機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì) 螺紋連接螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第一頁(yè)，共163頁(yè)。 設(shè)計(jì)者思維設(shè)計(jì)者思維(swi) 作為工程師，需要在機(jī)械設(shè)計(jì)中正確選用各作為工程師，需要在機(jī)械設(shè)計(jì)中正確選用各種螺紋連接：種螺紋連接：螺紋連接有哪些類型？螺紋連接有哪些類型？螺紋連接的主要參數(shù)是什么？螺紋連接的主要參數(shù)是什么？螺紋連接的受力特性分為哪些類型？螺紋連接的受力特性分為哪些類型？螺紋連接的主要失效形式是什么？螺紋連接的主要失效形式是什么？螺栓和螺母是采用什么材料制造出來(lái)的？螺栓和螺母是采用什么材料制造出來(lái)的？如何正確進(jìn)行螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？如何正確進(jìn)行螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？在螺栓組中如何確定螺栓

2、公稱直徑在螺栓組中如何確定螺栓公稱直徑(zhjng)d的大的大??？?。恳话愕穆菁y連接為什么要采取必要的預(yù)緊？一般的螺紋連接為什么要采取必要的預(yù)緊？如何采取螺紋連接的防松措施？如何采取螺紋連接的防松措施？螺旋傳動(dòng)與螺紋連接有什么關(guān)系？螺旋傳動(dòng)與螺紋連接有什么關(guān)系？ 設(shè)計(jì)者思維設(shè)計(jì)者思維第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第1頁(yè)/共162頁(yè)第二頁(yè)，共163頁(yè)。 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單(jindn)實(shí)例實(shí)例 螺紋連接是應(yīng)用最廣泛的連接類型之一。圖4-1所示的是一減速器上的部分螺紋連接件。其中有用于減速器箱蓋、軸承旁的連接螺栓(lushun)，用于軸承端蓋的連接螺釘，以及與地基連接的地腳螺栓

3、(lushun)等。圖4-1 減速器第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第2頁(yè)/共162頁(yè)第三頁(yè)，共163頁(yè)。4.1螺紋螺紋(luwn)及其螺紋及其螺紋(luwn)連接連接 零件構(gòu)件部件機(jī)器連接連接連接動(dòng)連接：被連接零件(ln jin)可相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副靜連接(linji)：被連接(linji)零件無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件（1）可拆連接：螺紋、鍵、銷、成型連接（2）不可拆連接：鉚接、焊接、膠結(jié)（3）過(guò)盈配合：溫差法裝入可拆 壓如法裝入不可拆u1連接的作用連接的作用： u2連接的分類連接的分類： 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第3頁(yè)/共162頁(yè)第四頁(yè)，共163頁(yè)。螺紋

4、分為內(nèi)螺紋和外螺紋，二者共同組成(z chn)螺旋副。 n連接螺紋(luwn)：用于連接的螺紋(luwn)n傳動(dòng)螺紋(luwn)：用于傳動(dòng)的螺紋(luwn)母體(mt)形狀 圓柱螺紋 圓錐螺紋 牙型 三角螺紋 矩形螺紋 梯形螺紋 鋸齒形螺紋 此外，螺紋還有米制和英制，左旋和右旋，單線、雙線和多線之分。一般的螺紋常采用一般的螺紋常采用右旋螺紋右旋螺紋。 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第4頁(yè)/共162頁(yè)第五頁(yè)，共163頁(yè)。u1連接連接(linji)螺紋螺紋 要求要求(yoqi)自鎖自鎖三角形螺紋三角形螺紋n（1）普通(ptng)螺紋（=60）以大徑d為公稱直徑 n 粗牙：常用的聯(lián)接

5、螺紋n 細(xì)牙：用于薄壁件或密封處普通螺紋 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第5頁(yè)/共162頁(yè)第六頁(yè)，共163頁(yè)。n（2）管螺紋（=55） （英制） 一般管路聯(lián)接(lin ji)n 圓柱：螺紋中線與管軸線平行n 牙頂圓角，旋合后無(wú)隙，密封性好n 圓錐：螺紋中線與管子軸線不平行，自密封性好圓柱(yunzh)管螺紋 圓錐(yunzhu)管螺紋 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第6頁(yè)/共162頁(yè)第七頁(yè)，共163頁(yè)。圖4-3 粗牙螺紋(luwn)與細(xì)牙螺紋(luwn)n 同一公稱直徑的普通螺紋，可以(ky)有多種螺距，其中螺距最大的螺紋稱為粗牙螺紋，其余都稱為細(xì)牙螺紋，如圖4

6、-3所示。 第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第7頁(yè)/共162頁(yè)第八頁(yè)，共163頁(yè)。 對(duì)于左旋(zu xun)螺紋，應(yīng)在螺紋尺寸代號(hào)之后加注左旋(zu xun)代號(hào)“LH”； 對(duì)于粗牙螺紋，在螺紋尺寸代號(hào)中不注出螺距值。 標(biāo)記示例：M16，表示公稱直徑為16 mm的粗牙螺紋；M10 1.25LH，表示公稱直徑為10 mm的左旋(zu xun)細(xì)牙螺紋，螺距P為1.25 mm。n螺紋的完整(wnzhng)標(biāo)記由螺紋代號(hào)、中徑公差帶代號(hào)組成。第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第8頁(yè)/共162頁(yè)第九頁(yè)，共163頁(yè)。u2傳動(dòng)傳動(dòng)(chundng)螺紋

7、螺紋 n（1）矩形螺紋（=0） n 效率高，牙根強(qiáng)度(qingd)差，磨損難補(bǔ)償矩形(jxng)螺紋第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第9頁(yè)/共162頁(yè)第十頁(yè)，共163頁(yè)。n（2）梯形(txng)螺紋（=30）n 效率較高，牙根強(qiáng)，對(duì)中好，n 磨損后用剖分螺母補(bǔ)償間隙常用梯形(txng)螺紋第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第10頁(yè)/共162頁(yè)第十一頁(yè)，共163頁(yè)。n（3）鋸齒形螺紋（ 工作面=3 n 非工作面=30）n 兼?zhèn)渚匦?、梯形螺紋的優(yōu)點(diǎn)(yudin)，n 非工作面牙根圓角大，強(qiáng)度高鋸齒形螺紋(luwn)第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(lux

