機(jī)械設(shè)計(jì)05 螺紋連接課件

1、第二篇第二篇 聯(lián)接聯(lián)接聯(lián)聯(lián)接接機(jī)械動機(jī)械動聯(lián)接聯(lián)接運(yùn)動副運(yùn)動副機(jī)械靜機(jī)械靜聯(lián)接聯(lián)接可拆卸聯(lián)接可拆卸聯(lián)接不可拆卸聯(lián)接不可拆卸聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接鍵、花鍵、銷聯(lián)接鍵、花鍵、銷聯(lián)接無鍵聯(lián)接無鍵聯(lián)接鉚接鉚接焊接焊接膠接膠接過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接 聯(lián)接的基本類型聯(lián)接的基本類型第五章 螺紋聯(lián)接1.1.了解聯(lián)接的基本分類；了解聯(lián)接的基本分類；2.2.掌握螺紋聯(lián)接的主要類型；掌握螺紋聯(lián)接的主要類型；3.3.了解螺栓擰緊時聯(lián)接中各零件的受力及螺栓的防松原了解螺栓擰緊時聯(lián)接中各零件的受力及螺栓的防松原 理、裝置和方法；理、裝置和方法；4.4.掌握單個螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算；掌握單個螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算；5.5.掌握螺栓組聯(lián)接

2、的受力分析掌握螺栓組聯(lián)接的受力分析基本要求基本要求:Pd2一、一、 螺紋的形成螺紋的形成用于聯(lián)接用于傳動單單線線螺螺紋紋Sd2多多線線螺螺紋紋5 1 螺 紋二二. . 螺紋的類型：螺紋的類型：1）按牙形分：）按牙形分：2）按螺旋的線數(shù)分：）按螺旋的線數(shù)分：單線、多單線、多 線（一般不超過線（一般不超過4線），線線），線 數(shù)越多，導(dǎo)程越大。單線用數(shù)越多，導(dǎo)程越大。單線用 于聯(lián)接，多線用于傳動。于聯(lián)接，多線用于傳動。3 3）按旋向分：）按旋向分：右旋、左旋。一般用右旋。右旋、左旋。一般用右旋。4 4）內(nèi)、外螺紋之分：）內(nèi)、外螺紋之分：二者旋合組成螺旋副（螺紋二者旋合組成螺旋副（螺紋 副）副）5）按

3、母體的形狀分：）按母體的形狀分：圓柱螺紋、圓錐螺紋圓柱螺紋、圓錐螺紋6 6）按采取標(biāo)準(zhǔn)制度的不同：）按采取標(biāo)準(zhǔn)制度的不同：公制、英制公制、英制注：注：除了矩形螺紋外，其它螺紋都已標(biāo)除了矩形螺紋外，其它螺紋都已標(biāo) 準(zhǔn)化了，設(shè)計(jì)時應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)化了，設(shè)計(jì)時應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)三角形：三角形：鋸齒形：鋸齒形：矩矩 形：形：梯梯 形：形：機(jī)械制造常用螺紋：機(jī)械制造常用螺紋：常用螺紋常用螺紋（ 按牙形分）按牙形分）三角螺紋三角螺紋矩形螺紋矩形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋圓螺紋圓螺紋普通螺紋普通螺紋管螺紋管螺紋粗牙螺紋粗牙螺紋細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋普通細(xì)牙普通細(xì)牙非螺紋密封非螺紋密封螺紋密封螺紋密封

4、圓錐管螺紋圓錐管螺紋用于傳動用于傳動用于用于聯(lián)接聯(lián)接三三. 螺紋的主要參數(shù)：螺紋的主要參數(shù)：1 1）大徑）大徑d d：（公稱直徑）公稱直徑）h2 2）小徑）小徑d d1 1：（強(qiáng)度計(jì)算用）（強(qiáng)度計(jì)算用）3 3）中徑）中徑d d2 2：（分析效率時用）（分析效率時用）5 5）螺距）螺距P P：相鄰兩牙在中徑線上相鄰兩牙在中徑線上 對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。6 6）導(dǎo)程）導(dǎo)程S S：同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。 S=nPS=nP4 4）線數(shù)）線數(shù)n n：螺紋的螺旋線數(shù)目。分螺紋的螺旋線數(shù)目。分單線螺紋和雙線螺紋。

