第16章螺紋聯(lián)接.

1、第三篇第三篇 聯(lián)接零件和軸系零部件設(shè)計(jì)聯(lián)接零件和軸系零部件設(shè)計(jì) 第十三章第十三章 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺栓聯(lián)接的預(yù)緊與防松螺栓聯(lián)接的預(yù)緊與防松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施本章基本要求本章基本要求 1、掌握螺蚊聯(lián)接的基本知識(shí)。應(yīng)了解螺紋聯(lián)接的類型、掌握螺蚊聯(lián)接的基本知識(shí)。應(yīng)了解螺紋聯(lián)接的類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)合，預(yù)緊和防松的方法，以便特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)合，預(yù)緊和防松的方法，以便能夠正確地選用。能夠正確地選用。 2、掌握螺

2、栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的理論與方法，能進(jìn)行受力、掌握螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的理論與方法，能進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度計(jì)算。分析和強(qiáng)度計(jì)算。 3、掌握螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力分析，能夠較合、掌握螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力分析，能夠較合理地設(shè)計(jì)出可靠的螺栓組聯(lián)接。理地設(shè)計(jì)出可靠的螺栓組聯(lián)接。 4、掌握提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的各種措施。、掌握提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的各種措施。本章重點(diǎn)與本章重點(diǎn)與難點(diǎn)難點(diǎn) 本章重點(diǎn)是螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)是螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì) （1 1） 首先要進(jìn)行正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決螺栓組的布置問題首先要進(jìn)行正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決螺栓組的布置問題 。 （2 2） 然后通過螺栓組的受力分析然后通過螺栓組的受力分析, ,找出

3、受力最大的螺栓，并找出受力最大的螺栓，并求出其所受的力；求出其所受的力； （3 3）再進(jìn)行單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算；或按照強(qiáng)度計(jì)算公式）再進(jìn)行單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算；或按照強(qiáng)度計(jì)算公式來設(shè)計(jì)受力最大的螺栓直徑，其余螺栓按此選用。來設(shè)計(jì)受力最大的螺栓直徑，其余螺栓按此選用。 復(fù)雜受力狀態(tài)下的螺栓組聯(lián)接受力分析、強(qiáng)度計(jì)算。復(fù)雜受力狀態(tài)下的螺栓組聯(lián)接受力分析、強(qiáng)度計(jì)算。本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)本章難點(diǎn)本章難點(diǎn)第一節(jié)第一節(jié) 螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件件一、螺紋聯(lián)接的基本類型一、螺紋聯(lián)接的基本類型 （一）螺栓聯(lián)接（一）螺栓聯(lián)接 如圖示如圖示, 螺栓聯(lián)接用于聯(lián)接兩個(gè)便于加工通孔的較薄

4、零件。螺栓聯(lián)接用于聯(lián)接兩個(gè)便于加工通孔的較薄零件?？着c螺栓不配合，加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，損壞孔與螺栓不配合，加工精度要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，損壞后容易更換。后容易更換。a) 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接b) b) 鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接圖圖 13 1 螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接（二）螺釘聯(lián)接（二）螺釘聯(lián)接 兩被聯(lián)接件中，若其中一個(gè)被聯(lián)兩被聯(lián)接件中，若其中一個(gè)被聯(lián)接件較厚不便鉆通孔，可采用螺釘聯(lián)接件較厚不便鉆通孔，可采用螺釘聯(lián)接。在較薄的零件上加工通孔，在較接。在較薄的零件上加工通孔，在較厚的零件上首先加工盲孔，然后在盲厚的零件上首先加工盲孔，然后在盲孔上攻絲。孔上攻絲。 直接在不

