已看機(jī)械設(shè)計第6章螺紋連接

1、第第6章章 螺紋連接螺紋連接6.1 螺紋副的主要參數(shù)與受力特征螺紋副的主要參數(shù)與受力特征6.2 單個螺紋連接的設(shè)計單個螺紋連接的設(shè)計6.3 螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計6.4 螺旋傳動螺旋傳動聯(lián)聯(lián) 接接 在機(jī)械中許多零、部件間以一定的在機(jī)械中許多零、部件間以一定的 方式組合成一個方式組合成一個整體整體, 這就構(gòu)成了聯(lián)接。這就構(gòu)成了聯(lián)接。常用的機(jī)械聯(lián)接有兩大類常用的機(jī)械聯(lián)接有兩大類： 動聯(lián)接動聯(lián)接 動聯(lián)接動聯(lián)接動聯(lián)接動聯(lián)接在機(jī)器工作時，被聯(lián)接的諸零、部件之間可以在機(jī)器工作時，被聯(lián)接的諸零、部件之間可以有相對位置的變化，如有相對位置的變化，如:各種運(yùn)動副各種運(yùn)動副靜聯(lián)接靜聯(lián)接在機(jī)器工作時，被聯(lián)

2、接的諸零、在機(jī)器工作時，被聯(lián)接的諸零、 部件之間的部件之間的相對位置是固定不變的，不允許有相對運(yùn)動相對位置是固定不變的，不允許有相對運(yùn)動 可拆連接可拆連接 不可拆連接不可拆連接-如如: : 螺紋、鍵、銷連接等螺紋、鍵、銷連接等-鉚、焊、粘接等鉚、焊、粘接等（永久連接）（永久連接）聯(lián)接目的聯(lián)接目的: 便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、維修以及便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、維修以及提高勞動生產(chǎn)率。提高勞動生產(chǎn)率。螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接鍵、花鍵、銷聯(lián)接鍵、花鍵、銷聯(lián)接楔聯(lián)接楔聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)彈性環(huán)聯(lián) 聯(lián)聯(lián)接接 過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接鉚接鉚接 焊接焊接 膠接膠接可拆聯(lián)接可拆聯(lián)接 不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接 其共同特點是裝拆方便，其

3、共同特點是裝拆方便，而且經(jīng)多次裝拆無損于使而且經(jīng)多次裝拆無損于使用用永久聯(lián)接不能拆開重新使用永久聯(lián)接不能拆開重新使用 過盈聯(lián)接介于可拆聯(lián)接于不可拆過盈聯(lián)接介于可拆聯(lián)接于不可拆聯(lián)接之間，一般用于不可拆聯(lián)接聯(lián)接之間，一般用于不可拆聯(lián)接,因一因一經(jīng)拆開經(jīng)拆開,雖仍可使用雖仍可使用,但承載能力有所但承載能力有所降低降低.過盈量小時則可多次使用影響較過盈量小時則可多次使用影響較小小.外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺旋副螺旋副螺紋聯(lián)接的設(shè)計螺紋聯(lián)接的設(shè)計 螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆聯(lián)接，它的主螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆聯(lián)接，它的主要功能是把若干個零件聯(lián)接在一起。

4、要功能是把若干個零件聯(lián)接在一起。 屬于可拆聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、適用范圍廣屬于可拆聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、適用范圍廣d1d1ac螺紋的形成螺紋的形成6.1 螺紋副的主要參數(shù)和受力特征螺紋副的主要參數(shù)和受力特征1、螺紋的種類及主要參數(shù)、螺紋的種類及主要參數(shù)（1） 種類：種類：按螺旋方向：左旋、右旋按螺旋方向：左旋、右旋右旋右旋左旋左旋左旋左旋右旋右旋按螺紋的線數(shù)：單線、雙線、多線，按螺紋的線數(shù)：單線、雙線、多線， 一般不超過一般不超過4線線按位置：內(nèi)螺紋（按位置：內(nèi)螺紋（ 如螺母）、外螺紋（如螺釘）如螺母）、外螺紋（如螺釘）按母體形狀：圓柱螺紋、圓錐螺紋按母體形狀：圓柱螺紋、圓錐螺紋雙線螺

5、紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋 圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋按牙型：按牙型：三角形螺紋三角形螺紋常用于聯(lián)接常用于聯(lián)接矩形螺紋矩形螺紋用于傳動用于傳動梯梯 形螺紋形螺紋常用于螺旋傳動常用于螺旋傳動鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋常用于單向傳動常用于單向傳動管螺紋管螺紋常用于緊密連接常用于緊密連接按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分303矩形螺紋矩形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋梯形螺紋梯形螺紋30普通螺紋普通螺紋60管螺紋管螺紋55連接螺紋連接螺紋傳動螺紋傳動螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋作用分按螺紋作用分連接螺紋連接螺紋傳動螺紋傳動螺紋 中徑中徑 d2d1d2d 小徑小徑 d1螺紋的主要參數(shù)：螺紋的主要參數(shù)：-