5、為了便于制單線螺紋和雙線螺紋。為了便于制造，一般用線數(shù)造，一般用線數(shù)n4n4三三. 螺紋的主要參數(shù)：螺紋的主要參數(shù)：h9 9）接觸高度）接觸高度h h：內(nèi)外螺紋旋合后接觸面的徑向高度。內(nèi)外螺紋旋合后接觸面的徑向高度。8 8）牙形角）牙形角 ：螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。兩側(cè)邊的夾角。 7 7）螺紋升角）螺紋升角：中徑圓柱上，螺中徑圓柱上，螺旋線切線與垂直螺紋軸線的旋線切線與垂直螺紋軸線的 平面間平面間的夾角。的夾角。 tg=nPtg=nP/ d2 5-2 5-2 螺紋聯(lián)接的類型螺紋聯(lián)接的類型 和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件一一. .螺紋聯(lián)接的基本類型：螺紋聯(lián)接的基本

6、類型：1. 螺栓聯(lián)接：螺栓聯(lián)接：1）被聯(lián)接件的孔不用加工螺紋，裝拆方便，用于經(jīng)常）被聯(lián)接件的孔不用加工螺紋，裝拆方便，用于經(jīng)常 拆裝的場合。拆裝的場合。2）只適用于被聯(lián)接件都較薄的情況。）只適用于被聯(lián)接件都較薄的情況。（1）普通螺栓聯(lián)接（2）鉸制孔螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接。2. 雙頭螺柱聯(lián)接：雙頭螺柱聯(lián)接：特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用： 被聯(lián)接件之一需加工螺紋孔。被聯(lián)接件之一需加工螺紋孔。用于被聯(lián)接件之一比較厚，需經(jīng)用于被聯(lián)接件之一比較厚，需經(jīng)常拆裝的情況。常拆裝的情況。3. 螺釘聯(lián)接：螺釘聯(lián)接：特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用： 被聯(lián)接件

7、之一需加工螺紋孔，被聯(lián)接件之一需加工螺紋孔，省去了螺母，結(jié)構(gòu)簡單。用于被省去了螺母，結(jié)構(gòu)簡單。用于被聯(lián)接件之一比較厚，不宜經(jīng)常拆聯(lián)接件之一比較厚，不宜經(jīng)常拆裝的場合。裝的場合。4. 緊定螺釘聯(lián)接：緊定螺釘聯(lián)接： 用于固定兩零件用于固定兩零件的相對位置，并傳遞的相對位置，并傳遞不大的力或力矩。不大的力或力矩。地腳螺栓地腳螺栓吊環(huán)螺栓吊環(huán)螺栓T T形槽螺栓形槽螺栓其它常用的螺紋聯(lián)接其它常用的螺紋聯(lián)接二二. .標(biāo)準(zhǔn)螺紋緊聯(lián)接件標(biāo)準(zhǔn)螺紋緊聯(lián)接件1.1.螺栓螺栓 螺栓的形狀較螺栓的形狀較多，用途也很廣泛。多，用途也很廣泛。如右圖所示為各種如右圖所示為各種不同形式的螺栓。不同形式的螺栓。螺栓聯(lián)接也可以用螺

8、栓聯(lián)接也可以用于螺釘聯(lián)接中。于螺釘聯(lián)接中。2.2.雙頭螺柱雙頭螺柱3.3.螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘 螺釘?shù)念^部和端螺釘?shù)念^部和端部有多種形式，以適部有多種形式，以適應(yīng)不同場合的需要。應(yīng)不同場合的需要。4.4.螺母螺母 普通用的螺紋緊固件，按制造精度分粗制、精制兩類。普通用的螺紋緊固件，按制造精度分粗制、精制兩類。前者多用于建筑、木結(jié)構(gòu)及其它次要場合，精制的廣泛用于前者多用于建筑、木結(jié)構(gòu)及其它次要場合，精制的廣泛用于機(jī)器設(shè)備中。機(jī)器設(shè)備中。 螺紋聯(lián)接件分三個精度等級：螺紋聯(lián)接件分三個精度等級：A A、B B、C C（高（高底），底），C C級級最常用。精度等級要配套使用。最常用。精度等級要配

