第7章螺紋連接

1、螺栓螺栓*. 本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容1. 螺紋類型及主要參數(shù)螺紋類型及主要參數(shù);螺紋聯(lián)接的主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用螺紋聯(lián)接的主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用;2 . 螺旋副的受力、效率及自鎖螺旋副的受力、效率及自鎖,預(yù)緊和防松預(yù)緊和防松;3 . 螺栓的強(qiáng)度計算螺栓的強(qiáng)度計算;4 . 螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計.Dp螺母螺母墊圈墊圈16-1 螺紋螺紋 （一）（一）. 螺紋形成原理螺紋形成原理 將一傾斜角為將一傾斜角為的直線繞的直線繞在圓柱體上就形成一條螺旋線在圓柱體上就形成一條螺旋線。取一平面圖形使其沿螺旋線。取一平面圖形使其沿螺旋線運(yùn)動，該平面圖形在空間的軌運(yùn)動，該平面圖形在空間的軌跡即為螺紋。跡

2、即為螺紋。 （二）（二） 常用螺紋類型常用螺紋類型按螺紋繞行按螺紋繞行方向分類方向分類左旋螺紋左旋螺紋自右下方向左上自右下方向左上 方繞行的螺紋方繞行的螺紋右旋螺紋右旋螺紋自左下方向右上自左下方向右上 方繞行的螺紋方繞行的螺紋左左旋旋右右旋旋d2phd2一、螺紋的分類及主要參數(shù)一、螺紋的分類及主要參數(shù)按螺紋牙分按螺紋牙分的表面分類的表面分類外螺紋外螺紋在圓柱外表面上形成的螺紋，如螺栓在圓柱外表面上形成的螺紋，如螺栓、 螺釘螺釘內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋在圓柱空內(nèi)壁上形成的螺紋，如螺母在圓柱空內(nèi)壁上形成的螺紋，如螺母內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外螺紋外螺紋螺桿螺桿螺母螺母按螺紋牙的牙型分類按螺紋牙的牙型分類:普通螺紋普通螺紋

3、 牙型角牙型角=60，當(dāng)量摩擦系數(shù)較大，自鎖性能當(dāng)量摩擦系數(shù)較大，自鎖性能 好，主要好，主要用于連接用于連接。圓柱管螺紋圓柱管螺紋牙型角牙型角=55，用于壓力用于壓力p1.57MPa1.57MPa的的管子管子連接連接矩形螺紋矩形螺紋牙型角牙型角=0，當(dāng)量摩擦系數(shù)小，效率高，當(dāng)量摩擦系數(shù)小，效率高，用于傳動用于傳動梯形螺紋梯形螺紋牙型角牙型角=30，牙根強(qiáng)度高，效率較高，易保證加工精度，廣泛牙根強(qiáng)度高，效率較高，易保證加工精度，廣泛 用于傳動用于傳動。鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋牙型斜角兩邊不相等，工作面牙型斜角兩邊不相等，工作面=3,非工作面非工作面= 30，效率較三，效率較三 角形螺紋高，角形螺紋高

4、，只能用于單向傳動只能用于單向傳動。6030普普通通螺螺紋紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋p外外螺紋螺紋dd2d1矩形螺紋矩形螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋p外螺紋外螺紋d1d2d3015內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋p外外螺紋螺紋dd2d1梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋dd2d1內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋p外外螺紋螺紋330p圓圓柱柱管管螺螺紋紋d內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋d2d1外外螺紋螺紋55按螺紋線按螺紋線數(shù)分類數(shù)分類單線螺紋單線螺紋 Z=1，效率低，自鎖性好，易加工，效率低，自鎖性好，易加工三線螺紋三線螺紋Z=3，效率高，自鎖性差，難加工，效率高，自鎖性差，難加工雙線螺紋雙線螺紋Z=2，效率較，效率較Z=1 高高單線螺紋單線螺紋雙線螺紋雙線螺紋三線螺紋三

