第5章械設(shè)計(jì)課件螺紋連接及螺旋傳動(dòng)

1、湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 第第5章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)51螺紋螺紋52螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件53螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊55螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算57螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力58提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施59螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)54螺紋連接的防松螺紋連接的防松56螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成一、螺紋的形成5 51螺螺 紋紋d2螺旋線螺旋線一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞

2、軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋螺紋一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類(lèi)類(lèi)按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘

3、存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋的牙型螺紋的牙型潘存云教授研制矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330潘存云教授研制潘存云教授研制湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類(lèi)類(lèi)按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋潘存云教授研制左旋螺紋左旋螺紋湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存

4、云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類(lèi)類(lèi)按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋 一般一般: n 4PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類(lèi)類(lèi)按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的

5、根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類(lèi)類(lèi)按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺

6、旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 連接螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類(lèi)類(lèi)按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺

7、紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制管螺紋管螺紋湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制(3)中徑中徑d2 也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。d1d2d(1)大徑大徑d 與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2) 小徑小徑 d1 與外螺紋牙底(或內(nèi)

8、螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4) 螺距螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角 (7)牙型角牙型角 軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tan=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2SS = nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2 (8)接觸高度接觸高度 h 內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 普通螺紋以大徑普通螺紋以大徑d為為公稱(chēng)直徑

9、公稱(chēng)直徑，同一公稱(chēng)直徑可，同一公稱(chēng)直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱(chēng)為以有多種螺距，其中螺距最大的稱(chēng)為粗牙螺紋粗牙螺紋，其，其余的統(tǒng)稱(chēng)為余的統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)牙螺紋。細(xì)牙螺紋。60螺紋的精度等級(jí)螺紋的精度等級(jí):A級(jí)級(jí)B級(jí)級(jí)C級(jí)級(jí)公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的連接受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的連接用于一般連接，最常用用于一般連接，最常用粗牙螺紋應(yīng)用最廣。粗牙螺紋應(yīng)用最廣。細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不耐磨，易滑扣。不耐磨，

10、易滑扣。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。薄壁零件、受動(dòng)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)牙湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制梯形梯形螺紋：螺紋：梯梯 形形鋸齒形鋸齒形30330為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側(cè)角比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時(shí)，梯形螺紋可消除因摩擦而產(chǎn)生的間隙，應(yīng)用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，但只適合單向傳動(dòng)。鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋:常用于傳動(dòng)。常用于傳動(dòng)。= 15= 3 粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基本尺寸見(jiàn)后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手

11、冊(cè)）。本尺寸見(jiàn)后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）。螺紋的基本尺寸：螺紋的基本尺寸：湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸 mmmm3 0.5 2.675 2.459 3 0.5 2.675 2.459 公稱(chēng)直徑（大徑）公稱(chēng)直徑（大徑） 粗粗 牙牙 細(xì)細(xì) 牙牙 D D d d 螺距螺距P P 中徑中徑 D D2 2 d d2 2 小徑小徑 D D2 2 d d2 2 螺距螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545 4.13

12、40.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 (14) 2 12.701 11.835 (14) 2 12.701 11.835 1.5, 11.5, 116 2 14.701 13.835 16 2 1

13、4.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294 (18) 2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 20 2.5 18.376 17.294 (20) 2.5 20.376 19.294 (20) 2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 24 3 22.052 20.752 (27) 3 25.052 23.752 (27) 3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2, 1.5, 12, 1.5, 1注：括號(hào)內(nèi)的公稱(chēng)直徑為第二