5、能制出通孔的聯(lián)接件上直接在不能制出通孔的聯(lián)接件上加工螺紋孔代替螺母，將螺釘擰入被加工螺紋孔代替螺母，將螺釘擰入被聯(lián)接件之一的螺紋孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接稱為聯(lián)接件之一的螺紋孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接稱為螺釘聯(lián)接。如圖螺釘聯(lián)接。如圖 13 2a所示。所示。圖圖 13 2a 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接第一節(jié)第一節(jié) 螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件件（三）雙頭螺柱聯(lián)接（三）雙頭螺柱聯(lián)接 當(dāng)螺釘聯(lián)接需要經(jīng)常拆卸或螺釘無當(dāng)螺釘聯(lián)接需要經(jīng)常拆卸或螺釘無法安裝時(shí)，可以采用雙頭螺柱聯(lián)接。將法安裝時(shí)，可以采用雙頭螺柱聯(lián)接。將雙頭螺柱的雙頭螺柱的一端旋入一端旋入并緊定在并緊定在被聯(lián)接件被聯(lián)接件的螺孔中，另一端穿過另一被聯(lián)接

6、件的的螺孔中，另一端穿過另一被聯(lián)接件的孔并擰入螺母實(shí)現(xiàn)聯(lián)接。如孔并擰入螺母實(shí)現(xiàn)聯(lián)接。如圖圖 13 2b 所示。所示。圖圖 13 2b 雙頭螺栓聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接第一節(jié)第一節(jié) 螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件件（四）緊定螺釘聯(lián)接（四）緊定螺釘聯(lián)接 緊定螺釘聯(lián)接如圖緊定螺釘聯(lián)接如圖 13 3所示，用來固定兩零件間的相互位置，用所示，用來固定兩零件間的相互位置，用于傳遞不大的力及力矩。多用于軸和軸上零件的聯(lián)接。于傳遞不大的力及力矩。多用于軸和軸上零件的聯(lián)接。圖圖 13 3 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接第一節(jié)第一節(jié) 螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件件二、標(biāo)

7、準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件( GB/T3103.1( GB/T3103.12002 )2002 )機(jī)械制造中常見的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈。機(jī)械制造中常見的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈。螺紋聯(lián)接件分為三個(gè)精度等級(jí)螺紋聯(lián)接件分為三個(gè)精度等級(jí)（根據(jù)國標(biāo)（根據(jù)國標(biāo)GB/T3103.12002 ）：）： A A級(jí)用于重要零件的聯(lián)接；級(jí)用于重要零件的聯(lián)接； B B級(jí)用于受載大經(jīng)常裝拆或受變載的聯(lián)接。級(jí)用于受載大經(jīng)常裝拆或受變載的聯(lián)接。 C C級(jí)用于一般聯(lián)接。級(jí)用于一般聯(lián)接。第一節(jié)第一節(jié) 螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接螺紋聯(lián)接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件件第二節(jié)第二節(jié)

8、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松一、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊一、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊預(yù)緊力預(yù)緊力F0與擰緊力矩與擰緊力矩T : : 為保證工作所需的預(yù)緊力，又不使螺紋聯(lián)接件過載損壞，對(duì)重要的為保證工作所需的預(yù)緊力，又不使螺紋聯(lián)接件過載損壞，對(duì)重要的聯(lián)接，裝配時(shí)應(yīng)控制預(yù)緊力聯(lián)接，裝配時(shí)應(yīng)控制預(yù)緊力F F0 0 。預(yù)緊力的大小是通過擰緊力矩。預(yù)緊力的大小是通過擰緊力矩T T 來控制來控制的。的。 M10M64的普通粗牙螺紋的擰緊力矩為：的普通粗牙螺紋的擰緊力矩為：dF.T020 預(yù)緊目的：預(yù)緊目的： 增加可靠性和緊密性，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)位移。增加可靠性和緊密性，防止受載后被聯(lián)接件間出

9、現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)位移?？刂祁A(yù)緊力的方法：控制預(yù)緊力的方法： 1.1.借助測(cè)力矩板手、定力矩板手，控制擰緊力矩。借助測(cè)力矩板手、定力矩板手，控制擰緊力矩。 2.2.重要聯(lián)接，控制螺栓伸長量。重要聯(lián)接，控制螺栓伸長量。圖圖 13 4 控制擰緊力矩的扳手控制擰緊力矩的扳手a) 測(cè)力矩板手測(cè)力矩板手 b) 定力矩板手定力矩板手二、螺紋聯(lián)接的防松二、螺紋聯(lián)接的防松 （一）摩擦防松（一）摩擦防松防松的關(guān)鍵是防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的關(guān)鍵是防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 （1）對(duì)頂螺母防松；）對(duì)頂螺母防松； （2）彈簧墊圈防松；）彈簧墊圈防松； （3）自鎖螺母）自鎖螺母防松防松第二節(jié)第二節(jié) 螺