8、un)傳動(dòng)傳動(dòng)第11頁(yè)/共162頁(yè)第十二頁(yè)，共163頁(yè)。螺紋(luwn)的主要參數(shù) u1螺紋螺紋(luwn)的直徑的直徑 大徑d公稱直徑（查標(biāo)準(zhǔn)）小徑d1計(jì)算直徑（強(qiáng)度計(jì)算）中徑d2幾何(j h)直徑（幾何(j h)計(jì)算和配合性質(zhì)的直徑）圖4-5 螺紋的主要幾何參數(shù)第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第12頁(yè)/共162頁(yè)第十三頁(yè)，共163頁(yè)。u2螺紋螺紋(luwn)的螺距、導(dǎo)程和線數(shù)的螺距、導(dǎo)程和線數(shù) 螺距螺距P相鄰相鄰(xin ln)螺牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)間軸向距離螺牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)間軸向距離線數(shù)線數(shù)n在形成在形成(xngchng)螺紋時(shí)，所用螺旋線的條數(shù)螺紋時(shí)，所用螺旋線的條數(shù)第第4章章螺紋連接和螺

9、旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第13頁(yè)/共162頁(yè)第十四頁(yè)，共163頁(yè)。導(dǎo)程導(dǎo)程S同一螺線同一螺線(lu xin)相鄰螺牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)間軸相鄰螺牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)間軸向距離向距離 S=nP（n-線數(shù)）線數(shù)）n單線螺紋：沿一根(y n)螺旋線形成的螺紋 n多線螺紋：沿兩根以上等距螺旋線形成(xngchng)的螺紋傳動(dòng)螺紋要求效率高，故多用雙線 或多線螺紋 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第14頁(yè)/共162頁(yè)第十五頁(yè)，共163頁(yè)。u3螺紋螺紋(luwn)升角升角 螺紋升角螺紋升角 在中徑圓柱上螺旋線的切線在中徑圓柱上螺旋線的切線(qixin)與垂直于螺紋軸線與垂直于螺紋軸線 的平面間所夾的銳角，用的平面間

10、所夾的銳角，用表示表示 22tansnPddu4螺紋螺紋(luwn)的牙型角與牙側(cè)角的牙型角與牙側(cè)角 牙型角牙型角螺紋軸截面內(nèi)，牙型兩側(cè)邊的夾角牙型半角牙型半角螺紋軸截面內(nèi)，牙型側(cè)邊與橫截面的夾角第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第15頁(yè)/共162頁(yè)第十六頁(yè)，共163頁(yè)。螺紋(luwn)連接類型1 1、螺栓、螺栓(lushun)(lushun)連接連接被聯(lián)件較薄、易做成通孔處，可經(jīng)常拆卸。被聯(lián)件較薄、易做成通孔處，可經(jīng)常拆卸。n（1）普通螺栓：被聯(lián)件孔與螺栓桿有間隙(jin x)，可傳橫向、軸n 向外載n（2）鉸制孔螺栓：被聯(lián)件孔與螺栓桿過(guò)渡配合，只傳橫向n 外載第第4章章螺紋連接

11、和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第16頁(yè)/共162頁(yè)第十七頁(yè)，共163頁(yè)。第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第17頁(yè)/共162頁(yè)第十八頁(yè)，共163頁(yè)。第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第18頁(yè)/共162頁(yè)第十九頁(yè)，共163頁(yè)。2.2.雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接(linji)(linji)被聯(lián)件之一較厚、不易做成通孔，需經(jīng)常拆卸處。被聯(lián)件之一較厚、不易做成通孔，需經(jīng)常拆卸處。第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第19頁(yè)/共162頁(yè)第二十頁(yè)，共163頁(yè)。第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第20頁(yè)/共162

12、頁(yè)第二十一頁(yè)，共163頁(yè)。3.3.螺釘連接螺釘連接被聯(lián)件之一較厚、不易做成通孔，不需經(jīng)常被聯(lián)件之一較厚、不易做成通孔，不需經(jīng)常(jngchng)(jngchng)拆卸拆卸處處第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第21頁(yè)/共162頁(yè)第二十二頁(yè)，共163頁(yè)。第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第22頁(yè)/共162頁(yè)第二十三頁(yè)，共163頁(yè)。4.4.緊定螺釘連接緊定螺釘連接固定固定(gdng)(gdng)兩零件相對(duì)位置，可傳遞不大扭矩兩零件相對(duì)位置，可傳遞不大扭矩平端緊定螺釘平端緊定螺釘(ludng)錐端緊定螺釘錐端緊定螺釘(ludng)(ludng)第第4

13、章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第23頁(yè)/共162頁(yè)第二十四頁(yè)，共163頁(yè)。第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第24頁(yè)/共162頁(yè)第二十五頁(yè)，共163頁(yè)。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)螺紋連接件按制造精度分為螺紋連接件按制造精度分為A、B、C三級(jí)。三級(jí)。nA級(jí)精度級(jí)精度(jn d)最高，用于要求裝配精度最高，用于要求裝配精度(jn d)高及高及受振動(dòng)、變載受振動(dòng)、變載n 等重要連接；等重要連接； nB級(jí)多用于受載較大且經(jīng)常拆卸、調(diào)整(tiozhng)及載荷變動(dòng)的n 連接；nC級(jí)多用于一般的螺紋連接，如常用的螺栓、螺釘連 接。 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺

14、旋傳動(dòng)第25頁(yè)/共162頁(yè)第二十六頁(yè)，共163頁(yè)。4.2螺紋螺紋(luwn)連接的預(yù)緊和防松連接的預(yù)緊和防松 預(yù)緊預(yù)緊工作工作(gngzu)(gngzu)前擰緊前擰緊n1. 目的目的(md)：增加螺紋聯(lián)接剛度、緊密性和防松能：增加螺紋聯(lián)接剛度、緊密性和防松能力力n2. 要求要求：裝配時(shí)控制預(yù)緊力在規(guī)定范圍內(nèi)n3. 預(yù)緊力控制方法圖4-7 測(cè)力矩扳手與定力矩扳手第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第26頁(yè)/共162頁(yè)第二十七頁(yè)，共163頁(yè)。防松防松n1.目的：防止螺桿目的：防止螺桿(lu n)與螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)與螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)n2.原因：設(shè)計(jì)條件下原因：設(shè)計(jì)條件下jv，靜載、恒溫條件不會(huì)松，

15、靜載、恒溫條件不會(huì)松n 脫。但在變載、振動(dòng)脫。但在變載、振動(dòng)(zhndng)、溫差大時(shí)，將引、溫差大時(shí)，將引起螺起螺 n 牙間摩擦力瞬時(shí)消失牙間摩擦力瞬時(shí)消失造成松脫。造成松脫。如：如：（1）承受較大的振動(dòng)、沖擊載荷的作用；）承受較大的振動(dòng)、沖擊載荷的作用；（2）承受較長(zhǎng)時(shí)間的變動(dòng)載荷的作用；）承受較長(zhǎng)時(shí)間的變動(dòng)載荷的作用；（3）溫度（氣溫或工作溫度）變化較大，產(chǎn)）溫度（氣溫或工作溫度）變化較大，產(chǎn) 生蠕變和應(yīng)力松馳生蠕變和應(yīng)力松馳(sn ch)；（4）雨水浸入，使螺旋副間的摩擦系數(shù)值減）雨水浸入，使螺旋副間的摩擦系數(shù)值減 小。小。第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第27頁(yè)/共16

