第3章連接修改

1第二篇連接由于使用、制造、裝配、運輸?shù)确矫娴脑?，機器中很多零件需要彼此連接。按被連接零件之間在工作時是否有相對運動，連接分動連接和靜連接。如果相連接的零件其相對位置在工作時按一定的規(guī)律進(jìn)行變化，此種連接稱動連接。如果相連接的零件在工作時其相對位置固定不變，則稱靜連接。導(dǎo)向平鍵聯(lián)接減速器裝螺栓4本課程介紹的連接主要是靜連接，連接的類型包括：螺紋連接鍵連接、花鍵連接、銷連接鉚接焊接粘接連接可拆連接不可拆連接過盈連接（既可以是可拆也可為不可拆）其中，鍵連接、花鍵連接、銷連接和過盈連接又稱軸轂連接§3.0導(dǎo)言§3.1常用螺紋的主要參數(shù)、類型特點和應(yīng)用§3.2螺紋連接的類型和螺紋緊固件§3.3螺紋連接的預(yù)緊和防松§3.4螺栓的強度計算§3.5螺栓連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計第3章螺紋連接6一、螺紋的形成d2螺旋線----一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速移動的軌跡。螺紋----一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋3.1常用螺紋的主要參數(shù)、類型特點和應(yīng)用7(3)中徑d2也是一個假想圓柱的直徑，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)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。(5)螺距P相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。二、螺紋的主要幾何參數(shù)PPP/2P/2(4)線數(shù)n8βd1d2d(6)

導(dǎo)程L(7)螺紋升角λ

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(8)牙型角

αtgλ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

αβL=nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距PPPP/2P/2

(9)接觸高度h內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h9按螺紋的牙型分三、螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋10螺紋的牙型矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o11

1）普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。60?粗牙螺紋應(yīng)用最廣2）細(xì)牙螺紋的優(yōu)點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高缺點：不耐磨易滑扣。應(yīng)用：薄壁零件、受動載荷的聯(lián)接和微調(diào)機構(gòu)。Pd粗牙dP細(xì)牙dP細(xì)牙12梯形螺紋：梯形鋸齒形30o3o30o鋸齒形螺紋:常用于傳動。β=3o返回矩形螺紋3）矩形螺紋：1．在常用的螺旋傳動中，傳動效率最高的螺紋是()。

A.三角形螺紋B.梯形螺紋

C.鋸齒形螺紋D.矩形螺紋2．公制普通螺紋的牙型角為()。

A.30°B.55°C.60°答案：1、D2、C14按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分右旋螺紋左旋螺紋15左旋右旋16按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋一般:n≤4雙線螺紋單線螺紋PLL=2PPLPL=Pn線螺紋:L=nP17單線螺紋和多線螺紋18按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副19外螺紋內(nèi)螺紋20按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋（普通螺紋，管螺紋）傳動螺紋螺旋傳動21聯(lián)接螺紋傳動螺紋22按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋23圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋24dd2d1P用螺紋密封的管螺紋普通細(xì)牙螺紋管螺紋非密封管螺紋（圓柱管壁α=55?）密封管螺紋（圓錐管壁α=55?）60?圓錐管螺紋公稱直徑----管子的公稱通徑。強調(diào)與普通螺紋不同55?55?非螺紋密封的管螺紋dd2d1Pφ2φ返回1.螺栓連接3.2.1螺紋連接的主要類型3.2螺紋連接的類型和螺紋緊固件螺紋連接主要有螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接26螺栓連接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長度l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;螺紋伸出長度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mm用于經(jīng)常拆裝之處。dd27螺栓連接基本類型a雙頭螺柱連接

連接件厚，允許拆裝。d2.雙頭螺柱連接3.2螺紋連接的類型和螺紋緊固件29螺栓連接基本類型螺釘連接aee雙頭螺柱連接

連接件厚，允許拆裝。l1l1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d4.緊定螺釘連接3.2螺紋連接的類型和螺紋緊固件3.2.2螺紋緊固件

1.螺栓、螺柱、螺釘連接件3.2螺紋連接的類型和螺紋緊固件2.緊定螺釘、螺母3.2螺紋連接的類型和螺紋緊固件3.墊圈3.2螺紋連接的類型和螺紋緊固件34A級B級C級公差小，精度最高，用于配合精確，防振動等場合；受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接；用于一般聯(lián)接，最常用。3.2.3螺紋緊固件的材料及等級