6、在標(biāo)準(zhǔn)中定為公稱直徑在標(biāo)準(zhǔn)中定為公稱直徑 大徑大徑 d-強(qiáng)度計算中常作為螺桿危險截面的強(qiáng)度計算中常作為螺桿危險截面的 計算直徑計算直徑 三三徑徑d1d2d 導(dǎo)程導(dǎo)程（升距）（升距）S 螺距螺距 PSP二二距距n-螺紋的線數(shù)螺紋的線數(shù)單線螺紋單線螺紋: S = P 多線螺紋多線螺紋: S = nPd1d2dSP 牙形角牙形角 牙形斜角牙形斜角 （牙側(cè)角）（牙側(cè)角）d2S 螺旋升角螺旋升角二二角角tan =d2 S d2 nP = -中徑圓柱上螺旋線的切中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面線與垂直于螺紋軸線的平面之間的夾角之間的夾角 線數(shù)（頭數(shù)）線數(shù)（頭數(shù)）n -螺紋的螺旋線數(shù)目螺紋的螺旋

7、線數(shù)目單線螺紋單線螺紋 自鎖性好自鎖性好 多用于連接多用于連接；多線螺紋多線螺紋 傳動效率高傳動效率高 多用于傳動。多用于傳動。為了便于制造，一般螺紋的線數(shù)為了便于制造，一般螺紋的線數(shù) n44tan =d2 nP Sd2 =普通螺紋普通螺紋細(xì)牙細(xì)牙粗牙粗牙 普通螺紋同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺普通螺紋同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為距最大的稱為粗牙螺紋粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋。缺點：缺點：不耐磨易滑扣。不耐磨易滑扣。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁零件、受變載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。薄壁零件、受變載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙粗牙dP細(xì)牙細(xì)牙dP細(xì)牙細(xì)牙tg=d2

8、nP 自鎖性更好、連接更可靠；且螺紋深度自鎖性更好、連接更可靠；且螺紋深度淺，強(qiáng)度高。淺，強(qiáng)度高。細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋 v P P , ,由于制造簡單，一般連接常用。由于制造簡單，一般連接常用。p ， ，優(yōu)點：優(yōu)點：粗牙螺紋粗牙螺紋三角形螺紋三角形螺紋： = 2 = 600, 自鎖性好，用于聯(lián)接自鎖性好，用于聯(lián)接 粗牙：一般常用粗牙：一般常用 細(xì)牙：自鎖性好，易滑扣，適用于薄壁小零件或載荷小細(xì)牙：自鎖性好，易滑扣，適用于薄壁小零件或載荷小矩形螺紋矩形螺紋： = 00, 效率高，用于傳動，常被梯形代替效率高，用于傳動，常被梯形代替梯形螺紋梯形螺紋： = 2 = 300, 易于制造，對中性好，常用于易

9、于制造，對中性好，常用于 螺旋傳動螺旋傳動鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋： = 30, 效率高，易加工，承載大，單向傳效率高，易加工，承載大，單向傳 動動管螺紋管螺紋： 用于緊密聯(lián)接，用于緊密聯(lián)接， = 550, 管子內(nèi)徑為公稱直徑管子內(nèi)徑為公稱直徑圓錐管螺紋圓錐管螺紋： = 550和和 = 660，錐度為，錐度為1：16，用于高，用于高 溫高壓系統(tǒng)的管件聯(lián)接溫高壓系統(tǒng)的管件聯(lián)接2、螺紋副的受力關(guān)系、效率和自鎖、螺紋副的受力關(guān)系、效率和自鎖矩形螺紋的受力分析矩形螺紋的受力分析:F- 軸向載荷軸向載荷Ft-中徑處的水平推力中徑處的水平推力 -螺紋升角螺紋升角 -摩擦角摩擦角Fn-法向支反力法向支反力（1）

10、 矩形螺紋矩形螺紋矩形螺紋牙型斜角矩形螺紋牙型斜角 vFtFv FnR Fntt設(shè)計：潘存云FtFFtd2+ FR擰緊螺紋時，既滑塊等速上升時：擰緊螺紋時，既滑塊等速上升時：Ft設(shè)計：潘存云 FnRvFtd2SF+ + FnF -阻力，阻力，F(xiàn)t- 驅(qū)動力驅(qū)動力 Fn -摩擦力摩擦力, 沿斜面朝下沿斜面朝下由平衡條件得：由平衡條件得：Ft = F tan ( + )(22tgFd22dFTt 驅(qū)動力矩：驅(qū)動力矩：螺紋放松時，即滑塊等速下滑時：螺紋放松時，即滑塊等速下滑時：由平衡條件，得：由平衡條件，得：Ft = F tan ( - ) 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云 FnF- RvRFFnFt- -

