機械設計制造設計講義-3螺栓聯(lián)接

課后習題11-3

11-811-12靜聯(lián)接：在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯(lián)接。聯(lián)接的分類動聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。例如：機械原理中，各種運動副之間的聯(lián)接。靜聯(lián)接不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個零件就可拆開的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。過盈聯(lián)接第11

章螺紋聯(lián)接第11章螺紋聯(lián)接

螺紋的類型和應用（p269表8-1）按應用可分：聯(lián)接螺紋：普通三角形

傳動螺紋：梯形；鋸齒形；

矩形。按幾何參數(shù)可分：公英制螺紋；粗細牙螺紋；左右旋螺紋；單線及多線螺紋。第11章螺紋聯(lián)接螺紋的主要參數(shù)（8.2.1）

圖8-2

大徑d，小徑d1，中徑d2

線數(shù)n，螺距p，導程s=nP

升角，

牙型，牙型角d

2

arc

tan

nP第11章螺紋聯(lián)接§11.1

螺紋聯(lián)接的主要形式和標準聯(lián)接件

主要形式1.

螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接

鉸制雙頭螺栓聯(lián)接螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接其它：地腳螺栓聯(lián)接；吊環(huán)螺栓聯(lián)接；

T型槽螺栓聯(lián)接；第11章螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接的主要形式螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接：應用廣泛

鉸制

螺栓聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接：常拆卸螺釘聯(lián)接：被聯(lián)接件之一較厚普通螺栓聯(lián)接鉸制螺栓聯(lián)接第

11

章螺

紋

聯(lián)

接螺栓聯(lián)接第11章螺紋聯(lián)接螺釘擰入深度H:鋼或青銅H≈d鑄鐵

H=(1.25∽1.5)d鋁合金H=(1.5∽2.5)d4.

緊定螺釘聯(lián)接第11章螺紋聯(lián)接地腳螺栓吊環(huán)螺栓T形槽螺栓第11章螺紋聯(lián)接第11章螺紋聯(lián)接§

11.1

螺紋聯(lián)接的類型和標準聯(lián)接件二.螺紋用標準聯(lián)接件（查閱手冊）

螺釘：頭部和尾部形狀

螺母：外形

墊圈：形狀第11章螺紋聯(lián)接§11.2.1螺紋聯(lián)接的預緊（一）預緊的目的提高聯(lián)接的緊密性防止聯(lián)接松動提高聯(lián)接件強度紋

聯(lián)

接第11章螺§11.2.1螺紋聯(lián)接（

二

）

擰

緊

力

矩

與

預

緊T=

FL

=

T1+T2Fp

tg(

v

)221dT

0

d

20

0

0D2D3

d

3213T

c

p

F

c

3d2tan(

0

00 0

F

d

(11

2)

d

2D2

d

3

D3

2

p2

d1

dT

v

)

Fp代入（11

2）式：T＝（0.15～0.25）Fp

d

(11

3)對M12以下的螺栓，應注意控制預緊力，以防過載拉斷。d2

0.9dD0

1.7dd0

1.1d對普通螺栓：

142

~32,c

0.1

~

0.2;tanv

0.173dtan(00

22

d1

dF

d

(11

2)

d

2D2

d

3

D3

p c

0

02T

v

)

第

11章§11.2

.1

螺

紋

聯(lián)螺

紋

聯(lián)

接接

的

預

緊（二）擰緊力矩與預緊力的關系第11章螺紋聯(lián)接§11.2.1螺紋聯(lián)接的預緊（三）控制預緊力的方法控制應力或應變控制擰緊力臂控制擰緊力矩應變片第11章螺紋聯(lián)接§11.2.1螺紋聯(lián)接的預緊（三）控制預緊力的方法控制擰緊力矩測力矩扳手定力矩扳手#螺紋聯(lián)接防松的實質(zhì)在于限制螺旋副的相對轉(zhuǎn)動。以防止聯(lián)接的松動，影響正常工作。#螺紋聯(lián)接的防松按工作原理可分為三類（P355表11-2）：摩擦防松直接鎖?。C械防松）不可拆卸防松（鉚沖；粘接；焊接）第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松1.

摩擦防松彈簧墊圈防松 自鎖螺母防松1.