14、系列注：括號(hào)內(nèi)的公稱(chēng)直徑為第二系列 H H=0.866=0.866P P d d2 2= =d d-0.6495-0.6495P P d d1 1= =d d-1.0825-1.0825P PD D1 1、d d1 1內(nèi)、外螺紋小徑內(nèi)、外螺紋小徑 D D2 2、d d2 2內(nèi)、外螺紋中徑內(nèi)、外螺紋中徑 D D、d d 內(nèi)、外螺紋大徑內(nèi)、外螺紋大徑 P P螺距螺距 標(biāo)記示例：標(biāo)記示例：M24(M24(粗牙普通螺紋、直徑粗牙普通螺紋、直徑2424、螺距、螺距3) 3) M24M241.5(1.5(細(xì)牙普通螺紋細(xì)牙普通螺紋, ,直徑直徑24,24,螺距螺距1.5) 1.5) P PP P/8/8P

15、P/8/8P P/8/8H H/4/4D D d dD D2 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P P/2/2P P/4/43030 6060 9090 湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 細(xì)牙普通螺紋基本尺寸細(xì)牙普通螺紋基本尺寸 mm螺距螺距P 中徑中徑D2、d2 小徑小徑D1、d10.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.5 d-1+0.026 d-2+0.37

16、6 2 d-2+0.701 d-3+0.835 3 d-2+0.052 d-4+0.752 湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制 梯形螺紋基本尺寸梯形螺紋基本尺寸 mmmm標(biāo)記示例：標(biāo)記示例：Tr488(梯形螺紋，直徑梯形螺紋，直徑48，螺距，螺距8)P P h h3 3= =H H4 4 a ac c 第第1 1系列系列 第第2 2系列系列 D D2 2 d d2 2 D D1 1 螺距螺距 螺紋牙高螺紋牙高 牙頂間隙牙頂間隙 公稱(chēng)直徑公稱(chēng)直徑d d 中中 徑徑 內(nèi)螺紋小徑內(nèi)螺紋小徑 12 6.5 0.5 9012 6.5 0.5 90、100 85100 85

17、、95 95 d d-6 -6 d d-12 -12 10 5.5 0.5 4010 5.5 0.5 40、7070、80 3880 38、4242、65 65 d d-5 -5 d d-10 -10 8 6.5 0.5 488 6.5 0.5 48、52 4652 46、50 50 d d-4 -4 d d-8 -8 4 2.25 0.25 164 2.25 0.25 16、20 18 20 18 d d-2 -2 d d-4 -4 5 2.75 0.25 245 2.75 0.25 24、28 2228 22、26 26 d d-2.5 -2.5 d d-5 -5 6 2.25 0.5 3

18、26 2.25 0.5 32、36 3036 30、34 34 d d-3 -3 d d-6 -6 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外螺紋外螺紋dPR1R2D1D4H1D2 d2d3acac30 H4R2湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d dd d2 2d d1 1P P用螺紋密封的管用螺紋密封的管螺紋螺紋普通細(xì)牙普通細(xì)牙螺紋螺紋管管螺紋螺紋非螺紋密封管非螺紋密封管螺紋螺紋（圓柱管壁（圓柱管壁 = 55）用螺紋密封管用螺紋密封管螺紋螺紋（圓錐管壁（圓錐管壁 = 55）60圓錐管圓錐管螺紋螺紋公稱(chēng)直徑公稱(chēng)直徑管子的公稱(chēng)通徑。管子的公稱(chēng)通徑。強(qiáng)調(diào)與普通螺紋

19、不同55 55 非螺紋密封的管非螺紋密封的管螺紋螺紋d dd d2 2d d1 1P P2湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 5 52螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件一、一、 螺紋連接的基本類(lèi)型螺紋連接的基本類(lèi)型螺栓連接螺栓連接基基本本類(lèi)類(lèi)型型eaal1 1l1 1可承受橫向載荷。螺紋余留長(zhǎng)度螺紋余留長(zhǎng)度l1 鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓靜載荷靜載荷l1=(0.30.5)d;變載荷變載荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1 d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1 d;螺紋伸出長(zhǎng)度螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到被連接件邊緣的螺栓軸線到被連接件邊

20、緣的距離距離e=d+(36) mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制d孔與螺桿之孔與螺桿之間留有間隙間留有間隙潘存云教授研制潘存云教授研制湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、一、 螺紋連接的基本類(lèi)型螺紋連接的基本類(lèi)型螺栓連接螺栓連接基基本本類(lèi)類(lèi)型型螺釘連接螺釘連接座端擰入深度座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：，當(dāng)螺孔材料為：ae ee e雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接 連接件厚，允許拆裝。鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d螺紋孔深度螺紋孔深度 H1=H+(22.