11、Ft F -驅(qū)動力，驅(qū)動力，F(xiàn)t-支持力支持力 Fn -摩擦力摩擦力, 沿斜面朝上沿斜面朝上 驅(qū)動力矩：驅(qū)動力矩：)(2222tgFddFTt螺母螺母螺桿螺桿軸軸線線軸線軸線螺桿螺桿螺母螺母Fn=FFFn=F/cos FnF（2）非）非矩形螺紋矩形螺紋摩擦阻力可寫為：摩擦阻力可寫為： F / cos = F / cos = e F 擰緊時：擰緊時： Ft = F tan ( + e ) 松開時：松開時： Ft = F tan ( - e)傳動效率：傳動效率：螺母旋轉(zhuǎn)一周做的總功螺母旋轉(zhuǎn)一周做的總功:螺母旋轉(zhuǎn)一周做的有用功螺母旋轉(zhuǎn)一周做的有用功: 21)(2dFtgTWetgdFFsW22s擰緊

12、時擰緊時(Ft主動主動) ： = tan / tan( + e)松開時松開時(F主動主動)： = tan( - e) / tan )(22eFtgdT若若 e e ，則則T T為正值，其方向與螺為正值，其方向與螺 母運(yùn)動方向相反，是母運(yùn)動方向相反，是阻力阻力；若若e e ，則則T T為負(fù)值，方向相反，其為負(fù)值，方向相反，其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母運(yùn)動方向相同，成為放松螺母所需外加運(yùn)動方向相同，成為放松螺母所需外加的的驅(qū)動力矩。驅(qū)動力矩。自鎖條件：自鎖條件： e ett設(shè)計：潘存云FtFFtd2放松時：放松時：6.2 單個螺紋聯(lián)接的設(shè)計單個螺紋聯(lián)接的設(shè)

13、計1、螺紋緊固件和材料、螺紋緊固件和材料 螺栓螺栓 雙頭螺柱雙頭螺柱 螺釘螺釘 緊定螺釘緊定螺釘 螺母螺母/墊片墊片螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭dL0L1LL1 -座端長度座端長度L0 -螺母端長度螺母端長度雙頭螺柱雙頭螺柱末端末端結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘螺母螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。墊圈墊圈 作用：作用： 增加支撐面積以增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。母擦傷表面、防松。平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平

14、墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈按機(jī)械性能等級分十級：按機(jī)械性能等級分十級： 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9 點前是點前是 Bmin/100, 點后是點后是10 Smin/ Bmin制造精度分制造精度分： 精密極（精密極（4-6級）：用于精密聯(lián)接和配合變動小的場合級）：用于精密聯(lián)接和配合變動小的場合 中等級（中等級（7級）：一般用途級）：一般用途 粗糙級（粗糙級（78級）：精度要求不高的場合級）：精度要求不高的場合 螺栓常用材料：螺栓常用材料： 中碳剛、低碳剛：如中碳剛、低碳

15、剛：如A2, A3, 10, 35, 45 合金剛：重要場合，合金剛：重要場合， 如如15Cr, 40Cr, 30CrMnSi螺母常用中碳剛螺母常用中碳剛2、螺紋聯(lián)接的基本類型和畫法、螺紋聯(lián)接的基本類型和畫法 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型(1) 螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接: a) 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接: 被聯(lián)接件的被聯(lián)接件的孔中不切制螺紋，裝拆方便，應(yīng)用孔中不切制螺紋，裝拆方便，應(yīng)用最廣最廣, 可承受橫向和縱向載荷可承受橫向和縱向載荷孔與螺桿之間孔與螺桿之間留有間隙留有間隙普通螺栓連接普通螺栓連接結(jié)構(gòu)簡單，裝拆結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，應(yīng)用最廣方便，應(yīng)用最廣d0db) 鉸制孔螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接

16、: 適合承受橫向載荷適合承受橫向載荷螺栓桿與孔壁之間沒有間隙，適合于承受橫向載荷。螺栓桿與孔壁之間沒有間隙，適合于承受橫向載荷。d0 雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 結(jié)構(gòu)緊湊，適用于較厚的被聯(lián)接件（結(jié)構(gòu)緊湊，適用于較厚的被聯(lián)接件（盲孔的連接）盲孔的連接） 避免多次拆裝損壞被聯(lián)接件的螺紋孔避免多次拆裝損壞被聯(lián)接件的螺紋孔d 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡單；結(jié)構(gòu)簡單； 不宜多次拆裝，適于盲孔的連接。不宜多次拆裝，適于盲孔的連接。 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接固定兩零件間的相對位置固定兩零件間的相對位置傳遞不大的力或力矩傳遞不大的力或力矩潘存云教授研制緊定螺釘緊定螺釘（2）螺紋連接的畫法中要注意的問題）螺紋連接的畫