16、2頁(yè)第二十八頁(yè)，共163頁(yè)。n3.防松方法防松方法(fngf)按工作(gngzu)原理分： 摩擦摩擦(mc)防松：防松： 直接鎖住防松直接鎖住防松： 破壞螺旋副關(guān)系防松破壞螺旋副關(guān)系防松： 簡(jiǎn)單方便 可靠性高 雖然防松可靠，但僅適用于裝配后不再拆卸的連接中 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第28頁(yè)/共162頁(yè)第二十九頁(yè)，共163頁(yè)。（1 1）摩擦防松）摩擦防松利用輔助元件利用輔助元件(yunjin)(yunjin)（結(jié)構(gòu)）防止螺紋副間摩擦力消（結(jié)構(gòu)）防止螺紋副間摩擦力消失失彈簧(tnhung)墊片 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，應(yīng)用廣泛，但不十分(shfn)可靠 對(duì)頂螺母 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于

17、平穩(wěn)、低速、重載場(chǎng)合 尼龍圈鎖緊螺母 利用螺母末端的尼龍圈箍緊螺栓，橫向壓緊螺紋，放松效果好。用于工作溫度小于100的連接 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第29頁(yè)/共162頁(yè)第三十頁(yè)，共163頁(yè)。（2 2）機(jī)械）機(jī)械(jxi)(jxi)防松防松利用防松元件約束螺紋副相對(duì)運(yùn)動(dòng)利用防松元件約束螺紋副相對(duì)運(yùn)動(dòng)- -沖擊、沖擊、變載場(chǎng)合變載場(chǎng)合第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第30頁(yè)/共162頁(yè)第三十一頁(yè)，共163頁(yè)。（3 3）破壞螺紋副防松）破壞螺紋副防松防松可靠，沖擊振動(dòng)防松可靠，沖擊振動(dòng)(zhndng)(zhndng)大、重大、重要聯(lián)接要聯(lián)接第第4章螺

18、紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第31頁(yè)/共162頁(yè)第三十二頁(yè)，共163頁(yè)。4.3單個(gè)螺栓單個(gè)螺栓(lushun)連接的強(qiáng)度計(jì)算連接的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于一個(gè)具體(jt)的螺栓而言，不外乎受軸向拉力或橫向剪力的作用。 n普通螺栓(lushun)連接承受軸向拉力作用 螺桿和螺紋部分發(fā)生斷裂 保證螺栓的靜力強(qiáng)度和疲勞拉伸強(qiáng)度 失效形式： 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ：第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)4.3單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 第32頁(yè)/共162頁(yè)第三十三頁(yè)，共163頁(yè)。 對(duì)于其中每一個(gè)具體(jt)的螺栓而言，不外乎受軸向拉力或橫向剪力的作用。 n鉸制孔螺栓(lushu

19、n)連接承受橫向剪切和擠壓力(yl)作用 螺栓桿被剪斷螺栓桿與孔壁貼合面上出現(xiàn)壓潰 保證螺栓的剪切強(qiáng)度和連接的擠壓強(qiáng)度 失效形式： 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ：第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第33頁(yè)/共162頁(yè)第三十四頁(yè)，共163頁(yè)。受拉螺栓受拉螺栓(lushun)連接的強(qiáng)度計(jì)算連接的強(qiáng)度計(jì)算 n松螺栓(lushun)連接裝配(zhungpi)時(shí)不需要擰緊 承受工作載荷之前，螺栓不受力 工作時(shí)只有工作載荷F起拉伸作用 如：如：拉桿、起重吊鉤、起重滑輪等的連接 n緊螺栓連接裝配時(shí)必須擰緊 承受工作載荷之前，螺栓已受預(yù)緊力 兩者的受力狀況不同，因而強(qiáng)度計(jì)算也是不同的。第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺

20、紋連接和螺旋傳動(dòng)第34頁(yè)/共162頁(yè)第三十五頁(yè)，共163頁(yè)。1 1受拉松螺栓受拉松螺栓(lushun)(lushun)連接連接如圖4-8所示，起重滑輪的螺栓(lushun)連接即為松螺栓(lushun)連接。 圖4-8 起重(q zhn)滑輪螺栓連接 螺栓工作時(shí)只有載荷F起拉伸作用（忽略自重），工作載荷即為螺栓所受的拉力，故其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的抗拉強(qiáng)度。證螺栓的抗拉強(qiáng)度。 強(qiáng)度條件為 設(shè)計(jì)公式為 214Fd 14FdF為工作拉力（N）； 為螺栓的小徑（mm）；為螺栓材料的許用拉應(yīng)力（MPa） 1d第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第35頁(yè)/共162頁(yè)第三十六頁(yè)，共16

21、3頁(yè)。2受拉緊螺栓受拉緊螺栓(lushun)連接連接n1）只承受(chngshu)預(yù)緊力的受拉緊螺栓連接 受橫向工作載荷(zi h)及受轉(zhuǎn)矩作用的普通螺栓組連接中的螺栓，在擰緊后的受力狀況多屬于此。 圖4-9 承受橫向載荷的緊螺栓連接 在預(yù)緊過(guò)程中，螺栓除受預(yù)緊力F0的作用而產(chǎn)生拉應(yīng)力外，還受到螺紋副間摩擦阻力矩T1的作用，從而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 因此，當(dāng)對(duì)這類螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的作用。 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第36頁(yè)/共162頁(yè)第三十七頁(yè)，共163頁(yè)。圖4-9 承受(chngshu)橫向載荷的緊螺栓連接螺栓危險(xiǎn)剖面(pumin)的拉應(yīng)力為

22、 0214Fd螺栓(lushun)危險(xiǎn)剖面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為20VV0223V111tan()tantan4221tantan16TdFFTdWddd對(duì)于M10M64的普通螺栓 0.52222ca33(0.5 )1.3合成應(yīng)力第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第37頁(yè)/共162頁(yè)第三十八頁(yè)，共163頁(yè)。圖4-9 承受(chngshu)橫向載荷的緊螺栓連接 由此可以得出結(jié)論：對(duì)于受預(yù)緊力F0作用的受拉緊螺栓（普通(ptng)螺栓）連接，在擰緊時(shí)雖然同時(shí)受到拉伸和扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的復(fù)合應(yīng)力作用，但在計(jì)算時(shí)仍可按純拉伸來(lái)計(jì)算螺栓的強(qiáng)度，只需將所受拉力（預(yù)緊力）增大30，以考慮扭轉(zhuǎn)的影響即可。 02