21、5)P;鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;參數(shù)參數(shù)l1 、e、a與螺栓相同與螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。5 52螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件d湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制一、一、 螺紋連接的基本類(lèi)型螺紋連接的基本類(lèi)型螺栓連接螺栓連接基基本本類(lèi)類(lèi)型型螺釘連接螺釘連接雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接緊定螺釘連接緊定螺釘連接緊定螺釘緊定螺釘5 52螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件潘存云教授研制湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者

22、： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 dL0L1LL1 座端長(zhǎng)度座端長(zhǎng)度L0 螺母端長(zhǎng)度螺母端長(zhǎng)度二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件末端末端結(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、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋

23、緊緊固固件件潘存云教授研制地腳螺栓地腳螺栓 潘存云教授研制起吊螺釘起吊螺釘 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓專(zhuān)用螺紋連接專(zhuān)用螺紋連接T 型螺栓型螺栓 湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國(guó)標(biāo)羅列有余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓專(zhuān)用螺紋連接專(zhuān)用螺紋連接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潘存云教授研制圓螺母圓螺母湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教

24、授 潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 墊圈墊圈 平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈螺母螺母 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：作用：增加支撐面積以減增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。傷表面、防松。專(zhuān)用螺紋連接專(zhuān)用螺紋連接湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 5 53螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之大多數(shù)螺紋連

25、接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱(chēng)為預(yù)緊力。作用力稱(chēng)為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：預(yù)緊的目的：增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則：預(yù)緊力的確定原則： 擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限得超過(guò)其材料的屈服極限s ss的的80%。 一、概述一、概述一般螺紋連接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)?/p>

26、預(yù)緊力的大小對(duì)螺紋連接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓： F0(0.6(0.60.7) s s A1合金鋼螺栓：合金鋼螺栓： F0 (0.5(0.50.6) s s A1A1 危險(xiǎn)截面積，危險(xiǎn)截面積， A1 d d2 21 1/4/4湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 0212c0 f()2FdTTTtgf Fr0212tan()2FdTTT二、二、 擰緊力矩?cái)Q緊力矩21TTTT T1 1 克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；T T2 2 克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)預(yù)緊力為設(shè)預(yù)緊力為F F0 0 或預(yù)緊力（不受軸

27、向載荷） fc c 摩擦因子。摩擦因子。 無(wú)潤(rùn)滑時(shí)取無(wú)潤(rùn)滑時(shí)取 fc c =0.15 =0.15Rf f 支撐面摩擦半徑。支撐面摩擦半徑。rf =( =(dw w+ +d0 0)/4)/4簡(jiǎn)化公式簡(jiǎn)化公式 適用于M10M60的粗牙螺紋， f=0.15, fc=0.15, T 0.2 0.2 F F0 0 dFa是由連接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊 可靠，應(yīng)?。嚎偭乜偭?注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用大于M12的螺栓。F Fa ad0dT湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法預(yù)緊力控制方法: :連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作

28、溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓連接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。F F定力矩扳手定力矩扳手通常螺紋連接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。(1)(1)憑手感經(jīng)驗(yàn)憑手感經(jīng)驗(yàn)(2)(2)測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手(3)(3)定力矩扳手定力矩扳手( (4)4)測(cè)定伸長(zhǎng)量測(cè)定伸長(zhǎng)量潘存云教授研制L LS SL LM ML LS S湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工

