀槽無退刀槽1 1）螺栓）螺栓 普通螺栓普通螺栓 六角頭，小六角頭，標準六角六角頭，小六角頭，標準六角頭，大六角頭頭，大六角頭, , 內六角內六角 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓螺紋部分直徑較小螺母螺紋部分直徑較小螺母第8頁/共63頁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常合適于零件表面硬度較低不常拆卸常合 平平 端端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經常拆卸的平面，

8、適于經常拆卸 圓柱端圓柱端壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板輕材料和金屬薄板3 3）螺釘）螺釘 與螺栓區(qū)別與螺栓區(qū)別要求螺紋部分直徑較粗要求螺紋部分直徑較粗; ;要求全螺紋要求全螺紋第9頁/共63頁5 5）螺母）螺母 六角螺母：標準，扁，厚六角螺母：標準，扁，厚 圓螺母圓螺母+ +止退墊圈止退墊圈帶有缺口，帶有缺口，應用時帶翅墊圈內舌嵌入軸應用時帶翅墊圈內舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內，螺母即被鎖緊內，螺母即被鎖緊6 6）墊圈）墊圈第10頁/共63頁62 螺紋聯接的預緊和防松螺紋聯接的預緊和防松 一、

9、預緊一、預緊預緊目的預緊目的保持正常工作。如汽缸螺栓聯接，有緊密性要保持正常工作。如汽缸螺栓聯接，有緊密性要求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦力工作，增求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦力工作，增大剛性等。大剛性等。增大剛性增大剛性增加聯接剛度、緊密性和提高防松能力增加聯接剛度、緊密性和提高防松能力預緊力預緊力F預先軸向作用力（拉力）預先軸向作用力（拉力）螺紋聯接：松聯接螺紋聯接：松聯接在裝配時不擰緊，只承受外載時才受在裝配時不擰緊，只承受外載時才受到力的作用到力的作用 緊聯接緊聯接在裝配時需擰緊，即在承載時，已預在裝配時需擰緊，即在承載時，已預先受力，預緊力先受力，預緊力F F預緊過緊預緊過緊擰

10、緊力擰緊力F過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強度過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強度 過松過松擰緊力擰緊力F過小，工作不可靠過小，工作不可靠 第11頁/共63頁扳手擰緊力矩扳手擰緊力矩T=FtL, 擰緊時螺母：擰緊時螺母：T=T1+T2T擰緊力矩擰緊力矩 T1螺紋摩擦阻力矩螺紋摩擦阻力矩 T2螺母端環(huán)形面與被聯接件間的摩擦力矩螺母端環(huán)形面與被聯接件間的摩擦力矩 由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時過載拉斷，所以對于由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時過載拉斷，所以對于重要的聯接不宜小于重要的聯接不宜小于M10M14第12頁/共63頁預緊力預緊力FF的控制：的控制：測力矩板手測力矩板手測出預緊力矩，如左圖測

11、出預緊力矩，如左圖定力矩板手定力矩板手達到固定的擰緊力矩達到固定的擰緊力矩T T時，彈簧時，彈簧受壓將自動打滑，如右圖受壓將自動打滑，如右圖測量預緊前后螺栓伸長量測量預緊前后螺栓伸長量精度較高精度較高 二、螺紋防松二、螺紋防松 第13頁/共63頁1 1、防松目的、防松目的實際工作中，外載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成實際工作中，外載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少，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、摩擦力為零，從而使螺紋聯接松動，如經反復作用，螺紋聯接就會松馳而失從而使螺紋聯接松動，如經反復作用，螺紋聯接就會松馳而失效。因此

12、，必須進行防松，否則會影響正常工作，造成事故效。因此，必須進行防松，否則會影響正常工作，造成事故 2 2、防松原理、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運動的難度。動的難度。3 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 雙螺母、雙螺母、彈簧墊圈彈簧墊圈、尼、尼龍墊圈、自鎖螺母等龍墊圈、自鎖螺母等 第14頁/共63頁彈簧墊圈彈簧墊圈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峰后徑面收口，螺母擰形收口或開峰后徑面收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓

13、緊旋合螺紋間壓緊2 2）機械防松：）機械防松： 開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動墊圈，彈簧墊片，軸用開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動墊片，串聯鋼絲等帶翅墊片，止動墊片，串聯鋼絲等第15頁/共63頁3 3）永久防松：端鉚、沖點、點焊）永久防松：端鉚、沖點、點焊4 4）化學防松）化學防松粘合粘合 開槽螺母開槽螺母與開口銷與開口銷圓螺母圓螺母與止動墊圈與止動墊圈串聯鋼絲串聯鋼絲第16頁/共63頁63 單個螺栓聯接的強度計算 針對不同零件的不同失效形式，分別擬定其設計計算針對不同零件的不同失效形式，分別擬定其設計計算方法，則失效形式是設計計算依據和出發(fā)點。方法，則失效形式

14、是設計計算依據和出發(fā)點。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)生壓潰或被剪斷靜載荷螺栓聯接：靜載荷螺栓聯接：靜載荷螺栓聯接：多數為疲勞失效靜載荷螺栓聯接：多數為疲勞失效 受拉螺栓：設計準則為保證螺栓的拉伸強度受拉螺栓：設計準則為保證螺栓的拉伸強度受剪螺栓：設計準則為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度受剪螺栓：設計準則為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度 2 2、設計計算準則與思路、設計計算準則與思路第17頁/共63頁、松螺栓聯接、松螺栓聯接如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，

15、無如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無FF，只有工作載荷只有工作載荷F F起拉伸作用起拉伸作用強度條件為：強度條件為：421dF41Fd 驗算用驗算用 設計用設計用 d d1 1螺桿危險截面直徑（螺桿危險截面直徑（mmmm）許用拉應力許用拉應力 N/mm2 (MPa)N/mm2 (MPa) 一一、受拉螺栓聯、受拉螺栓聯接接第18頁/共63頁、緊螺栓聯接、緊螺栓聯接工作前有預緊力工作前有預緊力工作前擰緊，在擰緊力矩工作前擰緊，在擰緊力矩T作用下：作用下：預緊力預緊力產生拉伸應力產生拉伸應力螺紋摩擦力矩螺紋摩擦力矩T1產生剪應力產生剪應力 復合應力狀態(tài)復合應力狀態(tài):2141dF3121161)(2dtgd

16、FWTvT接第四強度理論：接第四強度理論：3 . 1322ca 強度條件為：強度條件為： 第19頁/共63頁式中：式中：F 預緊力（預緊力（N） 1.31.3系數將外載荷提高系數將外載荷提高30%30%，以考慮螺紋力矩對，以考慮螺紋力矩對螺栓聯接強度的影響，這樣把拉扭的復合應力螺栓聯接強度的影響，這樣把拉扭的復合應力狀態(tài)簡化為純拉伸來處理，大大簡化了計算手狀態(tài)簡化為純拉伸來處理，大大簡化了計算手續(xù)，故又稱簡化計算法續(xù)，故又稱簡化計算法 第20頁/共63頁（1 1）、受橫向載荷的受拉緊螺栓聯接計算）、受橫向載荷的受拉緊螺栓聯接計算主要防止被聯接件錯動主要防止被聯接件錯動 特點：桿孔間有間隙，靠擰

17、緊的正壓特點：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓力力( (F) )產生摩擦力來傳遞外載荷，產生摩擦力來傳遞外載荷，保證聯接可靠保證聯接可靠( (不產生相對滑移不產生相對滑移) )的的條件為：條件為：RfsFKFummuFKFsRf us 接縫面間的摩擦系數接縫面間的摩擦系數 m接縫界面數目接縫界面數目 Kf防滑系數（可靠性系數）防滑系數（可靠性系數） Kf=1.11.3 第21頁/共63頁強度條件驗算公式：強度條件驗算公式： 設計公式：設計公式： 分析：分析：由上式可知，當由上式可知，當u us s=0.2,m=1,K=0.2,m=1,Kf f=1=1則則F=5FF=5FR R，說明這，說明這種聯接螺

