第3章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)

1、第第3章章 螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)3 31 1 螺紋螺紋3 32 2 螺紋連接螺紋連接3 33 3 單個(gè)螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算3 35 5 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施3 34 4 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)3 36 6 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)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3 31 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

2、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。形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋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潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺

3、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潘存云教授研制左旋螺紋左旋螺紋潘存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

4、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 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P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)螺紋螺紋副螺紋副潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋外螺紋內(nèi)螺

5、紋內(nèi)螺紋潘存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)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

6、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

7、) 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。tg=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 普通螺紋以大徑普通螺紋以大徑d為為公稱直徑

8、公稱直徑，同一公稱直徑可以，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋粗牙螺紋，其余的統(tǒng)，其余的統(tǒng)稱為稱為細(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

9、耐磨易滑扣。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后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）。本尺寸見后續(xù)各表（或查閱相關(guān)

10、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）。螺紋的基本尺寸：螺紋的基本尺寸：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 公稱直徑（大徑）公稱直徑（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 D1 1 d d1 1 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 4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5

11、.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 14.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294

12、(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)的公稱直徑為第二系列注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列 H=0.866P dH=0.866P

13、 d2 2=d-0.6495P d=d-0.6495P d1 1=d-1.0825P=d-1.0825PD 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) M24X1.5(M24X1.5(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/8P/8P/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2 2 d d2 2 D D

14、1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 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 mmmm螺距螺距P P 中徑中徑D D2 2、d d2 2 小徑小徑D D1 1、d d1 10.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1 d-1+0.35 d-2+0.

15、918 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 2 d-2+0.701 d-3+0.835 2 d-2+0.701 d-3+0.835 3 d-2+0.052 d-4+0.752 3 d-2+0.052 d-4+0.752 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：Tr48X8Tr48X8( (梯形螺紋，直徑梯形螺紋，直徑4848，螺距，螺距8)8)P hP h3 3=H=H4 4 a ac

16、 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 公稱直徑公稱直徑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、95 d-6 d-12 95 d-6 d-12 10 5.5 0.5 4010 5.5 0.5 40、7070、80 3880 38、4242、65 d-5 d-10 65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 488 6.5 0.5 48、52 4652 46、50 d-4 d-8 50 d-4 d-8 4 2.25 0.2

17、5 164 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 20 18 d-2 d-4 5 2.75 0.25 245 2.75 0.25 24、28 2228 22、26 d-2.5 d-5 26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 326 2.25 0.5 32、36 3036 30、34 d-3 d-6 34 d-3 d-6 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外螺紋外螺紋d dP PR R1 1R R2 2D D1 1D D4 4H H1 1D D2 2 d d2 2d d3 3a ac ca ac c3030 H H4 4R R2 2潘存云教授研制潘存云教授研制3 32 螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接

18、件螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件一、一、 螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型螺栓連接螺栓連接基基本本類類型型潘存云教授研制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 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓孔與螺桿之孔與螺桿之間留有間隙間留有間隙靜載荷靜載荷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 0;螺紋伸出長(zhǎng)度螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線到邊緣的距離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dd潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教

19、授研制一、一、 螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型螺栓連接螺栓連接基基本本類類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+(22.5)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。d3 32 螺

20、紋連接螺紋連接潘存云教授研制一、一、 螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型螺栓連接螺栓連接基基本本類類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3 32 螺紋連接螺紋連接潘存云教授研制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

21、釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓潘存云教授研制二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋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用螺紋連接專用螺紋連接T 型螺栓型螺栓 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圓螺母圓螺母二、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)羅列有六十余種不同結(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用螺紋連接專用螺紋連接潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：潘存云教授研制其它螺

22、母：其它螺母：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。專用螺紋連接專用螺紋連接三、螺紋連接的預(yù)緊三、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

23、力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。作用力稱為預(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)力不得超過其材料的屈服極限得超過其材料的屈服極限s ss的的80%。 1. 概述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)榈拇笮?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

24、) 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 dd2 21 1/4/4fcvrFftgdFTTT02021)(22. 擰緊力矩?cái)Q緊力矩T 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)軸向力為設(shè)軸向力為F F0 0 或預(yù)緊力（不受軸向載荷） fc c摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)。 無潤(rùn)滑時(shí)取：無潤(rùn)滑時(shí)?。?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

25、式：簡(jiǎn)化公式： 適用于M10M60的粗牙螺紋， f=0.15, fc=0.15, T 0.2 F 0.2 F0 0dF F0 0Fa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兀嚎偭兀?注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用M12的螺栓。Td0ddw潘存云教授研制測(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)。

26、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)來決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。L LS S1)1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)2)測(cè)力矩測(cè)力矩扳手；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。L LM ML LS S數(shù)顯扭數(shù)顯扭力扳手力扳手潘存云教授研制連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(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

