工學(xué)第10章-螺紋連接講解學(xué)習(xí)

螺紋部分第10章聯(lián)接第10章螺紋

前言§10-1螺紋連接的基本知識(shí)

螺紋參數(shù)

牙型

主要參數(shù)

分類(lèi)

基本類(lèi)型§10-2螺紋連接的預(yù)緊和防松

預(yù)緊

力矩扳手

防松§10-3單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

簡(jiǎn)介

失效及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

受拉松連接的強(qiáng)度計(jì)算(緊)只受預(yù)緊力

橫向外載荷

軸向外載荷

小結(jié)

受剪螺栓

材料和許用應(yīng)力

§10-4

螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析

螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§10-5提高螺栓連接強(qiáng)度的措施§10-6螺旋傳動(dòng)休息靜連接動(dòng)連接——運(yùn)動(dòng)副(低副、高副等)與動(dòng)力源組合零件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)器靜連接動(dòng)連接(運(yùn)動(dòng)副)可拆連接：螺紋連接、鍵連接、銷(xiāo)連接等不可拆連接：鉚接、焊接、膠接等連接前言螺紋連接(靜連接→構(gòu)件)螺旋傳動(dòng)(動(dòng)連接→機(jī)構(gòu))d2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?！?0-1螺紋參數(shù)(一)螺紋形成螺紋旋向判斷旋向判斷方法:⑴順著軸線方向看(軸線垂直放)

右邊高—右旋

左邊高—左旋右旋左旋思考：鋸齒形螺紋三角形(普通)螺紋矩形螺紋梯形螺紋二、螺紋牙型30°梯形60°普通3°30°鋸齒形矩形連接：效率低、自鎖性好。傳動(dòng)：效率高、自鎖性差。螺紋牙形：三角形(普通螺紋)、矩形、梯形、鋸齒形等30°3°30°60°三角形梯形鋸齒形矩形單線，用于連接雙線或多線，常用于傳動(dòng)粗牙：一般情況下使用。細(xì)牙：d相同，p小，λ小，牙淺，自鎖性好，但不耐磨，易滑扣?！嘤糜谧冚d荷場(chǎng)合?！噙B接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。55?dd2d1P管螺紋1)外徑(大徑)d(D)——與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，亦稱(chēng)公稱(chēng)直徑2)內(nèi)徑(小徑)d1(D1)——與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑（主要用于強(qiáng)度計(jì)算）3)中徑d2(D2)

——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，d2≈0.5(d+d1)三、螺紋的主要參數(shù)4)螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)同側(cè)齒廓兩點(diǎn)間的軸向距離5)導(dǎo)程(Ph)——同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離6)線數(shù)n——螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：Ph=nP

三、螺紋的主要參數(shù)(續(xù)一)7)升角λ——中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面間的夾角8)牙型角α——螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角9)牙型斜角β——螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂直平面的夾角三、螺紋的主要參數(shù)(續(xù)二)1、按牙型:三角形螺紋、管螺紋——連接螺紋矩形、梯形、鋸齒形螺紋——傳動(dòng)螺紋2、按位置：內(nèi)螺紋——在圓柱孔的內(nèi)表面形成的螺紋

外螺紋——在圓柱孔的外表面形成的螺紋4、根據(jù)螺旋線繞行方向：左旋

右旋——如圖，常用5、根據(jù)螺旋線頭數(shù)：?jiǎn)晤^螺紋(n=1)——用于連接雙頭螺紋(n=2)——如圖多線螺紋(n≥2)——用于傳動(dòng)四螺紋的分類(lèi)(總結(jié))潘存云教授研制潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭LdL0小六角頭dL0L1LL1-----座端長(zhǎng)度L0-----螺母端長(zhǎng)度二、螺紋緊固件螺紋緊固件雙頭螺柱螺栓二、螺紋緊固件螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺紋緊固件潘存云教授研制地腳螺栓潘存云教授研制起吊螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專(zhuān)用螺紋聯(lián)接T型螺栓六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圓螺母二、螺紋緊固件螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國(guó)標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專(zhuān)用螺紋聯(lián)接墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。專(zhuān)用螺紋聯(lián)接

2)雙頭螺柱——兩端帶螺紋

A型—有退刀槽B型—無(wú)退刀槽1)螺栓普通螺栓——六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭,內(nèi)六角。鉸制孔螺栓——螺紋部分直徑較小螺母螺紋連接件4)緊定螺釘

