第8章：螺紋連接學習教案

1、會計學1第第8章：螺紋章：螺紋(luwn)連接連接第一頁，共66頁。標準件標準件n 尺寸、結構、材料、精度、公差配合以及制圖尺寸、結構、材料、精度、公差配合以及制圖要求等具有統(tǒng)一標準的零部件，如螺栓、螺釘要求等具有統(tǒng)一標準的零部件，如螺栓、螺釘、螺母、墊圈、鉚釘、銷、鍵等連接件以及滾、螺母、墊圈、鉚釘、銷、鍵等連接件以及滾動軸承、聯(lián)軸器等部件動軸承、聯(lián)軸器等部件n 標準件是機械標準件是機械(jxi)產(chǎn)品中使用數(shù)量大的零部產(chǎn)品中使用數(shù)量大的零部件件n 標準件由專業(yè)廠按照標準進行大批量生產(chǎn)，可標準件由專業(yè)廠按照標準進行大批量生產(chǎn)，可降低成本、保證質量和可靠性、提高互換性降低成本、保證質量和可靠性、

2、提高互換性第1頁/共66頁第二頁，共66頁。聯(lián)接聯(lián)接(lin ji)與動力與動力(dngl)源組合源組合零件零件(ln jin)構件構件機構機構機器機器靜聯(lián)接靜聯(lián)接動聯(lián)接動聯(lián)接( (運動副運動副) )靜聯(lián)接靜聯(lián)接動聯(lián)接動聯(lián)接（運動副）（運動副）可拆聯(lián)接：可拆聯(lián)接：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接：鉚接、焊接、膠接等：鉚接、焊接、膠接等聯(lián)接聯(lián)接聯(lián)接件與被聯(lián)接件的組合聯(lián)接件與被聯(lián)接件的組合 第2頁/共66頁第三頁，共66頁。第二節(jié)第二節(jié)F引言引言F螺紋的種類螺紋的種類(zhngli)(zhngli)及主要參數(shù)及主要參數(shù)F螺紋副的受力分析與自鎖螺紋副的受力分析

3、與自鎖F螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型F螺紋聯(lián)接的預緊與防松螺紋聯(lián)接的預緊與防松F螺栓聯(lián)接的設計計算螺栓聯(lián)接的設計計算F螺栓組聯(lián)接的設計計算螺栓組聯(lián)接的設計計算F螺旋傳動螺旋傳動第3頁/共66頁第四頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)的形成的形成n螺紋聯(lián)接件表面形狀為螺紋螺紋聯(lián)接件表面形狀為螺紋n傾斜傾斜(qngxi)線繞在圓柱體上形成螺旋線線繞在圓柱體上形成螺旋線n平面圖形沿螺旋線形成螺紋平面圖形沿螺旋線形成螺紋螺旋線螺旋線平面圖形平面圖形第4頁/共66頁第五頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)的類的類型型(1)(1)用途用途(yngt)固定固定(gdng)(g

4、dng)螺紋螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋測量螺紋測量螺紋傳動螺紋傳動螺紋第5頁/共66頁第六頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)的類的類型型(2)(2)螺旋線方向螺旋線方向(fngxing)（旋向）（旋向）右旋螺紋右旋螺紋(luwn)：常用：常用左旋螺紋左旋螺紋(luwn)：特殊要求：特殊要求旋向判斷旋向判斷(1)(1)軸線垂直軸線垂直時時， 右邊高右邊高右旋右旋 左左邊高邊高左旋左旋(2)(2)右手右手旋，前進旋，前進右旋右旋 左手左手旋，前進旋，前進左旋左旋第6頁/共66頁第七頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)的類的類型型(2)(2)補充（左旋補充（左旋(zu xun)螺紋應

5、用）螺紋應用）自行車的左側腳踏自行車的左側腳踏船用螺旋槳船用螺旋槳第7頁/共66頁第八頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)的類的類型型(3)(3)螺旋線數(shù)目螺旋線數(shù)目(shm)單頭螺紋單頭螺紋(luwn)：易自：易自鎖鎖多頭螺紋多頭螺紋：傳動能力強：傳動能力強第8頁/共66頁第九頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)的類型的類型(4)(4)軸向剖面形狀軸向剖面形狀(xngzhun)（螺紋牙型）（螺紋牙型）三角形螺紋：常用三角形螺紋：常用(chn yn)(chn yn)于聯(lián)于聯(lián)接接矩形螺紋：用于傳動矩形螺紋：用于傳動梯形螺紋：常用梯形螺紋：常用(chn yn)(chn yn)于