18、栓直徑大，且在沖擊振動變載下工作極不可靠種聯接螺栓直徑大，且在沖擊振動變載下工作極不可靠 為增加可靠性，減小直徑，簡化結構，提高承載能力為增加可靠性，減小直徑，簡化結構，提高承載能力可采用如下減載裝置：可采用如下減載裝置： a)a)減載銷減載銷 b)b)減載套筒減載套筒 c)c)減載鍵減載鍵第22頁/共63頁（2 2）、軸向載荷受拉緊螺栓聯接強度計算）、軸向載荷受拉緊螺栓聯接強度計算工作特點：工作前擰緊，有工作特點：工作前擰緊，有F F；工作后加上工作載荷；工作后加上工作載荷F F 工作前、工作中載荷變化工作前、工作中載荷變化工作原理：靠螺桿抗拉強度傳遞外載工作原理：靠螺桿抗拉強度傳遞外載F解

19、決問題：解決問題： a) a) 保證安全可靠的工作，保證安全可靠的工作，F F= =？ b) b) 工作時螺栓總載荷，工作時螺栓總載荷， F F0 0= =？ 分析：分析： 圖圖1 1，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài)，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài) 第23頁/共63頁 圖，擰緊圖，擰緊預緊狀態(tài)預緊狀態(tài) 凸緣凸緣壓壓2F 栓桿栓桿 拉拉 1 FF第24頁/共63頁FFFF 01111從 圖圖3 3，加載，加載F F后后工作狀態(tài)工作狀態(tài)栓桿栓桿繼續(xù)拉繼續(xù)拉凸緣凸緣 放松放松 2222FF 從 殘余預緊力殘余預緊力 總載總載第25頁/共63頁 作圖，為了更明確以簡化計算（受力變形圖）作圖，為了更明確以簡化計

20、算（受力變形圖）設：材料變形在彈性極限內，力與變形成正比設：材料變形在彈性極限內，力與變形成正比 單個緊螺栓聯接受力變形圖單個緊螺栓聯接受力變形圖擰緊螺母時擰緊螺母時, ,螺栓與被聯接件的力與變形螺栓與被聯接件的力與變形第26頁/共63頁將上兩圖合并：將上兩圖合并：從圖線可看出，螺栓受工作載荷從圖線可看出，螺栓受工作載荷F F時，螺栓總載荷：時，螺栓總載荷： 0FFFFF 第27頁/共63頁變形協(xié)調條件：變形協(xié)調條件： 凸緣凸緣壓力減量壓力減量 FF 變形縮小變形縮小 栓桿栓桿拉力增量拉力增量 變形放大變形放大 變形協(xié)調條件變形協(xié)調條件 0FF 第28頁/共63頁由圖可知，螺栓剛度：由圖可知，

21、螺栓剛度： 101111CFFFtgC 被聯接件剛度：被聯接件剛度： 22222 CFFFtgC FF F 0靜力平衡條件：靜力平衡條件： FKFFFKFFFCCCFFFCC)1 ( )1 ( F 2110 得：第29頁/共63頁對殘余預緊力對殘余預緊力的要求，為保證受載后接合面聯接的緊密性應使的要求，為保證受載后接合面聯接的緊密性應使0 F的取法的取法: : F =（1.51.81.51.8）F F有密封要求有密封要求 一般聯接一般聯接 F =（0.20.6）F 載荷穩(wěn)定載荷穩(wěn)定 F =（0.61.0）F 載荷不穩(wěn)定載荷不穩(wěn)定 FF 地腳螺栓聯接地腳螺栓聯接 稱螺栓相對于聯接的剛度，稱螺栓的

22、相對剛度稱螺栓相對于聯接的剛度，稱螺栓的相對剛度 F 部分工作載荷部分工作載荷 211CCCKc第30頁/共63頁討論：討論： ） 最不利的情況最不利的情況 ) 1(FF021CKFCC)0(FF021CKCC） 最理想的情況最理想的情況 ）不允許的情況）不允許的情況有縫隙存在，漏氣有縫隙存在，漏氣 0F ）降低螺栓受力的措施：）降低螺栓受力的措施： a) a) 必須采用剛度小螺栓（空心、加長、細頸）必須采用剛度小螺栓（空心、加長、細頸）b) b) 加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高強度加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高強度 ）為聯接緊密、不漏氣，要求）為聯接緊密、不漏氣，要求 0F 第31頁/共