5、線螺紋（三）（三）. 螺紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)以圓柱普通外（內(nèi)）螺紋為例來說明以圓柱普通外（內(nèi)）螺紋為例來說明1 .大徑大徑d：外、內(nèi)螺紋的最大直徑，為螺紋的公稱直徑（管螺紋除外）外、內(nèi)螺紋的最大直徑，為螺紋的公稱直徑（管螺紋除外）2 .小徑小徑d1：與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱上面的直徑。與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱上面的直徑。 在強(qiáng)度計算中常用作危險截面的計算直徑。在強(qiáng)度計算中常用作危險截面的計算直徑。 3 .中徑中徑d2：處于大徑和小徑之間的一個假想圓柱的直徑，在該圓柱的母線處于大徑和小徑之間的一個假想圓柱的直徑，在該圓柱的母線 上螺紋牙厚度與牙槽寬度相等。上

6、螺紋牙厚度與牙槽寬度相等。4 .螺距螺距P ： 相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。5 .導(dǎo)程導(dǎo)程Ph ：螺紋上任一點(diǎn)沿螺旋線繞一周所移過軸向距離。螺紋上任一點(diǎn)沿螺旋線繞一周所移過軸向距離。Ph= zP。6 .升角升角 ：螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾 角，通常用中徑處的升角角，通常用中徑處的升角表示。其計算式為：表示。其計算式為：2dPtanh7 .牙型角牙型角：在螺紋軸線平面內(nèi)螺紋牙兩側(cè)面的夾角在螺紋軸線平面內(nèi)螺紋牙兩側(cè)面的夾角 。螺紋牙型的側(cè)。螺紋牙型的側(cè) 邊與螺紋軸線的垂線間的夾角稱為牙型斜角

7、邊與螺紋軸線的垂線間的夾角稱為牙型斜角 。對于三角形、。對于三角形、 梯形螺紋等對稱牙型，梯形螺紋等對稱牙型， =/2。PhPdd2d1內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外螺紋外螺紋1 .大徑大徑d：與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相切的圓柱直徑，規(guī)定為螺紋的公與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相切的圓柱直徑，規(guī)定為螺紋的公 稱直徑（管螺紋除外）。稱直徑（管螺紋除外）。2 .小徑小徑d1：與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相相切圓柱體直徑。在強(qiáng)度計算中與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相相切圓柱體直徑。在強(qiáng)度計算中 常用作危險截面的計算直徑。常用作危險截面的計算直徑。3 .中徑中徑d2：處于大徑和小徑之間的一個假想圓柱的直徑，在該圓柱的母線處于大徑和小

8、徑之間的一個假想圓柱的直徑，在該圓柱的母線 上螺紋牙厚度與牙槽寬度相等。上螺紋牙厚度與牙槽寬度相等。4 .螺距螺距P ： 相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。5 .導(dǎo)程導(dǎo)程Ph ：螺紋上任一點(diǎn)沿螺旋線繞一周所移過軸向距離。螺紋上任一點(diǎn)沿螺旋線繞一周所移過軸向距離。Ph= zP。7 .牙型角牙型角：在螺紋軸線平面內(nèi)螺紋牙兩側(cè)面的夾角在螺紋軸線平面內(nèi)螺紋牙兩側(cè)面的夾角 。螺紋牙型的側(cè)。螺紋牙型的側(cè) 邊與螺紋軸線的垂線間的夾角稱為牙型斜角邊與螺紋軸線的垂線間的夾角稱為牙型斜角 。對于三角形、。對于三角形、 梯形螺紋等對稱牙型，梯形螺紋等對稱牙型， =/2。

9、6 .升角升角 ：螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾 角，通常用中徑處的升角角，通常用中徑處的升角表示。其計算式為：表示。其計算式為： 2dPtanh牙型角牙型角=0=0）1）擰緊螺母時）擰緊螺母時相當(dāng)相當(dāng)于滑塊沿斜面等速上升運(yùn)動相當(dāng)相當(dāng)于滑塊沿斜面等速上升運(yùn)動dd()2211ttanFFTQr+擰緊力矩:()tanFFQtr+水平力:()()r+r+tantantandFtandFTPFWWQQhQ22122效率：效率：FtFQFtFtFQFtFQFfFRnFRvFR+2）松脫螺母時）松脫螺母時相當(dāng)于滑塊沿斜面等速下降相當(dāng)于滑塊沿斜面等速下降Ft