9、套使用。5.5.墊圈墊圈5-3 5-3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊在裝配時，螺紋聯(lián)接都必須預(yù)緊。對于重要的螺紋聯(lián)接，在裝配時，螺紋聯(lián)接都必須預(yù)緊。對于重要的螺紋聯(lián)接，還應(yīng)控制其預(yù)緊力的大小。還應(yīng)控制其預(yù)緊力的大小。1.預(yù)緊力：預(yù)緊力：2.預(yù)緊的目的：預(yù)緊的目的：1）增加聯(lián)接的可靠性；）增加聯(lián)接的可靠性；2）增加聯(lián)接的剛性；）增加聯(lián)接的剛性；3）防松；）防松；4）受橫向載荷作用時，增大摩擦力，防止相對滑動；）受橫向載荷作用時，增大摩擦力，防止相對滑動；5）增大疲勞強(qiáng)度。）增大疲勞強(qiáng)度。使聯(lián)接在承受工作載荷之前預(yù)先受到力的作用，使聯(lián)接在承受工作載荷之前預(yù)先受到力的作用， 這個力稱為這個力稱為預(yù)緊

10、力預(yù)緊力。 預(yù)緊力不能太大，太大易過載拉斷，因此，預(yù)緊力要保證預(yù)緊力不能太大，太大易過載拉斷，因此，預(yù)緊力要保證且又不使其過載。且又不使其過載。 為使聯(lián)接有足夠的預(yù)緊力又不使螺栓擰為使聯(lián)接有足夠的預(yù)緊力又不使螺栓擰斷，預(yù)緊力可按屈服極限取：斷，預(yù)緊力可按屈服極限取： 碳素鋼：碳素鋼：F0 （0.6 0.7） SA1 合金鋼：合金鋼：F0 （0.5 0.6） SA1 對對M12M12以下的螺栓，應(yīng)注意控制預(yù)以下的螺栓，應(yīng)注意控制預(yù)緊力，以防過載拉斷。緊力，以防過載拉斷。00測力矩扳手定力矩扳手3.控制預(yù)緊力的方法：控制預(yù)緊力的方法：1）控制擰緊力矩；）控制擰緊力矩；b.定力矩板手；定力矩板手；2

11、）測量螺栓的伸長量；）測量螺栓的伸長量；a.測力矩板手；測力矩板手；3）螺母轉(zhuǎn)角法。）螺母轉(zhuǎn)角法。 1）在沖擊、振動、變載荷作用下，螺旋副間的摩擦阻力極不穩(wěn)定，）在沖擊、振動、變載荷作用下，螺旋副間的摩擦阻力極不穩(wěn)定， 在某一瞬間會急劇減少以致消失，失去自鎖能力，聯(lián)接就可能松脫；在某一瞬間會急劇減少以致消失，失去自鎖能力，聯(lián)接就可能松脫； 2）螺栓在高溫、溫度變化較大的情況下工作，材料發(fā)生蠕變和應(yīng)力松）螺栓在高溫、溫度變化較大的情況下工作，材料發(fā)生蠕變和應(yīng)力松 弛，也會使預(yù)緊力和摩擦力逐漸減少，最終導(dǎo)致聯(lián)接失效。弛，也會使預(yù)緊力和摩擦力逐漸減少，最終導(dǎo)致聯(lián)接失效。1.1.防松的根本原理：防松的

12、根本原理：防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動。3.3.防松的方法：防松的方法： 摩擦防松：摩擦防松：摩擦防松簡單方便，不如以下兩種方法可靠。摩擦防松簡單方便，不如以下兩種方法可靠。 機(jī)械防松：機(jī)械防松：機(jī)械防松可靠，可和摩擦防松聯(lián)合使用。機(jī)械防松可靠，可和摩擦防松聯(lián)合使用。用于不再拆卸聯(lián)接。這種方法是將螺旋副變成非運(yùn)動副，用于不再拆卸聯(lián)接。這種方法是將螺旋副變成非運(yùn)動副，從而排除了相對運(yùn)動的可能性。從而排除了相對運(yùn)動的可能性。 永久防松：永久防松：2.2.防松的原因：防松的原因：5-4 5-4 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松1 1）摩擦防松：）摩擦防松： 彈簧墊圈防松彈簧墊圈防松 自鎖螺母