23、63頁FFFFFF00 6 6）計算時）計算時可根據已知條件選擇其一進行計算可根據已知條件選擇其一進行計算a a）軸向靜力緊螺栓聯接強度計算）軸向靜力緊螺栓聯接強度計算 靜力靜力F不變不變，F0為靜力，但考慮補充擰緊為靜力，但考慮補充擰緊防斷防斷 強度條件驗算公式：強度條件驗算公式： 4F3 . 1210dcaF43 . 101d設計公式：設計公式： 第32頁/共63頁b b）軸向變載荷緊螺栓聯接強度計算）軸向變載荷緊螺栓聯接強度計算 分析：當工作載荷，由分析：當工作載荷，由0F 210max0F4Fd 螺栓總載，由螺栓總載，由FF021minF4Fd2412/22121aCadFKdFF 第

24、33頁/共63頁當驗算不滿足時當驗算不滿足時措施：措施：ad1b) b) 最好改善結構、降低應力集中。包括：工藝、結構、最好改善結構、降低應力集中。包括：工藝、結構、制造、制造、C C2 2CC1 1，適當提高，適當提高F F等綜合措施等綜合措施mca)第34頁/共63頁二、受剪螺栓聯接二、受剪螺栓聯接防滑動防滑動特點：螺桿與孔間緊密配合，無間特點：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷剪切來傳遞外載荷R R進行工作進行工作4F2Smd螺栓的剪切強度條件為：螺栓的剪切強度條件為：螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強度條件為：螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強度條

25、件為： PPhdminFS，第35頁/共63頁FS 橫向載荷（橫向載荷（N） d螺桿或孔的直徑（螺桿或孔的直徑（mm） hmin 被聯接件中受擠壓孔壁的最小長度（被聯接件中受擠壓孔壁的最小長度（mm），如圖所示），如圖所示螺栓許用剪應力，螺栓許用剪應力，MPaMPa，P螺栓或被聯接件中較弱者的許用擠壓應力，螺栓或被聯接件中較弱者的許用擠壓應力，MPa鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，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，成本較高第36頁/共63頁三、螺栓材料三、螺栓材料1 1、材料、材料 螺母、螺栓強度級別：螺母、螺栓強度級別： 1 1）

26、根據機械性能，把栓母分級并以數字表示，此乃強度級別）根據機械性能，把栓母分級并以數字表示，此乃強度級別 2 2）所依據機械性能為抗拉強度極限）所依據機械性能為抗拉強度極限Bmin和屈服極限和屈服極限Smin 螺栓級別螺栓級別: : 帶點數字表示帶點數字表示 ， 點前數字為點前數字為100/minB點后數字為點后數字為minmin/10Bs螺母級別螺母級別: : 100/minB注意：選擇對螺母的強度級別應低于螺栓材料的強度級別，螺注意：選擇對螺母的強度級別應低于螺栓材料的強度級別，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于2040HB） 第37頁/共63頁64 螺栓組聯

27、接的設計與受力分析螺栓組聯接的設計與受力分析 工程中螺栓皆成組使用，單個使用極少。因此，必須研究工程中螺栓皆成組使用，單個使用極少。因此，必須研究栓組設計和受力分析。它是單個螺栓計算基礎和前提條件。栓組設計和受力分析。它是單個螺栓計算基礎和前提條件。螺栓組聯接設計的順序螺栓組聯接設計的順序選布局、定數目、力分析、設選布局、定數目、力分析、設計尺寸計尺寸 一、結構設計原則一、結構設計原則 1、布局要盡量對稱分布，栓組中心與聯接結合面形心重合、布局要盡量對稱分布，栓組中心與聯接結合面形心重合（有利于分度、劃線、鉆孔），以受力均勻（有利于分度、劃線、鉆孔），以受力均勻2、受剪螺栓組（鉸制孔螺栓聯接）