錐端——適于零件表面硬度較低不常拆卸常合平端——接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸圓柱端——壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板3)螺釘螺紋連接件(續(xù)一)6)螺母六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)，扁，厚5)自攻螺釘——由螺釘攻出螺紋圓螺母+止退墊圈——帶有缺口，應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊螺紋連接件(續(xù)二)7)墊圈螺紋連接件(續(xù)三)螺栓－螺栓；螺釘；雙頭螺柱；緊定螺釘螺母－六角螺母；圓螺母；糟型螺母墊片－墊片；彈簧墊片；斜墊片；球形墊片五、螺紋連接的基本類(lèi)型螺栓連接普通螺栓連接鉸制孔螺栓連接雙頭螺栓連接螺釘連接螺釘連接緊定螺釘、自攻螺釘連接其它連接：地腳螺栓、吊環(huán)螺釘螺紋連接類(lèi)型主要根據(jù)受力、結(jié)構(gòu)形式、裝拆要求等進(jìn)行選擇一、

螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型螺栓聯(lián)接基本類(lèi)型eaal1l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙潘存云教授研制潘存云教授研制dd(一)螺栓連接1、普通螺栓連接特點(diǎn)：孔與桿間有間隙、被連接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便適用場(chǎng)合：經(jīng)常裝拆的一般場(chǎng)合2、鉸制孔螺栓連接特點(diǎn)：孔與桿間無(wú)間隙、被連接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便適用場(chǎng)合：承受橫向載荷的場(chǎng)合螺紋連接主要類(lèi)型1、螺栓連接a)普通螺栓連接——被連接件不太厚，通孔不帶螺紋，螺桿穿過(guò)通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。b)精密螺栓連接——裝配后無(wú)間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓連接?；字七^(guò)渡配合(H7/m6,H7/n6)。潘存云教授研制一、

螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型螺栓聯(lián)接基本類(lèi)型螺釘聯(lián)接aee雙頭螺柱聯(lián)接l1l1HHH1H1H2H2d(二)雙頭螺栓、螺釘連接雙頭螺栓連接特點(diǎn)：孔與桿間有間隙、被連接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便適用場(chǎng)合：用于被連接件之一較厚、經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合螺釘連接特點(diǎn)：孔與桿間無(wú)間隙、被連接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便適用場(chǎng)合：被連接件之一較厚，且不常裝拆的場(chǎng)合2、雙頭螺栓連接——螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被連接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被連接件之一較厚時(shí)。折裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被連接件中擰出。3、螺釘連接——適于被連接件之一較厚(上帶螺紋孔)，不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況螺紋連接主要類(lèi)型(續(xù)一)(三)緊定螺釘連接適用場(chǎng)合：多用于軸上零件的固定，傳遞較小的力錐端螺釘連接平端螺釘連接圓柱端螺釘連接特殊連接：地腳螺栓連接,吊環(huán)螺釘連接4、緊定螺釘連接——擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。螺紋連接主要類(lèi)型(續(xù)二)(四)其他連接地腳螺栓連接、吊環(huán)螺栓連接、T形槽螺栓連接一、螺紋連接的預(yù)緊目的：防止松動(dòng)→提高可靠性、強(qiáng)度、緊密性螺母擰緊時(shí)→預(yù)緊力F0擰緊阻力矩T的大?。郝菪遍g的摩擦力矩T1：螺母與支承面間摩擦力矩T2：TF0F0T1T2§2螺紋連接的預(yù)緊和防松二、控制擰緊力矩的的方法T↑F↑拉斷、滑扣T↓不能滿足工作要求控制T的大小一般情況憑經(jīng)驗(yàn)，擰緊即可。方法測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量：測(cè)力矩扳手定力矩扳手沖擊扳手支承面測(cè)力矩扳手定力矩扳手三、螺紋連接的防松3、∵靠摩擦力自鎖→不可靠,∴→防松防松方法：→關(guān)鍵→阻止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)1、螺紋連接按自鎖條件設(shè)計(jì)：

