第05章 螺栓聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)第5章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)聯(lián)接的分類聯(lián)接的分類動(dòng)聯(lián)接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)動(dòng)聯(lián)接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng) 副之間的聯(lián)接。副之間的聯(lián)接。靜聯(lián)接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存靜聯(lián)接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存 在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。靜聯(lián)接靜聯(lián)接可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個(gè)零件就可拆可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個(gè)零件就可拆 開的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。開的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆

2、開的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接下一頁下一頁5.1.1 螺紋的主要參數(shù)和常用類型螺紋的主要參數(shù)和常用類型5.1 螺紋與螺紋連接d2螺旋線螺旋線-一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。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)保持該圖形通過圓一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋下一頁下一頁1.螺紋的形成螺紋的形成按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋

3、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下一頁下一頁螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋M梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330粗牙、細(xì)牙粗牙、細(xì)牙下一頁下一頁按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類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

4、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下一頁下一頁按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類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外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副下一頁下一頁見下一頁圖見下一頁圖外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副下一頁下一頁按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分

5、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外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)下一頁下一頁見下一頁圖見下一頁圖聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋下一頁下一頁按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類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

6、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)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)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下一頁下一頁見下一頁圖見下一頁圖圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋管螺紋管螺紋下一頁下一頁(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)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

7、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。tg=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。 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下一頁下一頁1. 螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接 鉸制孔用螺栓聯(lián)接2. 雙頭螺栓聯(lián)接3. 螺釘聯(lián)接4. 緊定螺釘聯(lián)接其它其它：地腳螺栓聯(lián)接；吊環(huán)螺栓聯(lián)接； T型槽螺栓聯(lián)接；觀看各種螺栓與螺釘觀看各種螺栓與螺釘下一頁下一頁5.

8、1.2 螺紋聯(lián)接的類型和標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋聯(lián)接的類型和標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件1. 螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接：應(yīng)用廣泛 鉸制孔用螺栓聯(lián)接 2. 雙頭螺栓聯(lián)接：常拆卸3. 螺釘聯(lián)接：被聯(lián)接件之一較厚普通螺栓與鉸制孔螺栓的連接比較普通螺栓與鉸制孔螺栓的連接比較下一頁下一頁螺釘聯(lián)接螺釘擰入深度H: 鋼或青銅 Hd 鑄鐵 H=(1.251.5)d 鋁合金 H=(1.5 2.5)d下一頁下一頁下一頁下一頁緊定螺釘聯(lián)接地腳螺栓 吊環(huán)螺栓 T形槽螺栓 其它螺紋聯(lián)接下一頁下一頁)(2021vtgFdT202030300231dDdDFfTc0F下一頁下一頁5.2 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系 T= FL = T1

9、+T2對(duì)對(duì)M12M12以下的螺栓，應(yīng)注意控制預(yù)緊力，以防過載拉斷。以下的螺栓，應(yīng)注意控制預(yù)緊力，以防過載拉斷。dddDfddvc1 . 117. 0tan7 . 1; 2 . 01 . 09 . 0,23241002對(duì)普通螺栓：dFT02 . 0231 ）式：代入（)231 ()tan(231220203030021vcddDdDfFTTT下一頁下一頁 螺紋聯(lián)接的控制預(yù)緊力的方法控制預(yù)緊力的方法 控制應(yīng)力或應(yīng)變 控制擰緊力臂 控制擰緊力矩應(yīng)變片下一頁下一頁控制預(yù)緊力的方法 控制擰緊力矩測力矩扳手定力矩扳手沖擊扳手下一頁下一頁#螺紋聯(lián)接防松的實(shí)質(zhì)在于限制螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。以防止聯(lián)接的松動(dòng)，影響正