6、傳動于傳動鋸齒形螺紋：常用鋸齒形螺紋：常用(chn yn)(chn yn)于傳于傳動，單向受載動，單向受載第9頁/共66頁第十頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)的類的類型型(5)(5)公（外）螺紋與母公（外）螺紋與母（內）螺紋，組合（內）螺紋，組合稱為稱為(chn wi)(chn wi)螺螺紋聯(lián)接紋聯(lián)接第10頁/共66頁第十一頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)的類的類型型(5)(5)補充補充(bchng)（加工方法）（加工方法）碾制碾制車削車削Header blankMoving die plateFixed die plate第11頁/共66頁第十二頁，共66頁。螺紋

7、螺紋(luwn)(luwn)的類的類型型(6)(6)圓柱圓柱(yunzh)(yunzh)螺紋螺紋與圓錐螺紋與圓錐螺紋母體母體(mt)形狀形狀第12頁/共66頁第十三頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)的主的主要參數(shù)要參數(shù)大徑大徑d、D：最大直徑：最大直徑(zhjng)公稱直徑公稱直徑(zhjng)小徑小徑d1：外螺紋的危險剖面直徑：外螺紋的危險剖面直徑(zhjng) 強度直徑強度直徑(zhjng)中徑中徑d2、D2：假想直徑：假想直徑(zhjng)，牙型溝槽寬與牙的寬度相等，牙型溝槽寬與牙的寬度相等 計算直徑計算直徑(zhjng)螺距螺距P：相鄰兩牙軸向距離：相鄰兩牙軸向距離導程導程

8、S：同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離，：同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離，S = nP升角升角y ：螺紋與其軸線：螺紋與其軸線(zhu xin)的垂直平面所成的夾角的垂直平面所成的夾角牙型角牙型角a ：螺紋兩側邊的夾角：螺紋兩側邊的夾角M8M8第13頁/共66頁第十四頁，共66頁。第三節(jié)第三節(jié)F引言引言F螺紋的種類及主要參數(shù)螺紋的種類及主要參數(shù)F螺紋副的受力分析與自鎖螺紋副的受力分析與自鎖F螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的類型的類型F螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的預緊與防松的預緊與防松F螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接(lin ji)(lin

9、ji)的設計計算的設計計算F螺栓組聯(lián)接螺栓組聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的設計計算的設計計算F螺旋傳動螺旋傳動第14頁/共66頁第十五頁，共66頁。螺紋副（螺旋螺紋副（螺旋(luxun)(luxun)副）的力副）的力學特性學特性n螺紋副作為螺紋副作為(zuwi)(zuwi)一種空間運動副，其接觸面為螺旋面一種空間運動副，其接觸面為螺旋面n螺紋在旋緊或松開過程中，螺紋之間相對移動螺紋在旋緊或松開過程中，螺紋之間相對移動n當螺桿和螺母之間受到軸向力當螺桿和螺母之間受到軸向力Q Q時，擰動螺桿或螺母，螺旋面間將產(chǎn)生摩擦力時，擰動螺桿或螺母，螺旋面間將產(chǎn)生摩擦力n螺紋副的受力決定其效率和自鎖條

10、件螺紋副的受力決定其效率和自鎖條件第15頁/共66頁第十六頁，共66頁。矩形螺紋矩形螺紋(luwn)(luwn)副的受力、效率及自副的受力、效率及自鎖鎖螺旋螺旋(luxun)副（螺母與螺桿）的相對運動副（螺母與螺桿）的相對運動 滑塊沿斜面運動滑塊沿斜面運動假設：假設：1)載荷分布在中線上載荷分布在中線上; 2)單面產(chǎn)生摩擦力單面產(chǎn)生摩擦力螺旋螺旋(luxun)升角升角d2dd1y y2d s =z pv12rRnnFty y22tandpzds y y 擰緊力擰緊力)tan(ry FFt)tan(22221ryFddFTt擰緊力矩擰緊力矩防松力防松力)tan(ry FFt)tan(2222ry