28、時，不要在外載作用方向、受剪螺栓組（鉸制孔螺栓聯接）時，不要在外載作用方向布置布置8個以上，螺栓要使其受力均勻，以免受力太不均勻，個以上，螺栓要使其受力均勻，以免受力太不均勻，但彎扭作用螺栓組，要適當靠接縫邊緣布局，否則受力太但彎扭作用螺栓組，要適當靠接縫邊緣布局，否則受力太不均不均 3、合理間距，適當邊距，以利用扳手裝拆、合理間距，適當邊距，以利用扳手裝拆第38頁/共63頁4、避免偏心載荷作用、避免偏心載荷作用 a）被聯接件支承面不平突起）被聯接件支承面不平突起 b）表面與孔不垂直）表面與孔不垂直 c）鉤頭螺栓聯接）鉤頭螺栓聯接防偏載措施：防偏載措施：a）凸合；）凸合；b）凹坑（魚眼坑）；）

29、凹坑（魚眼坑）；c）斜墊片）斜墊片 二、螺栓組受力分析二、螺栓組受力分析 目的目的求受力最大載荷的螺栓求受力最大載荷的螺栓第39頁/共63頁前提（假設）：前提（假設）：被聯接件為剛性不變形，只有地基變形。被聯接件為剛性不變形，只有地基變形。各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同受力后材料變形在彈性范圍內受力后材料變形在彈性范圍內接合面形心與螺栓組形心重合，受力后其接縫面仍保持平面接合面形心與螺栓組形心重合，受力后其接縫面仍保持平面1、受軸向載荷螺栓組聯接、受軸向載荷螺栓組聯接 單個螺栓工作載荷為：單個螺栓工作載荷為： F=Fa/Z Fa軸向外載軸向外載 Z螺栓個數螺栓個數

30、 (受拉螺栓受拉螺栓) 第40頁/共63頁2、受橫向載荷的螺栓組聯接、受橫向載荷的螺栓組聯接特點：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺特點：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑栓軸線、防滑普普 通通 螺螺 栓栓 受拉伸作用受拉伸作用鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓受橫向載荷剪切、擠壓作用。受橫向載荷剪切、擠壓作用。單個螺栓所承受的橫向載荷相等單個螺栓所承受的橫向載荷相等 FS=FR/Z(受拉螺栓受拉螺栓,受剪螺栓受剪螺栓) 第41頁/共63頁3、受橫向扭矩螺栓組聯接、受橫向扭矩螺栓組聯接 （1）圓形接合面：單個螺栓所受橫向載荷）圓形接合面：單個螺栓所受橫向載荷 rZTFS（2）矩形

31、接合面）矩形接合面 a)普通螺栓聯普通螺栓聯接接 由靜平衡條件由靜平衡條件0TTKrFurFuFurfZsss21ZiisfZsfruTKrrruKTF121)(則各個螺栓所需的預緊力為則各個螺栓所需的預緊力為聯接件不產生相對滑動的條件為：聯接件不產生相對滑動的條件為：(受拉螺栓受拉螺栓,受剪螺栓受剪螺栓) 第42頁/共63頁b)鉸制孔螺栓聯接組鉸制孔螺栓聯接組 由變形協(xié)調條件可知，各個由變形協(xié)調條件可知，各個螺栓的變形量和受力大小與其中螺栓的變形量和受力大小與其中心到接合面形心的距離成正比心到接合面形心的距離成正比ZSSSrFrFrF22211由假設由假設板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則

32、剪板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪應變與半徑成正比。在材料彈性范圍內，應力與應變成正比應變與半徑成正比。在材料彈性范圍內，應力與應變成正比 iSSiSSirrFFrFrFmaxmaxmaxmax1由靜平衡條件由靜平衡條件0TZiiSrrTF12maxmax TrFZiiSi1第43頁/共63頁4、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯接、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯接 特點：特點：M在鉛直平面內，在鉛直平面內，繞繞O-O回轉，只能用普回轉，只能用普通螺栓，取板為受力對通螺栓，取板為受力對象，由靜平衡條件象，由靜平衡條件 設單個螺栓工作載荷為設單個螺栓工作載荷為Fi MLFLFLFZZ2211)(1ma