29、作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓連接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。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彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母5 53螺紋連接的防松螺紋連接的防松防松防松防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 開(kāi)口銷(xiāo)與六開(kāi)口銷(xiāo)與六角開(kāi)槽螺母角開(kāi)槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2. 采用專(zhuān)門(mén)防松元件防松采用專(zhuān)門(mén)防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈止動(dòng)

30、墊圈潘存云教授研制潘存云教授研制湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 沖點(diǎn)防松法沖點(diǎn)防松法3. 其它方法防松其它方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖2至至3點(diǎn)點(diǎn)粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 5 55螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓連接螺栓連接的主要失的主要失效形式效形式滑扣滑扣 因經(jīng)常拆裝受拉螺栓受拉螺栓塑性變形塑性變形 螺紋部分疲勞斷裂疲勞斷裂受剪螺栓受剪螺栓 剪斷剪斷壓潰壓潰 螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸經(jīng)常拆卸 軸向變載荷軸向變載荷斷裂斷裂湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及

31、使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓連接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱(chēng)直徑d及螺距P等。 一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件a21 /4Fds式中式中 d1 螺紋小徑螺紋小徑 mm ， 許用許用應(yīng)力應(yīng)力二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算FaFa力除以面積設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式a14 Fds裝配時(shí)需要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。1. 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接2. 承承受受預(yù)緊力和工作拉力預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接的緊螺栓連接3. 承受工作剪力的緊螺栓連接承受工作剪力的緊螺栓

32、連接裝配時(shí)不須要擰緊湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 1.3s螺栓受軸向拉力螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩和摩擦力矩T1的雙重作用。的雙重作用。021/ 4Fds拉應(yīng)力拉應(yīng)力1. 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力113T1/16TTWd0231tan()2/16Fdd022112tan()/4Fddd對(duì)于對(duì)于M10M64的普通鋼制螺紋，可?。旱钠胀ㄤ撝坡菁y，可?。?Tan f =0.17， d2 /d1=1.04 1.08, tan 0.5 得：得： 0.5 分母為抗剪截面系數(shù)計(jì)算應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力22ca3ss22)5 . 0( 3ss由此可見(jiàn)，對(duì)于M10 M

33、64普通螺紋的鋼制緊螺栓連接，在擰緊時(shí)，雖然同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)，可以只考慮拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將預(yù)緊力增大30%來(lái)考慮扭轉(zhuǎn)的影響。0ca211.3/ 4Fdss強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)， 預(yù)緊預(yù)緊力力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷大于橫向載荷F。C 可靠性系數(shù)，常取可靠性系數(shù)，常取 C=1.11.30CFFmf預(yù)緊力預(yù)緊力F0 f 摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取 f =0.10.15m 結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù) 上圖m=1,下圖m

34、=2若取若取 f =0.15， C=1.2, m=1, 則則F0 8F結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FF/2F/2潘存云教授研制D2. 受預(yù)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改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： (1)采用鍵、套筒、銷(xiāo)承擔(dān)橫向工作載荷。采用鍵、套筒、銷(xiāo)承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用(2)采用無(wú)間隙的鉸制孔用螺栓。采用無(wú)間隙的鉸制孔用螺栓。設(shè)流體壓強(qiáng)為設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為Z，則，則缸體周?chē)總€(gè)螺栓的平均載荷為

35、缸體周?chē)總€(gè)螺栓的平均載荷為pD2/4F = =ZpFF湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制 預(yù)緊預(yù)緊 狀態(tài)狀態(tài)潘存云教授研制特別注意，軸向載荷：特別注意，軸向載荷：F2 F0+F加預(yù)緊力后加預(yù)緊力后螺栓受拉伸長(zhǎng)螺栓受拉伸長(zhǎng)b被連接件受壓縮短被連接件受壓縮短m加載加載 F 后后:螺栓總伸長(zhǎng)量增加為螺栓總伸長(zhǎng)量增加為 總拉力為總拉力為 被連接件壓縮量減少為被連接件壓縮量減少為 殘余預(yù)緊力減少為殘余預(yù)緊力減少為 F1 很顯然很顯然 F1F0 被連接件放松了 +bm - - F0F0受載受載變形變形松弛松弛狀態(tài)狀態(tài)潘存云教授研制