11、FddFTt防松力矩防松力矩自鎖條件自鎖條件0)tan(ryFFty y r r效率效率)tan(/tan/r ry yy y drWW第16頁/共66頁第十七頁，共66頁。三角螺紋三角螺紋(luwn)(luwn)副的受力、效率及自鎖副的受力、效率及自鎖反力反力摩擦力摩擦力當量當量(dngling)摩擦角摩擦角FnFn 900- 900- FFFFenfcos2FFncos2rcosarctanarctanee擰緊力擰緊力擰緊力矩擰緊力矩(l j)tan(2222etFddFTry)tan(etFFry)tan(22221etFddFTry)tan(etFFry防松力防松力防松力矩防松力矩效效

12、 率率自鎖條件自鎖條件0)tan(etFFryy y r re)tan(/tan/edrWWryy1. 矩形螺紋和三角螺紋哪一種效率高，宜用于傳動矩形螺紋和三角螺紋哪一種效率高，宜用于傳動？2. 矩形螺紋和三角螺紋哪一種易自鎖，宜用于聯(lián)接矩形螺紋和三角螺紋哪一種易自鎖，宜用于聯(lián)接？第17頁/共66頁第十八頁，共66頁。第四節(jié)第四節(jié)F引言引言(ynyn)(ynyn)F螺紋的種類及主要參數(shù)螺紋的種類及主要參數(shù)F螺紋副的受力分析與自鎖螺紋副的受力分析與自鎖F螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型F螺紋聯(lián)接的預緊與防松螺紋聯(lián)接的預緊與防松F螺栓聯(lián)接的設計計算螺栓聯(lián)接的設計計算F螺栓組聯(lián)接

13、的設計計算螺栓組聯(lián)接的設計計算F螺旋傳動螺旋傳動第18頁/共66頁第十九頁，共66頁。常用螺紋常用螺紋(luwn)(luwn)緊固件緊固件的類型的類型螺栓螺栓雙頭螺柱雙頭螺柱螺釘螺釘螺母螺母(lum)(lum)墊圈墊圈標準化標準化第19頁/共66頁第二十頁，共66頁。常用螺紋緊固件的材料常用螺紋緊固件的材料(cilio)(cilio)和和精度精度性能性能(xngnng)(xngnng)等等級與材料級與材料按機械性能分按機械性能分1010級（螺母等級低于螺栓）級（螺母等級低于螺栓）常用常用(chn(chn yn yn) )低碳鋼和中碳鋼低碳鋼和中碳鋼變載、沖擊用合金鋼（特殊場合用有色金屬）變載、

14、沖擊用合金鋼（特殊場合用有色金屬）螺紋公差和精度螺紋公差和精度公差：內螺紋公差：內螺紋 G G、H H外螺紋外螺紋 e e、f f、g g、h h精度：精密精度：精密中等中等 一般用途一般用途粗糙粗糙 精度要求低精度要求低第20頁/共66頁第二十一頁，共66頁。螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的基本類的基本類型（型（1 1）螺栓螺栓(lushun)(lushun)聯(lián)接聯(lián)接普通普通(ptng)螺栓（受拉螺栓螺栓（受拉螺栓）工作原理工作原理：螺栓受拉承受外載荷：螺栓受拉承受外載荷應用應用：被聯(lián)接件不太厚的常拆卸處：被聯(lián)接件不太厚的常拆卸處受剪螺栓受剪螺栓工作原理工作原理：側壁受擠壓

15、、桿橫截面受剪承受外載：側壁受擠壓、桿橫截面受剪承受外載應用應用：需精確固定兩被聯(lián)接件的相對位置：需精確固定兩被聯(lián)接件的相對位置第21頁/共66頁第二十二頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)聯(lián)接的基本類聯(lián)接的基本類型（型（2 2）雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接(lin ji)(lin ji)工作原理：螺栓受拉承受外載工作原理：螺栓受拉承受外載應用應用(yngyng)：被聯(lián)接件較厚，且常拆卸處：被聯(lián)接件較厚，且常拆卸處第22頁/共66頁第二十三頁，共66頁。螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的基本類的基本類型（型（3 3）螺釘螺釘(ludng)(ludng)聯(lián)接聯(lián)接工作原理：螺