23、11.34Fd設(shè)計(jì)(shj)準(zhǔn)則為 設(shè)計(jì)公式為 014 1.3Fd第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第38頁(yè)/共162頁(yè)第三十九頁(yè)，共163頁(yè)。 這種受力形式的螺栓連接，為保證連接的可靠性，通常所需的預(yù)緊力較大，從而使螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸增大。為此，可采用各種( zhn)減載零件來(lái)承擔(dān)橫向載荷，如圖4-10所示。圖4-10 承受橫向載荷(zi h)的減載零件第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第39頁(yè)/共162頁(yè)第四十頁(yè)，共163頁(yè)。n2）承受(chngshu)預(yù)緊力和工作拉力的受拉緊螺栓連接(如：汽缸蓋）第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳

24、動(dòng)第40頁(yè)/共162頁(yè)第四十一頁(yè)，共163頁(yè)。 特別指出的是，當(dāng)螺栓(lushun)承受工作拉力時(shí)，由于螺栓(lushun)和被連接件彈性變形的影響，螺栓(lushun)的總拉力F2并不僅與預(yù)緊力F0和工作拉力F有關(guān)，還與螺栓(lushun)剛度Cb和被連接剛度Cm有關(guān)，應(yīng)根據(jù)靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件進(jìn)行分析。 圖（a) 是螺母(lum)剛好擰到與被連接件接觸的情況。此時(shí)，螺栓與被連接件均未受力，也未產(chǎn)生變形。第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第41頁(yè)/共162頁(yè)第四十二頁(yè)，共163頁(yè)。圖（b）在預(yù)緊力F0的作用下，螺栓產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形(bin xng)，被連接件產(chǎn)生壓

25、縮變形(bin xng)。第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第42頁(yè)/共162頁(yè)第四十三頁(yè)，共163頁(yè)?，F(xiàn)在把軸向工作(gngzu)拉力F作用于已預(yù)緊的螺栓上，如圖(c)所示。 n螺栓因所受的拉力(ll)由F0增加到F2n相應(yīng)(xingyng)的變形量也增加 ，螺栓總的伸長(zhǎng)變形則為 bbb 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第43頁(yè)/共162頁(yè)第四十四頁(yè)，共163頁(yè)。n預(yù)緊后受壓的被連接件，因螺栓(lushun)伸長(zhǎng)而有所放松，其壓縮量較前減小了 mn螺栓所受的總拉力F2等于(dngy)殘余預(yù)緊力F1和工作拉力F之和 F2=F1+F第第4章螺紋連接章螺紋連

26、接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第44頁(yè)/共162頁(yè)第四十五頁(yè)，共163頁(yè)。 還可用力變形關(guān)系(gun x)線圖對(duì)螺栓和被連接件的受力與變形關(guān)系(gun x)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。圖4-12(a)表示螺栓(lushun)和被連接件僅受預(yù)緊力時(shí)的受力變形關(guān)系 圖4-12 單個(gè)螺栓(lushun)連接的受力變形線圖21FFF0bbbtanFC0mmmtanFC第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第45頁(yè)/共162頁(yè)第四十六頁(yè)，共163頁(yè)。 此時(shí)，螺栓的拉力和被連接件的壓縮力相同，都等于預(yù)緊力F0。但由于兩者的剛度不同，即Cb Cm（Cb= tanb、Cm= tanm），所以(suy)變形

27、量不同。 Cb、Cm分別(fnbi)為螺栓和被連接件的剛度，為定值。 第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第46頁(yè)/共162頁(yè)第四十七頁(yè)，共163頁(yè)。圖4-12(b)表示(biosh)承受工作拉力F后的受力變形關(guān)系 圖4-12 單個(gè)螺栓(lushun)連接的受力變形線圖 在F的作用(zuyng)下，螺栓的總拉力由F0增加至F2，其總伸長(zhǎng)量增至 + ，被連接件的壓縮力由F0減小至殘余預(yù)緊力F1，其總壓縮量減至 - bm01()FFFF bbmmtantanCFFFC bbmCFFCC得第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第47頁(yè)/共162頁(yè)第四十八頁(yè)，共163頁(yè)

28、。螺栓的預(yù)緊力F0與工作載荷(zi h)F、殘余預(yù)緊力F1的關(guān)系為bm011bmbm1CCFFFFFCCCC螺栓的總拉力F2與預(yù)緊力F0、工作載荷(zi h)F的關(guān)系為b200bmCFFFFFCC 螺栓(lushun)在危險(xiǎn)剖面的強(qiáng)度條件為 2ca211.3 4Fd設(shè)計(jì)公式為214 1.3 Fd相對(duì)剛度第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第48頁(yè)/共162頁(yè)第四十九頁(yè)，共163頁(yè)。 為螺栓的相對(duì)(xingdu)剛度，其值對(duì)螺栓的受力影響很大。 bbm/()CCC 在同樣在同樣(tngyng)的載荷條件下，若被連接件的剛度很大，而螺栓剛度很小，則螺栓的相的載荷條件下，若被連接件的剛度很

29、大，而螺栓剛度很小，則螺栓的相對(duì)剛度趨于零，此時(shí)螺栓所受的總拉力對(duì)剛度趨于零，此時(shí)螺栓所受的總拉力F2趨于趨于F0，即總拉力增加很少。，即總拉力增加很少。 第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第49頁(yè)/共162頁(yè)第五十頁(yè)，共163頁(yè)。 反之，若螺栓的剛度很大，而被連接件剛度很小，則螺栓的相對(duì)反之，若螺栓的剛度很大，而被連接件剛度很小，則螺栓的相對(duì)(xingdu)剛剛度趨于度趨于1，此時(shí)螺栓所受的總拉力，此時(shí)螺栓所受的總拉力F2趨于趨于F0+F，即總拉力增加很多。，即總拉力增加很多。 因此，在螺栓連接的設(shè)計(jì)中，為了因此，在螺栓連接的設(shè)計(jì)中，為了(wi le)減小螺栓的受力

30、，提高螺栓連接的強(qiáng)度和承減小螺栓的受力，提高螺栓連接的強(qiáng)度和承載能力，應(yīng)盡量使載能力，應(yīng)盡量使 值小一些。值小一些。bbm/()CCC第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第50頁(yè)/共162頁(yè)第五十一頁(yè)，共163頁(yè)。 的大小與螺栓及被連接件的材料、尺寸和結(jié)構(gòu)形狀有關(guān)(yugun)，其值在01之間，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算確定。設(shè)計(jì)時(shí)可按表4-3選取。 bbm/()CCC表表4-3 螺栓連接的相對(duì)螺栓連接的相對(duì)(xingdu)剛度剛度Cb/(Cb + Cm) 第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第51頁(yè)/共162頁(yè)第五十二頁(yè)，共163頁(yè)。 由圖4-12(b)可見(jiàn)