λ≤φv。∴

靜載下不會(huì)自行松脫。2、松動(dòng)原因沖擊、振動(dòng)、變載荷下溫度變化較大時(shí)螺旋副摩擦力Ff減小或瞬時(shí)消失松動(dòng)螺紋連接防松裝置問(wèn)題：為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？靜載荷：ψ<rv(自鎖)+預(yù)緊后摩擦力→防止松動(dòng)動(dòng)載荷：摩擦力減小、消失→不可靠螺紋連接防松的實(shí)質(zhì)在于限制螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋連接防松的方法按工作原理可分為:1摩擦防松2機(jī)械防松3其它：破壞螺紋副關(guān)系(鉚沖、粘接、焊接)潘存云教授研制防松的方法：1.利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈對(duì)頂螺母防松----防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)頂螺母4、防松方法——防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。按防松原理不同，分為三類(lèi)：a)摩擦防松彈性螺母彈簧墊圈開(kāi)口方向：斜向右下方彈性增壓尖端抵住開(kāi)口銷(xiāo)與槽形螺母b)機(jī)械防松(直接鎖住)止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制潘存云教授研制開(kāi)口銷(xiāo)與六角開(kāi)槽螺母串聯(lián)鋼絲2.采用專(zhuān)門(mén)防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈串聯(lián)金屬絲用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性c)破壞螺紋副關(guān)系不可拆連接膠接沖點(diǎn)焊住用沖頭沖2~3點(diǎn)粘合法防松涂粘合劑3其它：破壞螺紋副關(guān)系焊接鉚沖§10-3單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算連接要求:不松不滑←連接(緊)不斷不潰←螺栓→可靠,自鎖→確定螺紋小徑d1d0(一)螺栓連接的失效及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(二)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓普通螺栓連接→松連接聯(lián)(主要介紹)緊連接接型式鉸制孔螺栓連接→橫向載荷軸向載荷橫向載荷→軸向載荷連接(緊)→螺栓→設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:螺栓桿拉潰螺紋牙的壓潰和剪斷螺紋牙磨損→滑扣(因經(jīng)常拆裝)→主要失效松、滑在連接不松滑的前提下,螺栓桿不破壞一、螺栓連接的失效及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式受拉螺栓：為保證螺栓的抗拉強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓：為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度

(一)松螺栓連接:→裝配時(shí)不預(yù)緊→螺栓不受力(二)緊螺栓連接:d1:螺紋小徑mm,由它查設(shè)計(jì)手冊(cè)得d;[σ]:許用拉應(yīng)力MPa→工作時(shí)受軸向載荷F二、受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算——驗(yàn)算用

——設(shè)計(jì)用

1、只受預(yù)緊力的緊螺栓連接受載荷形式—擰緊后:軸向拉伸(工作拉力F0)—擰緊過(guò)程中:軸向拉伸F0、扭矩T1失效形式—螺栓拉斷(拉、扭綜合作用)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則—保證螺栓拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度條件：

se≤[s]T1F0F0二.緊螺栓連接:→復(fù)合應(yīng)力→第四強(qiáng)度理論拉應(yīng)力(F0)→(7-6)強(qiáng)度條件:考慮扭剪應(yīng)力σe－當(dāng)量應(yīng)力扭剪應(yīng)力(T1)→設(shè)計(jì)式:1、只受預(yù)緊力的緊螺栓連接⑵受橫向載荷的緊螺栓連接受載荷形式—工作載荷作用之前，螺栓已受預(yù)緊力FS作用(擰緊過(guò)程中:軸向拉伸FS、扭力T)

擰緊后:預(yù)緊力Fs失效形式—相同否？?jī)煞N情況的工作原理不同！普通螺栓鉸制孔螺栓2、承受橫向外載荷(FR)的緊螺栓強(qiáng)度→可靠性系數(shù)KfKf=1.1～1.3磨擦系數(shù)f見(jiàn)表不松不滑→預(yù)緊力F0(軸向)足夠大→Ff=F0·f·m≥Kf·FR→F0≥Kf·FR/(zm·f)不斷不潰→計(jì)算螺栓d1FRFRF0F0螺栓→連接要求→m=1校核式:設(shè)計(jì)式:受橫向載荷的鉸制孔螺栓連接受載荷形式—擰緊過(guò)程中:軸向拉伸Fs、扭力T(預(yù)緊力小，計(jì)算時(shí)可忽略)工作時(shí)：橫向載荷F失效形式—側(cè)面壓潰及螺栓剪切設(shè)計(jì)準(zhǔn)則—保證擠壓、剪切強(qiáng)度強(qiáng)度條件：sp≤[sp]、t≤[t]設(shè)計(jì)計(jì)算方法：擠壓強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度：當(dāng)Kf=1.1～1.3,f=0.1～0.15,m=1→F0≥8FR①普通螺栓連接受橫向工作載荷→需預(yù)緊力大,且可靠性差dF0≥Kf·FR/m·f分析:②宜加減載措施→┌加鍵,套筒、銷(xiāo)等┐→擠壓└采用鉸制孔螺栓連接┘剪切軸向載荷平行螺栓軸心線，各螺栓平均受力→常見(jiàn)壓力容器各螺栓受拉力為：F=F∑／Z3、受軸向載荷F的緊螺栓強(qiáng)度★：此時(shí)螺栓受預(yù)緊力F0后→又受工作拉力F螺栓間距l(xiāng)與p有關(guān)F0F0F0F0FFFΣF0′F0′FΣδ2δ1△δ1△δ2T變形協(xié)調(diào)條件：