17、法中要注意的問題： 剖切通過標(biāo)準(zhǔn)件時均不剖剖切通過標(biāo)準(zhǔn)件時均不剖 兩零件接觸畫一條線，否則不論間隙兩零件接觸畫一條線，否則不論間隙 大小畫兩條線大小畫兩條線 旋合部分按外螺紋畫：外粗里細(xì)旋合部分按外螺紋畫：外粗里細(xì) 內(nèi)螺紋部分：里粗外細(xì)內(nèi)螺紋部分：里粗外細(xì) 螺紋底孔不應(yīng)大于螺紋內(nèi)徑，螺紋底孔不應(yīng)大于螺紋內(nèi)徑， 深度大于螺紋深度，夾角深度大于螺紋深度，夾角1200， 裝配圖中倒角和退刀槽可省略裝配圖中倒角和退刀槽可省略 試找出題圖中螺紋連接結(jié)構(gòu)中的錯誤，并就圖改正。試找出題圖中螺紋連接結(jié)構(gòu)中的錯誤，并就圖改正。已知被連接件材料均為已知被連接件材料均為Q235，連接件均為標(biāo)準(zhǔn)件。，連接件均為標(biāo)準(zhǔn)件

18、。 a) 普通螺栓連接普通螺栓連接 b) 螺釘連接螺釘連接 c) 雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接 d) 緊定螺釘連接緊定螺釘連接 3、螺紋聯(lián)接的主要失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則、螺紋聯(lián)接的主要失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則螺栓的主要失效形式：螺栓的主要失效形式： 螺栓聯(lián)接的松動螺栓聯(lián)接的松動 螺栓桿拉斷螺栓桿拉斷 螺紋被壓潰螺紋被壓潰 剪斷剪斷 因磨損而發(fā)生滑扣因磨損而發(fā)生滑扣螺紋牙及各部分的尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則和使用經(jīng)驗確螺紋牙及各部分的尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則和使用經(jīng)驗確定的，計算只需確定小徑，然后選取大徑和螺距，其它定的，計算只需確定小徑，然后選取大徑和螺距，其它尺寸不必計算尺寸不必計算斷裂斷裂4、螺栓聯(lián)接的擰緊和放松

19、、螺栓聯(lián)接的擰緊和放松 螺栓聯(lián)接的擰緊螺栓聯(lián)接的擰緊 緊聯(lián)接緊聯(lián)接：在裝配時擰緊在裝配時擰緊 預(yù)緊力預(yù)緊力F：緊聯(lián)接螺栓在工作前所受到的軸向力：緊聯(lián)接螺栓在工作前所受到的軸向力 擰緊時所需力矩擰緊時所需力矩T： 克服螺紋副的螺紋力矩克服螺紋副的螺紋力矩T1和螺母與支承面的摩擦力和螺母與支承面的摩擦力矩矩T2(1) ferFdFTTT2/)tan(221對于不同直徑，若取對于不同直徑，若取 e=tan e=0.15， =0.15，可簡化：可簡化：T 0.2FdTF F0 0d0dD01)1)憑手感經(jīng)驗；憑手感經(jīng)驗；2)2)測力矩扳手；測力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)測定伸長量

20、。測定伸長量。操作簡單操作簡單, ,但準(zhǔn)確性較差但準(zhǔn)確性較差 預(yù)緊力控制方法預(yù)緊力控制方法: :測力矩扳手測力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手12圖4-12 測力矩扳手123412圖4-12 測力矩扳手123412圖4-12 測力矩扳手123412圖4-12 測力矩扳手1234達(dá)到固定的擰緊力矩時，卡盤不轉(zhuǎn)動達(dá)到固定的擰緊力矩時，卡盤不轉(zhuǎn)動(2) 螺栓聯(lián)接的放松螺栓聯(lián)接的放松防松防松：三角螺紋具有自鎖性，但是在沖擊、振動和變載三角螺紋具有自鎖性，但是在沖擊、振動和變載荷以及溫度變化的條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時消失，荷以及溫度變化的條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時消失，從而聯(lián)接發(fā)生松脫從而聯(lián)接發(fā)生松脫防

21、松的根本問題：防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動防松的根本問題：防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動具體方法有三種：具體方法有三種：2）機(jī)械防松：）機(jī)械防松：開口銷、止動墊片、串連鋼絲開口銷、止動墊片、串連鋼絲3）永久防松：）永久防松：焊、粘、沖焊、粘、沖1）摩擦防松：）摩擦防松：雙螺母、彈簧墊圈、自鎖螺母雙螺母、彈簧墊圈、自鎖螺母防松的方法：防松的方法： 1） 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對頂螺母對頂螺母防松防松-防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動 開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串連鋼絲串連鋼絲2） 采用專門防松元件防松采用專門防松元件防松圓螺母用止動墊圈圓

22、螺母用止動墊圈潘存云教授研制止動墊圈止動墊圈開口銷與槽形螺母3） 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點點沖點防松法沖點防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑5. 松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算松聯(lián)接松聯(lián)接：只有外載荷的拉力，沒有預(yù)緊力只有外載荷的拉力，沒有預(yù)緊力強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件：計算應(yīng)力：計算應(yīng)力 許用應(yīng)力許用應(yīng)力4/21dF/ss s-材料的屈服極限材料的屈服極限S安全系數(shù)，未淬火鋼安全系數(shù)，未淬火鋼取取1.2，淬火鋼取，淬火鋼取1.6。 受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算 （1）普通螺栓聯(lián)接）普通螺栓聯(lián)接不受外載之前：不受外載