36、潘存云教授研制潘存云教授研制F2F2F2=F+F1F1F1FFmb F0F0湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制b連接件變形連接件變形力力螺栓變形螺栓變形力力FbFm螺栓變形螺栓變形力力F2F1FF0F0F0barctanCbarctanCmmm湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 力力螺栓變形螺栓變形arctanCb潘存云教授研制相對(duì)剛度系數(shù)相對(duì)剛度系數(shù)F= Fb +Fm=(Cb +Cm ) Cb +CmCbF2 = F0 +FCb +CmCbF1 = F0 F 1 1- -F1= F0- - F= F0 - - Cm F2= F0 + + Fb= F0 + +

37、Cb Cb +CmF=FF2FbF0代入得：代入得：表表54螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)墊片類(lèi)型墊片類(lèi)型 金屬墊片或無(wú)墊片金屬墊片或無(wú)墊片 皮革皮革 銅皮石棉銅皮石棉 橡膠橡膠 0.20.3 0.7 0.8 0.9Cb +CmCbFmF1湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 2ca211.3/ 4Fdss靜強(qiáng)度條件靜強(qiáng)度條件重要場(chǎng)合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。重要場(chǎng)合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。2141 .3Fds設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式當(dāng)工作拉力在當(dāng)工作拉力在0F之間變化時(shí)，之間變化時(shí)，螺栓所受總拉力在螺栓所受總拉力在F0 F2之間之間變化。變化。F2 F0 m bF 若不考慮摩

38、擦力矩的影響，有若不考慮摩擦力矩的影響，有2max21/ 4Fds最大拉應(yīng)力：0min21/ 4Fds最小拉應(yīng)力：maxminba2bm122CFCCdsss應(yīng)力幅：湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 DI因?yàn)橐驗(yàn)閙in =const , 應(yīng)力工作點(diǎn)應(yīng)力工作點(diǎn)M落在落在ODG I區(qū)域內(nèi)，區(qū)域內(nèi)，依據(jù)疲勞強(qiáng)度理論有依據(jù)疲勞強(qiáng)度理論有-1tcmincaamin2()()(2)KSSKssssssss其中其中 -1tc 螺栓材料的螺栓材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)拉壓疲勞極限。對(duì)稱(chēng)循環(huán)拉壓疲勞極限。疲勞極限疲勞極限-1 -1tc10 160220 120 150Q215 170220 12016035 22030

39、0 17022045 250340 19025040Cr 320440 240340材材 料料 材料特性系數(shù)材料特性系數(shù)碳素鋼碳素鋼 =0.10.2合金鋼合金鋼 =0.30.3min-1e-1amOCAS GMM3K 綜合影響系數(shù)綜合影響系數(shù)S 安全系數(shù)安全系數(shù) 見(jiàn)下頁(yè)湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)螺栓連接的安全系數(shù)S 碳素鋼碳素鋼 54 42.5 2.52 碳素鋼碳素鋼 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M16M16 M16 M30 M30M60不控制不控制預(yù)緊力預(yù)緊力的計(jì)算的計(jì)算控制預(yù)控制預(yù)緊力的緊力的計(jì)

40、算計(jì)算受載類(lèi)型受載類(lèi)型 靜載荷靜載荷 變載荷變載荷松螺栓連接松螺栓連接 1.21.7合金鋼合金鋼 5.75 53.4 3.43 合金鋼合金鋼 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54 )鋼：鋼：S=2.5， Sp= 1. 25 鋼：鋼：S=3.55， Sp= 1. 5鑄鐵：鑄鐵：Sp=2.02.5 鑄鐵：鑄鐵： Sp= 2.53鉸制孔用鉸制孔用螺栓連接螺栓連接受軸受軸向及向及橫向橫向載荷載荷的普的普通螺通螺栓連栓連接接緊緊螺螺栓栓連連接接湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制 這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來(lái)承受載荷的。螺栓桿