△δ1=△δ2=△δ靜力平衡條件：

FΣ

=F0′+

F螺栓總拉力殘余預(yù)緊力軸向外載荷變形力力力變形δ1δ2δ1δ2△δF0F0FΣFF0′α1α2(a)(b)(c)F0螺栓剛度:k1=F0/δ1=tanα1被連接件剛度:k2=F0/δ2=tanα2當(dāng)k2＞＞k1時(shí)，相對(duì)剛度系數(shù)→0,FΣ≈F0反之，當(dāng)k2＜＜k1時(shí)，相對(duì)剛度系數(shù)→1，F(xiàn)Σ≈F0+F相對(duì)剛度系數(shù)強(qiáng)度條件：注意：對(duì)于普通螺栓連接，無(wú)論連接是受橫向工作載荷還是軸向工作載荷，螺栓本身總是受拉力作用殘余預(yù)緊力應(yīng)滿足下列要求：1)無(wú)特殊要求時(shí)

F0’=(0.2~0.6)F2)變載作用時(shí)

F0’=(0.6~1.0)F3)有緊密性要求時(shí)

F0’=(1.5~1.8)F設(shè)計(jì)式：⑵確定殘余預(yù)緊力F0’⑴求單個(gè)連接的工作載荷F:∵有緊密要求,∴F0’=1.5～1.8F→取F0‘=1.8F⑶求FΣ→螺栓強(qiáng)度計(jì)算⑷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取45鋼,σS=360Mpa(表10.4)→暫取安全系數(shù)S=3((表10.6)不嚴(yán)格控制預(yù)緊力,靜載荷)→[σ]=σS/S=120MpaC1eD0D取Z=8FΣ=F＋F0’=2.8F=11.3kN例:一鋼制液壓油缸,油缸壁厚為10mm,油壓p=1.6MPa,D=160mm,試計(jì)算其上蓋的螺栓連接和螺栓分布圓直徑D0解:取d=16mm,其d1=13.835mm＞12.6mm→合適取S=3(表)(不嚴(yán)格控制預(yù)緊力)→合適作業(yè):D0=D+2C1+2×10=224mm取C1min=22mm手冊(cè)螺栓間距L=π·D0/Z=π×224/8≈88mm＜7d=7×16=112mm→滿足要求C1eD0D手冊(cè)⑷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):(螺栓分布圓直徑D0－表)1.松螺栓連接:→裝配時(shí)不預(yù)緊→連接不受力→工作時(shí)受軸向載荷Fa

2.緊螺栓連接→復(fù)合應(yīng)力(拉、扭)1)受橫向工作載荷F→不松不滑→預(yù)緊力F0(軸)足夠大F0≥Kf·F/m·f不斷不潰→定螺栓d1普通螺栓連接:

2)受軸向工作載荷FΣ:螺栓總拉力FΣ:FΣ=F0’+K1/(k1+k2)·F工件殘余預(yù)緊力F0’:F0’=F0－K2/(k1+k2)·F＞0求F

→定F0’

→求FΣ→強(qiáng)度定d→結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已知F求d:求F0(不滑)→定d(強(qiáng)度)已知d求F:求F0(強(qiáng)度)→定F(不滑)小結(jié)：三、螺栓的材料和許用應(yīng)力S－安全系數(shù)→表10.6σS－屈服極限→表10.4許用應(yīng)力:材料:2.鉸制孔螺栓連接→連接受擠壓,螺栓受剪切1)按剪切強(qiáng)度2)按擠壓強(qiáng)度:許用應(yīng)力與材料(鋼、鑄鐵),應(yīng)力(靜、變)有關(guān)。1.普通螺栓連接碳素鋼:Q215,Q235力學(xué)性質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼:10,35,45合金鋼:15Cr,40Cr,30CrMnSi三、螺紋連接零件常用材料和機(jī)械性能1.常用材料一般工況：為中低碳鋼，如Q215、Q235、10、15、35和45鋼等。變載荷或有沖擊、振動(dòng)的重要連接中：合金鋼，如40Gr、15MnVB和30CrMnSi等。2.機(jī)械性能等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋連接件按材料的機(jī)械性能分級(jí)。螺栓、螺柱、螺釘?shù)臋C(jī)械性能等級(jí)分為十級(jí)，自3.6至12.9；螺母的性能等級(jí)分為七級(jí)，從4到12。

