第15章 連接設(shè)計-2012-螺栓

1、第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計第15章 聯(lián)接設(shè)計第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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)計聯(lián)接設(shè)計機床機床第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計摩托車摩托車第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計飛機機翼飛機機翼第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計發(fā)動機氣缸發(fā)動機氣缸第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計化工管道化工管道第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計自行車自行車第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計鎖緊螺母鎖緊螺母第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計汽車輪胎汽車輪胎第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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( (直角底邊長直角底邊長 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：取一通過圓柱體軸線的平面圖形取一通過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) )沿螺旋線運動，該圖形在空間形成的體形即為螺紋。沿螺旋線運動，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)計聯(lián)接設(shè)計二、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 導程，導程，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)計聯(lián)接設(shè)計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)計聯(lián)接設(shè)計第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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,第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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)計聯(lián)接設(shè)計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，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工穿過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)簡單，裝拆方

5、便。作中間隙不許消失，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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)接裝配后無間隙，主要承受橫裝配后無間隙，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)計聯(lián)接設(shè)計2 2、雙頭螺栓聯(lián)接、雙頭螺栓聯(lián)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(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。適于常拆卸

6、而被聯(lián)接件之一較厚時。拆裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺栓拆裝時只需拆螺母，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)計聯(lián)接設(shè)計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)計聯(lián)接設(shè)計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旋入零件相應(yīng)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。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)計聯(lián)接設(shè)計地腳螺栓聯(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)計聯(lián)接設(shè)計二、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，標準六角頭，小六角頭，標準六角頭，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)計聯(lián)接設(shè)計各種螺栓各種螺栓第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計 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)計聯(lián)接設(shè)計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)計聯(lián)接設(shè)計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合適于零件表面硬度較低不常拆卸的場合 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)計聯(lián)接設(shè)計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)計聯(lián)接設(shè)計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、加長螺母等螺母、法蘭螺母、加長螺母等第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計圓螺母圓螺母+ +止退墊圈止退墊圈帶有缺口，應(yīng)用時帶有缺口，應(yīng)用時帶翅墊圈內(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，分為標準、厚、薄型螺母分為標準、厚、薄型螺母.emsd3015emsd3015蝶形螺母蝶形螺母第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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，起保護支承表面等作用。放置在螺母和被聯(lián)接件之間，起保護支承表面等作用。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)計聯(lián)接設(shè)計一、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)緊過緊預(yù)緊過緊預(yù)預(yù)緊力過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強

12、度緊力過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強度預(yù)緊過松預(yù)緊過松預(yù)預(yù)緊力過小，工作不可靠緊力過小，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)計聯(lián)接設(shè)計擰緊時螺母：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(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)計聯(lián)接設(shè)計由于直徑

13、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(lián)接不宜小于重要的聯(lián)接不宜小于M10M14對于對于M10M68的粗牙螺紋：的粗牙螺紋：0.2TF d 設(shè)計時首先應(yīng)保證所需的預(yù)緊力設(shè)計時首先應(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%。對于一般用鋼制螺栓。對于一般用鋼制螺栓, 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)計聯(lián)接設(shè)計3 3、預(yù)緊力的控制、預(yù)緊力的控制：測力矩板手測力矩板手測出預(yù)緊力

14、矩；測出預(yù)緊力矩；定力矩板手定力矩板手達到固定的擰緊力矩時，將自動打滑。達到固定的擰緊力矩時，將自動打滑。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扳手擰緊力矩扳手擰緊力矩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)計聯(lián)接設(shè)計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

15、力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動，如反復作用，螺紋聯(lián)接就會松馳而失效。從而使螺紋聯(lián)接松動，如反復作用，螺紋聯(lián)接就會松馳而失效。因此，必須進行防松，否則會影響正常工作，造成事故因此，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。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）機械防松）機械防松3）永久防松）永久防松第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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

16、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)計聯(lián)接設(shè)計第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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，軸用帶翅墊片，開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動墊圈，軸用帶翅墊片，止動墊片，串聯(lián)鋼絲等止動墊片，串聯(lián)鋼絲等第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計3 3）永久防松：點焊、沖點、）永久防松：點焊、沖點、粘合粘合第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計15.4 單個螺栓聯(lián)接的強度計算單個螺栓聯(lián)接的強度計算 針對不同零件的不同失效

17、形式，分別擬定其設(shè)計計算針對不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計計算方法方法. 失效形式是設(shè)計計算的依據(jù)和出發(fā)點。失效形式是設(shè)計計算的依據(jù)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)計準則為保證螺栓的疲勞拉伸強度和靜強度受拉螺栓：設(shè)計準則為保證螺栓的疲勞拉伸強度和靜強度受剪螺栓：設(shè)計準則為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度受剪螺栓：設(shè)計準則為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度