41、與孔壁之間無(wú)間隙，接觸表面受擠壓。在連接接合面處，螺栓桿則受剪切。3 3承受工作剪力的緊螺栓連接承受工作剪力的緊螺栓連接螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為 螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為 F 螺栓所受的工作剪力，單位螺栓所受的工作剪力，單位為為N；PP0minFd Lss 204FdLminmin鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使 Lmin1.25d0d0 螺栓剪切面的直徑（可取螺螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為栓孔直徑），單位為mm；Lmin 螺栓桿與孔壁擠壓面的最螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，小高度， 單位為單位為mm。湖南科

42、技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 5 56 6螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和連接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式。為了便于加工制造和對(duì)稱(chēng)布置螺栓，保證連接結(jié)為了便于加工制造和對(duì)稱(chēng)布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)合面受力均勻，通常連接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成成一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀 圓形圓形 圓環(huán)形圓環(huán)形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 湖南科技大

43、學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制螺栓布置應(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FF(1) 對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均；成排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理(2)當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘

44、存云教授研制潘存云教授研制dhD螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間(3)當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗 剪零件來(lái)承受橫向載荷。剪零件來(lái)承受橫向載荷。潘存云教授研制潘存云教授研制60CCEE60扳手空間的尺寸見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB潘存云教授研制湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。栓的間距不大于下表所推薦的取值。t0潘存云教授研制螺栓間距t0工作壓力/MPa7d 5d 4.

45、5 4d 3.5 3d t0 /mm 1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 d為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線，通常分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)目取成布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成 4、6、8等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制支承面傾斜支承面傾斜采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平支承面不平保證被連接件，螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直。對(duì)于在鑄、鍛件等的粗糙表面上

46、安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座。當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈等。避免螺栓承受附加的彎曲載荷避免螺栓承受附加的彎曲載荷切削加工支承面切削加工支承面支承面傾斜支承面傾斜潘存云教授研制湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 二、螺栓組連接的受力分析二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的受力分析的目的: : 根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺根據(jù)連接的結(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)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。受力分析時(shí)所作假設(shè)受力分析時(shí)所作假設(shè): : (1)(1)所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；所有螺栓的材料、直徑、

47、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同； (3)(3)受載后連接接合面仍保持為平面。受載后連接接合面仍保持為平面。受力分析的類(lèi)型：受力分析的類(lèi)型：(2)(2)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與連接接合面的形心重合；螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與連接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受橫向載荷受軸向載荷受軸向載荷受傾覆力矩受傾覆力矩M湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 （1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為力為（2）對(duì)于普通螺栓連接對(duì)于普通螺栓連接 ，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的，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，有最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有

48、式中式中 z z為螺栓數(shù)目。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連接。1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接zFF0SfFziK FKs為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks =1.11.3。潘存云教授研制鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓FFFF潘存云教授研制普通螺栓S0K FFfzi或或湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制TO潘存云教授研制O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。2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接01020zsF frF frF frK T1,zi iiFrT采用普通螺栓，是靠連接預(yù)采用普通螺栓，是靠

49、連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。采用鉸制孔用螺栓，是靠采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。maxmax,iiFFrrm axm ax21ziiTrFrS01ziiK TFfrTrmaxFmaxr1f F0f F0r2riFi假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓的剪切變形量與距離成正比，F(xiàn)=Kri,iiFK r剪切力與距離r的比值為常數(shù)湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制D3受軸向載荷的螺栓組連接受軸向載荷的螺栓組連接若作用在螺栓組上軸向總載荷若作用在螺栓組上軸