10、紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 a）對(duì)頂螺母）對(duì)頂螺母 b）彈簧墊圈）彈簧墊圈 c）金屬鎖緊螺母）金屬鎖緊螺母 d）尼龍圈鎖緊螺母）尼龍圈鎖緊螺母圖圖 13 5 常用的摩擦放松形式常用的摩擦放松形式（二）機(jī)械防松（二）機(jī)械防松 利用各種止動(dòng)零件，阻止利用各種止動(dòng)零件，阻止擰緊的螺紋零件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)擰緊的螺紋零件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械防松比較可靠，應(yīng)用廣泛械防松比較可靠，應(yīng)用廣泛, ,常用的如圖示常用的如圖示. .對(duì)不拆的聯(lián)接，可用破壞螺紋副、粘接的方法防松。對(duì)不拆的聯(lián)接，可用破壞螺紋副、粘接的方法防松。a）槽形螺母和開口銷）槽形螺母和開口銷 b）圓螺母和帶翅墊圈）圓螺母和帶翅墊圈 c）止動(dòng)墊片

11、防松）止動(dòng)墊片防松圖圖 13 6 常用的機(jī)械防松形式常用的機(jī)械防松形式d）串聯(lián)鋼絲）串聯(lián)鋼絲第二節(jié)第二節(jié) 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算一、螺紋聯(lián)接的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則一、螺紋聯(lián)接的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則保證螺栓的擠壓強(qiáng)度保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度受拉螺栓受拉螺栓受剪螺栓受剪螺栓螺栓桿和螺紋部分螺栓桿和螺紋部分塑性變形或斷裂塑性變形或斷裂螺栓桿和孔壁間螺栓桿和孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷壓潰或螺栓桿被剪斷受拉螺栓受拉螺栓受剪螺栓受剪螺栓保證螺栓的靜力保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度?；蚱诶鞆?qiáng)度。二、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力二、螺

12、紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力（一）螺紋聯(lián)接件的常用材料（一）螺紋聯(lián)接件的常用材料常用材料：常用材料： Q215Q215、 Q235Q235、2525、4545號(hào)鋼號(hào)鋼對(duì)承受沖擊、振動(dòng)或變載荷可采用：對(duì)承受沖擊、振動(dòng)或變載荷可采用： 15Cr15Cr、20Cr20Cr、40Cr40Cr、15MnVB15MnVB、30CrMnSi30CrMnSi等合金鋼等合金鋼對(duì)特殊用途可采用：對(duì)特殊用途可采用： 特種鋼或銅合金、鋁合金等特種鋼或銅合金、鋁合金等常用材料的力學(xué)性能：常用材料的力學(xué)性能： 見表見表13131 1螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分十級(jí)；螺母性能等級(jí)分七級(jí)。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分十級(jí)；螺母性

13、能等級(jí)分七級(jí)。 見表見表13132 2（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)力見表見表13133 3、13136 6第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算二、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力二、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力（一）螺紋聯(lián)接件的常用材料（一）螺紋聯(lián)接件的常用材料常用材料：常用材料： Q215Q215、 Q235Q235、2525、4545號(hào)鋼號(hào)鋼對(duì)承受沖擊、振動(dòng)或變載荷可采用：對(duì)承受沖擊、振動(dòng)或變載荷可采用： 15Cr15Cr、20Cr20Cr、40Cr40Cr、15MnVB15MnVB、30CrMnSi30CrMnSi等合金鋼等合金鋼對(duì)特殊用途可采用：對(duì)特殊用途可

14、采用： 特種鋼或銅合金、鋁合金等特種鋼或銅合金、鋁合金等常用材料的力學(xué)性能：常用材料的力學(xué)性能： 見表見表13131 1螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分十級(jí)；螺母性能等級(jí)分七級(jí)。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分十級(jí)；螺母性能等級(jí)分七級(jí)。 見表見表13132 2（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)力見表見表13133 3、13136 6第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 在擰緊螺母時(shí)，螺栓受在擰緊螺母時(shí)，螺栓受F F0 0 和和T T1 1 所產(chǎn)生的拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力作用。所產(chǎn)生的拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力作用。三、普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算三、普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（確定螺紋小徑

