螺紋連接詳解課件

1、螺紋連接宋寶玉 第三章 螺紋連接(1)螺紋連接：是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆連接；特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，工作可靠；標(biāo)準(zhǔn)件：各種螺紋連接件，應(yīng)用廣泛?；靖拍睿郝菁y的形成與制造：dAB車削螺紋螺旋線3.1.1 常用螺紋類型及特點(diǎn)*對螺紋的要求： 足夠的強(qiáng)度和良好的工藝性3.1 螺紋連接螺紋：自鎖；管 螺 紋：緊密性、氣密性；傳動螺紋：效率高、韌度高；調(diào)整螺紋：精度高；起重螺紋：效率高、自鎖性好。普通螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋管螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋*螺紋的分類：按牙形：按母體形狀：1. 普通螺紋特點(diǎn)：螺紋的牙型角=2=60；當(dāng)量摩擦因數(shù)大；自鎖性能好；主要用于連接。粗牙螺紋與細(xì)牙螺紋的比較粗牙

2、：承載能力大，常用于連接。細(xì)牙的缺點(diǎn)：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細(xì)牙：自鎖性能更好。常用于承受沖擊、振動及變載荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中。2. 矩形螺紋特點(diǎn)：牙形為矩形；=0 =0；效率高，用于傳動；牙根強(qiáng)度弱；同心度差，磨損后不宜補(bǔ)償；加工困難，常被梯形螺紋代替。3. 梯形螺紋特點(diǎn)： = 30 ，=15；比矩形螺紋效率略低；牙根強(qiáng)度高；易于對中，易于制造；剖分螺母可消除間隙；在螺旋傳動中應(yīng)用廣泛。4. 鋸齒形螺紋特點(diǎn)：工作邊 =3；非工作邊 =30；便于加工；能承受較大的載荷；只能用于單向傳動；綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。5. 圓柱管螺紋特點(diǎn)：用于管件連接的

3、三角螺紋，=55；螺紋面間沒有間隙；密封性好；用于壓強(qiáng)在1.6MPa以下的管件連接。6. 圓錐管螺紋特點(diǎn)：螺紋均布在錐度為1:16的管上；=55或60 ；螺紋面間沒有間隙；不用填料，靠牙變形，密封性好；用于高溫、高壓的管件連接。7. 其它螺紋特點(diǎn)：=60 ；用于金屬薄板或非金屬的連接。3.1.2 螺紋的主要參數(shù)d-螺紋大徑d1-螺紋小徑d2-螺紋中徑p-螺距n-線數(shù)Ph-導(dǎo)程 Ph=np-螺紋升角-牙型角-牙側(cè)斜角旋向h-接觸高度螺紋的線數(shù)與旋向單線左旋三線右旋旋向的判斷3.1.4 螺紋副的受力、效率和自鎖 圓周力：F vF效率：1.擰緊時圓周力：2.松開時vF F效率3.自鎖條件：以上各式中

4、:-當(dāng)量摩擦因數(shù)， ；f -摩擦因數(shù)； -牙側(cè)角，度。 -當(dāng)量摩擦角， ；F -預(yù)緊力, N； -螺紋升角，度；普通螺栓連接 螺栓和孔壁有間隙；孔的加工精度低。3.2 螺紋連接的基本類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件3.2.1 螺紋連接的基本類型及應(yīng)用特點(diǎn)特點(diǎn)：被連接件較薄，易做通孔1. 螺栓連接鉸制孔用螺栓連接螺桿與孔用過渡配合，孔需精制。承受橫向載荷可起定位作用。鉸制孔用螺栓連接2. 螺釘連接 螺紋孔的加工 螺釘連接特點(diǎn)：被連接件不宜做成通孔；不宜經(jīng)常拆卸。擰入深度：銅或青銅：H=d鑄 鐵：H=(1.251.5)d鋁 合 金：H=(1. 52.5)d3. 雙頭螺柱連接 特點(diǎn)：被連接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常拆