33、xmaxmax11LLLFconstLFLFii這里ZiiLMLFF12max1max)( 即(受拉螺栓受拉螺栓) 第44頁/共63頁螺栓桿不拉斷的條件螺栓桿不拉斷的條件 43 . 121max0dFca43 . 1max01Fd設計公式設計公式 驗算公式驗算公式 右側不壓潰條件（被聯接件）右側不壓潰條件（被聯接件） F 作用下接合面的擠壓應力作用下接合面的擠壓應力 AZFPM作用下接合面的擠壓應力作用下接合面的擠壓應力 WMM maxPMPPWMAZF第45頁/共63頁左側不開縫的條件左側不開縫的條件 0 ZF若受有橫向載荷若受有橫向載荷FH，板不滑動條件為：，板不滑動條件為： HfsFKZ

34、Fu 實際使用中螺栓組聯接所受的載荷是以上四種簡單受力狀實際使用中螺栓組聯接所受的載荷是以上四種簡單受力狀態(tài)的不同組合。計算時只要分別計算出螺栓組在這些簡單受力態(tài)的不同組合。計算時只要分別計算出螺栓組在這些簡單受力狀態(tài)下每個螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來，便得到每狀態(tài)下每個螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來，便得到每個螺栓的總工作載荷，再對受力最大的螺栓進行強度計算即可個螺栓的總工作載荷，再對受力最大的螺栓進行強度計算即可第46頁/共63頁說明：說明：工程中受力情況很復雜，但均可轉化為四種典型情況工程中受力情況很復雜，但均可轉化為四種典型情況進行解決。進行解決。 計算公式在對稱分布情況下推

35、導，但不對稱也可以用計算公式在對稱分布情況下推導，但不對稱也可以用 取轉軸不同，公式計算精度不同。取轉軸不同，公式計算精度不同。 總設計思路：總設計思路：螺栓組結構設計（布局、數目）螺栓組結構設計（布局、數目）螺栓組受力螺栓組受力分析（載荷類型、狀態(tài)、形式）分析（載荷類型、狀態(tài)、形式）求單個螺栓的最求單個螺栓的最大工作載荷（判斷哪個最大）大工作載荷（判斷哪個最大）按最大載荷的單個按最大載荷的單個螺栓設計（求螺栓設計（求d1標準）標準）全組采用同樣尺寸螺栓全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的）（互換的目的） 第47頁/共63頁65 提高螺栓聯接強度的措施提高螺栓聯接強度的措施影響聯接強度的因素很多，

36、如材料、結構、尺寸、工藝、影響聯接強度的因素很多，如材料、結構、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應力幅度、機械性能，而螺栓聯接的強螺紋牙間、載荷分布、應力幅度、機械性能，而螺栓聯接的強度又主要取決于螺栓的強度。度又主要取決于螺栓的強度。 一、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況一、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況 工作中螺栓牙抗拉伸長，螺母牙受壓工作中螺栓牙抗拉伸長，螺母牙受壓縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應變最大，應力最大，處第一圈為最大，應變最大，應力最大，其余各圈依次遞減，旋合螺紋間的載荷分其余各圈依次遞減，旋合螺紋間的載荷分布如圖所示。所以

37、采用圈數過多的加厚螺布如圖所示。所以采用圈數過多的加厚螺母，并不能提高聯接的強度。母，并不能提高聯接的強度。 辦法：降低剛性，易變形、增加協(xié)調性，以緩和矛盾辦法：降低剛性，易變形、增加協(xié)調性，以緩和矛盾 第48頁/共63頁a) 懸置螺母懸置螺母 b) 環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母 c)c)內斜螺母內斜螺母 d d)環(huán)槽內斜環(huán)槽內斜二、降低螺栓應力幅二、降低螺栓應力幅 1、降低螺栓剛性、降低螺栓剛性 aFC,11 則抗疲勞強度得到提高，可用豎心桿、細長桿、柔性螺栓聯接抗疲勞強度得到提高，可用豎心桿、細長桿、柔性螺栓聯接 第49頁/共63頁2、增大凸緣剛性、增大凸緣剛性 aFC,22 則提高了螺栓聯接疲勞強度