15、）（確定螺紋小徑）1. 1. 只承受預(yù)緊力只承受預(yù)緊力 的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 013.14Fd危險(xiǎn)截面拉伸強(qiáng)度條件：危險(xiǎn)截面拉伸強(qiáng)度條件： 4/3 . 13 . 1210dFca0F圖圖 13 7 受橫向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷的普通緊螺栓聯(lián)接第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算減載零件承受橫向工作載荷減載零件承受橫向工作載荷 靠摩擦力抵抗工作載荷的緊螺栓聯(lián)接要求保持較大的預(yù)緊力靠摩擦力抵抗工作載荷的緊螺栓聯(lián)接要求保持較大的預(yù)緊力, ,使結(jié)使結(jié)構(gòu)尺寸增大。在振動(dòng)、沖擊和變載荷下，有可能出現(xiàn)松脫。構(gòu)尺寸增大。在振動(dòng)、沖擊和變載荷下，有可能出現(xiàn)松

16、脫。 為此，采用減載零件承擔(dān)橫向工作載荷，螺栓僅起聯(lián)接作用。為此，采用減載零件承擔(dān)橫向工作載荷，螺栓僅起聯(lián)接作用。a）用減載銷）用減載銷 b）用減載套筒）用減載套筒 c）用減載鍵）用減載鍵圖圖 13 8 承受橫向載荷的減速裝置承受橫向載荷的減速裝置第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算受工作載荷時(shí)：受工作載荷時(shí)：螺栓：受螺栓：受 拉伸，拉伸，伸長增量伸長增量被聯(lián)接件：被聯(lián)接件：受受 壓縮壓縮 壓縮增量壓縮增量 1F22F1FFF21 故：螺栓所受總拉力21F0F受軸向工作載荷受軸向工作載荷F F 后，總拉力后，總拉力F1? 螺母未擰緊時(shí)螺母未擰緊時(shí) 螺母擰緊時(shí)螺母擰緊時(shí) 受工作載荷

17、時(shí)受工作載荷時(shí)圖圖 13 9 單個(gè)螺栓聯(lián)接的受力單個(gè)螺栓聯(lián)接的受力 變形圖變形圖第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺母擰緊時(shí)：螺母擰緊時(shí)：螺栓：受螺栓：受 拉伸，拉伸， 伸長量伸長量被聯(lián)接件：受被聯(lián)接件：受 壓縮壓縮 壓縮量壓縮量 20F10F殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力FCCCFFFFFCCCFFFCCCFF2110212120221220螺栓的相對(duì)剛度螺栓的相對(duì)剛度見表見表137由圖所示的幾何關(guān)系，可得：由圖所示的幾何關(guān)系，可得：圖圖 13 10 單個(gè)螺栓聯(lián)接的力單個(gè)螺栓聯(lián)接的力 變形線圖變形線圖單個(gè)螺栓聯(lián)接的力變形線圖單個(gè)螺栓聯(lián)接的力變形線圖第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)

18、接的強(qiáng)度計(jì)算 為降低螺栓的受力，提高螺栓聯(lián)接的承載能力，應(yīng)使螺栓的為降低螺栓的受力，提高螺栓聯(lián)接的承載能力，應(yīng)使螺栓的相對(duì)剛度相對(duì)剛度 值盡量小些，取較硬的墊片。值盡量小些，取較硬的墊片。螺栓的相對(duì)剛度通過計(jì)算或?qū)嶒?yàn)確定：見表螺栓的相對(duì)剛度通過計(jì)算或?qū)嶒?yàn)確定：見表13137 7金屬墊片金屬墊片0.20.20.30.3； 皮革墊片皮革墊片0.70.7；銅皮石棉墊片銅皮石棉墊片0.80.8； 橡膠墊片橡膠墊片0.90.9。211CCC螺栓的相對(duì)剛度螺栓的相對(duì)剛度FF)6 . 02 . 0(2對(duì)一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)，可取對(duì)一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)，可取對(duì)于地腳螺栓聯(lián)接，可取對(duì)于地腳螺栓聯(lián)接，可取