5、卸；用螺釘無法安裝。 兩種錯誤結(jié)構(gòu)4. 緊定螺釘連接特點(diǎn)：旋入被連接件的螺紋孔中，頂住另一被連接件的表面或凹坑。固定兩個零件，傳遞不大的力及力矩。3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件1. 螺栓2. 雙頭螺柱3.螺釘緊定螺釘?shù)念^部和末端4 .緊定螺釘5 .螺母與墊圈3.2.3 、螺紋連接件的常用材料及力學(xué)性能等級普通連接：普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼， 如:Q215、Q235和10、15、35、45號鋼。變載荷或有沖擊、振動的重要連接：合金鋼， 如: 15Cr、20Cr、40 Cr、15MnVB、30CrMnSi。1. 常用材料：2. 螺栓、螺釘、螺柱、螺母性能等級3.3 螺紋連接的預(yù)緊與松防3.3.1 螺

6、紋連接的擰緊力矩及其控制方法預(yù)緊力1. 預(yù)緊的作用：2. 為什么要控制預(yù)緊力？連接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F的作用；受載后防止被連接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移；預(yù)緊也可以防松。預(yù)緊力過大，會使連接超載；預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致連接失效；重要的螺栓應(yīng)控制預(yù)緊力。擰緊螺母時的力矩和預(yù)緊力3. 擰緊力矩的計算擰緊力矩：螺紋副摩擦力矩螺母與被連接件摩擦力矩總力矩故：Kt為擰緊力矩系數(shù)當(dāng)鋼制螺紋M10M68時，由螺紋幾何關(guān)系和取摩擦因數(shù) , 當(dāng)量摩擦角 ，經(jīng)整理可得：或：4. 裝配時控制預(yù)緊力的方法測力矩扳手：預(yù)先設(shè)計出力矩與變形的關(guān)系；根據(jù)表的讀數(shù)確定擰緊力矩。測力矩扳手原理測力矩扳手實(shí)物定力矩扳手：

7、用彈簧對圓柱體施加壓力F1，擰緊力矩變大時，卡盤與圓柱銷之間的力F1增大，當(dāng)F1大于或等于彈簧力時，圓柱體從卡盤的槽中脫開。工作前受力工作時受力3.3.2 螺紋連接的防松防松的實(shí)質(zhì)：防止螺紋副間的相對轉(zhuǎn)動1. 摩擦防松雙螺母在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，保證摩擦力。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但可靠性不高。用于平穩(wěn)、低速、重載的螺紋連接。鎖緊螺母鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈擠入螺母；利用螺母橢圓口的彈性變形箍住螺栓。彈簧墊圈彈力保持一定壓力，切口尖端逆向。用于一般的螺紋連接。2. 機(jī)械防松 開口銷與六角開槽螺母止動墊圈與圓螺母串聯(lián)鋼絲3. 永久防松焊接 沖點(diǎn) 涂膠3.4 螺栓組連接的設(shè)計3.4.1 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)

8、設(shè)計1. 連接結(jié)合面應(yīng)設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀目的：合理地確定結(jié)合面的幾何形狀和螺栓的布置螺栓組的對稱中心與接合面的型心重合2. 螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓組受扭矩時，應(yīng)遠(yuǎn)離型心布置3. 螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距留出足夠的扳手空間扳手空間4. 螺栓應(yīng) 取4、6、8等偶數(shù)螺栓均布：便于鉆孔時在圓周上分度和畫線3.4.2 螺栓組連接的受力分析 任務(wù)：找出受力最大螺栓的載荷。假定：被連接件是剛體（或彈性體）；各螺栓的剛度、預(yù)緊力都相同；螺栓的應(yīng)變在彈性范圍內(nèi)。1 . 受軸向載荷的螺栓組連接用普通螺栓連接，設(shè)定有z個螺栓，求單個螺栓受外力：汽缸蓋的螺栓連接2. 受橫向載荷的螺栓組連接、

9、普通螺栓連接求螺栓預(yù)緊力F:式中： f 接合面間摩擦因數(shù)；m 接合面數(shù)；Kf =1.11.3考慮摩擦不穩(wěn)定引入的可靠性系數(shù)。鉸制孔用螺栓連接求螺栓受剪切力Fs:式中： z螺栓數(shù)目。3. 受旋轉(zhuǎn)力矩 T 的螺栓組連接采用普通螺栓連接工作之前螺栓受預(yù)緊力；接合面上各螺栓處摩擦力對形心的力矩之和平衡外加力矩T。r1 ,r2, . rz 各螺栓中心至螺栓組形心O的距離；Kf 可靠性系數(shù) ； f 接合面間摩擦因數(shù)； Z螺栓數(shù)目。式中：求螺栓所受預(yù)緊力F：由力矩平衡關(guān)系，得：忽略接合面上的摩擦力；靠螺栓所受剪力對底板旋轉(zhuǎn)中心的力矩之和平衡外加力矩T ；假設(shè)螺栓是彈性體。采用鉸制孔用螺栓連接求螺栓所受剪切力