13、防松自鎖螺母防松對頂螺母防松對頂螺母防松0F0F00FF0F0F螺栓裝配圖開槽螺母開口銷2 2）機(jī)械防松：）機(jī)械防松：開口銷防松開口銷防松止動墊片防松止動墊片防松串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松正確錯誤3 3）永久防松：）永久防松：1.1.在軸向載荷作用下，螺栓桿或螺紋部分發(fā)生塑性變形或拉斷；在軸向載荷作用下，螺栓桿或螺紋部分發(fā)生塑性變形或拉斷； 5-5 5-5 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算一一. . 螺栓聯(lián)接的失效形式：螺栓聯(lián)接的失效形式： 普通螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接： 松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接 緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接 鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷受橫向工作載荷F的的緊螺栓聯(lián)接緊

14、螺栓聯(lián)接受軸向工作拉力受軸向工作拉力F F的緊螺栓聯(lián)接的緊螺栓聯(lián)接螺紋聯(lián)接的失效往往是由于螺栓的失效而引起。螺紋聯(lián)接的失效往往是由于螺栓的失效而引起。對單個螺栓來說受力的形式不外乎是對單個螺栓來說受力的形式不外乎是軸向力軸向力或或橫向力橫向力。2.2.在橫向載荷作用下，鉸制孔螺栓聯(lián)接的失效形式是：螺拴桿在橫向載荷作用下，鉸制孔螺栓聯(lián)接的失效形式是：螺拴桿 和孔壁的貼合上可能的壓潰或螺栓桿被剪斷；和孔壁的貼合上可能的壓潰或螺栓桿被剪斷；3.3.螺紋牙的磨損。螺紋牙的磨損。二二. .設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：對受拉螺栓：對受拉螺栓：保證螺栓的靜力或疲勞強(qiáng)度。保證螺栓的靜力或疲勞強(qiáng)度。三三. 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)

15、度計(jì)算：螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：對受剪螺栓：對受剪螺栓：保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和螺栓的保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和螺栓的 剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度。1. 松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：421dF)(1mmd)(mmd許用應(yīng)力，MPa14 Fd 校核公式校核公式設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式2. 2. 緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算的強(qiáng)度計(jì)算1 1）受橫向工作載荷受橫向工作載荷F的的緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接 僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接 螺栓上的作用力：螺栓上的作用力：F0、T14210dF拉應(yīng)力5 . 04/3 . 13 . 15 . 033102222dFca 2210/4/3 . 1mmNdFca強(qiáng)度

16、條件F0F0FF剪應(yīng)力剪應(yīng)力2 2）受軸向工作拉力）受軸向工作拉力F F的緊螺栓聯(lián)接的緊螺栓聯(lián)接bmF0F0F0F0F2F2FF螺栓上的總拉力：螺栓上的總拉力：F2 F0+F=螺栓上的作用力：螺栓上的作用力：預(yù)緊后，受外載預(yù)緊后，受外載F F前：前：F0 受外載受外載F F后：后：F0、F預(yù)緊前：預(yù)緊前：螺栓不受力螺栓不受力 FFbmF0F0F0F0F2F2FFF1F1bbbtgFC0mmmtgFC0 bF0F0bmm螺栓被聯(lián)接件2FFF1FmCFFbCF mbCCFFFFCCCFmbbFFFCCCFFFFmbb1002殘余預(yù)緊力 FFbmF0F0F0F0F2F2FFF1F1F-F3 . 14

17、212dFca0.90.80.70.2 0.3橡膠墊片橡膠墊片銅皮或石棉墊片銅皮或石棉墊片皮革墊片皮革墊片金屬墊片或無墊片金屬墊片或無墊片墊類別墊類別mbbCCC 為了保證聯(lián)接的緊密性，防止聯(lián)接受載后結(jié)合面間產(chǎn)生為了保證聯(lián)接的緊密性，防止聯(lián)接受載后結(jié)合面間產(chǎn)生縫隙，應(yīng)使縫隙，應(yīng)使F10。推薦：。推薦：（2）對于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時，對于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時，F(xiàn)F6 . 02 . 01FF0 . 16 . 01（3）工作載荷不穩(wěn)定時，工作載荷不穩(wěn)定時，（4）對于地腳螺栓聯(lián)接，對于地腳螺栓聯(lián)接，F(xiàn)F 1（1）對于有緊密性要求的聯(lián)接，對于有緊密性要求的聯(lián)接，F(xiàn)F8 . 15 . 113 .