23、之前： 螺栓受力：預(yù)緊力、螺紋力矩螺栓受力：預(yù)緊力、螺紋力矩受外載之后：受外載之后： 應(yīng)力仍為拉、剪應(yīng)力應(yīng)力仍為拉、剪應(yīng)力 拉應(yīng)力拉應(yīng)力 = 4F /（ d12） 螺紋力矩：螺紋力矩： 2/)tan(21dFT剪應(yīng)力：剪應(yīng)力： = 16T1/( d13)對于對于M10M68的螺紋取的螺紋取d1,d2, 的平均值，的平均值，且且15. 0arctan可得：可得： 2/)tan(21dFTe15. 0arctane普通受拉螺栓的強(qiáng)度條件為普通受拉螺栓的強(qiáng)度條件為： （即校核式）（即校核式）)4/(3 . 121dFe3 . 1)3(2/122e3141Fd設(shè)計式為：設(shè)計式為： 按第四強(qiáng)度理論，當(dāng)量

24、應(yīng)力為：按第四強(qiáng)度理論，當(dāng)量應(yīng)力為： /ssS s-材料的屈服極限材料的屈服極限SS安全系數(shù)，見表安全系數(shù)，見表6-2(2) 鉸制孔螺栓聯(lián)接：鉸制孔螺栓聯(lián)接：剪切強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件擠壓強(qiáng)度條件：)/(42mdFR/minpRpdhF FR 螺栓所受建立螺栓所受建立 d螺栓抗剪面直徑螺栓抗剪面直徑hmin 被連接件中受擠壓孔壁的最小長度被連接件中受擠壓孔壁的最小長度 m螺栓抗剪面數(shù)量螺栓抗剪面數(shù)量 螺栓許用剪應(yīng)力，螺栓許用剪應(yīng)力，Mpa。 受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算 （1）螺栓總拉力）螺栓總拉力F0的計算的計算 預(yù)緊力為預(yù)緊力為F，工作載

25、荷為，工作載荷為F 當(dāng)應(yīng)變在彈性范圍之內(nèi)時，各零件的受力可根據(jù)當(dāng)應(yīng)變在彈性范圍之內(nèi)時，各零件的受力可根據(jù)力平衡和變形協(xié)調(diào)條件求出。力平衡和變形協(xié)調(diào)條件求出。設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云松弛松弛狀態(tài)狀態(tài)受載受載變形變形預(yù)緊預(yù)緊狀態(tài)狀態(tài) 1FF 2F0F0FEFEFE FE設(shè)計：潘存云FFFF 特別注意，軸向載荷：特別注意，軸向載荷：F0 F+F加預(yù)緊力后加預(yù)緊力后螺栓受拉伸長螺栓受拉伸長 1被聯(lián)接件受壓縮短被聯(lián)接件受壓縮短 2加載加載 FE 后后:螺栓總伸長量增加為螺栓總伸長量增加為: 總拉力為：總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：被聯(lián)接件壓縮量減少為： 殘余預(yù)緊力減少為：殘余預(yù)

26、緊力減少為： F 很顯然很顯然: F 0可參考：靜載荷可參考：靜載荷 F=(0.20.6)F 變載荷變載荷 F=(0.61.0)F 壓力容器的緊密聯(lián)接壓力容器的緊密聯(lián)接 F=(1.51.8)F 且保證剩余預(yù)緊力大于壓力容器的工作壓力且保證剩余預(yù)緊力大于壓力容器的工作壓力（2） 靜強(qiáng)度計算靜強(qiáng)度計算 強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件：)4/(3 . 1210dF/ssS（3）疲勞強(qiáng)度計算）疲勞強(qiáng)度計算當(dāng)工作載荷在當(dāng)工作載荷在F1和和F2之間變化時，螺栓拉力將在之間變化時，螺栓拉力將在F01和和F02之間，螺栓的拉力變幅為：之間，螺栓的拉力變幅為：21121020122cccFFFFFa疲勞強(qiáng)度條件為疲勞強(qiáng)度條件

27、為：)(22112121aacccdFF 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云（1 1）改善螺紋牙間的載荷分布改善螺紋牙間的載荷分布措施措施: 采用采用懸置懸置( (均載均載) )螺母螺母。加厚螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。加厚螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。普通螺母普通螺母加厚螺母加厚螺母螺螺栓栓桿桿螺螺母母體體螺螺栓栓桿桿螺螺母母體體螺螺栓栓桿桿F Fa aF F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2F F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2螺螺母母體體螺螺栓栓