10、FQFfFRnFRvFRFQFt- 當(dāng)滑塊在當(dāng)滑塊在FQ Q作用下沿斜面等速下作用下沿斜面等速下降時，滑塊上的摩擦力降時，滑塊上的摩擦力Ff沿斜面向上，沿斜面向上，斜面對滑塊的總反力斜面對滑塊的總反力FR與與FQ之間夾角之間夾角為為-，由力三角形可的水平力：由力三角形可的水平力：)tan(FFQtr3）螺旋副的自鎖條件）螺旋副的自鎖條件 由松脫螺母時由松脫螺母時的水平力計算式可知，若的水平力計算式可知，若，則，則FtFt為負(fù)值。表明要使為負(fù)值。表明要使滑塊在滑塊在FQ Q作用下沿斜面等速下滑，必須加一反方向的作用下沿斜面等速下滑，必須加一反方向的水平力水平力F Ft t，否則不論，否則不論F

11、FQ Q力有力有多大，多大，滑塊都不會在其作用下自行下滑，即螺母不會在軸向載荷滑塊都不會在其作用下自行下滑，即螺母不會在軸向載荷F FQ Q作用下自行松作用下自行松脫脫此現(xiàn)象稱為自鎖。此現(xiàn)象稱為自鎖。螺旋副的自鎖條件：螺旋副的自鎖條件： 牙型角牙型角00）FQ QFQ QFRnFRn1）矩形螺紋：）矩形螺紋： FRn= FQ Q F Ff f= =FRnf f= FQ Q f摩擦角摩擦角=arctanf=arctanf2）非矩形螺紋：）非矩形螺紋： FRn = FQ Q/cos/cos F Ff f= = FRn f f= FQ Q f /cos/cos= = FQ Q fv摩擦角摩擦角v v

12、=arctanf=arctanfv v()()22：22tdtanFdFTtanFFVQVQtr+r+擰緊力矩水平力()Vtantanr+效率：效率：非矩形非矩形螺旋副的自鎖條件：螺旋副的自鎖條件： v v 一）螺栓連接一）螺栓連接 螺栓連接是利用螺栓穿過被聯(lián)接件的孔，擰上螺螺栓連接是利用螺栓穿過被聯(lián)接件的孔，擰上螺母，將被聯(lián)接件聯(lián)成一體。其被聯(lián)接件的孔內(nèi)不切制螺紋，使用方便。母，將被聯(lián)接件聯(lián)成一體。其被聯(lián)接件的孔內(nèi)不切制螺紋，使用方便。通常用通常用 被聯(lián)接件不太厚，能從被聯(lián)接件不太厚，能從被聯(lián)接件被聯(lián)接件兩邊進(jìn)行裝配的場合。兩邊進(jìn)行裝配的場合。 16-2 螺紋連接螺紋連接一一. 螺紋連接的基

13、本類型螺紋連接的基本類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：被連接件通孔和螺栓間有間隙被連接件通孔和螺栓間有間隙故通孔加工精度要求較低，其故通孔加工精度要求較低，其 結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便，應(yīng)用廣泛。結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便，應(yīng)用廣泛。普通螺栓連接普通螺栓連接1. 普通螺栓（即受拉螺栓）連接普通螺栓（即受拉螺栓）連接受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)： 連連接承受外載荷時，接承受外載荷時，螺栓受拉力作用螺栓受拉力作用dd0FRFRFF化工管道化工管道2. 2. 鉸制孔用螺栓（即受剪螺栓）連接。鉸制孔用螺栓（即受剪螺栓）連接。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：被被連連接件孔和螺栓桿之間常采用基孔制過渡配合接件孔和螺栓桿之間常采用基孔制過渡配合（H7/m6

14、， H7/n6）。用于要求精確固定被）。用于要求精確固定被連連接件相對位置，并能承受橫向接件相對位置，并能承受橫向 載荷，但孔的加工精度要求較高。載荷，但孔的加工精度要求較高。 鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接al1dd0FRFRdd0FRFRFF受力特點(diǎn)：受力特點(diǎn)：連接螺栓桿承受橫向外載荷，螺栓受剪力作用。連接螺栓桿承受橫向外載荷，螺栓受剪力作用。 特點(diǎn)特點(diǎn)是：將螺栓一端旋緊在一被聯(lián)接件的螺紋孔內(nèi)，另一端穿過另一是：將螺栓一端旋緊在一被聯(lián)接件的螺紋孔內(nèi)，另一端穿過另一被聯(lián)接件的孔，旋上螺母，從而將被聯(lián)接件聯(lián)成一體。被聯(lián)接件的孔，旋上螺母，從而將被聯(lián)接件聯(lián)成一體。二）二