18、1421Fd校核公式校核公式設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式失效形式有：失效形式有： 1 1）螺栓桿剪斷螺栓桿剪斷， 2 2）螺栓桿和孔壁兩者中的弱者被）螺栓桿和孔壁兩者中的弱者被壓潰壓潰。a. a. 螺栓桿孔壁表面間的壓力分布均勻；螺栓桿孔壁表面間的壓力分布均勻；b. b. 因因F F0 0很小，忽略了很小，忽略了F F0 0與與T T1 1的影響。的影響。3. 承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接假設(shè)：假設(shè)：擠壓強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：ppLdFmin0剪切強(qiáng)度計(jì)算：剪切強(qiáng)度計(jì)算： 4/20dF許用切應(yīng)力，MPa12m in , ppp 5-6 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)一一. .螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接

19、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 螺栓組聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟：螺栓組聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟： 螺栓組受力分析螺栓組受力分析 找出受力最大的螺栓找出受力最大的螺栓, ,及其力的大?。患捌淞Φ拇笮。?單個螺栓受力和失效分析單個螺栓受力和失效分析 單個螺栓強(qiáng)度計(jì)算；單個螺栓強(qiáng)度計(jì)算； 確定螺栓的尺寸（直徑、長度）。確定螺栓的尺寸（直徑、長度）。二二. .螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓組聯(lián)接的受力分析 為了簡化計(jì)算，假設(shè)：為了簡化計(jì)算，假設(shè)： 1）所有螺栓的）所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同； 2）螺栓組的）螺栓組的幾何中心幾何中心與聯(lián)接與聯(lián)接結(jié)合面的形心重合結(jié)合面的形心重合； 3）受載后

20、聯(lián)接）受載后聯(lián)接結(jié)合面仍保持為平面結(jié)合面仍保持為平面。注意：兩種情況的工作原理不同！注意：兩種情況的工作原理不同！ 普通螺栓聯(lián)接 鉸制孔用螺栓聯(lián)接1. 承受橫向載荷作用的螺栓組聯(lián)接承受橫向載荷作用的螺栓組聯(lián)接fziFKFFKzifFss00或受力平衡條件：單個螺栓受力單個螺栓受力0F3 . 11 . 1_6579_可靠性系數(shù)，取接合面數(shù)目；表接合面間的摩擦系數(shù)，sKiPf螺栓組受力螺栓組受力F dFddFca012103 . 144/3 . 1或1）普通螺栓組聯(lián)接單個螺栓受力單個螺栓受力zFF螺栓組受力螺栓組受力F剪切強(qiáng)度計(jì)算：剪切強(qiáng)度計(jì)算： 4/20dF擠壓強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：ppLdFmin0

21、2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接12m in , ppp2. 2. 受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接TKfrFfrFfrFsz 02010不滑動條件：)(210zsrrrfTKF 1 1）普通螺栓聯(lián)接）普通螺栓聯(lián)接ir0fF0fF dFddFca012103 . 144/3 . 1或ziisrfTK1iriFmaxFmaxr2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接maxmaxiiFFrrzzrFrFrFT 2211力矩平衡：22221maxmaxzrrrTrF 受力最大螺栓：)(22221maxmaxzrrrrFT 即：變形量越大，則工作剪力越大變形量越大，則工作剪力越大 ziirTr12max剪切強(qiáng)度

22、計(jì)算：剪切強(qiáng)度計(jì)算： 4/20maxdF擠壓強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：ppLdFmin0maxmaxmaxiiFFrrF03.3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接單個螺栓的受力：預(yù)緊力單個螺栓的受力：預(yù)緊力F F0 0 工作力工作力F F : :zFFFCCCFFFFmbb002 dFddFca212123 . 144/3 . 1或001mbmCCCFFF對于有緊密性要求的聯(lián)接，對于有緊密性要求的聯(lián)接，F(xiàn)F8 .15 .114.4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接假定假定: : 1) 1)底板為剛體；底板為剛體； 2)2)翻轉(zhuǎn)力矩作用在螺栓組聯(lián)接翻轉(zhuǎn)力矩作用在螺栓組聯(lián)接的形心；的