50、向總載荷F F 作用線與螺栓軸作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心，則各個(gè)螺栓受載線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力力F0的作用，當(dāng)連接要有保證的的作用，當(dāng)連接要有保證的殘余預(yù)緊力為殘余預(yù)緊力為F1時(shí)，每個(gè)螺栓所時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷承受的總載荷F2為為zFF=F2 = F1 + FpFFF湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制4受傾覆力矩的螺栓組連接受傾覆力矩的螺栓組連接 傾覆力矩 M 作用在連接接合面的一個(gè)對(duì)稱(chēng)面內(nèi)，底板在承受

51、傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預(yù)緊力F0且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用M后，接觸面繞0-0線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進(jìn)一步壓縮。單個(gè)螺栓拉力單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為產(chǎn)生的力矩為F1F0 F0 p ( F 0引起引起)F2mp2( F1m引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li iimaxmax=rFrF假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。ii=rKF螺栓承受的載荷與距離成正比螺栓承受的載荷與距離成正比 湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制F1m 強(qiáng)調(diào)

52、是基座上的壓力Fm F2m F1 F F2 C2 單個(gè)螺栓的受力分析單個(gè)螺栓的受力分析Om 力力 變形變形 Ob 1ziiiMF L作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即平衡，即未加傾覆力矩時(shí)，工未加傾覆力矩時(shí)，工作點(diǎn)在作點(diǎn)在A。Mi=0施加傾覆力矩施加傾覆力矩M時(shí)，時(shí)，左邊的螺栓，工作點(diǎn)移至左邊的螺栓，工作點(diǎn)移至B1 和和C1 右邊的螺栓，工作點(diǎn)移至右邊的螺栓，工作點(diǎn)移至B2 和和C2 左邊螺栓總拉力增加，右邊螺栓總拉力減小。F2 F2m C1 B2 B1 iiLFLFmaxmax由：iiLLFFmaxmax求得最大工作載荷ZiLMLF12imaxmaxA

53、 F0 湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 0PmaxPzFMAWss00minPWMAzFs螺栓的總拉力螺栓的總拉力maxmbb02FCCCFF為防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出為防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求現(xiàn)間隙，要求連接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力材料 鋼 鑄鐵 混凝土 磚(水泥漿縫) 木材p(MPa) 0.8 S (0.40.5)B 2.03.0 1.52.0 2.04.0直接引用前面的結(jié)論湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 5 57螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力一、螺紋連接件一、螺紋連接件材料材料螺栓、螺柱、螺釘常用材料：螺栓、螺柱、螺釘常用

54、材料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；等碳素鋼；特殊用途特殊用途( (防磁、導(dǎo)電防磁、導(dǎo)電): ): 特殊鋼、銅合金、鋁合金等。特殊鋼、銅合金、鋁合金等。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為10級(jí)。級(jí)。3.6 4.6 4.8 5.6 58 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9作為標(biāo)準(zhǔn)零件，螺紋連接件是按其性能等級(jí)選用的。對(duì)于一定性能等級(jí)的螺紋連接件應(yīng)具備一定的強(qiáng)度極限。沖擊振動(dòng)場(chǎng)合用：沖擊振動(dòng)場(chǎng)合用：15Cr、40Cr、 30CrMnSi等合金鋼。等合金鋼。普通墊圈：普通墊圈：Q235、15、 35 彈簧墊圈：彈簧墊圈： 65Mn 湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者：

55、 潘存云教授 選用原則：選用原則： 一般用途：通常選用一般用途：通常選用4.8級(jí)左右的螺栓，級(jí)左右的螺栓， 重要場(chǎng)合：要選用高的性能等級(jí)，重要場(chǎng)合：要選用高的性能等級(jí)， 如在壓力容器中常采用如在壓力容器中常采用8.8級(jí)的螺栓。級(jí)的螺栓。螺母的性能等級(jí)分為 7級(jí)。 4 5 6 8 9 10 12湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 二、螺紋連接件的許用應(yīng)力二、螺紋連接件的許用應(yīng)力 螺紋連接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)螺紋連接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)( (靜、變載荷靜、變載荷) )、裝配情況裝配情況( (松、緊連接松、緊連接) )、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。許用拉應(yīng)力許用拉應(yīng)力 許用切應(yīng)力