27、附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母四、螺紋連接的防松四、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)。 潘存云教授研制潘存云教授研制開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2. 采用專門防松元件防松采用專門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)墊圈3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點(diǎn)點(diǎn)沖點(diǎn)防松法沖點(diǎn)防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑33 單個(gè)螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算連接預(yù)緊情況和特點(diǎn)連接預(yù)緊情況和特點(diǎn)連接受連接受載方向載方

28、向螺栓受載情況螺栓受載情況圖例圖例1松連接：螺栓和孔間松連接：螺栓和孔間留有間隙，應(yīng)用較少留有間隙，應(yīng)用較少軸向軸向不受預(yù)緊力不受預(yù)緊力F0，工，工作時(shí)受軸向靜載荷作時(shí)受軸向靜載荷F，螺栓桿受拉。螺栓桿受拉。圖圖3-182緊連接：螺栓和孔間緊連接：螺栓和孔間留有間隙，應(yīng)用較多留有間隙，應(yīng)用較多橫向橫向受預(yù)緊力受預(yù)緊力F0，工作，工作時(shí)受軸向載荷時(shí)受軸向載荷F0，借被連接件接合面借被連接件接合面間的摩擦力來傳遞間的摩擦力來傳遞橫向載荷橫向載荷F。圖圖3-19螺栓連接的工作情況螺栓連接的工作情況3緊連接：螺栓和孔間緊連接：螺栓和孔間留有間隙，應(yīng)用較多留有間隙，應(yīng)用較多軸向軸向受預(yù)緊力受預(yù)緊力F0，

29、工作時(shí)，工作時(shí)受軸向靜載荷或變載受軸向靜載荷或變載荷荷F2。圖圖3-204理論上是松連接，實(shí)理論上是松連接，實(shí)際仍需擰緊。螺栓桿際仍需擰緊。螺栓桿和鉸制孔采用基孔制和鉸制孔采用基孔制過渡配合。過渡配合。橫向橫向工作時(shí)受橫向靜載荷工作時(shí)受橫向靜載荷或變載荷或變載荷F，螺栓桿，螺栓桿受剪切。受剪切。圖圖3-23約約15%約約20%約約65%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 斷裂斷裂-軸向變載荷軸向變載荷潘存云教授研制螺栓與螺母的螺紋牙及

30、其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(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：44/2121ssdFdF式中式中: d1-螺紋小徑螺紋小徑 mm ， 許用應(yīng)力許用應(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FF力除以面積設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：41sFd 裝配時(shí)須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。1. 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度2.受軸向載荷的緊螺栓連接受軸向載荷的緊螺栓連接裝配時(shí)不須要擰緊s3 . 1螺

31、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。4/210dFs拉應(yīng)力：拉應(yīng)力：1. 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度扭剪應(yīng)力：扭剪應(yīng)力：16/3111dTWTT16/2)(3120ddtgFvs)(212vtgdd對(duì)于對(duì)于M10M68的單線粗牙普通鋼制螺紋，可?。旱膯尉€粗牙普通鋼制螺紋，可?。?tgv v f v=0.17， d2 /d1=1.04-1.08, 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：223ssca22)5 . 0( 3ss由此可見，對(duì)于M10M64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

32、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%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。3.14210ssdFca強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：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)緊力預(yù)緊力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷橫向載荷F。Ks -防滑系數(shù)，常取防滑系數(shù)，常取 Ks=1.11.5fiFKFs0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=0.10.15i-接合面數(shù)接合面數(shù) 上圖m=1,下圖m=2若取若取f =0.15， Ks =1.2, i=1, 則：則：F0 8F結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大FF

33、FF/2F/2F0F0F0F0潘存云教授研制潘存云教授研制FF/2F/22. 受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： a. 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b. 采用無間隙的鉸制孔螺栓。采用無間隙的鉸制孔螺栓。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，則缸，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：p D2/4F = =zpFFD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受載受載變形變形特別注意，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

34、力后螺栓受拉伸長(zhǎng)螺栓受拉伸長(zhǎng)b0被連接件受壓縮短被連接件受壓縮短m0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: 0F1F0 被連接件放松了 +b0m0 - - 潘存云教授研制松弛松弛狀態(tài)狀態(tài)預(yù)緊預(yù)緊狀態(tài)狀態(tài)b0F0F0m0FFF0F0FFFFF2F2F2=F+F1F1F1 潘存云教授研制潘存云教授研制b0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F2F1FF0F0m0F0b0C0arctgCbarctgCm潘存云教授研制力力