16、釘工作原理：螺釘(ludng)受拉承受外載受拉承受外載應用：一被聯(lián)接件較厚，但不常拆卸處應用：一被聯(lián)接件較厚，但不常拆卸處第23頁/共66頁第二十四頁，共66頁。螺紋聯(lián)接的基本螺紋聯(lián)接的基本(jbn)(jbn)類型類型（4 4）緊定螺釘緊定螺釘(ludng)(ludng)聯(lián)接聯(lián)接工作原理工作原理螺釘螺釘(ludng)依賴摩擦力承受外載依賴摩擦力承受外載應用應用定位、傳遞力、定位、傳遞力、第24頁/共66頁第二十五頁，共66頁。螺紋聯(lián)接的基本螺紋聯(lián)接的基本(jbn)(jbn)類型類型（5 5）其它螺紋其它螺紋(luwn)(luwn)聯(lián)接聯(lián)接螺紋聯(lián)接類型主要根據(jù)螺紋聯(lián)接類型主要根據(jù)(gnj)受力、

17、結構形式、裝拆要求等進行選擇受力、結構形式、裝拆要求等進行選擇地腳螺栓聯(lián)接地腳螺栓聯(lián)接 吊環(huán)螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺栓聯(lián)接 T T形槽螺栓聯(lián)接形槽螺栓聯(lián)接第25頁/共66頁第二十六頁，共66頁。螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的的畫法畫法 第26頁/共66頁第二十七頁，共66頁。第五節(jié)第五節(jié)F引言引言(ynyn)(ynyn)F螺紋的種類及主要參數(shù)螺紋的種類及主要參數(shù)F螺紋副的受力分析與自鎖螺紋副的受力分析與自鎖F螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型F螺紋聯(lián)接的預緊與防松螺紋聯(lián)接的預緊與防松F螺栓聯(lián)接的設計計算螺栓聯(lián)接的設計計算F螺栓組聯(lián)接的設計計算螺栓組聯(lián)接的設計計算F螺

18、旋傳動螺旋傳動第27頁/共66頁第二十八頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)聯(lián)接的預緊（擰聯(lián)接的預緊（擰緊）緊）擰緊力矩擰緊力矩(l j)T (l j)T T1T1：螺紋：螺紋(luwn)(luwn)阻力矩阻力矩 T2 T2：摩擦力矩：摩擦力矩0.2Fd12螺栓螺栓軸向拉力軸向拉力 被聯(lián)接件被聯(lián)接件軸向壓力軸向壓力預緊力預緊力目的：提高螺紋聯(lián)接剛性、緊密性、緊固性；以及防松目的：提高螺紋聯(lián)接剛性、緊密性、緊固性；以及防松原理：預緊力和擰緊力矩原理：預緊力和擰緊力矩)tan(22221etFddFTryfrFT2第28頁/共66頁第二十九頁，共66頁。擰緊力矩擰緊力矩(l j)(l j

19、)的控制的控制測力矩測力矩(l j)(l j)扳手：扳手：手柄易變形，而手柄易變形，而 穩(wěn)定穩(wěn)定(wndng)(wndng)作刻度。手柄變形與作刻度。手柄變形與T T成正比成正比定力矩扳手：定力矩扳手：給鋼球足夠的壓緊力給鋼球足夠的壓緊力第29頁/共66頁第三十頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)聯(lián)接的聯(lián)接的防松防松問題問題(wnt)(wnt)：沖擊、震動、：沖擊、震動、 變化變化 副間副間 急劇下降急劇下降目的：防止螺旋目的：防止螺旋(luxun)(luxun)副間的相對轉動。副間的相對轉動。摩擦防松：簡便，但不可靠摩擦防松：簡便，但不可靠機械防松：增加元件，可靠機械防松：增加元件