10、常工作。#螺紋聯(lián)接的防松按工作原理可分為三類（P74圖5.145.16）： 1 1.摩擦防松 2.直接鎖?。C(jī)械防松） 3.不可拆卸防松（鉚沖；粘接； 焊接）#5.3螺紋聯(lián)接的防松下一頁下一頁下一頁下一頁彈簧墊圈防松自鎖螺母防松1. 摩擦防松摩擦防松下一頁下一頁摩擦防松 對(duì)頂螺母防松下一頁下一頁2.機(jī)械防松機(jī)械防松 螺栓螺栓+開槽螺母開槽螺母+開口銷開口銷螺栓裝配圖開槽螺母開口銷下一頁下一頁開口銷與槽形螺母機(jī)械防松（直接鎖?。┫乱豁撓乱豁摍C(jī)械防松 止動(dòng)墊片防松下一頁下一頁機(jī)械防松 止動(dòng)墊片防松下一頁下一頁機(jī)械防松 串聯(lián)鋼絲防松正確錯(cuò)誤下一頁下一頁機(jī)械防松 圓螺母+止動(dòng)墊片下一頁下一頁下一頁下一

11、頁3.永久防松永久防松鉚沖焊接下一頁下一頁5.4 螺栓組聯(lián)接設(shè)計(jì)1、被聯(lián)接件形狀應(yīng)簡單對(duì)稱；、被聯(lián)接件形狀應(yīng)簡單對(duì)稱；5.4. 1螺栓組聯(lián)接的布置形式螺栓組聯(lián)接的布置形式圖5.17 螺栓組連接接合面常用形式下一頁下一頁2.螺栓布置應(yīng)受力均等；螺栓布置應(yīng)受力均等；圖5.18 接合面受彎曲或扭轉(zhuǎn)時(shí)螺栓的布置扳手空間尺寸壓力容器的螺栓間距3.布置螺栓應(yīng)留有合理的間距、邊距，方便裝配布置螺栓應(yīng)留有合理的間距、邊距，方便裝配下一頁下一頁下一頁下一頁4.同一螺栓組緊固件形狀、尺寸、材料應(yīng)盡量一致；同一圓同一螺栓組緊固件形狀、尺寸、材料應(yīng)盡量一致；同一圓周上的螺栓數(shù)目為周上的螺栓數(shù)目為4、6、8等偶數(shù)等偶數(shù)

12、5.避免附加彎曲應(yīng)力，螺栓頭、螺母與被聯(lián)接件的接觸表面均應(yīng)平整；避免附加彎曲應(yīng)力，螺栓頭、螺母與被聯(lián)接件的接觸表面均應(yīng)平整；下一頁下一頁 螺栓聯(lián)接大多工作之前應(yīng)預(yù)緊，稱為緊螺 栓聯(lián)接；螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟：螺栓組受力和失效分析 找出受力最大的螺栓；單個(gè)螺栓受力和失效分析 單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算確定螺栓的尺寸（直徑、長度）。失效分析：普通螺栓主要為螺紋部分：斷裂、磨損滑扣 ；螺栓組和單個(gè)螺栓的失效有聯(lián)系又有區(qū)別。 下一頁下一頁5.4.2 螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓組聯(lián)接的受力分析xzyFzFxFyoTzMxMy 螺栓組受力分析將一個(gè)零件加以固定，其實(shí)質(zhì)就是約束該零件在空間的六個(gè)自由度。 螺栓組所受

13、的載荷可分為四種類型： 橫向力： Fx 、FY 轉(zhuǎn)矩： Tz 軸向力： Fz 翻轉(zhuǎn)力矩： Mx、MY下一頁下一頁下一頁下一頁 1.受橫向力的螺栓組聯(lián)接受橫向力的螺栓組聯(lián)接1）普通螺栓聯(lián)接2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接兩種情況的工作原理不同！zFF 00(58)ssF fzmK FK FFfzi受力平衡條件：或_2_1.1 1.5sfmK接合面間的摩擦系數(shù)，表5；接合面數(shù)目；可靠性系數(shù)，取下一頁下一頁普通螺栓聯(lián)接的計(jì)算F螺栓組受力F0單個(gè)螺栓受到的軸向預(yù)緊力 TKrfFrfFrfFfz 02010力矩平衡條件：0121(5 11)()ffzziiK TK TFf rrrfr計(jì)入可靠性系數(shù)則預(yù)緊力：下一頁下

