學(xué)習(xí)單元螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)單元螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六螺紋連接的相關(guān)知識(shí)2操作與實(shí)踐3自主學(xué)習(xí)4拓展知識(shí)5總結(jié)6本節(jié)自測(cè)7項(xiàng)目導(dǎo)入1單元內(nèi)容

第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六臺(tái)式鉆床千斤頂一、臺(tái)式鉆床的螺栓連接和千斤頂?shù)穆菪齻鲃?dòng)

第一節(jié)、項(xiàng)目導(dǎo)入第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六二、螺紋聯(lián)結(jié)螺栓聯(lián)結(jié)鉸制孔螺栓聯(lián)結(jié)雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六一、螺紋螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋按工作性質(zhì)分為聯(lián)接用螺紋和傳動(dòng)用螺紋。

第二節(jié)、相關(guān)知識(shí)第六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六外螺紋內(nèi)螺紋第七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六螺紋的旋向第八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六1、螺紋形成加工方法：車制內(nèi)外螺紋；直徑小用碾壓法；內(nèi)螺紋先用鉆頭鉆出光孔，然后絲錐攻螺紋螺旋線——一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋——一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋d2第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六2、螺紋幾何參數(shù)(3)中徑d2d1d2d(1)大徑d(2)小徑d1(4)螺距P(5)導(dǎo)程S(6)螺紋升角ψ

(7)牙型角

αtgψ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

ββψπd2SψS=nPSPP/2P/2α第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六二、螺紋的連接類型

1、連接類型（1）普通螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，成本低，應(yīng)用最廣。普通螺栓聯(lián)結(jié)第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間無間隙?？缀吐菟U多采用基孔制過渡配合(H7／m6、H7／n6)，能精確定位，能承受橫向載荷被聯(lián)接件需鉆孔、鉸孔，成本高?？着c螺桿之間留有間隙鉸制孔螺栓聯(lián)結(jié)第十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六（4）螺釘聯(lián)接

被聯(lián)接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。只用螺釘，不用螺母，直接把螺釘擰進(jìn)被聯(lián)接件的螺釘中。

適用于載荷較輕，且不經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。

螺釘聯(lián)接（3）雙頭螺柱聯(lián)接

用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被聯(lián)接件聯(lián)接起來,被聯(lián)接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。適用于被聯(lián)接件之一厚度很大，而又不宜鉆通孔，但又經(jīng)常拆卸的地方。雙頭螺柱聯(lián)接第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六（5）緊定螺釘聯(lián)接

利用擰入被聯(lián)接件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面，以固定零件的相對(duì)位置，可傳遞不大的力或扭矩。緊定螺釘聯(lián)接第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六（6）地腳螺栓吊環(huán)螺栓T形槽螺栓第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六2、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件

兩端螺紋可相同或不同，螺柱可帶退刀槽或制成腰桿，也可制成全螺紋。雙頭螺柱第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六螺釘

頭部形狀有圓頭、扁圓頭、六角頭、圓柱頭和沉頭等。頭部起子槽有一字槽、十字槽和內(nèi)六角孔等形式。第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六緊定螺釘

端適用于被緊定零件的表面硬度較低或不經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合；平端接觸面積大，不傷零件表面，常用于頂緊硬度較大的平面或經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合；圓柱端壓入軸上的凹坑中，適用于堅(jiān)定空心軸上的零件位置。第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六自攻螺釘頭部形狀有圓頭、平頭、半沉頭及沉頭等。頭部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形狀有錐端和平端兩種。第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六六角螺母

根據(jù)厚度分為標(biāo)準(zhǔn)螺母和薄型螺母兩種。制造精度分為A、B、C三級(jí)，分別與相同級(jí)別的螺柱配合使用。第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六墊圈

平墊圈分為A級(jí)和C級(jí)兩種。用于同一螺紋直徑的墊圈又分為特大、大、普通和小的四種規(guī)格，特大墊圈主要在鐵木結(jié)構(gòu)上使用。斜墊圈只用于傾斜的支承面上。第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1．螺紋聯(lián)接的預(yù)緊

擰緊的目的1.提高聯(lián)接的緊密性2.防止聯(lián)接松動(dòng)3.提高聯(lián)接件強(qiáng)度

預(yù)緊力的控制：測(cè)力矩扳手定力矩扳手第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六定力矩扳手第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六螺旋副的擰緊力矩

注意：對(duì)于重要的聯(lián)接，應(yīng)盡可能不采用直徑過小(＜M12)的螺栓。第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六彈簧墊圈防松2.螺紋聯(lián)接的防松1）摩擦防松（保證螺紋副間有足夠的軸向壓力和摩擦力矩）

對(duì)頂螺母，彈簧墊圈。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。限制螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以防止聯(lián)接的松動(dòng)，影響正常工作。①防松的實(shí)質(zhì)②防松方法（摩擦防松.機(jī)械防松

.永久防松）自鎖螺母防松第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六

對(duì)頂螺母防松第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六2）機(jī)械防松開口銷與開槽六角螺母止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲（在聯(lián)接中加入其它機(jī)械元件)

開口銷、止動(dòng)墊圈，串聯(lián)鐵絲等。

適用于沖擊振動(dòng)載荷，重要場(chǎng)合使用，成本高。第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六機(jī)械防松第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六

止動(dòng)墊片防松機(jī)械防松第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六

止動(dòng)墊片防松機(jī)械防松第三十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六串聯(lián)鋼絲防松