31、，如果工作載荷F過(guò)大，將使殘余預(yù)緊力過(guò)小甚至為零，此時(shí)連接的接合面會(huì)出現(xiàn)(chxin)縫隙，這是連接的失效，是不允許的。為了保證連接的緊密性，防止連接受載后產(chǎn)生縫隙，應(yīng)使殘余預(yù)緊力F1大于零。對(duì)于不同要求的連接，建議殘余預(yù)緊力F1按表4-4推薦值選取。 表表4-4 殘余殘余(cny)預(yù)緊力預(yù)緊力F1推薦值推薦值 第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第52頁(yè)/共162頁(yè)第五十三頁(yè)，共163頁(yè)。 對(duì)于受軸向變載荷的重要連接(linji)如內(nèi)燃機(jī)汽缸蓋的螺栓連接(linji)，除進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)連接(linji)螺栓進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。如圖4-19所示的汽缸蓋螺栓組連接

32、(linji)，由于汽缸反復(fù)進(jìn)氣、壓縮、燃燒、排氣，所以螺栓所受工作拉力在0F之間變化，因而螺栓所受的總拉力將在F0F2之間變化，如圖4-13所示。圖4-13 受軸向變載荷的螺栓(lushun)連接 圖4-19 汽缸(qgng)蓋螺栓組連接 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第53頁(yè)/共162頁(yè)第五十四頁(yè)，共163頁(yè)。螺栓危險(xiǎn)剖面(pumin)上的最大拉應(yīng)力和最小拉應(yīng)力分別為 2max214Fd和 0min214Fd應(yīng)力應(yīng)力(yngl)幅為幅為 maxminba2bm122CFCCd 受變載荷的零件多為疲勞破壞，應(yīng)力幅的大小是影響變載荷零件疲勞強(qiáng)度的主要(zhyo)因素。因此，螺栓

33、疲勞強(qiáng)度的校核公式為 baa2bm12CFCCd第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第54頁(yè)/共162頁(yè)第五十五頁(yè)，共163頁(yè)。受剪螺栓連接的強(qiáng)度受剪螺栓連接的強(qiáng)度(qingd)計(jì)算計(jì)算 鉸制孔螺栓(lushun)連接 過(guò)渡(gud)配合 螺栓在連接結(jié)合面處受到剪切，在桿與孔壁的接觸表面受到擠壓，如圖4-14所示。 圖4-14 承受工作剪力的鉸 制孔用螺栓連接失效形式失效形式是螺栓桿被剪斷及螺栓桿或孔壁被壓潰。是螺栓桿被剪斷及螺栓桿或孔壁被壓潰。 連接所需的預(yù)緊力很小，所以計(jì)算時(shí)可忽略預(yù)緊力和摩擦力矩的影響。 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第55頁(yè)/共162頁(yè)第五十六

34、頁(yè)，共163頁(yè)。螺栓桿的剪切強(qiáng)度螺栓桿的剪切強(qiáng)度(qingd)條條件為件為 max204Fd設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(shj)公式為公式為 max04Fd螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度(qingd)條件為條件為maxp0minpFd L設(shè)計(jì)公式為設(shè)計(jì)公式為max0minpFdLF為螺栓組中受力最大螺栓所受的工作剪力（N），可根據(jù)連接的受載情況確定 d0為螺栓剪切面的直徑（mm）（可取為螺栓孔的直徑） Lmin為螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度（mm），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin1.25d0 為螺栓材料的許用切應(yīng)力（MPa） 為螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力(MPa) p第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺

35、旋傳動(dòng)第56頁(yè)/共162頁(yè)第五十七頁(yè)，共163頁(yè)。4.4螺栓組連接螺栓組連接(linji)的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) n結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目的目的(md)： 合理確定連接結(jié)合面的幾何形狀和螺栓的布置(bzh)形式，使各螺栓和結(jié)合面間受力均勻，便于加工和裝配。 設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則： 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第57頁(yè)/共162頁(yè)第五十八頁(yè)，共163頁(yè)。 常使結(jié)合面設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，且螺栓(lushun)對(duì)稱布置，螺栓(lushun)組的對(duì)稱中心與連接結(jié)合面的形心重合，如圖4-15所示。這樣，便于加工和安裝，易于保證連接結(jié)合面受力均勻，結(jié)合牢固。圖4-15 螺栓組連接結(jié)合面常用(chn y

36、n)形狀及螺栓布置方案1連接結(jié)合(jih)面的幾何形狀盡可能簡(jiǎn)單 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第58頁(yè)/共162頁(yè)第五十九頁(yè)，共163頁(yè)。2螺栓(lushun)的布置要求使各螺栓(lushun)受力合理 當(dāng)螺栓組承受橫向載荷時(shí)，為了使各螺栓受力盡量均勻，不要在平行于工作載荷的方向上成排(chn pi)設(shè)計(jì)8個(gè)以上的螺栓，如圖(b)所示。 當(dāng)螺栓組承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，為了減小螺栓的受力，應(yīng)使螺栓的位置(wi zhi)盡量靠近連接結(jié)合面的邊緣，如圖(c)所示，而如圖(d)所示的布置則不合理 。 當(dāng)承受較大的軸向載荷和橫向載荷，當(dāng)承受較大的軸向載荷和橫向載荷，盡量采用鉸制孔螺盡量采用

37、鉸制孔螺栓連接或采用減載裝置栓連接或采用減載裝置 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第59頁(yè)/共162頁(yè)第六十頁(yè)，共163頁(yè)。3螺栓排列應(yīng)有合理(hl)的邊距與間距 螺栓布置時(shí)，要在螺栓軸線(zhu xin)間以及螺栓與機(jī)體壁面間留有足夠的扳手活動(dòng)空間 ，如圖4-17所示。 圖4-17 扳手(bn shou)空間 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第60頁(yè)/共162頁(yè)第六十一頁(yè)，共163頁(yè)。4避免螺栓承受附加彎曲(wnq)載荷 被連接件上的螺母和螺栓頭部的支承面應(yīng)平整并與螺栓軸線(zhu xin)垂直。 鑄件(zhjin)等粗糙表面上安裝 制成凸臺(tái)或沉頭座 支承面為傾斜