螺紋緊固件有兩類等級，一類是產(chǎn)品等級，另一類是力學(xué)性能等級。

1.產(chǎn)品等級

3.2螺紋聯(lián)接的類型和螺紋緊固件

2.力學(xué)性能等級和材料

螺紋緊固件的常用材料為Q215、Q235、10、35和45號鋼，對于重要的螺紋緊固件，可采用15Cr、40Cr等。對于特殊用途（如防銹蝕、防磁、導(dǎo)電或耐高溫等）的螺紋緊固件，可采用特種鋼或銅合金、鋁合金等。彈簧墊圈用65Mn制造，并經(jīng)熱處理和表面處理。螺栓的性能等級

37§3－3螺紋連接的預(yù)緊1預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。用F’表示。2預(yù)緊的目的：增強聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移。3預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。

一、概述碳素鋼螺栓：F’

≤(0.6~0.7)σsA1合金鋼螺栓：F’≤(0.5~0.6)σsA1A1---危險截面積，A1≈πd21/438測力矩扳手預(yù)緊力控制方法:(重要螺栓不宜采用M12以下）F定力矩扳手LS1)憑手感經(jīng)驗；2)測力矩扳手；3)定力矩扳手；LMLS3.3.2

螺栓連接的防松

連接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動或變載荷的作用下容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象。

螺紋連接放松的根本問題在于要防止螺旋副的相對運動。

常用的防松方法:摩擦防松機械防松:永久防松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3.3螺紋連接的預(yù)緊和防松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焊點法沖點法串聯(lián)鋼絲49螺栓聯(lián)接的主要失效形式：滑扣因經(jīng)常拆裝受拉螺栓塑性變形螺紋部分疲勞斷裂受剪螺栓剪斷壓潰螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸斷裂--軸向變載荷3.4螺栓的強度計算50計算準(zhǔn)則對于受拉螺栓聯(lián)接，保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強度；對于受剪螺栓聯(lián)接，保證螺栓的剪切強度或聯(lián)接擠壓強度。

螺栓聯(lián)接的計算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋的公稱直徑（大經(jīng)）d等。3.4.1

普通螺栓聯(lián)接的強度計算1.松螺栓聯(lián)接強度條件：設(shè)計公式：式中[σ]為松聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)力（MPa）,查表d1計算出后,再按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱直徑。3.4螺栓的強度計算2.緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接有預(yù)緊力F′，按所受工作載荷的方向分為兩種情況：

(1)受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接在橫向工作載荷的作用下，被聯(lián)接件的接合面間有相對滑移趨勢，為防止滑移，由預(yù)緊力F′所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于等于橫向工作載荷，即3.4螺栓的強度計算引入可靠性系數(shù)c，整理得式中——螺栓所受軸向預(yù)緊力，N；

c——可靠性數(shù)，取c=1.1～1.3；

——螺栓聯(lián)接所受橫向工作載荷，N；

f——接合面間的摩擦系數(shù)，對于干燥的鋼鐵件表面，取f=0.1～0.16；

m——接合面的數(shù)目。

當(dāng)擰緊螺栓聯(lián)接時，螺栓的危險截面上受由預(yù)緊力F′引起的拉應(yīng)力σ和由螺紋副中摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ的復(fù)合作用。因螺栓材料是塑性的，復(fù)合應(yīng)力可按第四強度理論計算，故螺栓的強度條件為對于M10～M68的普通螺紋，

，因此

由此可見，扭切應(yīng)力對強度的影響在數(shù)學(xué)式上表現(xiàn)為將軸向拉應(yīng)力增大30%，即3.4螺栓的強度計算★系數(shù)1.3的含義是——※對于普通螺栓聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)螺栓來說，雖然同時受拉應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用，但計算時可作為純拉伸的情況處理，即只需將拉伸載荷加大30%以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。設(shè)計公式為強度校核公式

(2)受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接

這種緊螺栓聯(lián)接常見于對緊密性要求較高的壓力容器中，如氣缸、油缸中的法蘭聯(lián)接。

設(shè)壓力容器內(nèi)的流體壓力為,螺栓數(shù)目為z，則缸體周圍每個螺栓承受的軸向工作載荷為F=

上圖所示的壓力容器的螺栓連接是受預(yù)緊力和軸向工作載荷的典型實例。3.4螺栓的強度計算

工作載荷作用前工作載荷作用時在工作載荷作用前，螺栓只受預(yù)緊力，接合面受壓力；工作時，在軸向工作載荷F作用下，接合面有分離趨勢，該處壓力由減為，稱為殘余預(yù)緊力，同時也作用于螺栓。因此，螺栓所受總拉力應(yīng)為軸向工作載荷F與殘余預(yù)緊力之和，即受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接變形圖：為保證聯(lián)接的緊固性與緊密性，殘余預(yù)緊力F″應(yīng)大于零（推薦值）。