／100

工程中螺栓皆成組使用，單個(gè)使用極少。因此，必須研究栓組設(shè)計(jì)和受力分析。它是單個(gè)螺栓計(jì)算基礎(chǔ)和前提條件。螺栓組連接設(shè)計(jì)的順序——選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計(jì)尺寸

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§10-4螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析二、受力分析1、布局要盡量對(duì)稱(chēng)分布，栓組中心與連接結(jié)合面形心重合(有利于分度、劃線、鉆孔)，以受力均勻2、受剪螺栓組(鉸制孔螺栓連接)時(shí)，不要在外載作用方向布置8個(gè)以上，螺栓要使其受力均勻，以免受力太不均勻，但彎扭作用螺栓組，要適當(dāng)靠接縫邊緣布局，否則受力太不均。3、合理間距，適當(dāng)邊距，以利用扳手裝拆4、分布5、避免偏心載荷作用a)被連接件支承面不平突起b)表面與孔不垂直c)鉤頭螺栓連接防偏載措施：a)凸合；b)凹坑(魚(yú)眼坑)；c)斜墊片

前提(假設(shè))：①被連接件為剛性不變形，只有地基變形。②各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同③受力后材料變形在彈性范圍內(nèi)④接合面形心與螺栓組形心重合，受力后其接縫面仍保持平面二、螺栓組連接受力分析

目的——求受力最大載荷的螺栓

螺栓組受力分析將一個(gè)零件加以固定，其實(shí)質(zhì)就是約束該零件在空間的六個(gè)自由度。

螺栓組連接的受力分析螺栓組所受的載荷可分為四種類(lèi)型：橫向力：Fx、FY軸向力：Fz翻轉(zhuǎn)力矩：Mx、MY轉(zhuǎn)矩：TzxzyFzFxFyoTzMxMy兩種情況的工作原理不同！1.受橫向力的螺栓組連接

⑴普通螺栓連接

⑵鉸制孔用螺栓連接

2.受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接

⑴普通螺栓連接⑵鉸制孔用螺栓連接變形量越大，則工作剪力越大

?單個(gè)螺栓的總拉力：F0＝-F+FΣ3.受軸向載荷的螺栓組連接

失效分析：1.螺栓拉斷；2.底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；3.底板右側(cè)壓潰。

4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接假定底板為剛體，翻轉(zhuǎn)力矩作用在螺栓組的連接形心受載后繞O—O轉(zhuǎn)動(dòng)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4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接螺栓所受的工作拉力與距離成正比在翻轉(zhuǎn)力矩作用下，接合面擠壓應(yīng)力分布圖受翻轉(zhuǎn)力矩前，接合面擠壓應(yīng)力分布圖Fp4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接

底板受力分析螺栓組連接的受力分析

4.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接

接合面的強(qiáng)度計(jì)算受復(fù)合載荷的螺栓組連接橫向荷載+軸向載荷+翻轉(zhuǎn)力矩。受復(fù)合載荷的螺栓組連接橫向載荷+旋轉(zhuǎn)力矩。受復(fù)合載荷的螺栓組連接計(jì)算時(shí)應(yīng)求出受力最大螺栓的受力螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓連接大多工作之前應(yīng)預(yù)緊，稱(chēng)為緊螺栓連接；螺栓連接設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟：螺栓組受力和失效分析找出受力最大的螺栓；單個(gè)螺栓受力和失效分析單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算確定螺栓的尺寸(直徑、長(zhǎng)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(gè)螺栓的失效有聯(lián)系又有區(qū)別。