19、FF 2對(duì)外載荷有變化時(shí)，可取對(duì)外載荷有變化時(shí)，可取FF)0 . 16 . 0(202F為保證聯(lián)接的剛性或緊密性，殘余預(yù)緊力應(yīng)為保證聯(lián)接的剛性或緊密性，殘余預(yù)緊力應(yīng)對(duì)于有緊密性要求的聯(lián)接，可取對(duì)于有緊密性要求的聯(lián)接，可取FF)8 . 15 . 1 (2第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（1 1） 受軸向靜載荷作用時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算受軸向靜載荷作用時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算 2113.14dF 113 . 14Fd1 1）求出螺栓工作載荷）求出螺栓工作載荷F F2 2）按聯(lián)接要求選擇預(yù)緊力）按聯(lián)接要求選擇預(yù)緊力F F2 2（或由（或由F F0 0求出求出F F2 2）3 3）計(jì)算總拉力）計(jì)算總拉力F

20、 F1 1 F F2 2 F F4 4）計(jì)算螺栓強(qiáng)度：）計(jì)算螺栓強(qiáng)度：根據(jù)聯(lián)接的受載情況：根據(jù)聯(lián)接的受載情況： 考慮聯(lián)接在外載荷作用下可能進(jìn)行補(bǔ)充擰緊，以及考慮螺紋力矩考慮聯(lián)接在外載荷作用下可能進(jìn)行補(bǔ)充擰緊，以及考慮螺紋力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響，則產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響，則螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（2)2) 受軸向變載荷作用時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算受軸向變載荷作用時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算211121212112/24aaCdCFFCCCCd 113 . 14Fda單位為單位為MPaMPa，由表，由表13133 3公式計(jì)算公式計(jì)算1）按

21、靜強(qiáng)度計(jì)算初定）按靜強(qiáng)度計(jì)算初定d1 圖圖 13 11 受軸向變載荷螺栓中拉力的變化受軸向變載荷螺栓中拉力的變化2）校核疲勞強(qiáng)度：）校核疲勞強(qiáng)度：第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算四四. .鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算算 聯(lián)接所受預(yù)緊力很小，設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)可不考慮預(yù)緊力和螺紋面間聯(lián)接所受預(yù)緊力很小，設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)可不考慮預(yù)緊力和螺紋面間摩擦力矩的影響。摩擦力矩的影響。 螺栓材料的許用切應(yīng)力、螺栓或孔壁材料的螺栓材料的許用切應(yīng)力、螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，單位均為許用擠壓應(yīng)力，單位均為MPaMPa 。見表。見表13136 6。螺栓桿的抗剪切強(qiáng)度條件：螺栓

22、桿的抗剪切強(qiáng)度條件： mdF204螺栓桿與孔壁的抗壓強(qiáng)度條件：螺栓桿與孔壁的抗壓強(qiáng)度條件：pphdF0圖圖 13 12 受橫向工作載荷的鉸制孔受橫向工作載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接用螺栓聯(lián)接失效形式：失效形式：接觸面壓潰及螺栓剪切。接觸面壓潰及螺栓剪切。第三節(jié)第三節(jié) 螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺拴聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受力分析受力分析按聯(lián)接用途和被聯(lián)接件結(jié)構(gòu)，按聯(lián)接用途和被聯(lián)接件結(jié)構(gòu)，選定螺栓的數(shù)目和布置形式選定螺栓的數(shù)目和布置形式按聯(lián)接結(jié)構(gòu)和受載情況按聯(lián)接結(jié)構(gòu)和受載情況找出受力最大的螺栓找出受力最大的螺栓求出其所受力求出其所受力強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算受力最大的螺栓的計(jì)算受力最大的螺栓的強(qiáng)度。強(qiáng)度。一

