第13章螺紋連接

第13章

螺紋連接第13章螺紋連接

連接螺紋連接可拆連接不可拆連接鍵連接銷(xiāo)連接焊接鉚接粘接13.1螺紋的主要參數(shù)和常用類型13.1.1螺紋的形成及其分類1.螺紋的形成

●螺旋線的形成Ph右旋、單頭Ph左旋、單頭右旋、雙頭●螺紋的形成右旋單線三角形螺紋右旋單線矩形螺紋●螺紋的形成右旋雙線三角形螺紋●螺紋的形成2.螺紋的分類

●根據(jù)螺紋分布部位分類

內(nèi)螺紋外螺紋矩形螺紋30

三角形螺紋30

3

鋸齒形螺紋梯形螺紋15

2.螺紋的分類

●根據(jù)螺紋牙型分類

2.螺紋的分類

●根據(jù)螺旋線方向分類

右旋螺紋

左旋螺紋

右旋單線螺紋

右旋雙線螺紋2.螺紋的分類

●根據(jù)螺旋線數(shù)目分類

13.1.2螺紋的主要參數(shù)●大徑d(D)最大直徑，稱為公稱直徑?！裥絛1(D1)

最小直徑，外螺紋的危險(xiǎn)尺寸。

●中徑d2(D2)軸向剖面內(nèi)牙厚等于牙間寬處的圓柱直徑。d2d1dPh2P13.1.2螺紋的主要參數(shù)d2d●螺距P

相鄰兩牙同側(cè)齒廓對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的軸向距離?！窬€數(shù)n螺紋的螺旋線數(shù)，為便于制造，一般線數(shù)n4。

●

導(dǎo)程Ph

同一條螺旋線相鄰兩螺紋牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軸向距離。單線螺紋Ph

P，多線螺紋Ph

nP

。

Pd1

13.1.2螺紋的主要參數(shù)●螺紋升角

螺紋中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角。●牙型角

●牙側(cè)角

對(duì)稱牙型：

/2。Ph2Pd1d2dP

矩形螺紋30

三角形螺紋30

3

鋸齒形螺紋梯形螺紋15

●牙型角、牙側(cè)角13.1.3機(jī)械設(shè)備中常用的螺紋

機(jī)械設(shè)備中常用的螺紋有三角形、矩形、梯形和鋸齒形螺紋。

三角形螺紋牙型角大，當(dāng)量摩擦系數(shù)fv大，自鎖性好，且牙根厚，強(qiáng)度高，當(dāng)效率低，所以多用于緊固連接。其余三種螺紋主要用于傳動(dòng)。知識(shí)回顧1.螺紋副的兩種作用？

傳動(dòng)和連接2.單線螺紋、多線螺紋的用途？連接：?jiǎn)尉€螺紋傳動(dòng)：多線螺紋3.幾種牙型螺紋用途？連接：三角螺紋傳動(dòng)：矩形、鋸齒形、梯形螺紋

第二節(jié)螺旋副的受力分析、效率和自鎖QT1問(wèn)題的提出：1.受力分析2.效率問(wèn)題螺旋千斤頂1.受力分析2.效率問(wèn)題3.自鎖問(wèn)題問(wèn)題的提出：Q螺旋千斤頂一、力學(xué)模型T1T1d2QFF一力學(xué)模型

T1Q一、力學(xué)模型Q

+

ρQNRFfFRF

二、螺母向上（擰緊）

摩擦角ρ：（1）d2F

ρQNRFfF

摩擦角ρ：（1）（2）二、螺母向上（擰緊）

當(dāng)螺母旋轉(zhuǎn)一周時(shí):

螺旋副的效率輸入功：輸出功：ST1

當(dāng)螺母旋轉(zhuǎn)一周時(shí):輸入功：輸出功：

S

螺旋副的效率Q效率:（3）

在工程應(yīng)用中：010203040506070809010080604020螺紋升角效率h（%）

螺旋副的效率三螺母向下（螺旋副的自鎖）

QNFfρFR

-ρQFR(4)當(dāng)

=

時(shí)，Ｆ=０

當(dāng)

時(shí)，Ｆ

０(4)當(dāng)

=

時(shí)，Ｆ=０三螺旋副的自鎖QRQρFfRN自鎖條件：(5)(4)當(dāng)

=

時(shí)，Ｆ=０三螺旋副的自鎖當(dāng)

時(shí)，Ｆ

０

QRQρFfRN

FF螺旋副自鎖的用處：連接用的螺旋副，緊固物件可自動(dòng)防松；螺旋千斤頂舉重物，可自動(dòng)防止重物下落。（6）小結(jié)：矩形螺旋副力關(guān)系、效率、自鎖條件一般升角越小，螺紋效率低，越易自鎖。（7）

FaFN螺母螺桿Fa螺母F

N

13.2.2非矩形螺紋

螺桿當(dāng)螺旋副作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作表面的摩擦力分別為

當(dāng)量摩擦系數(shù)fv為結(jié)論

在Fa和f相同的條件下，F(xiàn)