15、）雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 應(yīng)用應(yīng)用：用于被聯(lián)接件之一太厚不便穿孔，且需經(jīng)常裝拆：用于被聯(lián)接件之一太厚不便穿孔，且需經(jīng)常裝拆或結(jié)構(gòu)上受限制或結(jié)構(gòu)上受限制不能采用螺栓聯(lián)接的場合。不能采用螺栓聯(lián)接的場合。 注意：被聯(lián)接件上螺紋孔底部正確繪制注意：被聯(lián)接件上螺紋孔底部正確繪制d發(fā)動機(jī)缸體發(fā)動機(jī)缸體 特點(diǎn)：特點(diǎn)：螺釘連接不用螺母，而是直接將螺釘擰入被連接件之一的螺紋螺釘連接不用螺母，而是直接將螺釘擰入被連接件之一的螺紋孔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)連接?？變?nèi)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)連接。三）螺釘連接三）螺釘連接 應(yīng)用：應(yīng)用：用于被連接件之一較厚的場合，不經(jīng)常裝拆連接的場合。用于被連接件之一較厚的場合，不經(jīng)常裝拆連接的場合。注意

16、：被連接件上螺紋孔底部正確繪制注意：被連接件上螺紋孔底部正確繪制四）緊定螺釘聯(lián)接四）緊定螺釘聯(lián)接1 14 4種類型螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)改錯種類型螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)改錯平端緊定螺釘平端緊定螺釘錐端緊定螺釘錐端緊定螺釘圓柱端緊定螺釘圓柱端緊定螺釘 特點(diǎn)：特點(diǎn)：緊定螺釘聯(lián)接，是利用緊定螺釘聯(lián)接，是利用緊定螺釘旋入一零件，并以其末端緊定螺釘旋入一零件，并以其末端頂緊另一零件（或該零件的的凹坑內(nèi)）來固頂緊另一零件（或該零件的的凹坑內(nèi)）來固定兩零件之間的相互位置定兩零件之間的相互位置 應(yīng)用：應(yīng)用：可用于傳遞不大的力及轉(zhuǎn)可用于傳遞不大的力及轉(zhuǎn)矩，多用于軸和軸上零件的連接。矩，多用于軸和軸上零件的連接。標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件標(biāo)

17、準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件六角頭螺栓六角頭螺栓LL0d 精度分精度分A A、B B、C C三級，通用機(jī)械中多用三級，通用機(jī)械中多用C C級。級。 螺紋有粗牙和細(xì)牙之分。螺紋有粗牙和細(xì)牙之分。細(xì)牙螺紋用于細(xì)小零件、薄壁零細(xì)牙螺紋用于細(xì)小零件、薄壁零件或受沖擊有變載荷的聯(lián)接。件或受沖擊有變載荷的聯(lián)接。 兩端螺紋可相同或不同，螺柱可帶退刀槽或制成腰桿，兩端螺紋可相同或不同，螺柱可帶退刀槽或制成腰桿，也可制成全螺紋。也可制成全螺紋。雙頭螺柱雙頭螺柱B型型bldA型型bld螺釘螺釘 頭部形狀有圓頭、扁圓頭、頭部形狀有圓頭、扁圓頭、六角頭、圓柱頭和沉頭等。頭部六角頭、圓柱頭和沉頭等。頭部起子槽有一字槽、十字槽和內(nèi)六起子

18、槽有一字槽、十字槽和內(nèi)六角孔等形式。角孔等形式。緊定螺釘緊定螺釘 錐端適用于被緊定零件的表面硬度較低或不經(jīng)常拆卸錐端適用于被緊定零件的表面硬度較低或不經(jīng)常拆卸的場合；平端接觸面積大，不傷零件表面，常用于頂緊硬的場合；平端接觸面積大，不傷零件表面，常用于頂緊硬度較大的平面或經(jīng)常拆卸的場合；圓柱端壓入軸上的凹坑度較大的平面或經(jīng)常拆卸的場合；圓柱端壓入軸上的凹坑中，適用于緊定空心軸上的零件位置。中，適用于緊定空心軸上的零件位置。90圓螺母與止動墊圈圓螺母與止動墊圈 圓螺母常與止動墊圈配圓螺母常與止動墊圈配用，裝配時將墊圈內(nèi)舌插用，裝配時將墊圈內(nèi)舌插入軸上的槽內(nèi)，而將墊圈入軸上的槽內(nèi)，而將墊圈的外舌嵌