23、、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)1 1）聯(lián)接接合面幾何形狀與機(jī)器機(jī)構(gòu)相適）聯(lián)接接合面幾何形狀與機(jī)器機(jī)構(gòu)相適應(yīng)，設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀；應(yīng)，設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀；2 2）螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理；）螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理；3 3）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)量應(yīng)為偶）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)數(shù), ,同組螺栓的直徑、長度、材料應(yīng)相同；同組螺栓的直徑、長度、材料應(yīng)相同；4 4）螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距）螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距 一般情況一般情況 t t0 0 = =（5 58 8）d d 對(duì)接合面無要求對(duì)接合面無要求 t t0 0 =10 =10

24、要求較高的重要聯(lián)接見表要求較高的重要聯(lián)接見表13138 8；圖圖 13 13 螺栓聯(lián)接常見布置方式螺栓聯(lián)接常見布置方式圖圖 13 14 凸臺(tái)與沉頭座凸臺(tái)與沉頭座a）凸臺(tái)）凸臺(tái) b）沉頭座）沉頭座5）螺栓與螺母的支撐面應(yīng)平整，與螺栓軸）螺栓與螺母的支撐面應(yīng)平整，與螺栓軸線垂直線垂直;6）螺栓聯(lián)接中，設(shè)計(jì)有可靠的防松裝置。）螺栓聯(lián)接中，設(shè)計(jì)有可靠的防松裝置。二、螺栓組聯(lián)接的受力分析二、螺栓組聯(lián)接的受力分析（一）受軸向載荷（一）受軸向載荷F FQ Q 的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷 F F 相等：相等： zz螺栓數(shù)目螺栓數(shù)目ZFFQ為簡(jiǎn)化計(jì)算，螺栓組受力分析

25、假設(shè)：為簡(jiǎn)化計(jì)算，螺栓組受力分析假設(shè)：1 1、各螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)、各螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同；緊力均相同；2 2、被聯(lián)接件為剛體，受載后聯(lián)接接、被聯(lián)接件為剛體，受載后聯(lián)接接合面保持為平面；合面保持為平面；3 3、螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)。、螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)。（二）受橫向載荷（二）受橫向載荷 的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 (1)(1)采用普通螺栓聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接- - 結(jié)合面的摩擦因數(shù)結(jié)合面的摩擦因數(shù), ,見表見表13139 9； 接合面對(duì)數(shù)接合面對(duì)數(shù)可靠性系數(shù)取可靠性系數(shù)取1.11.11.31.3fFKm聯(lián)接的靜力平衡條件：聯(lián)接的靜力平衡條件：RfFKfzmF0預(yù)緊力

26、：預(yù)緊力：fzmFKFRf0 如圖示，靠螺母擰緊后如圖示，靠螺母擰緊后在聯(lián)接接合面間產(chǎn)生的摩擦力在聯(lián)接接合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷。來抵抗橫向載荷。RF圖圖 13 7以被聯(lián)接件接合面不滑移為計(jì)算準(zhǔn)則以被聯(lián)接件接合面不滑移為計(jì)算準(zhǔn)則（2 2）采用鉸制孔螺栓聯(lián)接）采用鉸制孔螺栓聯(lián)接ZFF每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力：每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力：二、螺栓組聯(lián)接的受力分析二、螺栓組聯(lián)接的受力分析（二）受橫向載荷（二）受橫向載荷 的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接RF螺栓聯(lián)接擰緊力矩不大，在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮預(yù)緊力和摩擦力。螺栓聯(lián)接擰緊力矩不大，在強(qiáng)度計(jì)算中不考慮預(yù)緊力和摩擦力。計(jì)算時(shí)近似認(rèn)為各螺栓所承擔(dān)的工作

27、載荷相等。計(jì)算時(shí)近似認(rèn)為各螺栓所承擔(dān)的工作載荷相等。 如圖示，靠螺栓桿受剪切和螺栓如圖示，靠螺栓桿受剪切和螺栓桿與孔壁間受擠壓來傳遞橫向載荷。桿與孔壁間受擠壓來傳遞橫向載荷。( (三三) )受扭轉(zhuǎn)力矩受扭轉(zhuǎn)力矩T T 的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接（1 1）采用普通螺栓聯(lián)接）采用普通螺栓聯(lián)接式中：式中： 螺栓的軸線到螺栓組對(duì)稱中心螺栓的軸線到螺栓組對(duì)稱中心O O的距離，單位為的距離，單位為。zrrr.,21TKrfFrfFrfFfz02010)(210zfrrrfTKF根據(jù)底板上各力矩平衡條件得根據(jù)底板上各力矩平衡條件得或所需預(yù)緊力：或所需預(yù)緊力： 圖圖 13 16 受扭轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接受扭轉(zhuǎn)力矩