28、桿桿F FF=FF=F1 1+F+F2 2+F+F3 3+F+F4 4+F+F5 5F F1 1FF2 2FF3 3FF4 4FF5 5螺螺栓栓桿桿F F F F螺螺栓栓桿桿螺母體螺母體假設(shè)螺母為剛體，則螺紋牙變形與普通螺木相同。但實際上螺母也是彈性體，受載也被拉長，變形螺紋牙產(chǎn)生回彈，從而減小兩者螺距變化，使受載均勻。10圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。（2） 避免附加應(yīng)力避免附加應(yīng)力設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云支承面不平支承面不平采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面被聯(lián)接件變形太大被聯(lián)接件變形太大(a)(a)采用球面墊圈（采用球面墊圈（b b）采用斜墊圈（）采用斜墊圈

29、（c c）采用凸臺（）采用凸臺（d d）采用沉頭座（）采用沉頭座（e e）采用環(huán)腰）采用環(huán)腰使栓桿減免彎曲應(yīng)力的措施使栓桿減免彎曲應(yīng)力的措施 （3）減小應(yīng)力集中）減小應(yīng)力集中1.1.增大過渡圓角增大過渡圓角2.2.切制卸載槽切制卸載槽r r（4） 減小螺栓應(yīng)力幅減小螺栓應(yīng)力幅可減少螺栓的總拉力可減少螺栓的總拉力因此因此, 可減少螺栓剛度或增大被連接件剛度可減少螺栓剛度或增大被連接件剛度具體措施具體措施:1）增大螺桿長度）增大螺桿長度, 減少部分螺桿直徑減少部分螺桿直徑, 中空螺桿，中空螺桿，柔性螺栓柔性螺栓; 2110cccFFFd0.8d0.7dd2）在需要密封的情況下）在需要密封的情況下,

30、 采用剛度大的墊片采用剛度大的墊片3）若是緊密連接）若是緊密連接, 可采用密封環(huán)結(jié)構(gòu)可采用密封環(huán)結(jié)構(gòu).（5） 選擇恰當(dāng)?shù)念A(yù)緊力并保持不減退選擇恰當(dāng)?shù)念A(yù)緊力并保持不減退（6） 采用合理的制造工藝采用合理的制造工藝oF 壓縮變形壓縮變形 壓縮變形壓縮變形o 冷鐓頭部、輾壓螺紋冷鐓頭部、輾壓螺紋表面處理：表面處理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。提高疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度提高疲勞強(qiáng)度提高30% 比車削 6.3 螺栓組聯(lián)接的計算螺栓組聯(lián)接的計算 螺栓組聯(lián)接設(shè)計的一般次序是：螺栓組聯(lián)接設(shè)計的一般次序是：首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，即確定接合面的形狀，螺栓的布置首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，即確定接合面的形狀，螺栓的布

31、置方式，聯(lián)接的結(jié)構(gòu)型式及螺栓的數(shù)目，然后按其所受的方式，聯(lián)接的結(jié)構(gòu)型式及螺栓的數(shù)目，然后按其所受的外載荷（力、力矩）分析螺栓組中的各個螺栓受力，以外載荷（力、力矩）分析螺栓組中的各個螺栓受力，以便找出其中受力最大的螺栓，再按單個螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計便找出其中受力最大的螺栓，再按單個螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計算。并根據(jù)強(qiáng)度計算來決定螺栓直徑。算。并根據(jù)強(qiáng)度計算來決定螺栓直徑。螺栓組一般是由幾個同樣的螺栓螺栓組一般是由幾個同樣的螺栓(或螺釘、螺柱或螺釘、螺柱)組成的。組成的。 大多數(shù)情況下大多數(shù)情況下, 螺紋聯(lián)接都是成組使用的。由于螺紋聯(lián)接都是成組使用的。由于聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式及外載荷情況不同，螺栓的受力也不聯(lián)接的結(jié)構(gòu)

32、形式及外載荷情況不同，螺栓的受力也不同。同。螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計：螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計：確定螺栓的布置方式和數(shù)目時，應(yīng)使受力合理，力求各螺確定螺栓的布置方式和數(shù)目時，應(yīng)使受力合理，力求各螺栓受力較小且均勻，利于加工和裝配的等。應(yīng)按以下幾方栓受力較小且均勻，利于加工和裝配的等。應(yīng)按以下幾方面考慮：面考慮：1、從加工角度，聯(lián)接接合面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單。螺、從加工角度，聯(lián)接接合面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單。螺栓組的形心與聯(lián)接接合面的形心最好相重合，最好有兩個栓組的形心與聯(lián)接接合面的形心最好相重合，最好有兩個對稱軸，可使加工方便，計算也比較容易。通常采用環(huán)狀對稱軸，可使加工方便，計算也比較容易。通常采用環(huán)狀或條狀結(jié)合