§10-5提高螺栓連接強(qiáng)度的措施前言:螺栓連接強(qiáng)度螺栓┌靜載荷→└變載荷→(一)降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍(二)改善螺紋牙間的載荷分布(三).減小應(yīng)力集中(四)采用提高強(qiáng)度的工藝措施較少破壞疲勞破壞→截面小、且應(yīng)力集中大→破壞位置→螺栓強(qiáng)度→措施┌螺栓└被連接件65％20％15％當(dāng)FE由(0～FE)→→要使σa↓→kb/(kb+kC)↓→kb↓kC↑1)減小kb→2)增大kC→減小螺栓光桿直徑,空心螺桿不宜用軟墊片1.減小kb/(kb＋kC)→但FR減小→不利密封2.減小kb/(kb＋kC)＋增大F0→σa↓，F(xiàn)R不減小Fa由(F0～)變化(一)降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍→σa↓FR=F0－FE·kC/(kb＋kC)(二)改善螺紋牙間的載荷分布

現(xiàn)象:螺紋牙間的載荷分布不均←螺栓螺母受力性質(zhì)不同→1/3載荷集中在第一圈牙上→第8～10牙不受力→增厚螺母無(wú)效。使受壓螺母→受拉螺母

→改善螺紋牙間的載荷分布65％破壞發(fā)生在螺母支承面處原因:措施:65％20％15％支承面平行→加工球形墊片凸臺(tái)凹坑→魚(yú)眼坑1.減小應(yīng)力集中：2.減少連接附加彎曲應(yīng)力┌增大過(guò)渡圓角└螺紋收尾→退刀槽(卸載槽)(三).減小應(yīng)力集中:

(a)加大圓角(b)卸載槽(c)卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d0.8d0.7dd采用柔性結(jié)構(gòu)：加彈性元件、或采用柔性螺栓。2.有密封要求時(shí)，采用金屬薄墊片3.或者采用O形密封圈宜采取措施:潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制二、改善螺紋牙間的載荷分布措施:

采用均載螺母。加厚螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。普通螺母螺栓桿螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F510圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。螺栓桿F螺栓桿F螺母體均載螺母均載原理螺母和螺桿均為拉伸變形，有助于減小兩者螺距變化，使受載均勻。加厚螺母潘存云教授研制10~15?懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母10~15?內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理相同

螺母也受拉內(nèi)斜螺母因力的作用點(diǎn)外移可使載荷較大的頭幾圈螺紋牙容易變形，使載荷上移而改善載荷分布不均。均載元件懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母都是改變螺母旋合部分的變形性質(zhì)，使之和螺栓變形性質(zhì)相同，均為拉伸變形，從而使螺紋牙上載荷分布趨于均勻；鋼絲螺套

加工復(fù)雜，僅限于用在重要場(chǎng)合或大型聯(lián)接。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平三、減小應(yīng)力集中1.增大過(guò)渡圓角2.切制卸載槽r四、避免或減小附加應(yīng)力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面潘存云教授研制被聯(lián)接件變形太大3.卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。(四)采用提高強(qiáng)度的工藝措施:

1.冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋①疲勞強(qiáng)度↑(應(yīng)力集中↓,纖維未切斷,冷作)②材料利用率↑,成本↓2.氰化,氮化,噴丸處理→疲勞強(qiáng)度↑潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制五、采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高30%比車(chē)削

表面處理：氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。球面墊圈采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的裝配精度。腰環(huán)螺栓TT§10-6螺旋傳動(dòng):

(要求高效率→梯形、鋸齒形、矩形→多線)傳遞動(dòng)力調(diào)整零件間相對(duì)位置螺旋副→傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)

將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)→直線運(yùn)動(dòng)→傳導(dǎo)→傳力→調(diào)整

螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)，螺母固定：千斤頂螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)：機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)；螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)：螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿移動(dòng)：按┌傳導(dǎo)螺旋→傳遞運(yùn)動(dòng)為主,高的運(yùn)動(dòng)精度用│傳力螺旋→傳力為主,以小T→大的軸向力Fa途└調(diào)整螺旋→調(diào)整零件間相對(duì)位置→細(xì)牙M

按

┌滑動(dòng)螺旋→η=0.3～0.4，簡(jiǎn)單，精度低摩擦│滾動(dòng)螺旋→η＞0.9，復(fù)雜→高精度、高效性質(zhì)└靜壓螺旋／1.降速比大2.可具自鎖性

3.機(jī)械利益大Ｔ1＝Fatg(φ＋ρ′)d2/2

4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)平穩(wěn),噪音低,5.磨損大,η低一.類(lèi)型:二．特點(diǎn)：按用途分三類(lèi)：1）傳力螺旋——舉重器、千斤頂、加壓螺旋特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖2）傳導(dǎo)螺旋——機(jī)床進(jìn)給匯杠—傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高3