28、的螺栓組聯(lián)接用普通螺栓聯(lián)接用普通螺栓聯(lián)接 用鉸制孔用螺栓聯(lián)接用鉸制孔用螺栓聯(lián)接（2 2）采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接）采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接根據(jù)底板上各力矩平衡條件得根據(jù)底板上各力矩平衡條件得TrFrFrFzz2211maxmax2211.rFrFrFrFzz根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件受力最大螺栓所受的工作剪力受力最大螺栓所受的工作剪力ziirTrF12maxmax 在實(shí)際工作中，螺栓組聯(lián)接所受的工作載荷常常是若干種簡(jiǎn)單受力在實(shí)際工作中，螺栓組聯(lián)接所受的工作載荷常常是若干種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合。在螺栓組聯(lián)接中不論受力狀態(tài)如何復(fù)雜，都可以簡(jiǎn)化狀態(tài)的不同組合。在螺栓組聯(lián)接中不論受力狀態(tài)如何復(fù)

29、雜，都可以簡(jiǎn)化成幾種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)，再按理的疊加原理求出螺栓的受力。成幾種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)，再按理的疊加原理求出螺栓的受力。例例例例 一厚度一厚度=12mm的鋼板，用的鋼板，用4個(gè)螺栓固聯(lián)在厚度為個(gè)螺栓固聯(lián)在厚度為 的鑄鐵支架的鑄鐵支架上，螺栓的布置有上，螺栓的布置有a.b兩種方案，如圖兩種方案，如圖13-17所示。已知：螺栓材料為所示。已知：螺栓材料為Q235，=95MPa，=96MPa,鋼板鋼板p=320MPa,鑄鐵鑄鐵p1=180MPa，接合，接合面間的摩擦因數(shù)面間的摩擦因數(shù)f = 0.15 , 可靠性系數(shù)可靠性系數(shù) K f = 1.2 ,載荷載荷F = 12000N，尺寸，尺寸 l =400

30、mm,a=100mm（）試比較哪種螺栓布置方案合理？（）試比較哪種螺栓布置方案合理？（）按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用（）按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)的螺栓直徑螺栓聯(lián)接時(shí)的螺栓直徑130mm圖圖 1317 托架螺栓組聯(lián)接托架螺栓組聯(lián)接 112000300044FFmmN（）將載荷簡(jiǎn)化（）將載荷簡(jiǎn)化將載荷將載荷F F向螺栓組聯(lián)接接合面形心向螺栓組聯(lián)接接合面形心O O簡(jiǎn)化，得一橫向載簡(jiǎn)化，得一橫向載荷荷F F=12000N=12000N和一旋轉(zhuǎn)力矩和一旋轉(zhuǎn)力矩 如圖示。如圖示。6120004004.8 10TF lNmmN mm例1圖

31、圖 13 18 托架螺栓組聯(lián)接（一）托架螺栓組聯(lián)接（一）（）確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷（）確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷在橫向載荷在橫向載荷F的作用下，的作用下，各個(gè)螺栓所受的橫向載荷各個(gè)螺栓所受的橫向載荷F1大小相同，與大小相同，與F同向。同向。解：解：螺栓組聯(lián)接受力分析螺栓組聯(lián)接受力分析由圖由圖a可知，螺栓和所受兩力的夾角可知，螺栓和所受兩力的夾角最小，故螺栓和所受的橫向載荷最大。最小，故螺栓和所受的橫向載荷最大。2222100100141.4araammmm624.8 10848744 141.4aaTFNNr例2 在扭轉(zhuǎn)力矩在扭轉(zhuǎn)力矩 T的作用下，由于各個(gè)螺栓中心至形心的作用下，由于各個(gè)螺