19、入圓螺母的槽內(nèi)，的外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊。螺母即被鎖緊。Dbb墊圈墊圈 平墊圈分為平墊圈分為A A級和級和C C級兩種。用于同一螺紋直徑的墊級兩種。用于同一螺紋直徑的墊圈又分為特大、大、普通和小的四種規(guī)格，特大墊圈主要圈又分為特大、大、普通和小的四種規(guī)格，特大墊圈主要在鐵木結(jié)構(gòu)上使用。在鐵木結(jié)構(gòu)上使用。 斜墊圈只用于傾斜的支承面上。斜墊圈只用于傾斜的支承面上。二二. 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊1、預(yù)緊的目的：、預(yù)緊的目的： 為了增大連接的剛性、緊密性提高放松能力和抗疲勞強(qiáng)度。為了增大連接的剛性、緊密性提高放松能力和抗疲勞強(qiáng)度。即工作之前將螺紋即工作之前將螺紋連連接擰緊加預(yù)緊力接擰

20、緊加預(yù)緊力F。一般預(yù)緊力一般預(yù)緊力F產(chǎn)生的應(yīng)力不超過材料的屈服極限的產(chǎn)生的應(yīng)力不超過材料的屈服極限的80% 碳素鋼碳素鋼 F（0.60.7）sA1 合金鋼合金鋼 F（0.50.6）sA12、預(yù)緊的方法、預(yù)緊的方法F不容易控制，一般采用不容易控制，一般采用1)憑手感經(jīng)驗(yàn)（不準(zhǔn)確）憑手感經(jīng)驗(yàn)（不準(zhǔn)確） ；2)測力矩扳手；測力矩扳手；3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)測定伸長量。測定伸長量。L LM ML LS S測定伸長量測定伸長量測力矩扳手測力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手?jǐn)Q緊力矩大小擰緊力矩大小d0d2F2FL LS S2F2FFF2F2FTD1如圖所示，在擰緊螺母時，如圖所示，在擰緊螺母時，需要克

21、服螺紋副相對扭轉(zhuǎn)需要克服螺紋副相對扭轉(zhuǎn)的阻力矩的阻力矩T1和螺母與和螺母與支承面之間的摩擦阻力支承面之間的摩擦阻力矩矩T2，即擰緊力矩即擰緊力矩 T=T1+T2fcvrFftgdFTTT+)(2221r 擰緊力矩擰緊力矩T T1 1 克服螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩；克服螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩；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FFrf f 支撐面摩擦半徑。支撐面摩擦半徑。 rf =( =(D0 0 - -d0 0 )/3()/3(D0 0 - -d0 0 ) )T 0.2 F 0.2 F d總力矩：總力矩：fc 摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)。 無潤

22、滑時?。簾o潤滑時?。?fc =0.153223三三. 螺紋聯(lián)接防松螺紋聯(lián)接防松 防松的根本目的在于防止螺紋副間的相對轉(zhuǎn)動。防松的措防松的根本目的在于防止螺紋副間的相對轉(zhuǎn)動。防松的措施很多，按工作原理可分為如下三類。施很多，按工作原理可分為如下三類。 1摩擦防松摩擦防松 這類防松措施是使擰緊的螺紋之間不因外載荷變化而失去壓這類防松措施是使擰緊的螺紋之間不因外載荷變化而失去壓力，即始終有摩擦阻力防止聯(lián)接松脫。這種方法不十分可靠，力，即始終有摩擦阻力防止聯(lián)接松脫。這種方法不十分可靠，故多用于沖擊和振動不劇烈場合。常用的有如下幾種：故多用于沖擊和振動不劇烈場合。常用的有如下幾種：彈簧墊圈彈簧墊圈 雙螺