10、FS： 由力矩平衡關(guān)系，得：4. 受傾覆力矩M的螺栓組連接假設(shè)：螺栓是彈性體；被連接件是彈性體，繞軸線翻轉(zhuǎn)趨勢；接合面平直。分析螺栓受外力F由力矩平衡關(guān)系，得：接合面右端應(yīng)滿足：左端應(yīng)滿足：由公式求得預(yù)緊力F，并取兩者較大值。要求：保證接合面既不出縫隙也不被壓潰。分析螺栓預(yù)緊力F受軸向載荷FQ：普通螺栓連接：受橫向載荷FR：普通螺栓連接：鉸制孔螺栓連接：受旋轉(zhuǎn)力矩T：受傾覆力矩M：普通螺栓連接：鉸制孔螺栓連接：普通螺栓連接：螺栓受力F螺栓受力F螺栓受力FS螺栓受力F螺栓受力FS螺栓受力F、F螺栓組連接中單個螺栓的受力：螺栓組受載螺紋連接類型螺栓受力3.5 單個螺栓連接的強(qiáng)度計算3.5.1 松螺

11、栓連接吊鉤上的螺栓連接簡化成圓柱，設(shè)計出螺栓直徑或計算螺栓強(qiáng)度。許用應(yīng)力：一般連接取S=1.21.7，對安全性要求高的連接，取S=5。強(qiáng)度條件：校核公式：設(shè)計公式：3.5.2 緊螺栓連接普通螺栓連接靠預(yù)緊力F在接合面產(chǎn)生的摩擦力f F 傳遞外力FR。1. 受橫向工作載荷的緊螺栓連接 對于常用的M10M68的鋼制普通螺栓拉應(yīng)力剪應(yīng)力螺栓既受拉應(yīng)力又受扭剪應(yīng)力螺栓的當(dāng)量應(yīng)力（第四強(qiáng)度理論）螺栓的強(qiáng)度條件為：校核公式：設(shè)計公式：計算出的d1應(yīng)查手冊按標(biāo)準(zhǔn)選取鉸制孔螺栓連接 螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為:螺栓與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：計算出的兩個d0應(yīng)選取大值 螺栓抗剪面直徑，mm；式中：m 螺栓抗剪面數(shù)目；

12、螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，mm。設(shè)計時應(yīng)使 ； 螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa。 螺栓的許用剪切應(yīng)力，MPa；2. 受軸向工作載荷的緊螺栓連接螺栓工作前受預(yù)緊力F；工作時又受到拉力F；總拉力如何？假定：螺栓和被連接件都是彈性體螺栓受力被連接件受力總拉力剩余預(yù)緊力預(yù)緊力螺栓的相對剛度剩余預(yù)緊力被連接鋼板間所用墊片金屬墊片（或無墊片）皮革墊片銅皮石棉墊片橡膠墊片0.20.3 0.7 0.8 0.9螺栓的相對剛度靜載連接：變載連接：氣密連接：靜強(qiáng)度計算式中 緊螺栓連接的許用拉應(yīng)力， MPa。校核公式：設(shè)計公式：3.5.3 螺栓連接的許用應(yīng)力普通螺栓連接許用應(yīng)力及安全系數(shù)鉸制孔螺栓連接許用剪應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力3.6 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施3.6.1 改善螺紋牙上載荷的分配螺栓有彈性，靠近根部的螺紋牙受力最大懸置螺母 環(huán)槽螺母 內(nèi)斜螺母改善螺紋牙根部的受力3.6.2 避免螺栓承受附加額外載荷（偏心載荷）不同情況產(chǎn)生的偏心載荷表面傾斜 粗糙表面 勾頭螺栓- 支承面為斜面時，采用斜墊圈。- 在鑄、