14、一頁2. 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2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接zzrFrFrFT 2211力矩平衡：maxmaxmax2222121(5 14)zziiTrTrFrrrr受力最大螺栓：)(2z2221maxmaxrrrrFT 即：變形量越大，則工作剪力越大 maxmaxiirFrFimaxmaxirrFF 下一頁下一頁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(gè)螺栓的受力：預(yù)緊力F0 工作力FzFF?單個(gè)螺栓的總拉力： FQ F +F0F0下一頁下一頁 假定底板為剛體，翻轉(zhuǎn)力矩作用在螺栓組的聯(lián)接形心受載后繞OO轉(zhuǎn)動(dòng)仍保持平面在M的作用下，左側(cè)螺栓拉力增大；

15、右側(cè)螺栓拉力減小而地面壓力增大失效分析：1.螺栓拉斷； 2.底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；3.底板右側(cè)壓潰。 下一頁下一頁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)接螺栓所受的工作拉力與距離成正比iillFFmaxmax所以zz2211lFlFlFM 力矩平衡：maxmaxmax222212z1(5 17)ziiM lM lFllll受力最大螺栓：maxmax332211lFlFlFlF ?下一頁下一頁在翻轉(zhuǎn)力矩作用下，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 底板受力分析F0WMmaxbAzF0p下一頁下一頁接合面的強(qiáng)度計(jì)算 許用擠壓應(yīng)力，右側(cè)不壓潰_0maxpppWMAzF00mi

16、nWMAzFp左側(cè)不分離AzFppWMmaxb下一頁下一頁受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向荷載+軸向載荷+翻轉(zhuǎn)力矩翻轉(zhuǎn)力矩下一頁下一頁受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+旋轉(zhuǎn)力矩計(jì)算時(shí)應(yīng)求出受力最大螺栓的受力下一頁下一頁 5.5螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 受力分析時(shí)可分為：受力分析時(shí)可分為：v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)接僅受預(yù)緊力作用的螺栓僅受預(yù)緊力作用的螺栓受預(yù)緊力和工作載荷作用的螺栓受預(yù)緊力和工作載荷作用的螺栓鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接下一頁下一頁 1.受載荷形式軸向拉伸 2.失效形式螺栓拉斷 3.計(jì)算 21420Fd校核式：（5）1421 Fd 設(shè)計(jì)式：（5

17、）4.螺栓材料和許用應(yīng)力5. 查手冊(cè)確定d，及其它有關(guān)尺寸。下一頁下一頁5.5.1松螺栓聯(lián)接的計(jì)算松螺栓聯(lián)接的計(jì)算5.5.2緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 5 . 042)tan(16)(2210123120dFdddtgdFvv切應(yīng)力：4210dF拉應(yīng)力：下一頁下一頁1.只受預(yù)緊力作用的螺栓只受預(yù)緊力作用的螺栓3 . 1)5 . 0 ( 332222v強(qiáng)度理論：00ca22111.35.2= (523)4FFdd校核式01:5.2(524) Fd 設(shè)計(jì)式SSs 材料屈服極限材料屈服極限S 安全系數(shù)安全系數(shù)下一頁下一頁2.鉸制孔用螺栓的強(qiáng)度計(jì)算鉸制孔用螺栓的強(qiáng)度計(jì)算v預(yù)緊力小，強(qiáng)度計(jì)

18、算時(shí)可不考慮； v 失效形式：螺栓剪切及側(cè)面壓潰；204 (5 26)SFd剪切強(qiáng)度p0 min (5 25)SpFd L擠壓強(qiáng)度 minmin0_1.25;_-pLLd釘桿與孔壁最小接觸長度，建議取、螺栓的許用剪應(yīng)力，螺栓或孔壁的許用擠壓應(yīng)力，式（5 37）,（5 38）；下一頁下一頁表表5-6表表5-8例：如圖鋼板厚度 =16mm 用 兩個(gè)鉸制孔用螺栓固定在機(jī)架上，F(xiàn)=5000N，其它尺寸如圖。板和機(jī)架材料均為Q235。試：（1）分析鉸制孔用螺栓的失效形式 ； （2）分析鉸制孔用螺栓的受力 （3）按強(qiáng)度設(shè)計(jì)鉸制孔用螺栓的直徑 （4）若用普通螺栓，計(jì)算螺栓的直徑（fc=0.2，Kn=1.1）