23、母雙螺母 尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母 2. 機(jī)械防松機(jī)械防松 機(jī)械防松的措施是，利用各種止動零件，以阻止擰緊的螺機(jī)械防松的措施是，利用各種止動零件，以阻止擰緊的螺紋零件產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。這類防松方法相當(dāng)可靠，應(yīng)用很廣。常紋零件產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。這類防松方法相當(dāng)可靠，應(yīng)用很廣。常用的方法有：用的方法有：槽形螺母和開口銷槽形螺母和開口銷 串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲 正確結(jié)構(gòu)正確結(jié)構(gòu)錯誤結(jié)構(gòu)錯誤結(jié)構(gòu)止動墊圈止動墊圈 3.粘合和破壞螺紋副防松粘合和破壞螺紋副防松 將粘合劑涂于螺紋旋合表面，擰緊螺母后，粘合劑能自行將粘合劑涂于螺紋旋合表面，擰緊螺母后，粘合劑能自行固化，防松效果良好。固化，防松效果良好。 利用焊、沖點(diǎn)的

24、方利用焊、沖點(diǎn)的方法，排除了螺母相對法，排除了螺母相對螺栓轉(zhuǎn)動的可能。螺栓轉(zhuǎn)動的可能。 如右圖如右圖16-3 單個單個螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計算 一一. 螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算的目的：螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算的目的：是是 確定螺栓的公稱直徑確定螺栓的公稱直徑d二二. 螺栓聯(lián)接的失效形式及計算準(zhǔn)則螺栓聯(lián)接的失效形式及計算準(zhǔn)則 2 .受剪螺栓受剪螺栓（受橫向載荷的鉸制孔螺受橫向載荷的鉸制孔螺 栓）栓）主要破壞形式為螺栓桿與孔壁主要破壞形式為螺栓桿與孔壁 間間壓潰或螺栓桿被剪斷壓潰或螺栓桿被剪斷，計算準(zhǔn)則應(yīng)是，計算準(zhǔn)則應(yīng)是 保證保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng) 度度，其中連接

25、的擠壓強(qiáng)度對連接的可靠，其中連接的擠壓強(qiáng)度對連接的可靠 性起決定性的作用。性起決定性的作用。 1 .受拉螺栓受拉螺栓（受軸向載荷或橫向載荷受軸向載荷或橫向載荷的普通螺栓）的普通螺栓）主要破壞形式為主要破壞形式為螺栓螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形或斷裂塑性變形或斷裂，其計算準(zhǔn)則是：其計算準(zhǔn)則是：保證螺栓的靜力（或保證螺栓的靜力（或疲勞）拉伸強(qiáng)度。疲勞）拉伸強(qiáng)度。普通螺栓連接普通螺栓連接dd0FRFRFF鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接al1dd0FRFR壓壓潰潰剪斷剪斷吊環(huán)螺栓連接（松）吊環(huán)螺栓連接（松）FF0氣缸蓋螺栓連接（緊）氣缸蓋螺栓連接（緊）三三. 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計

26、算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計算按裝配情況螺栓連按裝配情況螺栓連接可分為兩大類接可分為兩大類松松螺栓螺栓連連接接裝配時不需擰緊螺母如吊環(huán)螺栓裝配時不需擰緊螺母如吊環(huán)螺栓連連接接緊螺栓緊螺栓連連接接裝配時必須將螺母擰緊，應(yīng)用廣泛。裝配時必須將螺母擰緊，應(yīng)用廣泛。 如氣缸蓋螺栓如氣缸蓋螺栓連連接等。接等。一）受拉螺栓連接一）受拉螺栓連接DpF螺栓危險剖面的抗拉強(qiáng)度條件為：螺栓危險剖面的抗拉強(qiáng)度條件為：1. 1. 松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接 螺栓受力螺栓受力工作載荷前，螺栓并不受力工作載荷前，螺栓并不受力工作時受拉力工作時受拉力F（由外加載荷產(chǎn)生）（由外加載荷產(chǎn)生） 212144dFdFAFMPa校核計算式：校核計算