38、面 采用斜墊片 圖4-18 避免偏心的措施第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第61頁(yè)/共162頁(yè)第六十二頁(yè)，共163頁(yè)。5要便于加工要便于加工(ji gng)和裝配和裝配 分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取成偶分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取成偶數(shù)，以便于分度和畫(huà)線；同一螺栓組的螺栓數(shù)，以便于分度和畫(huà)線；同一螺栓組的螺栓的材料、直徑的材料、直徑(zhjng)和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，以便和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，以便于裝配。于裝配。第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第62頁(yè)/共162頁(yè)第六十三頁(yè)，共163頁(yè)。n螺栓螺栓(lushun)組連接的受力分析組連接的受力分析 目的目的(md

39、)： 確定(qudng)螺栓組中受力最大的螺栓所在的位置及其所受力的大小，為螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)。 為簡(jiǎn)化計(jì)算，在對(duì)螺栓組連接進(jìn)行受力分析時(shí)，假設(shè)假設(shè)所有螺栓的材料直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同； 螺栓組的對(duì)稱中心與連接結(jié)合面的形心重合； 受載后連接結(jié)合面仍保持為平面。 根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)形式及受載特征，可將螺栓組連接的受力分為以下四種典型形式。第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第63頁(yè)/共162頁(yè)第六十四頁(yè)，共163頁(yè)。1受軸向載荷的螺栓(lushun)組連接 在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先根據(jù)連接的受載情況，求出螺栓的工作拉力F，再根據(jù)連接的工作要求，選取殘余預(yù)緊力F1值，再計(jì)算(j sun)出螺

40、栓的總拉力F2，然后進(jìn)行螺栓強(qiáng)度計(jì)算(j sun)。 第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第64頁(yè)/共162頁(yè)第六十五頁(yè)，共163頁(yè)。1受軸向載荷(zi h)的螺栓組連接 圖4-19 汽缸(qgng)蓋螺栓組連接 圖4-19所示的是一受軸向載荷為的汽缸蓋螺栓組連接。受載特點(diǎn)是力的作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心。由于(yuy)螺栓均布，所以每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷F相等，即 F Fzz為螺栓數(shù)量 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第65頁(yè)/共162頁(yè)第六十六頁(yè)，共163頁(yè)。【工程實(shí)例4-1】汽缸(qgng)蓋螺栓組連接設(shè)計(jì) 如圖4-19所示的汽缸

41、蓋螺栓連接，缸內(nèi)工作壓力p = 1.2 MPa，汽缸內(nèi)徑(ni jn)D = 220 mm，缸體壁厚= 10 mm。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。圖4-19 汽缸蓋螺栓(lushun)組連接第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第66頁(yè)/共162頁(yè)第六十七頁(yè)，共163頁(yè)。解： 此螺栓組連接的設(shè)計(jì)包括：確定螺栓的公稱(gngchng)直徑d、個(gè)數(shù)z、螺栓組分布圓周直徑D0，同時(shí)要保證連接的緊密性要求及符合扳手空間要求。第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第67頁(yè)/共162頁(yè)第六十八頁(yè)，共163頁(yè)。 這是受軸向載荷的緊螺栓連接，螺栓承受預(yù)緊力和工作拉力的作用。因每個(gè)螺栓上承受

42、的工作載荷與螺栓的個(gè)數(shù)有關(guān)，而螺栓個(gè)數(shù)又與螺栓直徑有關(guān)，因此無(wú)法同時(shí)確定。所以，需要先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初定螺栓個(gè)數(shù)z，再通過(guò)強(qiáng)度條件確定直徑d，最后根據(jù)其他條件修改初定值，直到符合設(shè)計(jì)要求。這種方法稱為(chn wi)試算法，它是工程設(shè)計(jì)計(jì)算中常用的方法。 試算法：先初定；再通過(guò)強(qiáng)度條件等確定；最后根據(jù)其他條件修改初定值，直到符合設(shè)計(jì)要求。第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第68頁(yè)/共162頁(yè)第六十九頁(yè)，共163頁(yè)。（1）確定每個(gè)螺栓的工作(gngzu)載荷F初定螺栓個(gè)數(shù)為z = 12，總工作(gngzu)載荷均勻分布在每個(gè)螺栓上，則根據(jù)式(4-31)得 （2）確定每個(gè)螺栓(l

43、ushun)的總拉力F2因汽缸蓋連接有緊密性要求，根據(jù)表4-4，取殘余預(yù)緊力F1 = 1.8F，由式(4-16)得 212.82.83801.3310 643.72 NFFFF第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第69頁(yè)/共162頁(yè)第七十頁(yè)，共163頁(yè)。（3）確定螺栓公稱直徑(zhjng)d 汽缸與缸蓋的連接屬于重要的螺栓連接，所以取螺栓材料性能等級(jí)為4.8級(jí)，由附表4-2查得s = 320 MPa，考慮裝配時(shí)不控制預(yù)緊力（即按最危險(xiǎn)情況設(shè)計(jì)），假設(shè)d = 16 mm，由附表4-5查得S = 34，取S = 3，則許用應(yīng)力s=320/3=106.67MPa，由式(4-2

44、5)得 由附表4-12查得，當(dāng)粗牙普通(ptng)螺栓的公稱直徑d = 16 mm時(shí)，小徑d1 = 13.835 mm12.85 mm，故假設(shè)d值與計(jì)算結(jié)果相符。否則，應(yīng)重新假設(shè)d值，再按上述步驟進(jìn)行計(jì)算，直至相符。 第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第70頁(yè)/共162頁(yè)第七十一頁(yè)，共163頁(yè)。第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第71頁(yè)/共162頁(yè)第七十二頁(yè)，共163頁(yè)。2受橫向載荷(zi h)的螺栓組連接 圖4-20所示的是由z個(gè)螺栓組成(z chn)的受橫向載荷為F的螺栓組連接。 受載特點(diǎn)受載特點(diǎn)(tdin)： F的作用線與螺栓軸線垂直，

45、并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心。 傳遞方式：傳遞方式： 普通螺栓連接 鉸制孔螺栓連接 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第72頁(yè)/共162頁(yè)第七十三頁(yè)，共163頁(yè)。1）普通(ptng)螺栓連接 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證(bozhng)連接預(yù)緊后，結(jié)合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力大于或等于橫向載荷，即 F0為各螺栓(lushun)所需的預(yù)緊力（N） i為結(jié)合面數(shù) Ks為防滑系數(shù)Ks = 1.11.3 Z為螺栓數(shù)目 為結(jié)合面摩擦系數(shù) f預(yù)緊力F0 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第73頁(yè)/共162頁(yè)第七十四頁(yè)，共163頁(yè)。2）鉸制孔螺栓(lushun)連接 外載荷直接作用(zuyng)在每個(gè)螺栓