33、面，可以減少加工量和接合面不平的影響，同或條狀結(jié)合面，可以減少加工量和接合面不平的影響，同時增加了聯(lián)接剛度。時增加了聯(lián)接剛度。2、受力矩時螺栓應(yīng)盡量遠(yuǎn)離對稱軸布置，以減少螺栓受、受力矩時螺栓應(yīng)盡量遠(yuǎn)離對稱軸布置，以減少螺栓受力力, 增加聯(lián)接的可靠性增加聯(lián)接的可靠性; 同一圓周上螺栓的數(shù)目應(yīng)偶數(shù)，同一圓周上螺栓的數(shù)目應(yīng)偶數(shù)，可便于劃線和分度?？杀阌趧澗€和分度。3、力求螺栓受力合理，對于受橫向載荷的普通螺栓組、力求螺栓受力合理，對于受橫向載荷的普通螺栓組, 沿沿受力方向布置螺栓不宜超過受力方向布置螺栓不宜超過68個個,。4、裝配時，對于緊螺栓應(yīng)使每個螺栓的預(yù)緊程度一樣，、裝配時，對于緊螺栓應(yīng)使每個

34、螺栓的預(yù)緊程度一樣，使預(yù)緊力在接合面產(chǎn)生均勻壓力，因此相鄰螺栓的中心間使預(yù)緊力在接合面產(chǎn)生均勻壓力，因此相鄰螺栓的中心間距距 t 一般應(yīng)小于一般應(yīng)小于10d t 10d （d螺栓公稱直徑）對于有螺栓公稱直徑）對于有緊密性要求的聯(lián)接，可查手冊。確定緊密性要求的聯(lián)接，可查手冊。確定 t 值時必須考慮扳值時必須考慮扳手空間。手空間。 1 1、各螺栓的拉伸剛度或剪切剛度及預(yù)緊力都相同、各螺栓的拉伸剛度或剪切剛度及預(yù)緊力都相同 2 2、聯(lián)接件和被聯(lián)接件中的應(yīng)力均在彈性極限內(nèi)、聯(lián)接件和被聯(lián)接件中的應(yīng)力均在彈性極限內(nèi) 3 3、預(yù)緊力在接合面間產(chǎn)生的壓力是均布的、預(yù)緊力在接合面間產(chǎn)生的壓力是均布的1 1、受軸

35、向力、受軸向力F FQ Q的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 載荷通過螺栓組形心，各螺栓所受的載荷為：載荷通過螺栓組形心，各螺栓所受的載荷為： F = FF = FQ Q / z / z假假設(shè)設(shè)2 2、受橫向力、受橫向力F FR R的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 載荷通過螺栓組形心載荷通過螺栓組形心 1) 普通緊螺栓聯(lián)接普通緊螺栓聯(lián)接 靠摩擦傳遞載荷，只承受預(yù)緊力靠摩擦傳遞載荷，只承受預(yù)緊力 RfsFkmzF)/()(mzFkFsRf s為摩擦因數(shù)，為摩擦因數(shù)， kf為可靠性系數(shù)為可靠性系數(shù)（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接 靠剪切和擠壓來傳遞載荷假設(shè)每個螺栓所受載荷均靠剪切和擠壓來傳遞載荷假設(shè)每個螺栓

36、所受載荷均為為Fs ，則，則RsFzF zFFRs/再進(jìn)行鉸制孔螺栓的計算和選擇再進(jìn)行鉸制孔螺栓的計算和選擇.3、受旋轉(zhuǎn)力矩、受旋轉(zhuǎn)力矩T的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 （1）普通螺栓聯(lián)接）普通螺栓聯(lián)接 TkrFrFrFfzsss.21)/(1zisfrTkFr1, r2, ，rz為各螺栓中心至螺栓組形心的距離為各螺栓中心至螺栓組形心的距離Fs12365478ToooFs12365478To1SF2SF1r3SF（2 2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接 TrFrFrFzszss.2211TrFizsi1根據(jù)螺栓的協(xié)調(diào)變形條件，即各螺栓的剪切變形量與根據(jù)螺栓的協(xié)調(diào)變形條件，即各螺栓的剪切變形量與螺

37、栓中心至螺栓組形心的距離成正比，得：螺栓中心至螺栓組形心的距離成正比，得：2max2822211max/)./(isrTrrrrTrFconstrFrFrFrFSnSnSSmaxmax2211若忽略預(yù)緊力和摩擦力，得：若忽略預(yù)緊力和摩擦力，得： 受翻轉(zhuǎn)力矩受翻轉(zhuǎn)力矩M的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 MrFrFrFzz.2211iirFMzzrFrFrF/./2211)./(21022211101rrrMrFF2maxmax/irMrF根據(jù)螺栓的協(xié)調(diào)變形條件，得：根據(jù)螺栓的協(xié)調(diào)變形條件，得：聯(lián)立以上各式，得：聯(lián)立以上各式，得：12365478oo910M10, 1r9 , 2r7 , 4r6 , 5r