20、，可靠破壞螺紋副：可靠，一次性破壞螺紋副：可靠，一次性彈簧墊圈對頂螺母尼龍圈鎖緊螺母開口銷帶翅墊片止動墊片fF溫度變化，材料蠕變溫度變化，材料蠕變 聯(lián)接松脫聯(lián)接松脫措施：措施：其他防松第30頁/共66頁第三十一頁，共66頁。彈簧(tnhung)墊圈對頂螺母(lum)尼龍(nlng)圈鎖緊螺母開口銷第31頁/共66頁第三十二頁，共66頁。帶翅墊片(din pin)止動墊片(din pin)第32頁/共66頁第三十三頁，共66頁。沖點法粘合法(hf)焊點(hn din)法第33頁/共66頁第三十四頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)聯(lián)接的聯(lián)接的防松防松第34頁/共66頁第三十五頁，共66

21、頁。第六節(jié)第六節(jié)F引言引言F螺紋的種類及主要參數(shù)螺紋的種類及主要參數(shù)F螺紋副的受力分析與自鎖螺紋副的受力分析與自鎖F螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型F螺紋聯(lián)接的預緊與防松螺紋聯(lián)接的預緊與防松F螺栓聯(lián)接的設計計算螺栓聯(lián)接的設計計算(j sun)(j sun)F螺栓組聯(lián)接的設計計算螺栓組聯(lián)接的設計計算(j sun)(j sun)F螺旋傳動螺旋傳動第35頁/共66頁第三十六頁，共66頁。螺紋聯(lián)接的主要失效形式和設計螺紋聯(lián)接的主要失效形式和設計(shj)(shj)準則準則松動：螺紋緊固件、被聯(lián)接件松動：螺紋緊固件、被聯(lián)接件拉斷：螺紋緊固件（螺栓拉斷：螺紋緊固件（螺栓(lushun)

22、、螺釘）、螺釘）壓潰：螺紋緊固件與被聯(lián)接件的螺紋牙壓潰：螺紋緊固件與被聯(lián)接件的螺紋牙剪斷：螺紋緊固件剪斷：螺紋緊固件滑扣：螺紋緊固件與被聯(lián)接件的螺紋牙磨損滑扣：螺紋緊固件與被聯(lián)接件的螺紋牙磨損在聯(lián)接不松滑的條件下，通過在聯(lián)接不松滑的條件下，通過(tnggu)強度強度計算確定螺紋緊固件的直徑，避免拉斷計算確定螺紋緊固件的直徑，避免拉斷第36頁/共66頁第三十七頁，共66頁。螺紋螺紋(luwn)(luwn)聯(lián)接設計的聯(lián)接設計的內容內容n選擇適當?shù)穆菁y聯(lián)接形式選擇適當?shù)穆菁y聯(lián)接形式(xngsh)n選擇螺紋緊固件的材料和精度選擇螺紋緊固件的材料和精度n確定螺紋緊固件的公稱尺寸確定螺紋緊固件的公稱尺寸n

23、確定防松和擰緊方法確定防松和擰緊方法松螺栓松螺栓(lushun)(lushun)聯(lián)接：無預緊力，只有工作拉力聯(lián)接：無預緊力，只有工作拉力緊螺栓緊螺栓(lushun)(lushun)聯(lián)接：有預緊力，還有工作拉力聯(lián)接：有預緊力，還有工作拉力第37頁/共66頁第三十八頁，共66頁。松螺栓聯(lián)接的強度松螺栓聯(lián)接的強度(qingd)(qingd)設計設計 FddF44121校核校核(xio h)設計設計(shj)受載荷形式受載荷形式軸向拉伸（工作拉力軸向拉伸（工作拉力F F）失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 ( (靜、疲勞靜、疲勞) )設計準則設計準則保證螺栓拉伸強度保證螺栓拉伸強度強度條件：強度條件：

24、第38頁/共66頁第三十九頁，共66頁。無其它載荷無其它載荷(zi h)(zi h)的緊螺栓聯(lián)接的強度的緊螺栓聯(lián)接的強度設計設計受載荷形式受載荷形式軸向拉伸（預緊力軸向拉伸（預緊力FF）、扭力）、扭力T T失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 ( (拉、扭綜合作用拉、扭綜合作用(zuyng)(zuyng)設計準則設計準則保證螺栓拉伸強度保證螺栓拉伸強度強度條件：強度條件： ee 設計計算方法：設計計算方法：螺紋螺紋(luwn)(luwn)力矩力矩TT剪應力剪應力預緊拉力預緊拉力F F拉應力拉應力3 . 1)5 . 0(332222e校核式校核式 :2 . 521dFe.251Fd設計式設計式:TF