19、 NmmTNF6105 . 1;5000NFNaTFNFFTF7906750025007500;2500222 20-26/4Fd由式（5） 0240-65-8962.544 790610.2496sMPaSFdmm 由表5 表得3）按剪切強(qiáng)度計(jì)算螺栓的直徑每個(gè)螺栓的受力下一頁下一頁解：1）鉸制孔用螺栓的失效形式為剪切和擠壓失效 ；2）受力分析：將載荷F向形心O簡化后 按擠壓強(qiáng)度校核按擠壓強(qiáng)度校核 粗選d=10，d 0=11mm的 六角頭鉸制孔用螺栓，螺母d=10，H=8。根據(jù)機(jī)架，板厚及螺母H選用l=100（螺紋部分l3=18） 0min2401921.25790659.911 12spPp

20、MPaSFMPad由表由式選用兩個(gè)選用兩個(gè) M10M10100 GB27100 GB278888六角頭鉸制孔用螺栓六角頭鉸制孔用螺栓 。 127018100min由機(jī)構(gòu)確定下一頁下一頁 4）改用普通螺栓每個(gè)螺栓的預(yù)緊力NfFKFcn434832 . 079061 . 10 014 1.34 1.34348320.49171.4240171.41.4sFdmmMPaS 其中 選用兩個(gè)選用兩個(gè)M24M24（d d1 1=20.752=20.752）的六角螺栓。）的六角螺栓。 小結(jié)：受復(fù)合載荷螺栓，其合力按向量相小結(jié)：受復(fù)合載荷螺栓，其合力按向量相加；鉸制孔用螺栓比普通螺栓尺寸小很多加；鉸制孔用螺栓

21、比普通螺栓尺寸小很多。下一頁下一頁例例1 1、圖示螺栓聯(lián)接中采用兩個(gè)、圖示螺栓聯(lián)接中采用兩個(gè)M20M20的螺栓，其許用拉應(yīng)力的螺栓，其許用拉應(yīng)力=160MPa =160MPa ，被聯(lián)接件接合面間的摩擦系數(shù)，被聯(lián)接件接合面間的摩擦系數(shù)fcfc=0.2=0.2，若考慮摩擦傳，若考慮摩擦傳力的可靠系數(shù)力的可靠系數(shù)K Kf f=1.2=1.2，計(jì)算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷，計(jì)算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷Q Q？（？（M20M20小小徑徑d1=17.294d1=17.294）解：螺栓預(yù)緊后，接合面所產(chǎn)生解：螺栓預(yù)緊后，接合面所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷，假設(shè)各螺栓所需預(yù)

22、緊力向載荷，假設(shè)各螺栓所需預(yù)緊力均為均為F F0 0, ,則由平衡條件則由平衡條件 00 C0 cSF f mz28910.6 0.2 2 2F f mzK QQ19273.7NK1.2S 6N.289102 . 5160294.172 . 5dFd3F. 142210210ca下一頁下一頁例例2 2、試確定圖示普通螺栓組聯(lián)接中受力最大的螺栓所受的力，并計(jì)算螺栓直、試確定圖示普通螺栓組聯(lián)接中受力最大的螺栓所受的力，并計(jì)算螺栓直徑（結(jié)合面徑（結(jié)合面m=1m=1，摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)fcfc=0.2=0.2， =160MPa=160MPa，可靠系數(shù)，可靠系數(shù)K Kf f=1.2=1.2）。）。1)1

23、)將將P P力向螺栓組的對(duì)稱中心簡化力向螺栓組的對(duì)稱中心簡化 ，得一橫向力和一個(gè)橫向力矩，得一橫向力和一個(gè)橫向力矩，做受力圖。橫向力使每個(gè)螺栓受力，做受力圖。橫向力使每個(gè)螺栓受力F1，扭矩扭矩T使每個(gè)螺栓受力使每個(gè)螺栓受力F2FF1P/z=6000/3=2000NT250P=2506000=1500000NmmF2T/3r=1500000/（3144.3）=3465Nr125/cos30=144.3mm4N.529230cos2F0212221maxFFFF下一頁下一頁2)計(jì)算螺栓直徑計(jì)算螺栓直徑F0fcmKsFmax12mm.1816031754.45.22F. 5d01F0KfFmax/f