56、和擠壓應(yīng)力許用切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力 S SssS SsSPPSss被連接件為鋼被連接件為鋼P(yáng)BPSss被連接件為鑄鐵被連接件為鑄鐵S S, , S Sp p 安全系數(shù)，其取值詳見(jiàn)下頁(yè)表。安全系數(shù)，其取值詳見(jiàn)下頁(yè)表。湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)螺栓連接的安全系數(shù)S 碳素鋼碳素鋼 54 42.5 2.52 碳素鋼碳素鋼 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M16M16 M16 M30 M30M60不控制不控制預(yù)緊力預(yù)緊力的計(jì)算的計(jì)算控制預(yù)控制預(yù)緊力的緊力的計(jì)算計(jì)算受載類(lèi)型受載類(lèi)型 靜載荷靜載荷 變載荷變載荷松螺栓連接

57、松螺栓連接 1.21.7合金鋼合金鋼 5.75 53.4 3.43 合金鋼合金鋼 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54 )鋼：鋼：S=2.5， Sp= 1. 25 鋼：鋼：S=3.55， Sp= 1. 5鑄鐵：鑄鐵：Sp=2.02.5 鑄鐵：鑄鐵： Sp= 2.53鉸制孔用鉸制孔用螺栓連接螺栓連接受軸受軸向及向及橫向橫向載荷載荷的普的普通螺通螺栓連栓連接接緊緊螺螺栓栓連連接接湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 5 58提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式：承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式：疲勞斷裂疲勞斷裂容易斷

58、裂部位：容易斷裂部位：一、一、降低螺栓總拉伸載荷降低螺栓總拉伸載荷F2的變化范圍的變化范圍軸向工作載荷軸向工作載荷F的變化范圍的變化范圍 0 FCb+ CmCbF0 F0 +F總拉伸載荷的總拉伸載荷的F2變化范圍變化范圍 Cb 或或 Cm F2變化范圍變化范圍F 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施有哪些呢？ 以螺栓連接為例，螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，因此，提高螺栓的強(qiáng)度，將大大提高連接系統(tǒng)的可靠性。65%20%15%湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F0 m b措施一：措施一：降低螺栓剛度（降低螺栓剛度（ Cb Cb , b Cm , m m ） 措

59、施三：措施三：綜合措施（綜合措施（ Cb Cm , F0 F0 ）F F F1 F2 F2FF m F1 bF0m 雖然F= =FF F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小但有F F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小F= =FF= =F， F1 = =F 1F F F2 2 F F3 3 F F4 4 F F5 510圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。螺螺栓栓桿桿F F潘存云教授研制螺螺栓栓桿桿F F螺母體螺母體均載螺母均載原理均載螺母均載原理 螺母和螺桿均為拉伸變形，有助于減小兩者螺距變化，使受載均勻。加厚螺母加厚螺母湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制1015懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母10

60、15內(nèi)斜與環(huán)槽螺母內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理相同均載原理相同螺母也受拉螺母也受拉內(nèi)斜螺母因力的作用點(diǎn)外移可使載荷較大的頭幾圈螺紋牙容易變形，使載荷上移而改善載荷分布不均。均載均載元件元件懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母都是改變螺母旋合部分的變形性質(zhì)，使之和螺栓變形性質(zhì)相同，均為拉伸變形，從而使螺紋牙上載荷分布趨于均勻；鋼絲螺套鋼絲螺套加工復(fù)雜，僅限于用加工復(fù)雜，僅限于用在重要場(chǎng)合或大型連接。在重要場(chǎng)合或大型連接。湖南科技大學(xué)專(zhuān)用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制三、減小應(yīng)力集中三、減小