25、F421dFr5 . 0162)tan(1631231ddFdTe第39頁/共66頁第四十頁，共66頁。受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度(qingd)(qingd)設計設計普通普通(ptng)螺栓（螺栓（受拉螺栓）受拉螺栓）鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓(lushun)（受剪螺栓（受剪螺栓(lushun)）普通螺栓與絞制孔螺栓的普通螺栓與絞制孔螺栓的失效形式是否失效形式是否相同？相同？第40頁/共66頁第四十一頁，共66頁。FR/2FR/2FR受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度(qingd)(qingd)設計設計問題：預緊力問題：預緊力F應滿足的條件應滿足的

26、條件?依據(jù)依據(jù)(yj)：被聯(lián)接件不滑移：被聯(lián)接件不滑移界面摩擦力界面摩擦力FRRFF2 . 1RFF2 . 1受載荷形式受載荷形式(xngsh)(xngsh)軸向拉伸（預緊力軸向拉伸（預緊力FF）、）、 扭力扭力T T、橫向載荷、橫向載荷FRFR失效形式失效形式(xngsh)(xngsh)螺栓拉斷螺栓拉斷 ( (拉扭綜合作用拉扭綜合作用) )設計準則設計準則保證螺栓拉伸強度保證螺栓拉伸強度強度條件：強度條件： ee 設計計算方法：設計計算方法：FRFFRF2 . 521dFe.251Fd普通螺栓普通螺栓橫向載荷過大的情況下，不適宜用普通螺栓。為何？橫向載荷過大的情況下，不適宜用普通螺栓。為何？

27、第41頁/共66頁第四十二頁，共66頁。受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度(qingd)(qingd)設設計計絞制螺栓絞制螺栓(lushun)受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中: :軸向拉伸軸向拉伸F F 、扭力、扭力T(T(預緊力小，計算時可忽略預緊力小，計算時可忽略) ) 工作工作(gngzu)(gngzu)時：橫向載荷時：橫向載荷FRFR失效形式失效形式側面壓潰及螺栓剪切側面壓潰及螺栓剪切設計準則設計準則保證擠壓、剪切強度保證擠壓、剪切強度強度條件：強度條件： pppp、 設計計算方法：設計計算方法：擠壓強度：擠壓強度：剪切強度：剪切強度：minpRpdhF4

28、2mdFRFRFR第42頁/共66頁第四十三頁，共66頁。受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的強度設的強度設計計受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中: 軸向拉伸軸向拉伸F 、 扭力扭力T工作時，再承受工作時，再承受(chngshu)工作載荷工作載荷F螺栓所受的總拉力螺栓所受的總拉力:F0 = F+F ?TFFFFF0F0須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調條件須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調條件(tiojin)求解求解第43頁/共66頁第四十四頁，共66頁。受軸向載荷的緊螺栓受軸向載荷的緊螺栓(lushun)(lushun)聯(lián)接的聯(lián)接的強度設計強度設計變形協(xié)調

29、變形協(xié)調(xitio)(xitio)條件條件1= 1= b bF0F+FF0=F+F 1 b 1 bTFFFFF0F0FFFF預緊預緊F F受載受載F F螺栓螺栓(lushun)(lushun)被聯(lián)接件被聯(lián)接件拉力拉力F F，伸長，伸長 1 1壓力壓力F F，壓縮，壓縮 b b拉力拉力F F0 0, , 伸長伸長 1 1+ + 1 1壓力壓力F F, , 壓縮壓縮 b b - -b b未預緊未預緊未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形FF第44頁/共66頁第四十五頁，共66頁。受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接的強度(qingd)(qingd)設計設計壓縮彈簧

30、壓縮彈簧c2被聯(lián)接件被聯(lián)接件拉伸彈簧拉伸彈簧c1螺栓螺栓F 壓縮壓縮(y su)(y su)彈簧受力：彈簧受力：FF拉伸彈簧受力：拉伸彈簧受力：FF均等于預緊力均等于預緊力21ccF21ccFFcccFcFFFcccFcFF2122 21110第45頁/共66頁第四十六頁，共66頁。受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的強度設的強度設計計受力變形受力變形(bin xng)關系關系形變形變(xngbin)力力F F 1 bFFF0F被聯(lián)接件被聯(lián)接件螺栓螺栓 bCFAEF NoImageFcccFF212 FcccFF212 FcccFF2110FFcc01