35、螺栓變形螺栓變形arctgCb-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- - Fm= F0 - - Cm F2= F0 + + Fb= F0 + +Cb Cb +CmF=FF2FbF0代入得：代入得：表表3-2 螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)墊片類型墊片類型 金屬墊片或無墊片金屬墊片或無墊片 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考慮到螺栓在總拉力的作用下可能需要補(bǔ)充擰緊，須考慮到螺栓在總拉力的作用下可能需要

36、補(bǔ)充擰緊，須計(jì)入扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。計(jì)入扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。 對(duì)于受軸向變載荷的重要連接，螺栓所受工作載荷在對(duì)于受軸向變載荷的重要連接，螺栓所受工作載荷在0F之間變化，因而螺栓所受總拉力在之間變化，因而螺栓所受總拉力在F0F2之間變化。之間變化。3.14212ssdFca校核公式：校核公式：設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：3 . 1421sFd 設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按受靜載荷進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，初定設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按受靜載荷進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，初定螺栓直徑，然后校核其疲勞強(qiáng)度。螺栓直徑，然后校核其疲勞強(qiáng)度。校核公式：校核公式：2221minmaxambbadFCCCssss三承受橫向載荷的鉸制孔用螺栓連接三承受橫向載荷的鉸制

37、孔用螺栓連接 這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在連接結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切。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，單位為螺栓所受的工作剪力，單位為N；Pmin0PssLdF mdF204Lminmin鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓F FF Fd0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（可取螺栓螺栓剪切面的直徑（可取螺栓 孔直徑），單位為孔直徑），單位為mm；Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小螺栓桿與孔壁擠壓面的最小 高度，高度， 單位

38、為單位為mm；四、螺栓的材料和許用應(yīng)力四、螺栓的材料和許用應(yīng)力 1. 1.螺紋連接件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、

39、40Cr、 30CrMnSi等合金鋼。等合金鋼。墊圈：墊圈：Q235、15、 35彈簧墊圈：彈簧墊圈： 65Mn 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6.8或或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 10 122.2.螺紋連接件的許用應(yīng)力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)

40、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： 許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力：許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力： SssssSsPsPSss-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)，其取值詳見下頁(yè)表。安全系數(shù)，其取值詳見下頁(yè)表。潘存云教授研制表表3-7 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

41、型受載類型 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鉸制孔用螺鉸制孔用螺栓連接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3 34 4 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

42、螺栓數(shù)目和分布形式。為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)合面受力均勻，通常連接結(jié)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)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。軸對(duì)稱的簡(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 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潘存云教授研制FFa) 對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平衡于工作載荷的方向上對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在

43、平衡于工作載荷的方向上成排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；成排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理!b) 當(dāng)螺栓連接彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接當(dāng)螺栓連接彎矩或轉(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。接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。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c) 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

44、 剪零件來承受橫向載荷。剪零件來承受橫向載荷。60CCEE60扳手空間的尺寸見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB潘存云教授研制對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的對(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。間距不大于下表所推薦的取值。t0螺栓間距t0工作壓力 (MPa)7d 5.5d 4.5d 4d 3.5d 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)的分度和劃線，通常分為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和劃線，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)。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和便于加工裝

45、配，同一螺栓組中的為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和便于加工裝配，同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同。螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同。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。采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面支承面不平支承面不平支承面傾斜支承面傾斜采用斜墊圈采用斜墊圈二、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

46、析的目的：根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓根據(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。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)： a)a)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、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同； c)c)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。受力分析的類型：受力分析的類型：b)b)螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合；螺栓組的對(duì)稱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M1受軸向載荷的螺

47、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，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載線平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，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)緊力通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，當(dāng)連接要有保證的殘的作用，當(dāng)連接要有保證的殘余預(yù)緊力為余預(yù)緊力為F1時(shí)，每個(gè)螺栓所承時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷受的總載荷F2為：為：zFFF2= F1 + Fp潘存云教授研制DF F FF潘存云教授研制潘存云教授研制（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受

48、工作剪力為：對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為：（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：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。2 2受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接zFFFKzifFs0fziFKFs0或或Ks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 =1.11.5。鉸制孔螺栓FFFF普通螺栓潘存云教授研制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

49、力情況是不同的。3受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接TKfrFfrFfrFsz02010 TrFziii1 采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩抵抗轉(zhuǎn)矩T。 采用鉸制孔用螺栓，是靠螺采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩作用來抵抗轉(zhuǎn)矩T。iirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmaxziirfTKF1s0TrmaxFmaxr1fF0fF0r2riFi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)=KriiirKF剪切力與距離r的比值為常數(shù)潘存云

50、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)稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，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o-o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 F0p ( F0引起引起)F2p2( F2引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li iiLFLFmaxmax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。iiLKF

51、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： F1F2潘存云教授研制F1m 強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力Fm F2m F1 F F2 C2 單個(gè)螺栓的受力分析：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的受力分析：Om 力力 變形變形 Ob ziLFM1ii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。C1 B2 B1 iiLFL

