第6章 螺纹联接.ppt

第第2篇篇 联联 接接是否可拆是否可拆?不可拆联接不可拆联接 可拆联接可拆联接焊接、铆接、粘接焊接、铆接、粘接螺纹联接、键螺纹联接、键联接联接、销联接、销联接是否能相互运动是否能相互运动?动联接动联接 静联接静联接本篇本篇主要主要内容内容联接分类联接分类根据传递载荷的工作原理根据传递载荷的工作原理 摩擦摩擦非摩擦非摩擦(嵌合嵌合)6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度螺纹联接的主要类型、材料和精度注意区分：注意区分：紧联接与松联接；紧联接与松联接；受拉与受剪螺栓联接受拉与受剪螺栓联接第第6 6章章 螺纹联接螺纹联接 1、主要类型主要类型1)1)螺栓联接螺栓联接注意：注意：普通螺栓联接指普通螺栓联接指受拉紧螺栓联接受拉紧螺栓联接受拉紧螺栓联接受拉紧螺栓联接结构简单，装拆方便，结构简单，装拆方便，不能承受太大的横向载荷不能承受太大的横向载荷a)受拉螺栓联接受拉螺栓联接孔、杆孔、杆之间有之间有间隙间隙被联接被联接件不厚件不厚b)受剪（铰制孔）螺栓联接受剪（铰制孔）螺栓联接能承受能承受较大横较大横向载荷向载荷2 2）螺钉联接）螺钉联接被联接件之一较厚被联接件之一较厚不能经常装拆，不能经常装拆，不需螺母，受载较小不需螺母，受载较小螺钉要求全螺纹螺钉要求全螺纹孔与杆间孔与杆间无间隙无间隙4 4）紧定螺钉联接）紧定螺钉联接固定零件的相对位置，固定零件的相对位置，可传递不大的轴向力或扭矩可传递不大的轴向力或扭矩3 3）双头螺柱联接）双头螺柱联接适于常拆卸而被联接件适于常拆卸而被联接件之一较厚、材料较软时，之一较厚、材料较软时，拆卸时只需拆螺母拆卸时只需拆螺母2 2、螺纹紧固件的性能等级和材料、螺纹紧固件的性能等级和材料 螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级，如级，如3.6，4.8等。等。小数点前数字为小数点前数字为Bmin/100，点后数字为点后数字为10(Smin/Bmin)。3 3、螺纹公差和精度、螺纹公差和精度 国标规定了三种不同的精度：精密、中等和粗糙。常用公差国标规定了三种不同的精度：精密、中等和粗糙。常用公差等级为等级为48级，精密用级，精密用46级，中等用级，中等用7级，粗糙用级，粗糙用78级。级。螺母的性能等级按螺母高度螺母的性能等级按螺母高度m不同分为两类。不同分为两类。m0.8D 时有时有:4 5 6 8 9 10 120.5Dm0F0F=（1.51.51.81.8）F F F=（0.61.0）FF=（0.20.6）F保证受载后联保证受载后联接的紧密性接的紧密性有有密封要密封要求求 载荷稳定载荷稳定载荷不稳载荷不稳定定a a）轴向静载荷紧螺栓联接强度计算轴向静载荷紧螺栓联接强度计算 b b）轴向变载荷紧螺栓联接强度计算轴向变载荷紧螺栓联接强度计算 工作载荷工作载荷F在在F1F2之间变化之间变化 计算：计算：验算公式验算公式设计公式设计公式螺栓总拉力螺栓总拉力F F0 0在在F01F02之间变化之间变化 2 2、受剪螺栓联接、受剪螺栓联接螺杆与螺杆与孔紧密孔紧密配合配合光杆直接承光杆直接承受挤压和剪受挤压和剪切来传递外切来传递外载荷载荷FsFs剪切强剪切强度条件度条件挤压挤压强强度条件度条件3 3、许用应力、许用应力受拉、受剪螺栓联接的许用应力见表受拉、受剪螺栓联接的许用应力见表6.36.3、6.46.4例题例题6.1(P110)6.1(P110)6.4 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析 螺栓组联接设计的顺序螺栓组联接设计的顺序布局布局 定定数目数目 受力分析受力分析 设计尺寸设计尺寸 合理间距和适当边距、对称分合理间距和适当边距、对称分布、中心与结合面形心重合布、中心与结合面形心重合找出最危险的螺栓找出最危险的螺栓被联接件为刚体被联接件为刚体各螺栓材料、尺寸各螺栓材料、尺寸和拧紧力均相同和拧紧力均相同材料变形在材料变形在弹性范围内弹性范围内F=FF=FQ Q/z (6.13)/z (6.13)螺栓组联接受力分螺栓组联接受力分析的析的假设条件假设条件1.1.