23、形心； 3)3)受載后繞受載后繞O-OO-O轉(zhuǎn)動仍保持平轉(zhuǎn)動仍保持平面。面。在在M的作用下：的作用下： 左側(cè)：左側(cè)：螺栓拉力增大；螺栓拉力增大； 右側(cè)：右側(cè)：螺栓拉力減小而地面壓螺栓拉力減小而地面壓 力增大力增大失效分析：失效分析： 1.1.螺栓拉斷；螺栓拉斷； 2.2.底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙； 3.3.底板右側(cè)壓潰。底板右側(cè)壓潰。 maxmax2211LFLFLFLFzz 變形條件：maxmaxiiFFLLzzLFLFLFM 2211力矩平衡： ziizLLMLLLLMF12max22221maxmax力：受力最大螺栓的工作拉螺栓所受的工作拉力與距離成正比螺栓所受的工作拉力與距離

24、成正比iLmaxLmax02FCCCFFmbb：受力最大螺栓的總拉力maxFiFmax1212maxzzFFFFLLLL變形條件：2FmF2受翻轉(zhuǎn)力矩前，接合面擠壓應(yīng)力分布圖受翻轉(zhuǎn)力矩前，接合面擠壓應(yīng)力分布圖F0 底板受力分析底板受力分析在翻轉(zhuǎn)力矩作用下，接合面擠壓應(yīng)力分布圖在翻轉(zhuǎn)力矩作用下，接合面擠壓應(yīng)力分布圖2FmF2驗(yàn)算接合面的強(qiáng)度計(jì)算驗(yàn)算接合面的強(qiáng)度計(jì)算0minppp左側(cè)不出現(xiàn)間隙：左側(cè)不出現(xiàn)間隙：ppppmax右側(cè)不壓潰：右側(cè)不壓潰：-許用擠壓應(yīng)力，許用擠壓應(yīng)力，P82P82表表5-75-7AzFp0mbmpCCCWMWM00minWMAzFpppWMAzF0max 小結(jié)：小結(jié)：1.

25、1.在實(shí)際工作中，螺栓所受的工作載荷往往是以上四種在實(shí)際工作中，螺栓所受的工作載荷往往是以上四種 簡單形式的不同組合，但不論受力多復(fù)雜，都可以將簡單形式的不同組合，但不論受力多復(fù)雜，都可以將 復(fù)雜狀態(tài)簡化成以上四中簡單的受力狀況，先分別求復(fù)雜狀態(tài)簡化成以上四中簡單的受力狀況，先分別求 螺栓的工作載荷，然后向量迭加，就可求出螺栓所受螺栓的工作載荷，然后向量迭加，就可求出螺栓所受 的總工作載荷；的總工作載荷；橫向荷載橫向荷載+ +軸向載荷軸向載荷+ +翻轉(zhuǎn)力矩翻轉(zhuǎn)力矩橫向載荷橫向載荷+ +旋轉(zhuǎn)力矩旋轉(zhuǎn)力矩FT=Fe2.2.雖然前面講了螺栓的四種不同外載（橫向、轉(zhuǎn)矩、軸雖然前面講了螺栓的四種不同外載

26、（橫向、轉(zhuǎn)矩、軸 向、傾覆力矩），但對單個螺栓而言，受力只有兩種：向、傾覆力矩），但對單個螺栓而言，受力只有兩種： 拉力、剪力；拉力、剪力；3.3.為了保證落栓聯(lián)接的可靠性，還要考慮綜合條件：不為了保證落栓聯(lián)接的可靠性，還要考慮綜合條件：不 出現(xiàn)間隙、不壓潰等。出現(xiàn)間隙、不壓潰等。 5-7 5-7 螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力一、螺紋聯(lián)接件的材料一、螺紋聯(lián)接件的材料： 碳素鋼：碳素鋼： Q215、Q235、10、35、45等等 合金鋼：合金鋼： 15Cr、40Cr、30CrMnSi等等特殊用途（防蝕、防磁、導(dǎo)電、耐高溫）：特殊用途（防蝕、防磁、導(dǎo)電、耐高溫）： 特種鋼（