27、式：設(shè)計計算式：設(shè)計計算式： QcaFd41mm式中：式中：d d1 1 螺栓危險剖面直徑，即螺紋小徑，螺栓危險剖面直徑，即螺紋小徑，mm；螺栓的公稱直徑螺栓的公稱直徑d確定：確定：根據(jù)根據(jù)d1d1ca的原則的原則查普通螺紋基本尺寸（查普通螺紋基本尺寸（GB196-GB196-8181）機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表表11-111-1，確定螺栓的公稱直徑，確定螺栓的公稱直徑d d。 松螺栓連接的許用應(yīng)力松螺栓連接的許用應(yīng)力，Mpa， ,松Sss螺栓材料的屈服極限螺栓材料的屈服極限S松松松螺栓連接的安全系數(shù)松螺栓連接的安全系數(shù)，S=1.21.7吊環(huán)螺栓吊環(huán)螺栓連連接接 公稱直徑（公稱直徑（m

28、m）螺螺 距（距（p）mm 中中 徑（徑（d2）mm小小 徑（徑（d1）mm第一系列第一系列 第二系列第二系列81.257.1886.6471.007.3506.9170.757.5187.188101.59.0268.3761.259.1888.6471.009.3508.9170.759.5139.188121.7510.86310.1061.511.02610.3761.2511.18810.6741.011.35010.917142.012.70111.8351.513.02612.37686.647108.3761210.106普通螺紋基本尺寸（普通螺紋基本尺寸（GB196-81GB

29、196-81）課程設(shè)計課程設(shè)計表表11-111-11411.8352、緊螺栓聯(lián)接、緊螺栓聯(lián)接 裝配時須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。1)只受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接只受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接dd0FRFRFF 螺栓與孔之間有間隙，這種連接所受的橫向螺栓與孔之間有間隙，這種連接所受的橫向載荷靠被連接件結(jié)合面的摩擦力來傳遞。為防載荷靠被連接件結(jié)合面的摩擦力來傳遞。為防止被連接件之間發(fā)生相對滑移，結(jié)合面之間的止被連接件之間發(fā)生相對滑移，結(jié)合面之間的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷摩擦力應(yīng)大于橫向載荷FR。mfFKFRf預(yù)緊力預(yù)緊力FKf 可靠性系數(shù)，常取可靠性系數(shù)，常取Kf =1.11.3m 結(jié)合面數(shù)結(jié)

30、合面數(shù) （圖示m=1） f 摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15若取若取 f =0.15， Kf=1.2, m=1, 則：則：F 8F結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 1. 采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用2. 采用無間隙的鉸制孔螺栓。采用無間隙的鉸制孔螺栓。FF/2F/2螺栓受預(yù)緊力螺栓受預(yù)緊力F和摩擦力和摩擦力矩矩T的雙重作用。的雙重作用。4/21dF拉應(yīng)力拉應(yīng)力強(qiáng)度計算強(qiáng)度計算dd0FRFRFF切應(yīng)力：切應(yīng)力：16/3111dTWTT16/2) tan(312ddFr+4/) tan(2211

31、2dFddr+分母為抗剪截面系數(shù)4/3 . 121dF對于對于M10M68的普通螺紋，取的普通螺紋，取d1、d2和和的平均值，的平均值，并取：并?。?tanV = f V =0.15 得：得： 0.5 當(dāng)量應(yīng)力：當(dāng)量應(yīng)力：223+c22)5 . 0( 3+強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：3 .13 . 141Fd設(shè)計式設(shè)計式依所得依所得d1靠標(biāo)準(zhǔn)直徑靠標(biāo)準(zhǔn)直徑d第四強(qiáng)度理論 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，則缸體周圍每個螺栓的平均載荷為：則缸體周圍每個螺栓的平均載荷為：p D2/4F = =Z2) 受預(yù)緊力和軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接受預(yù)緊力和軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接pFFD此時此時,

32、螺栓受總拉力螺栓受總拉力F0 = F+ F嗎嗎?特別注意，軸向總載荷特別注意，軸向總載荷F0：F0 F+ F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)受載受載變形變形分析加載過程：分析加載過程： 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 F 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)緊力減少為： F 很顯然很顯然: FFF2 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(shí)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。潘存云教授研制采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺或沉孔結(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四、避免或減小附加應(yīng)四、避免或減小附加應(yīng)力力3.3.卸載過渡結(jié)構(gòu)卸載過渡結(jié)構(gòu)要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。潘存云教授研制支承面不平支承面不平切削加工支承面切削加工支承面潘存云教授研制潘存云教授研制五、采用合理制造工藝五、采用合理制造工藝