38、，采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵提高了螺栓聯接疲勞強度，采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵 3、同時使用、同時使用C1,C2同時適當增加同時適當增加F理想方法理想方法 第50頁/共63頁三、減小應力集中的影響三、減小應力集中的影響1）加大過渡處圓角）加大過渡處圓角(圖圖1) 2）改用退刀槽）改用退刀槽3）卸載槽，）卸載槽，(圖圖2) 4）卸載過渡結構。（圖）卸載過渡結構。（圖3） 第51頁/共63頁四、采用合理的制造工藝四、采用合理的制造工藝 1）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強度提高）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強度提高3040% 2）冷作硬化，表層有殘余應力（壓）、氰化、氮化、噴丸等）冷作硬

39、化，表層有殘余應力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強度可提高疲勞強度3）熱處理后再進行滾壓螺紋，效果更佳，強度提高）熱處理后再進行滾壓螺紋，效果更佳，強度提高70100 %，此法具有優(yōu)質、高產、低消耗功能，此法具有優(yōu)質、高產、低消耗功能4）控制單個螺距誤差和螺距累積誤差）控制單個螺距誤差和螺距累積誤差第52頁/共63頁66 螺旋傳動螺旋傳動一、螺旋傳動的類型、特點與應用一、螺旋傳動的類型、特點與應用 1、應用、應用 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現傳動要求螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現傳動要求的。它主要用于將回轉運動變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動或的。它主要用于將回轉運動

40、變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動或動力。動力。 2、傳動形式：、傳動形式： a)螺桿轉螺母移螺桿轉螺母移 b)螺桿又轉又移（螺母固定）螺桿又轉又移（螺母固定）用得多用得多 c) 螺母轉螺桿移螺母轉螺桿移 d) 螺母又轉又移（螺桿固定）螺母又轉又移（螺桿固定）用得少用得少 圖圖.第53頁/共63頁按用途分三類：按用途分三類： 1）傳力螺旋）傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋 特點：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖特點：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖 2）傳導螺旋）傳導螺旋機床進給絲杠機床進給絲杠傳遞運動和動力傳遞運動和動力 特點：速度高、連續(xù)工作、精度高特點：速度高、連續(xù)工

41、作、精度高 3）調整螺旋）調整螺旋機床、儀器及測試裝置中的微調螺旋。機床、儀器及測試裝置中的微調螺旋。 特點：是受力較小且不經常轉動特點：是受力較小且不經常轉動 3、螺旋傳動類型、螺旋傳動類型螺旋傳動按摩擦性質分：螺旋傳動按摩擦性質分： 1、滑動螺旋：構造簡單、傳動比大，承載能力高，加工、滑動螺旋：構造簡單、傳動比大，承載能力高，加工方便、傳動平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖方便、傳動平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖缺缺 點點 ：磨損快、壽命短，低速時有爬行現象（滑移），：磨損快、壽命短，低速時有爬行現象（滑移），摩擦損耗大，傳動效率低（摩擦損耗大，傳動效率低（3040%）傳動精度低）傳動精度低第54頁/共6

42、3頁2、滾動螺旋傳動、滾動螺旋傳動摩擦性質為滾動摩擦。滾動螺旋傳動是摩擦性質為滾動摩擦。滾動螺旋傳動是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動體（多用鋼球），當傳動工作時，滾動若干滾動體（多用鋼球），當傳動工作時，滾動體沿螺紋滾道滾動并形成循環(huán)。按循環(huán)方式有：體沿螺紋滾道滾動并形成循環(huán)。按循環(huán)方式有：內循環(huán)、外循環(huán)兩種內循環(huán)、外循環(huán)兩種 特點：傳動效率高（可達特點：傳動效率高（可達90%），起動力矩小，傳動靈），起動力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運動效率相同，可實現逆?zhèn)鲃印＿\動效率相同，可實現逆?zhèn)鲃印?缺點：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結構復雜，缺點：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結構復雜，制造工藝要求高，成本較高。制造工藝要求高，成本較高。 第55頁/共63頁3、靜壓螺旋、靜壓螺旋液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，壓液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，壓力油進入螺桿與螺母螺紋間的油缸，促