46、上，靠螺栓桿受剪切和擠壓來(lái)抵抗橫向載荷。 計(jì)算時(shí)不必考慮(kol)預(yù)緊力和摩擦力的影響。 若每個(gè)螺栓所承受的橫向工作載荷均為F，則有 第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第74頁(yè)/共162頁(yè)第七十五頁(yè)，共163頁(yè)。【工程(gngchng)實(shí)例4-2】受力薄板的螺栓連接 如圖4-21(a)所示，一個(gè)厚度為15 mm的薄板，用兩個(gè)螺栓固定在機(jī)架上。已知載荷F = 4000 N，其他尺寸如圖所示。薄板和機(jī)架材料為Q235。要求： 對(duì)螺栓組進(jìn)行受力分析； 分析螺栓的失效形式和 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； 按強(qiáng)度(qingd)設(shè)計(jì)螺栓直徑。圖4-21 受力薄板螺栓(lushun)連接第第4章章螺紋連接和螺旋傳

47、動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第75頁(yè)/共162頁(yè)第七十六頁(yè)，共163頁(yè)。 根據(jù)螺栓(lushun)組連接的設(shè)計(jì)可知，此時(shí)薄板連接可使用鉸制孔螺栓(lushun)，也可使用普通螺栓(lushun)。前者在載荷F的作用下，螺栓(lushun)組連接受橫向工作剪力作用，后者則僅受預(yù)緊力F0作用，由于受力特性不同，故應(yīng)分別進(jìn)行分析和討論。 （1）采用鉸制孔螺栓連接 此時(shí)，螺栓可能的失效形式是螺栓光桿在兩個(gè)被連接件結(jié)合面間被剪斷或薄板與光桿接觸面被壓潰。因此，應(yīng)分別按剪切強(qiáng)度與擠壓強(qiáng)度的設(shè)計(jì)(shj)準(zhǔn)則來(lái)確定螺栓直徑。在F作用下，兩個(gè)螺栓所受橫向工作載荷是不相同的，設(shè)分別為F、F，方向如圖4-21(b)所示，

48、則根據(jù)薄板的力平衡條件有 FFF 第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第76頁(yè)/共162頁(yè)第七十七頁(yè)，共163頁(yè)。第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第77頁(yè)/共162頁(yè)第七十八頁(yè)，共163頁(yè)。對(duì)于(duy)薄板，對(duì)兩個(gè)螺栓的對(duì)稱中心O點(diǎn)取矩有 ()F aF aF la 由式、式可得 20040008000 N2100lFFa2300400012000 N2100laFFa則螺栓(lushun)2受到的工作載荷最大，即 max12 000 NFF第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第78頁(yè)/共162頁(yè)第七十九頁(yè)，共163頁(yè)。

49、 由螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件和擠壓強(qiáng)度條件可分別計(jì)算螺栓所需的光桿直徑。 選用螺栓的材料(cilio)為Q235，查附表4-1可知材料(cilio)Q235的屈服極限 ，由附表4-6查得安全系數(shù) , ;有螺栓的許用剪切應(yīng)力 ，螺栓的許用擠壓應(yīng)力 。 s240 MPa2.5Sp1.25S s 2.596 MPaps1.25192 MPa由式(4-28)得螺栓滿足剪切強(qiáng)度(qingd)條件所需光桿直徑為 max044 1200012.62 mm96Fd由式(4-30)得螺栓(lushun)滿足擠壓強(qiáng)度條件所需光桿直徑為 max0minp120004.17 mm15 192Fdl第第4章章螺紋連接和螺旋

50、傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第79頁(yè)/共162頁(yè)第八十頁(yè)，共163頁(yè)。 因?yàn)?，所以按 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選2個(gè)M12的鉸制孔螺栓(lushun)，光桿部分直徑d0 = 13 mm即可。 00dd0d第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第80頁(yè)/共162頁(yè)第八十一頁(yè)，共163頁(yè)。（2）采用普通螺栓連接 此時(shí)，螺栓連接可能的失效形式是被連接件之間產(chǎn)生相對(duì)滑移。故應(yīng)根據(jù)預(yù)緊后被連接件接觸面之間產(chǎn)生的摩擦力大于橫向(hn xin)工作載荷的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來(lái)確定螺栓所需的預(yù)緊力F0，并根據(jù)F0計(jì)算螺栓直徑。 設(shè)每個(gè)螺栓(lushun)的預(yù)緊力相等，兩個(gè)接觸面的摩擦系數(shù)查附表4-4，取f = 0

51、.15；取防滑系數(shù)Ks = 1.2，同樣，螺栓(lushun)2受到的工作載荷最大為12 000 N，則螺栓(lushun)所受的預(yù)緊力為 smax01.2 12 00096 000 N0.15K FFf第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第81頁(yè)/共162頁(yè)第八十二頁(yè)，共163頁(yè)。按照抗拉強(qiáng)度(kn l qin d)條件計(jì)算螺栓直徑。 選用螺栓的材料為Q235，查附表4-1可知 。由附表4-5得 ，若假設(shè)螺栓直徑d 30，則由附表4-5試選S = 1.5，所以螺栓的許用拉應(yīng)力 。由式(4-15)得螺栓滿足(mnz)抗拉強(qiáng)度條件所需螺栓的小徑為 s240 MPas S

52、240 1.5160 MPa 014 1.34 1.3 9600031.51 mm160Fd第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第82頁(yè)/共162頁(yè)第八十三頁(yè)，共163頁(yè)。附表4-5 受拉螺栓連接(linji)的許用應(yīng)力、安全系數(shù)和許用應(yīng)力幅 第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第83頁(yè)/共162頁(yè)第八十四頁(yè)，共163頁(yè)。 查附表4-12，取兩個(gè)M36的普通(ptng)螺栓（小徑d1 = 31.67 mm）即可，且和假設(shè)一致。 附表4-12 普通螺紋(luwn)常用第一系列（摘自JB/T 79121999） 第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)

53、和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第84頁(yè)/共162頁(yè)第八十五頁(yè)，共163頁(yè)。 通過(guò)以上兩種情況的分析和計(jì)算可以看出，雖然(surn)受到的外載荷相同，但由于螺栓連接的類型不同，單個(gè)螺栓的受力情況會(huì)有很大差異，致使所選螺栓直徑相差很大。 確定了螺栓的公稱直徑后，螺栓的類型、長(zhǎng)度、精度及相應(yīng)的螺母、墊圈等結(jié)構(gòu)尺寸，都可根據(jù)機(jī)架、薄板的厚度等進(jìn)行確定。 第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第85頁(yè)/共162頁(yè)第八十六頁(yè)，共163頁(yè)。3受轉(zhuǎn)矩的螺栓(lushun)組連接 對(duì)于(duy)每個(gè)螺栓而言，都受到橫向載荷的作用。因此，與前面的情況相同，載荷可通過(guò)兩種連接形式傳遞。 1）普通螺栓(l