31、2FFFcc012提高被聯(lián)接件剛度提高被聯(lián)接件剛度c c1 1：螺栓剛度：螺栓剛度c c2 2：被聯(lián)接件剛度：被聯(lián)接件剛度第46頁/共66頁第四十七頁，共66頁。受軸向載荷受軸向載荷(zi h)(zi h)的緊螺栓聯(lián)接的強的緊螺栓聯(lián)接的強度設計度設計靜載荷靜載荷(zi h)螺紋螺紋(luwn)(luwn)力矩力矩TT剪應力剪應力總拉力總拉力F F0 0拉應力拉應力4210dFr5 . 0162)tan(16312031ddFdTe校核式校核式 :2 . 5210dFe.2501Fd設計式設計式:第47頁/共66頁第四十八頁，共66頁。受軸向載荷受軸向載荷(zi h)(zi h)的緊螺栓聯(lián)接的強

32、度的緊螺栓聯(lián)接的強度設計設計變載荷變載荷(zi h)工作載荷在工作載荷在F1F1F2F2之間變化之間變化(binhu)(binhu)；螺栓受力在；螺栓受力在F01F01F02F02之間變化之間變化(binhu)(binhu)力時間OF2F1工作載荷變化變形O力 21112010222cccFFFFFa)(22112112acaacccdFFAF螺栓拉力變幅螺栓拉力變幅螺栓應力幅螺栓應力幅第48頁/共66頁第四十九頁，共66頁。提高螺栓提高螺栓(lushun)(lushun)聯(lián)接強聯(lián)接強度的措施度的措施改善改善(gishn)(gishn)螺紋牙間受力分配螺紋牙間受力分配機理：螺栓受拉：機理：螺栓

33、受拉： 自上而下積累，自上而下積累，p p逐漸變大逐漸變大螺母受壓：螺母受壓： 自上而下積累，自上而下積累，p p逐漸變小逐漸變小措施：措施： 采用受拉螺母：懸置螺母和環(huán)槽螺母采用受拉螺母：懸置螺母和環(huán)槽螺母 采用內斜螺母采用內斜螺母(lum)(lum)：最下面幾圈易變形：最下面幾圈易變形 采用均載裝置：鋼絲螺套采用均載裝置：鋼絲螺套 螺栓螺栓p p 螺母螺母p p 螺母采用有色金屬等（螺母采用有色金屬等（E E小，變形?。┬?，變形?。┏摻z螺套，皆采用變形協(xié)調條件除鋼絲螺套，皆采用變形協(xié)調條件內斜螺母環(huán)槽螺母懸置螺母第49頁/共66頁第五十頁，共66頁。提高螺栓提高螺栓(lushun)(lu

34、shun)聯(lián)接強度聯(lián)接強度的措施的措施減小附加減小附加(fji)(fji)應力應力措施措施(cush)(cush)：改善被聯(lián)件結構：改善被聯(lián)件結構第50頁/共66頁第五十一頁，共66頁。提高螺栓聯(lián)接提高螺栓聯(lián)接(lin ji)(lin ji)強度的強度的措施措施減輕減輕(jinqng)(jinqng)應力集中應力集中主要在加工主要在加工(ji gng)和結構處理時考慮和結構處理時考慮第51頁/共66頁第五十二頁，共66頁。提高螺栓聯(lián)接提高螺栓聯(lián)接(lin ji)(lin ji)強度強度的措施的措施降低降低(jingd)(jingd)應力幅應力幅措施：通過降低措施：通過降低(jingd)(jin

35、gd)螺栓剛度，提高被聯(lián)件剛度螺栓剛度，提高被聯(lián)件剛度第52頁/共66頁第五十三頁，共66頁。第七節(jié)第七節(jié)F引言引言F螺紋的種類及主要參數(shù)螺紋的種類及主要參數(shù)F螺紋副的受力分析與自鎖螺紋副的受力分析與自鎖F螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型螺紋緊固件與螺紋聯(lián)接的類型(lixng)(lixng)F螺紋聯(lián)接的預緊與防松螺紋聯(lián)接的預緊與防松F螺栓聯(lián)接的設計計算螺栓聯(lián)接的設計計算F螺栓組聯(lián)接的設計計算螺栓組聯(lián)接的設計計算F螺旋傳動螺旋傳動第53頁/共66頁第五十四頁，共66頁。螺栓螺栓(lushun)(lushun)組及其設計組及其設計n 螺栓螺栓(lushun)(lushun)通通常成組使用，構成螺常成組使