螺栓的強度校核與設(shè)計計算式分別為3.4螺栓的強度計算

受力特點：螺栓受載前后不需預(yù)緊，橫向載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。擠壓強度條件剪切強度條件3.4.2受剪螺栓聯(lián)接的強度計算

593．承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為：螺栓桿的剪切強度條件為：F－螺栓所受的工作剪力，單位為N；Lmin鉸制孔螺栓FFd0設(shè)計時應(yīng)使:Lmin≥1.25d0d0－螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin－螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm；3.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計要設(shè)計成軸對稱的幾何形狀。3.5.1

螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理3.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距3.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計同一組螺栓聯(lián)接中各螺栓的直徑和材料均應(yīng)相同3.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計避免附加彎曲應(yīng)力3.5.2提高螺栓聯(lián)接強度的措施螺栓聯(lián)接的強度主要取決于螺栓的強度，提高螺栓強度有以下幾種措施：降低載荷變化量

受變載荷作用的螺栓，其應(yīng)力也在一定的幅度內(nèi)變動，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度等皆可以使螺栓的應(yīng)力變化幅度減小。減小螺栓剛度的方法a.柔性螺栓b.彈性元件3.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計增大被聯(lián)接件剛度的方法a.金屬墊片b.密封環(huán)3.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計減小應(yīng)力集中的影響3.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計避免附加彎曲應(yīng)力3.5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計殘余預(yù)緊力的推薦值

71復(fù)習(xí)思考題1．在常用的螺旋傳動中，傳動效率最高的螺紋是()。

A.三角形螺紋B.梯形螺紋C.鋸齒形螺紋D.矩形螺紋2．當(dāng)兩個被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且聯(lián)接不需要經(jīng)常拆卸時，往往采用()。

A螺栓聯(lián)接B螺釘聯(lián)接C雙頭螺柱聯(lián)接D緊定螺釘聯(lián)接3.兩被聯(lián)接件之一較厚，盲孔且經(jīng)常拆卸時，常用（）。A.螺栓聯(lián)接B.雙頭螺柱聯(lián)接C.螺釘聯(lián)接724．常用聯(lián)接的螺紋是()。

A三角形螺紋B梯形螺紋C鋸齒形螺紋D矩形螺紋5．承受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接，聯(lián)接中的螺栓受()作用。

A剪切B拉伸C剪切和拉伸6．當(dāng)兩個被聯(lián)接件不厚,通孔，且需要經(jīng)常拆卸時，往往采用()。

A螺釘聯(lián)接B螺栓聯(lián)接C雙頭螺柱聯(lián)接D緊定螺釘聯(lián)接737．采用凸臺或沉頭座作為螺栓頭或螺母的支撐面是為了()。

A.減少預(yù)緊力B.減少擠壓力C.避免螺栓受彎曲應(yīng)力

D便于放置墊圈8．公制普通螺紋的牙型角為()。

A.30°B.55°C.60°7411.設(shè)計螺栓組時常把螺栓布置成軸對稱的均勻的幾何形狀，這主要是為了（）。A.美觀B.受力最小C.聯(lián)接方便D.接合面受力較均勻12.在確定緊螺栓聯(lián)接的計算載荷時，預(yù)緊力比一般值提高30%，這是考慮了（）。A.螺紋上的應(yīng)力集中B.螺栓桿橫截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力C.載荷沿螺紋圈分布的不均勻性D.螺紋毛刺的部分?jǐn)D壓13.螺紋連接的基本形式有哪幾種？各適用于何種場合？有何特點？14.為什么螺紋連接通常要采用防松設(shè)施？常用的防松方法和裝置有哪些？75如下圖所示，a、b、c三種螺紋聯(lián)接，依次為____聯(lián)接。（1）螺栓、螺柱、螺釘

（2）螺釘、螺柱、螺栓（3）螺柱、螺釘、螺栓（4）螺栓、螺釘、螺柱

（5）螺釘、螺柱、螺栓（6）螺柱、螺栓、螺釘7623.在常用的螺紋聯(lián)接中，自鎖性能最好的螺紋是____。（1