38、機(jī)座左半邊螺栓的緊固力增大，右半邊的反機(jī)座左半邊螺栓的緊固力增大，右半邊的反抗壓力同樣大小增大，根據(jù)機(jī)座的靜力平衡抗壓力同樣大小增大，根據(jù)機(jī)座的靜力平衡條件，得：條件，得：Moo接合面的受力情況接合面的受力情況:在在F作用下產(chǎn)生的壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生的壓應(yīng)力AFZF在在M作用下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力作用下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力WMM合成后的應(yīng)力分布合成后的應(yīng)力分布保證接合面最大受壓處不壓潰保證接合面最大受壓處不壓潰的條件是的條件是:PPWMAFZmax保證接合面最小受壓處不出間隙保證接合面最小受壓處不出間隙的條件是的條件是:0minWMAFZP受翻轉(zhuǎn)力矩受翻轉(zhuǎn)力矩 M 作用的螺栓組聯(lián)接作用的螺栓組聯(lián)接不但要對螺栓

39、組進(jìn)行受力分析，不但要對螺栓組進(jìn)行受力分析，還還要對接合面的受力情況進(jìn)行受力分要對接合面的受力情況進(jìn)行受力分析，防止接合面被壓潰或分離。析，防止接合面被壓潰或分離。5. 受任意載荷的螺栓組聯(lián)接受任意載荷的螺栓組聯(lián)接 實際上，螺栓組所受載荷往往是上述四種情況實際上，螺栓組所受載荷往往是上述四種情況的不同組合，分析步驟如下：的不同組合，分析步驟如下：1）將載荷簡化到螺栓組的幾何形心）將載荷簡化到螺栓組的幾何形心2）按四種典型的螺栓組連接受力分析方法，求）按四種典型的螺栓組連接受力分析方法，求出各簡化載荷下螺栓的受力，并將其疊加。出各簡化載荷下螺栓的受力，并將其疊加。3）求出受力最大的螺栓及其載荷）

40、求出受力最大的螺栓及其載荷4）進(jìn)行螺栓的強(qiáng)度計算。）進(jìn)行螺栓的強(qiáng)度計算。xzyFzF Fx xFyo oT Tz zMMx xMMy y螺栓組受力分析螺栓組受力分析 3 3個方向，個方向，6 6種載荷：種載荷： 橫向力：橫向力：F Fx x、F Fy y 軸向力：軸向力：F Fz z 翻轉(zhuǎn)力矩：翻轉(zhuǎn)力矩：M Mx x、M My y 轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩：T Tz z受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷橫向載荷+ +軸向載荷軸向載荷受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷橫向載荷+ +旋轉(zhuǎn)力矩旋轉(zhuǎn)力矩受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接計算時應(yīng)求出受力最大螺栓的受力計算

41、時應(yīng)求出受力最大螺栓的受力見見p209例題，例題， 作業(yè)作業(yè): 6-28、6-336.4 螺旋傳動螺旋傳動用途：回轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線運(yùn)動的轉(zhuǎn)換用途：回轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線運(yùn)動的轉(zhuǎn)換 傳遞力和力矩傳遞力和力矩 調(diào)整零件的相互位置調(diào)整零件的相互位置一、螺旋傳動的應(yīng)用和分類一、螺旋傳動的應(yīng)用和分類 按螺桿與螺母的相對運(yùn)動方式，螺旋傳動可以有以下四種基按螺桿與螺母的相對運(yùn)動方式，螺旋傳動可以有以下四種基本運(yùn)動方式：本運(yùn)動方式： 螺母固定不動，螺桿轉(zhuǎn)動并做往復(fù)直線運(yùn)動螺母固定不動，螺桿轉(zhuǎn)動并做往復(fù)直線運(yùn)動這種結(jié)構(gòu)占據(jù)空間固定螺母為固定支撐，結(jié)構(gòu)簡單，這種結(jié)構(gòu)占據(jù)空間固定螺母為固定支撐，結(jié)構(gòu)簡單，但大。常用于螺旋壓力機(jī)，螺旋千斤頂?shù)?。但大。常用于螺旋壓力機(jī)，螺旋千斤頂?shù)取?2) 螺桿轉(zhuǎn)動，螺母做往復(fù)螺桿轉(zhuǎn)動，螺母做往復(fù)直線運(yùn)動直線運(yùn)動這種結(jié)構(gòu)占據(jù)空間小，適這種結(jié)構(gòu)占據(jù)空間小，適合于長行程螺桿。螺桿兩合于長行程螺桿。螺桿兩端的軸承和螺母防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)端的軸承和螺母防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。車床絲杠、刀架較復(fù)雜。車床絲杠、刀架移動機(jī)構(gòu)多采用這種運(yùn)動移動機(jī)構(gòu)多采用這種運(yùn)動形式。形式。防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3) 螺母旋轉(zhuǎn)并做往復(fù)直線運(yùn)動螺母旋轉(zhuǎn)并做往復(fù)直線運(yùn)動由于螺桿固定不動由于螺桿固定不動, 因而二端