24、cm=1.25292.4/0.2=31754.4NM20，d1=17.294mmM22，d1=19.294mm所以應(yīng)選擇所以應(yīng)選擇M22的螺栓的螺栓3個(gè)個(gè)下一頁下一頁F = F0+ FF0F03.受預(yù)緊力和工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接受預(yù)緊力和工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接通過分析螺栓受力和變形的關(guān)系，求出螺栓的總拉力下一頁下一頁受力和變形關(guān)系(只受預(yù)緊力F0)F0F0F0F0F0F0F0F0下一頁下一頁受到外力F作用時(shí)，受力和變形關(guān)系 下一頁下一頁受力變形線圖下一頁下一頁受工作載荷后受預(yù)緊力將兩圖合在一起受力變形線圖下一頁下一頁由圖可得：02tanmmFC被聯(lián)接件的剛度01tanbbFC螺 栓 的 剛

25、 度10012CFFFFFCC 螺栓總拉力F=C1F-F=C21C12CFFk FCC 下一頁下一頁 1012CFFFCC由幾何關(guān)系推出螺栓總拉力F與預(yù)緊力 F0 、殘余預(yù)緊力 F0和工作載荷 F 之間的關(guān)系：120001212C(1)FFCCCFFFCCFFF01C12 kCCC相對(duì)剛度下一頁下一頁 的選擇0F計(jì)算螺栓總拉力的兩種表達(dá)式，視情況選用。FFF01012CFFFCC緊密性1.51.8F 有沖擊1.01.5F不穩(wěn)定0.61.0F載荷穩(wěn)定0.20.6F下一頁下一頁 為降低螺栓的受力，提高承載能力應(yīng)使螺栓的相對(duì)剛度 值盡量小些，例如取較硬的墊片，C2增大,KC減小。 相對(duì)剛度相對(duì)剛度

26、可由表13.9選??；1C12kCCC被連接鋼板間所用墊片KC金屬墊片或無墊片皮革墊片銅皮石棉墊片橡膠墊片0.20.30.70.80.9下一頁下一頁214 1.3 (5-32)caFd14 1.3(533) Fd 設(shè)計(jì)公式：SS螺栓拉伸強(qiáng)度條件：螺栓拉伸強(qiáng)度條件：s 材料屈服極限材料屈服極限S 安全系數(shù)安全系數(shù)下一頁下一頁5.155.15圖示氣缸蓋連接中，已知?dú)飧變?nèi)壓力圖示氣缸蓋連接中，已知?dú)飧變?nèi)壓力p p在在0 02MPa2MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mmD=500mm，螺栓分布在直徑，螺栓分布在直徑D D0 0=650mm=650mm的圓周上，為保證氣密性要求，剩余預(yù)

27、緊的圓周上，為保證氣密性要求，剩余預(yù)緊力力F F0 0=1.8F=1.8F。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。解：假設(shè)不控制預(yù)緊力，估計(jì)解：假設(shè)不控制預(yù)緊力，估計(jì)d=M6M16，取安全系數(shù)，取安全系數(shù)S=4.5。取。取4.6級(jí)碳鋼螺栓級(jí)碳鋼螺栓,螺栓個(gè)數(shù)螺栓個(gè)數(shù)z=D0/4.5d=650/(4.516)28=S/S=240/4.5=53.3MPa每個(gè)螺栓所受拉力：每個(gè)螺栓所受拉力：FmaxFmax=F=FQ Q/z=(R/z=(R2 2/4)p/z=(250/4)p/z=(2502 2/4)/4)2/2/28=3506.24N28=3506.24NF=F+ F0=2.8F=2.83505