36、用，構成螺栓栓(lushun)(lushun)組組n 螺栓螺栓(lushun)(lushun)組組采用相同材料和尺寸采用相同材料和尺寸的螺栓的螺栓(lushun)(lushun)n 螺栓螺栓(lushun)(lushun)組組的設計主要確定聯(lián)接的設計主要確定聯(lián)接形式、螺栓形式、螺栓(lushun)(lushun)數(shù)目及數(shù)目及其分布其分布第54頁/共66頁第五十五頁，共66頁。螺栓組聯(lián)接螺栓組聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的受力分析的受力分析（1 1）假設：（假設：（1 1）被聯(lián)接件為剛體）被聯(lián)接件為剛體 （2 2）各螺栓拉伸）各螺栓拉伸(l shn)(l shn)或剪切剛度相同，或剪切剛

37、度相同，F(xiàn)F相同相同 （3 3）螺栓應變沒有超出彈性范圍）螺栓應變沒有超出彈性范圍四種四種(s zhn(s zhn) )典型情況：典型情況： 受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接 受旋轉力矩的螺栓組聯(lián)接受旋轉力矩的螺栓組聯(lián)接 受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接 受翻轉力矩的螺栓組聯(lián)接受翻轉力矩的螺栓組聯(lián)接概述概述目的：確定最大承載螺栓及其載荷目的：確定最大承載螺栓及其載荷第55頁/共66頁第五十六頁，共66頁。螺栓組聯(lián)接螺栓組聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的受力分析的受力分析（2 2）軸向力軸向力條件：條件：FQFQ通過通過(tnggu)(tnggu)螺栓組的對稱中心，

38、且平行于螺栓軸線螺栓組的對稱中心，且平行于螺栓軸線工作工作(gngzu)(gngzu)載荷載荷zFFQ/式中：式中：z z螺栓個數(shù)螺栓個數(shù)FQFF第56頁/共66頁第五十七頁，共66頁。螺栓組聯(lián)接螺栓組聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的受力分析（的受力分析（3 3）橫向橫向(hn xin)(hn xin)力力條件條件(tiojin)(tiojin)：FRFR作用線通過螺栓組的對稱中心，且垂直于螺栓軸線作用線通過螺栓組的對稱中心，且垂直于螺栓軸線(a) 受拉螺栓聯(lián)接受拉螺栓聯(lián)接(b) 受剪螺栓聯(lián)接受剪螺栓聯(lián)接RfsFkmzFmzFkFsRf即：螺桿受剪力側壁受擠壓螺桿受剪力側壁受擠壓各螺栓受

39、載均等各螺栓受載均等zFFRs第57頁/共66頁第五十八頁，共66頁。螺栓組聯(lián)接螺栓組聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的受力分析的受力分析（4 4）TkrFfziis1ziisfrTkF1即(a) 受拉螺栓受拉螺栓(lushun)聯(lián)接聯(lián)接（甲）(b) 受剪螺栓受剪螺栓(lushun)聯(lián)接聯(lián)接TrFziisi1maxmaxrFrFsisiziisrrTF12maxmax旋轉力矩旋轉力矩第58頁/共66頁第五十九頁，共66頁。螺栓螺栓(lushun)(lushun)組聯(lián)接的受力分組聯(lián)接的受力分析（析（5 5）翻轉翻轉(fn zhun)(fn zhun)力矩力矩1.10 2.94.7 5.6MziiirFM1maxmaxrFrFiiziirrMF12maxmax第59頁/共66頁第六十頁，共66頁。螺栓組聯(lián)接螺栓組聯(lián)接(lin ji)(lin ji)的受力分析（的受力分析（6 6）小結小結(xioji)(xioji)相同：相同：F0為為F與與F的組合的組合(zh)不同：不同：FQ時各工作載荷相等，時各工作載荷相等，M時各工作載荷不