N>FN，F(xiàn)

f>Ff。引入當(dāng)量摩擦系數(shù)后，得非矩形螺紋作用力的計(jì)算公式與矩形螺紋的相應(yīng)計(jì)算公式具有相同的形式?；?/p>

varctanfv（1）三角形螺紋用于連接，其它螺紋用于傳動(dòng)。（2）單線螺紋用于連接，多線螺紋用于傳動(dòng)。結(jié)論（記?。?，自鎖性能好。（3）三角形螺紋摩擦力增大是幾何因素造成的，而不是材料間的摩擦系數(shù)增大造成的。13.3螺紋連接的類型和螺紋連接件13.3.1螺紋連接的基本類型普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接13.3螺紋連接的類型和螺紋連接件13.3.1螺紋連接的基本類型雙頭螺柱連接螺釘連接13.3螺紋連接的類型和螺紋連接件13.3.1螺紋連接的基本類型緊定螺釘連接特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接吊環(huán)螺釘連接地腳螺栓連接13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結(jié)構(gòu)型式和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。普通螺栓鉸制孔用螺栓內(nèi)六方螺栓開(kāi)槽沉頭螺釘A型開(kāi)槽盤(pán)頭螺釘B型開(kāi)槽盤(pán)頭螺釘13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結(jié)構(gòu)型式和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。A型十字槽盤(pán)頭螺釘B型十字槽盤(pán)頭螺釘13.3.2螺紋連接件螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結(jié)構(gòu)型式和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。緊定螺釘自攻螺釘13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結(jié)構(gòu)型式和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。六角螺母圓螺母13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結(jié)構(gòu)型式和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。B型平墊圈A型平墊圈13.3.2螺紋連接件

螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結(jié)構(gòu)型式和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。A型雙頭螺柱B型雙頭螺柱13.3.2螺紋連接件螺紋連接件包括螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。它們的結(jié)構(gòu)型式和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。13.4.1受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算1.松螺栓連接FaFa用于驗(yàn)算用于設(shè)計(jì)13.4單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算FR2FR2FRF

F

2.只受預(yù)緊力的緊螺栓連接預(yù)緊力的大小為F

fszm

kfFR擰緊螺母時(shí)，螺栓除受預(yù)緊力F

產(chǎn)生的拉應(yīng)力

外，還受螺紋力矩T1產(chǎn)生的切應(yīng)力

作用FR2FR2FRF

F

常用的M10~M68的鋼制普通螺栓，可取

v

0.17，d2

1.1d1，tan

0.05，則

0.5

。鋼制螺栓是塑性材料，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，其當(dāng)量應(yīng)力為只受預(yù)緊力的緊螺栓連接的強(qiáng)度條件為同時(shí)受拉伸和扭轉(zhuǎn)作用的緊連接螺栓，可把拉力增大30%當(dāng)作純拉伸來(lái)計(jì)算螺栓的強(qiáng)度，以考慮切應(yīng)力的影響，也簡(jiǎn)化了螺栓強(qiáng)度的計(jì)算。13.4.2受剪螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

主要失效形式

螺栓桿被剪斷、螺栓桿與孔壁接觸表面壓潰。d0hFSFSd0h1h3h2FSFS13.4.2受剪螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算d0hFSFSd0h1h3h2FSFS1.螺栓桿的抗剪強(qiáng)度條件13.4.2受剪螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算d0hFSFSd0h1h3h2FSFS2.螺栓桿與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件13.4.3螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力

一般采用碳素鋼，如Q215、Q235、35和45號(hào)鋼等。重要場(chǎng)合選用合金鋼，如用15Cr、30CrMnSi、40Cr等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋連接件按其力學(xué)性能進(jìn)行分級(jí)（表13

4）。13.5螺紋連接的擰緊與防松13.5.1螺紋連接的擰緊

擰緊螺母時(shí)，螺栓和被連接件受到預(yù)緊力F

的作用，擰緊螺母需要的擰緊力矩T是螺紋阻力矩T1與螺母支承面摩擦力矩Tf之和。F

d0dTTfT1TD0T1TfTf

F

fcrfT

T1

Tf對(duì)于M10~M64的粗牙普通鋼制螺栓，擰緊時(shí)通常采用標(biāo)準(zhǔn)扳手，在無(wú)潤(rùn)滑條件時(shí)，擰緊力矩T的近似計(jì)算式為T(mén)0.2F

d

如果用這個(gè)預(yù)緊力擰緊M12以下的鋼制螺栓，就很可能過(guò)載折斷。因此，對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能不采用直徑過(guò)小的螺栓。必須使用時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制其預(yù)緊力矩?？刂祁A(yù)緊力的方法測(cè)力矩扳手定力矩扳手13.5.2螺紋連接的防松

摩擦防松

⑴