受轴向力受轴向力F FQ QF FQ Q为为单个螺栓的单个螺栓的工作载荷工作载荷注意：注意：通常取通常取被联接件被联接件为受力体进行分析，螺栓的受力为受力体进行分析，螺栓的受力是它的反作用力。是它的反作用力。s为接合面间为接合面间的摩擦系数的摩擦系数m为接为接合合面面数目数目kf为可靠为可靠系数系数2.2.受受横向横向力力F FR R1）受拉螺栓）受拉螺栓Fs=FFs=FR R/z (6.15)/z (6.15)2 2）受剪螺栓）受剪螺栓 采用采用受剪螺栓联接，沿载受剪螺栓联接，沿载荷方向的螺栓数目不宜布置太荷方向的螺栓数目不宜布置太多，以免受力严重不均。多，以免受力严重不均。采用采用受拉螺栓联接，受拉螺栓联接，若若z=1z=1、m=1m=1、s=0.15=0.15、k kf f=1.2,=1.2,则则 F=8FF=8FR R，可见所需预紧力太大。，可见所需预紧力太大。3 3、受旋转力矩、受旋转力矩T T1 1）普通螺栓联接）普通螺栓联接 阻止相对滑阻止相对滑动的条件动的条件静力平衡条件静力平衡条件T To o=0=0则各个螺栓则各个螺栓所需的预紧力所需的预紧力2 2）铰制孔螺栓联接）铰制孔螺栓联接 变形协调条件变形协调条件静力平衡条静力平衡条件件以上两式联立求解可得：以上两式联立求解可得：4 4、受翻转力矩、受翻转力矩M M 变形协调条件变形协调条件静力平衡条件静力平衡条件以上两式联立求解可得：以上两式联立求解可得：说明说明：实际应用中螺栓组联接所受载荷形式很可能：实际应用中螺栓组联接所受载荷形式很可能是以上四种简单受力状态的不同组合。是以上四种简单受力状态的不同组合。若载荷不通过若载荷不通过螺栓螺栓组组形心，怎么办形心，怎么办？载荷等效载荷等效移置移置!6.5 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施、改善螺纹牙间载荷分布不均状况、改善螺纹牙间载荷分布不均状况 受拉伸长受拉伸长受压缩短受压缩短此处螺距变化最此处螺距变化最大，受力最大大，受力最大结构结构尺寸尺寸载荷分布载荷分布材料材料工艺工艺螺纹牙间距螺纹牙间距机械性能机械性能应力幅度应力幅度影响联接强度的因素影响联接强度的因素注注：用加厚螺母提高联接强度作用不明显：用加厚螺母提高联接强度作用不明显 a)悬悬置置螺螺母母 b)环环槽槽螺螺母母 c)c)内内斜斜螺螺母母 d d)环环槽槽内内斜斜、降低螺栓应力幅、降低螺栓应力幅 措施措施措措施施：空空心心杆杆、柔性螺栓联接等柔性螺栓联接等 此外，还可降低螺母材料的弹性模量，铝、镁合金螺纹此外，还可降低螺母材料的弹性模量，铝、镁合金螺纹联结中采用钢丝螺套等联结中采用钢丝螺套等 1）降低螺栓刚度）降低螺栓刚度 3 3）使）使C C1 1,C,C2 2，同时适当增加预紧力，同时适当增加预紧力FF措施：措施：高硬度垫片高硬度垫片2）增大被联接件刚度）增大被联接件刚度 、减小应力集中的影响、减小应力集中的影响卸载过渡卸载过渡结构结构卸载槽卸载槽加大过渡加大过渡处圆角处圆角结论：减小螺栓刚度、增大被联接件刚度或适当增结论：减小螺栓刚度、增大被联接件刚度或适当增加预紧力，均能提高螺栓联结的疲劳强度加预紧力，均能提高螺栓联结的疲劳强度、采用合理的制造工艺、采用合理的制造工艺 挤压法（滚压法）制造螺栓挤压法（滚压法）制造螺栓氰化、氮化、喷丸等产生氰化、氮化、喷丸等产生表层残余压应力表层残余压应力热处理后再进行滚压螺纹热处理后再进行滚压螺纹控制单个螺距误差和螺距累积误差控制单个螺距误差和螺距累积误差疲劳强度提疲劳强度提高高3040%疲劳强度提疲劳强度提高高70100%由由冷作硬冷作硬化产生化产生被联接件支承面不平被联接件支承面不平表面与孔不垂直表面与孔不垂直凸台凸台凹坑凹坑斜垫片斜垫片原因原因 本章作业本章作业2 2题、题、3 3题题措施：措施：、减小附加应力、减小附加应力