54、ushun)連接 當(dāng)用普通螺栓連接時(shí)，靠預(yù)緊后在結(jié)合面上各螺栓處的摩擦力對(duì)形心O的力矩之和來(lái)平衡轉(zhuǎn)矩T，如圖4-22(b)所示。 由力矩平衡條件得 0 10 20szfF rfF rfF rK T第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第86頁(yè)/共162頁(yè)第八十七頁(yè)，共163頁(yè)。由此可得每個(gè)螺栓(lushun)所需的預(yù)緊力為ss0121()zziiK TK TFf rrrfr為第個(gè)螺栓(lushun)的軸線到螺栓(lushun)組形心O的距離 ir第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第87頁(yè)/共162頁(yè)第八十八頁(yè)，共163頁(yè)。2）鉸制孔螺栓(lushun)連接 當(dāng)

55、用鉸制孔螺栓連接時(shí)，靠螺栓所受剪力對(duì)形心O的力矩(l j)之和來(lái)平衡轉(zhuǎn)矩T，如圖4-22(c)所示。各螺栓所受剪切力Fi的方向垂直于螺栓中心與螺栓組形心O的連線，并與轉(zhuǎn)矩T反向。 圖4-22 受轉(zhuǎn)矩的螺栓(lushun)組連接第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第88頁(yè)/共162頁(yè)第八十九頁(yè)，共163頁(yè)。由力矩(l j)平衡條件得1 12 2z zFrF rF rT 各個(gè)螺栓的變形量和受力大小(dxio)與其到螺栓組形心O的距離成正比（胡克定律），即1212zzFFFrrr螺栓(lushun)組中距離形心O最遠(yuǎn)的螺栓(lushun)所受的工作剪力最大 maxmaxmaxmaxiiii

56、FFFFrrrr受力最大螺栓所受工作剪力為 maxmax21ziiTrFr為受力最大螺栓中心到螺栓組形心O的距離 maxr第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第89頁(yè)/共162頁(yè)第九十頁(yè)，共163頁(yè)。4受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓(lushun)組連接受載特點(diǎn)受載特點(diǎn)是翻轉(zhuǎn)力矩作用是翻轉(zhuǎn)力矩作用(zuyng)在通過(guò)軸并垂直于連接結(jié)合面的對(duì)稱平面在通過(guò)軸并垂直于連接結(jié)合面的對(duì)稱平面內(nèi)，使底板有繞軸翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。內(nèi)，使底板有繞軸翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。 1 1、基本、基本(jbn)(jbn)假定假定（1 1）螺栓、地基為彈性體；）螺栓、地基為彈性體；（2 2）M M作用在作用在z-zz-z平面內(nèi)，平面內(nèi)， 機(jī)座在

57、機(jī)座在M M作用下繞作用下繞O-OO-O轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)（3 3）機(jī)座剛性較大，變形后）機(jī)座剛性較大，變形后 與基礎(chǔ)的接觸面仍為平面與基礎(chǔ)的接觸面仍為平面第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第90頁(yè)/共162頁(yè)第九十一頁(yè)，共163頁(yè)。2、受力分析、受力分析(fnx)p minp maxp 螺栓螺栓接合面接合面左側(cè)左側(cè)螺栓螺栓右右側(cè)側(cè)螺栓螺栓左側(cè)左側(cè)右側(cè)右側(cè)預(yù)緊預(yù)緊狀態(tài)狀態(tài)拉拉拉拉壓壓壓壓工作工作狀態(tài)狀態(tài)p F0 F0 F左 F右 底板的靜力平衡條件得 1122zzF LF LF LM第第4章螺紋章螺紋(luwn)連接和螺旋傳動(dòng)連接和螺旋傳動(dòng)第91頁(yè)/共162頁(yè)第九十二頁(yè)，共163頁(yè)。圖4-2

58、3 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓(lushun)組連接 根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，各螺栓的拉伸變形量與其中心至底板翻轉(zhuǎn)軸線的距離(jl)成正比。又由于各螺栓的拉伸剛度相同，所以左邊螺栓所受工作載荷和右邊地基座上螺栓處所受的壓力，都與到軸線的距離(jl)成正比，且距離(jl)最遠(yuǎn)的螺栓受到的工作載荷最大，即max1212maxzzFFFFLLLL第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第92頁(yè)/共162頁(yè)第九十三頁(yè)，共163頁(yè)。maxmax21ziiMLFL傾翻力矩傾翻力矩個(gè)螺栓至翻轉(zhuǎn)中心之距個(gè)螺栓至翻轉(zhuǎn)中心之距第第心之距心之距受力最大螺栓至翻轉(zhuǎn)中受力最大螺栓至翻轉(zhuǎn)中式中：式中： MiLLi m

59、ax第第4章螺紋連接和螺旋章螺紋連接和螺旋(luxun)傳動(dòng)傳動(dòng)第93頁(yè)/共162頁(yè)第九十四頁(yè)，共163頁(yè)。 為防止結(jié)合面受壓最大處（圖4-23底板右邊緣(binyun)）被壓碎或受壓最小處（圖4-23底板左邊緣(binyun)）出現(xiàn)間隙，應(yīng)使受載后地基結(jié)合面擠壓應(yīng)力的最大值不超過(guò)底板與地基兩者中最弱材料的許用值，最小值不小于零，即0pmaxpzFMAW0pmin0zFMAWA為結(jié)合(jih)面的有效面積(mm)； W為承壓面的抗彎載面系數(shù)(xsh)（mm3）； 為結(jié)合面材料的許用擠壓應(yīng)力（MPa） p第第4章章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第94頁(yè)/共162頁(yè)第九十五頁(yè)，共163頁(yè)。表

60、4-5 連接結(jié)合面材料(cilio)的許用擠壓應(yīng)力p/MPa材 料鋼鑄 鐵混 凝 土水泥漿磚砌面木 材p0.8s(0.40.5)b2.03.01.22.02.04.0注：1當(dāng)連接結(jié)合面的材料不同時(shí)，應(yīng)按強(qiáng)度較弱者選取； 2當(dāng)連接承受靜載荷(zi h)時(shí)，p應(yīng)取表中較大者；當(dāng)承受變載荷(zi h)時(shí) 則p應(yīng)取較小值。第第4章螺紋連接章螺紋連接(linji)和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)第95頁(yè)/共162頁(yè)第九十六頁(yè)，共163頁(yè)。 因此，當(dāng)計(jì)算受傾覆(qngf)力矩的螺栓組的強(qiáng)度時(shí)，首先由預(yù)緊力F0和最大工作載荷Fmax確定受力最大的螺旋的總拉力F2，然后按式 進(jìn)行強(qiáng)度校核。2ca211.3 4Fd第第4章