28、.2=9817.4N再估計(jì)再估計(jì)d=M16M30，取安全系數(shù)，取安全系數(shù)S=2.8=S/S=240/3=80MPa15.2F5.2 9817.4d17.46mm 53.3 取取d=18,計(jì)算螺栓個(gè)數(shù)計(jì)算螺栓個(gè)數(shù)z=D0/4.5d=650/(4.518) =25.2 取取z=26查螺栓間距查螺栓間距分布尺寸分布尺寸查螺栓間距查螺栓間距分布尺寸分布尺寸每個(gè)螺栓所受拉力：每個(gè)螺栓所受拉力：Fmax=FQ/z=(R2/4)p/z=(2502/4)2/26=3776NF=F+ F0=2.8F=2.83776=10573N15.2F5.2 10573d14.79mm 80 M16，d1=13.835mm，

29、M18，d1=15.294mm所以選擇所以選擇M18，d=18mm的螺栓的螺栓26個(gè)個(gè)螺栓最小間距：螺栓最小間距：L0=650/（zd）= 650/（2618）= 4.36 螺距螺距S SB B=0.75=0.75手柄轉(zhuǎn)一圈鏜刀移動(dòng)手柄轉(zhuǎn)一圈鏜刀移動(dòng)S SC C=S=SA A-S-SB B=0.25=0.25設(shè)手柄轉(zhuǎn)一圈刻度為設(shè)手柄轉(zhuǎn)一圈刻度為100100，鏜刀移動(dòng)精，鏜刀移動(dòng)精度度S=SS=SC C/100=0.25/100=0.0025mm/100=0.25/100=0.0025mm手柄刻度手柄刻度100下一頁下一頁正、反螺旋快速調(diào)整結(jié)構(gòu)右螺旋左螺旋下一頁下一頁鋼絲繩配鋼絲繩配件拉緊器件拉

30、緊器左旋左旋右旋右旋下一頁下一頁5.8.3 滾動(dòng)螺旋副滾動(dòng)螺旋副-滾珠絲杠滾珠絲杠下一頁下一頁作業(yè)5.145.155.165.175.185.14 圖圖5.59為一剛性凸緣聯(lián)軸器，材料為為一剛性凸緣聯(lián)軸器，材料為HT100。凸緣之間用鉸制孔用。凸緣之間用鉸制孔用螺栓連接，螺栓數(shù)目為螺栓連接，螺栓數(shù)目為8，無螺紋部分直徑，無螺紋部分直徑d0=17mm，材料強(qiáng)度等級(jí)為，材料強(qiáng)度等級(jí)為8.8。試計(jì)算聯(lián)軸器能傳遞的轉(zhuǎn)矩。若欲采用普通螺栓連接且同樣的轉(zhuǎn)矩。試計(jì)算聯(lián)軸器能傳遞的轉(zhuǎn)矩。若欲采用普通螺栓連接且同樣的轉(zhuǎn)矩，請(qǐng)確定螺栓直徑。，請(qǐng)確定螺栓直徑。圖5.59 聯(lián)軸器解：設(shè)扭矩為解：設(shè)扭矩為T，根據(jù)根據(jù)8

31、.8級(jí)級(jí)，B B* *=800MPa=800MPa10888 8006401010SBBSMPa根據(jù)鉸制孔查表根據(jù)鉸制孔查表5-8，SP=1.256405121.25SPPMPaS0min512 17 221914888/ 28 191488 185/ 2141701120PFdLNTFDNmm 18800100BBMPa 00(f0.2)/191488/0.2957440NFfFFFf設(shè)摩擦系數(shù)01640 32024 1.34 1.3 95744070 320SMPaSFdmm 5.155.15圖示氣缸蓋連接中，已知?dú)飧變?nèi)壓力圖示氣缸蓋連接中，已知?dú)飧變?nèi)壓力p p在在0 02MPa2MPa之