27、如不銹鋼）、銅合金、鋁合金等特種鋼（如不銹鋼）、銅合金、鋁合金等 P83表表5-8、5-9 螺栓聯(lián)接的性能等級：螺栓聯(lián)接的性能等級： 3.6 12.9 鉸制孔用螺鉸制孔用螺栓受橫向載荷栓受橫向載荷 控制預(yù)緊力時控制預(yù)緊力時S=1.21.5； 不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時S查查 表表5-10 受軸向載荷、橫向載荷的受軸向載荷、橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接許用應(yīng)力許用應(yīng)力 聯(lián)接的受載情況聯(lián)接的受載情況 Ss 被聯(lián)接件為鑄鐵被聯(lián)接件為鋼P(yáng)BpPspsSSS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：安全系數(shù)見表安全系數(shù)見表5-10- - - 例例 題題 - - -例例1.圖示

28、支架用圖示支架用6個螺栓聯(lián)接在磚墻上。已個螺栓聯(lián)接在磚墻上。已知磚墻為水泥砂漿縫，載荷知磚墻為水泥砂漿縫，載荷Q=10KN，螺，螺栓材料栓材料Q235，強(qiáng)度級別，強(qiáng)度級別4.6級，支架底板與級，支架底板與磚墻間摩擦系數(shù)磚墻間摩擦系數(shù)f=0.3，底板材料為，底板材料為ZG270-500， ，試設(shè)計(jì)該螺栓聯(lián)接。，試設(shè)計(jì)該螺栓聯(lián)接。0.1bbmCCC分析：分析：支架正常工作支架正常工作 的條件是：的條件是：在傾覆力矩在傾覆力矩M和水和水 平力平力F H作用下作用下, ,上上 側(cè)螺栓不被拉斷；側(cè)螺栓不被拉斷；在鉛垂力在鉛垂力F V作用下作用下 底板不下滑；底板不下滑；底板上側(cè)與磚墻底板上側(cè)與磚墻 不能

29、有間隙；不能有間隙；底板下側(cè)或磚墻底板下側(cè)或磚墻 不能被壓潰?？紤]到不能被壓潰?？紤]到 便于安裝和制造，采用普通受拉螺栓為便于安裝和制造，采用普通受拉螺栓為 好。好。F F HF VF HF V解：解：根據(jù)力的分解和簡化原理，載荷對螺栓組聯(lián)接的作用可用根據(jù)力的分解和簡化原理，載荷對螺栓組聯(lián)接的作用可用軸向力軸向力F H 、橫向力橫向力F V及及傾覆力矩傾覆力矩M的聯(lián)合作用來代替，其中：的聯(lián)合作用來代替，其中：NFFV866030cosNFFH500030sinmmNFFMHV5156800200480F F HF VF HF V1 1、由、由F H引起的每個螺栓的工作拉力：引起的每個螺栓的工作

30、拉力： 2 2、由力矩、由力矩M引起的受力最大螺栓的工作拉力：引起的受力最大螺栓的工作拉力：NzFFHa3 .83365000NMLMLFii3 .429712008 .51566200612maxmax4 4、 在在F V作用下，作用下，由不下滑條件確定螺栓予緊力：由不下滑條件確定螺栓予緊力：VsambmFKFCCCFffF)(66013 3、受力最大螺栓的總工作拉力為：、受力最大螺栓的總工作拉力為： NFFFa6 .51303 .42973 .833maxNFCCCfFKFambmVs60423 .8339 . 03 . 0686601 . 1605 5、由下側(cè)不被壓潰、上側(cè)不出現(xiàn)間隙條件

31、確定預(yù)緊力：、由下側(cè)不被壓潰、上側(cè)不出現(xiàn)間隙條件確定預(yù)緊力：底板接觸面積底板接觸面積 A= (500-300)A= (500-300)300=6300=610104 4mmmm2 2底板抗彎截面模量底板抗彎截面模量 W=300W=300(500(5002 2-300-3002 2)/6=8)/6=810106 6mmmm3 31.1sK取apMP25 . 1由下側(cè)不被壓潰條件得：由下側(cè)不被壓潰條件得：PambmpWMFCCCFA)(60maxNFCCCAWMFambmp930060由由上側(cè)不出現(xiàn)間隙的條件可得：上側(cè)不出現(xiàn)間隙的條件可得：0)(60minWMFCCCFAambmp072006mabmCMAFFNWCC可知，滿足工作要求的預(yù)緊力