機(jī)械防松第三十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六焊接鉚沖

不可拆卸防松3）永久防松粘、鉚、焊等。第三十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六FF/2F/21、松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算(不受預(yù)緊力作用，受外載荷）或F——工作拉力，單位為N；d1——螺栓危險(xiǎn)截面的直徑，單位為mm；[σ]——螺栓材料的許用拉應(yīng)力，單位為MPa。四、螺紋連接強(qiáng)度的計(jì)算第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六2、緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算（1)僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接－結(jié)合面的摩擦力來承受橫向載荷，防止被聯(lián)接件錯(cuò)動(dòng)1)螺栓的當(dāng)量拉力螺栓受力擰緊力矩螺栓預(yù)緊力受產(chǎn)生拉應(yīng)力當(dāng)量拉力聯(lián)接面間摩擦力2)保證聯(lián)接面不滑移的螺栓預(yù)緊力擰緊力矩預(yù)緊力平衡橫向力3)強(qiáng)度條件摩擦系數(shù)螺栓數(shù)接合面數(shù)可靠性系數(shù)摩擦力矩引起的剪應(yīng)力第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六（2)受軸向外載荷的緊螺栓聯(lián)接F1為殘余預(yù)緊力，為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使F1＞0，一般根據(jù)聯(lián)接的性質(zhì)確定F1的大小。

載荷方向與螺栓軸向一致，螺栓受載前需預(yù)緊，受載前后受力不同。螺栓內(nèi)部危險(xiǎn)截面上同樣既有拉應(yīng)力s，又有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力t。

螺栓預(yù)緊力F0后，在工作拉力F的作用下，螺栓的總拉力F2=?第四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六未擰緊螺栓：被聯(lián)件：未受力、無變形未受力、無變形擰緊后工作前螺栓：被聯(lián)件：伸長受拉縮短受壓工作時(shí)螺栓：被聯(lián)件：再加總伸長聯(lián)接面間受壓總壓縮量對(duì)應(yīng)拉力第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六或Q螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為對(duì)于有密封性要求的聯(lián)接，一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)：工作載荷不穩(wěn)定時(shí)：螺栓所受總拉力Q

=工作拉力F

+剩余預(yù)緊力F1Q第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六（3)承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接

這種聯(lián)接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在聯(lián)接結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切。螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：式中：F－螺栓所受的工作剪力，單位為N；

d0－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；設(shè)計(jì)時(shí)

應(yīng)使Lmin≥1.25d0第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六1.汽缸蓋受氣體壓力：P=p·πD2/4=3.14×2502/4=58875(N)2.單個(gè)螺栓工作載荷：F=P/z=58875/12=4906.25(N)3.查表8－11，緊密因數(shù)K=2.7：螺栓所受總拉力F''=2.7F2=2.7×4906.25=13246.88(N)4.選擇螺栓材料，計(jì)算需用應(yīng)力查表8－12，選擇Q215,屈服極限ss=220Mpa

，有表8－13，安全因數(shù)S＝1.4，許用應(yīng)力[s]=ss/S=220/1.4=157.143(Mpa)5確定螺栓小徑：查標(biāo)準(zhǔn)，取M16，其d1＝13.84>11.81，其公稱直徑16mmπ[s]=11.81d>=5.2F''第四十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六解1.采用普通螺栓聯(lián)接

（1）普通螺栓的主要失效形式為螺紋部分?jǐn)嗔咽А?/p>

（2）螺栓受力分析即每個(gè)螺栓的橫向工作載荷

F=2T/D=2*0.9*106/150=12*103（3）普通螺栓聯(lián)接，靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向力，其預(yù)緊力Q=SF/mfz，其中結(jié)合面m＝1，螺栓個(gè)數(shù)z＝4，結(jié)合面摩擦系數(shù)f＝0.15，安全因數(shù)S＝3,Q=SF/mfz=24×103（4）確定許用拉應(yīng)力查表12，13。螺栓材料為Q235的M12，σs=240MP,S=3,[σ]=σs/S=80MP查機(jī)械手冊(cè)，M12螺栓小徑d1＝10.106mm

σ＝1.3×4×24×103/（π×10.1062）＝388.96>[σ]=80故強(qiáng)度不足第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六σs/S=240/2.5=96MP=σb/s=300/2=150MP（4）計(jì)算；機(jī)械手冊(cè)查鉸制孔用螺栓M12受剪處直徑d＝13mm，查表8－8螺栓桿與孔壁擠壓面最小高度LMIN=h－l＝15－3＝12（3）求許用切應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力z＝22.6<96MPz＝19.23<=150MP第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六小結(jié)：通過以上兩種情況的分析和計(jì)算，可以看出，雖然受到的外載荷相同，但由于螺栓聯(lián)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。為了避免采用普通螺栓時(shí)螺栓直徑太大的缺點(diǎn)，可采用減載裝置，來傳遞橫向力，這樣所需的預(yù)緊力較小，不但減小了螺栓直徑，使結(jié)構(gòu)緊湊，而且工作可靠。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣必須給予足夠重視。其不同之處在于：普通螺栓聯(lián)接，靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力來傳遞橫向力第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六五、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)分析

1、螺紋聯(lián)接的機(jī)構(gòu)分析（1）聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圓形，環(huán)形，矩形，框形，三角形等。這樣不但便于加工制造，而且便于對(duì)稱布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證接合面受力比較均勻。第四十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六（2）螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均。當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力（下圖）。接合面受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)螺栓的布置第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期六如果同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，應(yīng)采用銷，套筒，鍵等抗剪零件來承受橫向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸承受橫載荷的減載零件第五十一頁