32、間變化，氣缸內(nèi)徑之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mmD=500mm，螺栓分布在直徑，螺栓分布在直徑D D0 0=650mm=650mm的圓周上，為保證氣密性要求，剩余預(yù)緊的圓周上，為保證氣密性要求，剩余預(yù)緊力力F F0 0=1.8F=1.8F。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。解：假設(shè)不控制預(yù)緊力，估計(jì)解：假設(shè)不控制預(yù)緊力，估計(jì)d=M6M16，取安全系數(shù)，取安全系數(shù)S=4.5。取。取4.6級(jí)碳鋼螺栓級(jí)碳鋼螺栓,螺栓個(gè)數(shù)螺栓個(gè)數(shù)z=D0/4.5d=650/(4.516)28=S/S=240/4.5=53.3MPa每個(gè)螺栓所受拉力：每個(gè)螺栓所受拉力：FmaxFmax=F=FQ Q/z=(R/z=

33、(R2 2)p/z=(250)p/z=(2502 2)2/28=12/28=14025N4025NF=F+ F0=2.8F=2.814025=39270N再估計(jì)再估計(jì)d=M30M60，取安全系數(shù)，取安全系數(shù)S=2.52,=S/S=240/2.5=96MPa15.2F5.2 39270d34.92mm 53.3 取取d=39,d1=34.67計(jì)算螺栓個(gè)數(shù)計(jì)算螺栓個(gè)數(shù)z=D0/4.5d=650/(4.539) =11.63 取取z=12查螺栓間距查螺栓間距分布尺寸分布尺寸每個(gè)螺栓所受拉力：每個(gè)螺栓所受拉力：F=FQ/z=(R2)p/z=(2502)2/11=32725NF=F+ F0=2.8F=2

34、.832725=91630N15.2F5.2 91630d39.75mm 96 取取M45，d1=40.129mm所以選擇所以選擇M45，d=45mm的螺栓的螺栓12個(gè)個(gè)螺栓最小間距校核：螺栓最小間距校核：L0=650/（zd）= 650/（1245）= 3.784.5滿足要求。滿足要求。校核疲勞強(qiáng)度：校核疲勞強(qiáng)度：bmax22bm1aC2F2 327250.25CCd40.1293.234MPa25MPa.123.231400.84KSa1T-a5.16起重卷筒與大齒輪間用雙頭螺柱連接，起重鋼索拉力起重卷筒與大齒輪間用雙頭螺柱連接，起重鋼索拉力F0=50kN，卷筒，卷筒直徑直徑D=400mm

35、，8個(gè)螺柱均勻分布在直徑個(gè)螺柱均勻分布在直徑D0=500mm圓周上，螺栓性能等圓周上，螺栓性能等級(jí)級(jí)4.6級(jí)，結(jié)合面摩擦因子級(jí)，結(jié)合面摩擦因子f=0.12，可靠度系數(shù)，可靠度系數(shù)Kf=1.2。試確定雙頭螺柱的。試確定雙頭螺柱的直徑。直徑。解：假設(shè)不控制預(yù)緊力解：假設(shè)不控制預(yù)緊力，估計(jì)，估計(jì)d=M6M16，取，取安全系數(shù)安全系數(shù)S=4.5。=S/S=240/4.5=53.3MPaF077TmaxFTfmax001FF /850000/86250NT50000 20010 NT10F5000N8r8 250FFF6250500011250NK F1.2 11250F112500Nfm0.125.2

36、F5.2 112500d59.1mm 53.3 再估計(jì)再估計(jì)d=M30M60，取安全系數(shù)，取安全系數(shù)S=2.2=S/S=240/2.2=109.1MPa015.2F5.2 112500d41.31mm 109.1 M48M48，d1=42.5875mmd1=42.5875mm，所以選擇所以選擇M48M48，d=48mmd=48mm5.175.17螺栓組連接的螺栓組連接的3 3種方案如圖所示，外載荷種方案如圖所示，外載荷F FR R及尺寸及尺寸L L相同，試分析確定各相同，試分析確定各方案中受力最大螺栓所受力的大小，并指出哪個(gè)方案比較好，方案中受力最大螺栓所受力的大小，并指出哪個(gè)方案比較好，F(xiàn)=FR/3，T=FRL方案方案1： FTmax=T/2a=FRL/2a，F(xiàn)max=F+FTmax=FR/3+FR