摩擦防松

對頂螺母防松第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松2.機械防松螺栓裝配圖開槽螺母開口銷第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松2.機械防松止動墊片防松第11章螺紋聯(lián)接§12.2.2螺紋聯(lián)接的防松2.機械防松止動墊片防松§12.2.2

螺紋聯(lián)接的防松2.機械防松串聯(lián)鋼絲防松正確錯誤§12.2.2

螺紋聯(lián)接的防松§12.2.2

螺紋聯(lián)接的防松3.不可拆卸防松焊接 鉚沖第11章螺紋聯(lián)接§11.3.1

螺栓組結(jié)構設計被聯(lián)接件形狀應簡單對稱；根據(jù)載荷,合理布置螺栓位置：受力矩作用時應適當遠離對稱軸；避免偏心承載；受橫向力的螺栓組受力方向不超過8個；第11章螺紋聯(lián)接§11.3.1

螺栓組結(jié)構設計同一螺栓組緊固件形狀、尺寸、材料應盡量一致；布置螺栓應留有合理的間距、邊距，方便裝配扳手空間尺寸（P357

圖11-7）壓力容器的螺栓間距（

P358表11-3）第11章螺紋聯(lián)接§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓聯(lián)接大多工作之前應預緊，稱為緊螺栓聯(lián)接；螺栓聯(lián)接設計計算的一般步驟：螺栓組受力和失效分析單個螺栓受力和失效分析找出受力最大的螺栓；單個螺栓強度計算確定螺栓的尺寸（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；螺栓組和單個螺栓的失效有聯(lián)系又有區(qū)別。zyFzFyoTzMxMy螺栓組受力分析將一個零件加以固定，其實質(zhì)就是約束該零件在空間的六個

度。Fxx螺栓組所受的載荷可分為四種類型：橫向力：

Fx

、FY軸向力：Fz翻轉(zhuǎn)力矩：Mx、MY轉(zhuǎn)矩：Tz第11章螺紋聯(lián)接§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析第11章螺紋聯(lián)接§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析1.受橫向力的螺栓組聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制 螺栓聯(lián)接zF

F兩種情況的工作原理不同！第11章螺紋聯(lián)接§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析1.受橫向力的螺栓組聯(lián)接（1）普通螺栓聯(lián)接螺栓組受力單個螺栓受力(11

5)

Kn

F受力平衡條件：Fp

c

z

m

Kn

Fc

mp或

FZFFp

c

接合面間的摩擦系數(shù)，表11

1m

接合面數(shù)目；Kn

可靠性系數(shù)，取1.1～1.5F§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析2.

受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接（1）普通螺栓聯(lián)接力矩平衡條件：T

Fp

c

r1

Fp

c

r2

Fp

c

rn(11

6)c

(r1

r2

rn

)KnT則預緊力：p計入可靠性系數(shù)F

§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析2.受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接（2）鉸制 螺栓聯(lián)接變形量越大，則工作剪力越大nnr

1212力矩平衡：(11

7)1r

2r2

r

22

nTrmaxmax受力最大螺栓：F

21(r

2maxnr2

r

2

)rFmax即：TFiri

FmaxrmaxFi

rirmaxFmax§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接單個螺栓的受力：預緊力Fp工作力F單個螺栓的總拉力：F0

＝?＝F

+FpF

FzFp§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接假定底板為剛體，翻轉(zhuǎn)力矩作用在螺栓組的聯(lián)接形心受載后繞O—O轉(zhuǎn)動仍保持平面在M的作用下，左側(cè)螺栓拉力增大；右側(cè)螺栓拉力減小而地面壓力增大失效分析：螺栓拉斷；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板右側(cè)壓潰。§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析4.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

Fmaxlmax

F2l2l1F1

Fnln變形條件：

Fnln力矩平衡：M

F1l1

F2l2(11

9)1

l

2

l

22

nl

2M

lmax受力最大螺栓：

Fmax

liilF

F

maxmax在翻轉(zhuǎn)力矩作用下，接合面擠壓應力分布圖§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接底板受力分析受翻轉(zhuǎn)力矩前，接合面擠壓應力分布圖FpW

MMA

zFpp§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接接合面的強度計算

p(11

11)pp

maxA

W許用擠壓應力，表

114.

zFp

M

[

]右側(cè)不壓潰

M

0

(11

10)p

min

zFpA

W左側(cè)不分離ApW

zFpM

M§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析受復合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向荷載+軸向載荷+翻轉(zhuǎn)力矩。§11.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析受復合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+旋轉(zhuǎn)力矩?！?1.3.2

螺栓組聯(lián)接的受力分析受復合載荷的螺栓組聯(lián)接計算時應求出受力最大螺栓的受力第11章螺紋聯(lián)接算§11.4 單個螺栓的強度計受力分析時可分為：普通螺栓聯(lián)接：松螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接鉸制

螺栓聯(lián)接僅受預緊力作用的螺栓受預緊力和工作載荷作用的螺栓緊螺栓第11章螺紋聯(lián)接§11.4單個螺栓的強度計算（一）松螺栓聯(lián)接的計算受載荷形式—軸向拉伸失效形式—螺栓拉斷計算螺栓材料和許用應力（§11.5）查手冊確定d，及其它有關尺寸。校核式：

21d（11

13）4F[

]1設計式：d

第11章螺紋聯(lián)接§11.4單個螺栓的強度計算(二）只受預緊力作用的螺栓

0.5

)tg(

)切應力：

1

1

42d

tan(2

11622d

3d

d