32、栓中心至形心O點(diǎn)距離相等，所以各個(gè)點(diǎn)距離相等，所以各個(gè)螺栓所受的橫向載荷螺栓所受的橫向載荷 大小也相同，但方向各垂直與螺栓中心與形心大小也相同，但方向各垂直與螺栓中心與形心O的連線的連線如圖示。如圖示。2F圖圖 13 19 托架螺栓組聯(lián)接（二）托架螺栓組聯(lián)接（二）對(duì)于方案對(duì)于方案a，各個(gè)螺栓中心至形心，各個(gè)螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為點(diǎn)的距離為所以所以（）兩種方案比較在螺栓布置方案（）兩種方案比較在螺栓布置方案a中，受力最大的螺栓和受力最大的螺栓中，受力最大的螺栓和受力最大的螺栓的總橫向載荷的總橫向載荷 ；而在螺栓布置方案；而在螺栓布置方案b 中，受力最大的螺栓所受的中，受力最大的螺栓所受的總橫

33、向載荷總橫向載荷 。可以看出?？梢钥闯?，因此方案，因此方案a比較合理。比較合理。max10820aFNmax15000bFNmaxmaxabFF2222max12122cos300084872 3000 8487 cos4510820aaaFFFFFN 例3即即 所以所以由圖由圖b b可知，螺栓所受的橫向載荷最大，即可知，螺栓所受的橫向載荷最大，即100bramm624.8101200044100bbTFNNrmax12(3000 12000)15000bbFFFNN對(duì)于方案對(duì)于方案b，各個(gè)螺栓中心至形心，各個(gè)螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離為點(diǎn)的距離為例4按螺栓布置方案按螺栓布置方案a a確定螺栓

34、直徑確定螺栓直徑（）采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接（）采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接）因?yàn)椴捎勉q制孔用螺栓聯(lián)接是靠螺栓光桿手剪切力和配合面受擠壓來傳遞橫）因?yàn)椴捎勉q制孔用螺栓聯(lián)接是靠螺栓光桿手剪切力和配合面受擠壓來傳遞橫向載荷，因此按抗剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)螺栓光桿部分的直徑向載荷，因此按抗剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)螺栓光桿部分的直徑 。 查查GB/T27GB/T2719881988，取，取M12M126060（ ）。）。）校核配合面擠壓強(qiáng)度。按圖）校核配合面擠壓強(qiáng)度。按圖13-2013-20所示的配合尺寸，有所示的配合尺寸，有螺栓光桿與鋼板孔間螺栓光桿與鋼板孔間螺栓光桿與鑄鐵支架孔間螺栓光桿與鑄鐵支架孔間 故配合面擠壓強(qiáng)度足夠。故配合

35、面擠壓強(qiáng)度足夠。 m ax0441082011.9896aFdm mm mmax1011082027.718013 30appFMPaMPaMPadmax01082010432013 8appFMPaMPaMPad0d013dmm圖圖1320 采用鉸制孔用螺栓采用鉸制孔用螺栓例5（）采用普通螺栓聯(lián)接（）采用普通螺栓聯(lián)接因?yàn)槠胀菟?lián)接是靠螺栓預(yù)緊后在被聯(lián)接件的接合面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞因?yàn)槠胀菟?lián)接是靠螺栓預(yù)緊后在被聯(lián)接件的接合面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向載荷，因此首先要求出螺栓所需的預(yù)緊力橫向載荷，因此首先要求出螺栓所需的預(yù)緊力 。由，得由，得根據(jù)強(qiáng)度條件式可得螺栓小徑根據(jù)強(qiáng)度條件式可得螺栓小徑 ，即，即查查GB/T1961981 ，取，取M45（ ）的螺栓。）的螺栓。0maxfafmFK Fmax01.2108208656010.15faK FFNNmf 014 1.34 1.3 8656038.8495Fdmmmm 0F1d140.129 38.84dmmmm第五節(jié)第五節(jié) 提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施一、改善螺紋牙載荷分布不均的現(xiàn)象一、改善螺紋牙載荷分布不均的現(xiàn)象 螺栓受力后螺距變化，內(nèi)外螺紋牙不能螺栓受力后螺距變化，內(nèi)外螺紋牙不能再均勻接觸，