18、2 2、設(shè)計計算準則與思路、設(shè)計計算準則與思路第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計、松螺栓聯(lián)接、松螺栓聯(lián)接F如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無預(yù)緊如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無預(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度條件為：強度條件為：214 Fd41Fd 驗算用驗算用 設(shè)計用設(shè)計用 式中：式中：d d1 1 螺桿危險截面直徑（螺桿危險截面直徑（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)計聯(lián)接設(shè)計二、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)計聯(lián)接設(shè)計工作前要進行預(yù)緊，螺栓處于工作前要進行預(yù)緊，螺栓處于復合應(yīng)力狀態(tài)復合應(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按第四強度理論：按第四強度理論：2231.3e10 680.5MM當(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)計聯(lián)接設(shè)計式中：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，以考慮螺紋力矩對螺栓聯(lián)接強度的影響，把拉扭的復合應(yīng)力狀態(tài)螺栓聯(lián)接強度的影響，把拉扭的復合應(yīng)力狀態(tài)簡化為純拉伸來處理，簡化了計算手續(xù)，故又簡化為純拉伸來處理，簡化了計算手續(xù)，故又稱簡化計算法稱簡化計算法 211.3/ 4eFd 強度條件為：強度條件為：第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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)計公式：設(shè)計公式：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)計聯(lián)接設(shè)計FEFETFaFRFRFa螺栓所受的總拉力：螺栓所受的總拉力：Fa = F0+ FE?此時，聯(lián)接中各零件的受力關(guān)系屬此時，聯(lián)接中各零件的受力關(guān)系屬靜不定問題靜不定問題未知力有兩個：未知力有兩個：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)計聯(lián)接設(shè)計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)計聯(lián)接設(shè)計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)計聯(lián)接設(shè)計1012(1)REcFFFcc1012aREEcFFFFFcc當當c2 c1時，時，相對剛度系數(shù)相對剛度系數(shù)0， Fa F0當當c2 c1時，時，相對剛度系數(shù)相對剛度系數(shù)1， Fa F0+FE相對剛度系數(shù)相對剛度系數(shù)第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計10012()aEEccFFFKKFcc總拉力公式也寫成總拉力公式也寫成: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 螺栓的相對剛度系數(shù)螺栓的相對剛度系數(shù), Kc =c1/(c1+c2)。螺栓的相對剛度系。螺栓的相對剛度系數(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 選取選取強度條件：強度條件：2141.31.3aeFM Pad注意：對于普通螺栓聯(lián)接，無論聯(lián)接是受橫向工作載注意：對于普通螺栓聯(lián)接，無論聯(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)計聯(lián)接設(shè)計第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計1）無特殊要求時）無特殊要求時 FR =（0.20.6) FE2）變載作用時）變載作用時 FR =（0.61.0) FE3）有緊密性要求時）有緊密性要求時

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：一般的計算過程：一般的計算過程： FE FR Fa e設(shè)計時設(shè)計時, 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一般的計算過程：一般的計算過程： 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)計聯(lián)接設(shè)計當工作載荷當工作載荷F FE E在在0 0與與F FE E之間變化時之間變化時,

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度應(yīng)力幅由于變載零件的疲勞強度應(yīng)力幅a a是主要因素是主要因素, , 故應(yīng)滿足故應(yīng)滿足強度條件強度條件011211222aEcEFFcFK Fcc212cEaaK Fd力時間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)計聯(lián)接設(shè)計特點：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓特點：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷和剪切來傳遞外載荷F F進行工作進行工作3. 受剪螺栓連

27、接受剪螺栓連接第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計204 Fd螺栓的螺栓的剪切強度剪切強度條件為：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)計聯(lián)接設(shè)計螺栓與孔壁接觸表面的螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強度擠壓強度條件為：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度（被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長度（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)計聯(lián)接設(shè)計國家標準規(guī)定了螺紋聯(lián)接件的性能等級。螺栓、螺柱、螺國家標準規(guī)定了螺紋聯(lián)接件的性能等級。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃獒數(shù)男阅艿燃壏譃?010級，螺母的性能等級分為級，螺母的性能等級分為 7 7級。級。 在一般用途的設(shè)計中，通常選用在一般用途的設(shè)計中，通常選用4.84.8級左右的螺栓，在重級左右的螺栓，在重要的或有特殊要求設(shè)計中的螺紋聯(lián)接件，要選用高的性能等級，要的或有特殊要求設(shè)計中的螺紋聯(lián)接件，要選用高的性能等級，如在壓力容器中常采用如在壓力

29、容器中常采用8.88.8級的螺栓。級的螺栓。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。當強度要求高時，還可采用合金鋼，如當強度要求高時，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)計聯(lián)接設(shè)計第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計二、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)計聯(lián)接設(shè)計15.5 螺栓組連接的設(shè)計計算螺栓組連接的設(shè)計計算螺栓組連接設(shè)計主要有以下內(nèi)容螺栓組連接設(shè)計主要有以下內(nèi)容:1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計：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) 強度計算強度計算：按受力最大的螺栓進行單個螺栓的強度計算。：按受力最大的螺栓進行

31、單個螺栓的強度計算。第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計v為了便于加工制造和對稱布置螺栓，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)計成軸對稱的簡單幾何形狀。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的分度和畫線，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)計一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的, 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)計聯(lián)接設(shè)計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，以便進行螺栓聯(lián)接的強度計算。 受力分析時所作假設(shè)：所有螺栓的材料、直徑、長度和預(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)計聯(lián)接設(shè)計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，并通過螺栓組的對稱中心，則各個螺栓受載相同，每個螺栓所受軸向

33、工作載荷為： 通常，各個螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，當聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為FR時，每個螺栓所承受的總載荷Fa為。zFFSFa = F + FRFFS第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計 （2）對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接（圖b），每個螺栓所受工作剪力為： 式中：z為螺栓數(shù)目。 圖示為由四個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)計聯(lián)接設(shè)計分析：當f=0.15，m=1，C=1.2，則F08F，說明這種聯(lián)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(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)計聯(lián)接設(shè)計采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時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抵抗轉(zhuǎn)矩T。iirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmaxf01ziiK TFfrFSriOTfF0fF0與第第1515章章 聯(lián)接設(shè)計聯(lián)接設(shè)計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)接接合面的一個對稱面內(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)計聯(lián)接設(shè)計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)接的受力過程可用右圖表示。式中, F0為每個螺栓所受的預(yù)緊力, N; p1 為由預(yù)緊力產(chǎn)生的擠壓應(yīng)