52、Fmaxmax由：iiLLFFmaxmax求得最大工作載荷ZiLMLF12imaxmaxA F0 0maxPPWMAzFss00minPWMAzFs螺栓的總拉力：螺栓的總拉力：max1maxmbb02FFFCCCFF 為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)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：間隙，要求：表3-5 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 當(dāng)螺栓組連接受橫向或軸向載荷時(shí)，認(rèn)為各螺栓當(dāng)螺栓組連接受橫向或軸向載荷時(shí)，認(rèn)為各螺

53、栓均勻承載；均勻承載； 當(dāng)螺栓組連接受扭矩當(dāng)螺栓組連接受扭矩T 時(shí)，認(rèn)為離形心距離最遠(yuǎn)時(shí)，認(rèn)為離形心距離最遠(yuǎn)的螺栓受力最大；的螺栓受力最大； 當(dāng)螺栓組連接受傾覆力矩當(dāng)螺栓組連接受傾覆力矩M 時(shí)，認(rèn)為離傾覆軸線時(shí)，認(rèn)為離傾覆軸線距離最遠(yuǎn)的受拉側(cè)的螺栓受力最大；距離最遠(yuǎn)的受拉側(cè)的螺栓受力最大； 5組合受力情況組合受力情況 在實(shí)際連接中，螺栓組所受的工作載荷常常是在實(shí)際連接中，螺栓組所受的工作載荷常常是以上四種簡(jiǎn)單狀態(tài)的不同組合。應(yīng)根據(jù)具體情況作以上四種簡(jiǎn)單狀態(tài)的不同組合。應(yīng)根據(jù)具體情況作具體分析。具體分析。對(duì)受拉螺栓：對(duì)受拉螺栓： 按軸向載荷或傾覆力矩確定螺栓的工作載荷按軸向載荷或傾覆力矩確定螺栓

54、的工作載荷F； 按橫向載荷或扭矩確定螺栓的預(yù)緊力按橫向載荷或扭矩確定螺栓的預(yù)緊力F0；對(duì)受剪螺栓：對(duì)受剪螺栓： 按橫向載荷或扭矩確定工作剪力按橫向載荷或扭矩確定工作剪力F ，求出受力最，求出受力最大的螺栓。大的螺栓。3 35 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+ CmCbF 0 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

55、 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%潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F0m 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 ） 措施三：措施三：綜合措施（綜合措施（ Cb Cm , F1 F ）F F F1 F2 bF0m 雖然F = =F但有F F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小F = =F， F1 = =F1F F前兩種措施會(huì)導(dǎo)致殘余預(yù)緊力減小，使密封性能降低。為保證可靠工作，可適當(dāng)增大預(yù)緊力。F2F FF1

56、 b FF1F雖然F = =F但有F FF2 2FF3 3FF4 4FF5 510圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。螺螺栓栓桿桿F F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1015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)

57、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。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支承面不平支承面不平三、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)力力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面潘存云教授研制被連接件變形太大被連接件變形太大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

58、從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制五、采用特殊制造工藝五、采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋冷鐓頭部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高疲勞強(qiáng)度提高30% 比車削 表面處理：表面處理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。提高疲勞強(qiáng)度。球面墊圈球面墊圈采用球面墊圈和腰環(huán)采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的螺栓可以保證螺栓的裝配精度。裝配精度。腰環(huán)螺栓腰環(huán)螺栓一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋類類型型運(yùn)動(dòng)形式有：運(yùn)動(dòng)形式有：3 36 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和

59、螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。作用：作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng) 按用按用途分途分傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋滑動(dòng)螺旋滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋按摩擦按摩擦性質(zhì)分性質(zhì)分傳遞動(dòng)力傳遞動(dòng)力 傳遞運(yùn)動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng), ,要求精度高要求精度高調(diào)整相對(duì)位置調(diào)整相對(duì)位置螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿移動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿移動(dòng) 調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)螺旋螺旋在螺旋和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充以滾珠，這樣就使螺旋面的滑動(dòng)摩擦成為滾動(dòng)摩擦。外循環(huán)外循環(huán)滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦 滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦組成：組成：螺桿、

60、螺桿、螺母、滾珠螺母、滾珠返回通道返回通道類型：類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)返回通道返回通道返回通道返回通道不離開螺旋表面，每圈有一個(gè)反向器反向器（返回通道）反向器（返回通道）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1)1)摩擦損失小、摩擦損失小、效率在效率在90%以上；以上； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1)1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降、飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降、 數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人。數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人。 2)磨損很小，傳動(dòng)精度高；磨損很小，傳動(dòng)精度高；3)不自鎖，可實(shí)現(xiàn)直線不自鎖，可實(shí)現(xiàn)直線 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；2)2)有些機(jī)構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另