螺纹连接机械设计课件.pptx

联接的分类和意义联接的分类和意义静联接静联接动联接动联接可拆联接可拆联接(螺纹联接、键联接）不可拆联接不可拆联接（铆接、焊接、胶接）联接的选择联接的选择（根据使用要求与经济要求来选择、根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和尺寸等）第1页/共253页联接的设计要求联接的设计要求1强度条件（等强度条件）2经济性3刚度条件或紧密性条件第2页/共253页第3页/共253页 螺纹联接和螺旋传动第4页/共253页第5页/共253页第五章第五章第五章第五章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动5-1 5-1 螺纹螺纹5-2 5-2 螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件5-3 5-3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧5-4 5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-5 5-5 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算5-6 5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计5-7 5-7 提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施第6页/共253页螺纹连接螺纹连接第7页/共253页一字螺钉一字螺钉一字螺钉一字螺钉六角螺栓六角螺栓六角螺栓六角螺栓十字螺钉十字螺钉十字螺钉十字螺钉内六角螺栓内六角螺栓内六角螺栓内六角螺栓紧定螺钉紧定螺钉紧定螺钉紧定螺钉自攻螺钉自攻螺钉自攻螺钉自攻螺钉翼形螺钉翼形螺钉翼形螺钉翼形螺钉圆头螺钉圆头螺钉圆头螺钉圆头螺钉六角螺母六角螺母六角螺母六角螺母盖形螺母盖形螺母盖形螺母盖形螺母开槽六角螺母开槽六角螺母开槽六角螺母开槽六角螺母翼形螺母翼形螺母翼形螺母翼形螺母螺纹连接螺纹连接第8页/共253页5-0 5-0 引引 言言 由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很多零件需要彼此联接。中很多零件需要彼此联接。机械零件之间的联接分为：机械零件之间的联接分为：被联接件之间相互完全固定。被联接件之间相互完全固定。（形锁合、摩擦锁合、材料锁合）（形锁合、摩擦锁合、材料锁合）被联接件之间能产生一定的相对运动。被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。例如：运动副。静联接：静联接：动联接：动联接：本课程介绍的联接主要是本课程介绍的联接主要是静联接静联接。联接的类型：联接的类型：螺纹联接螺纹联接键联接、花键联接、销联接键联接、花键联接、销联接弹性环联接等弹性环联接等铆接铆接焊接焊接粘接粘接联联接接可拆可拆联接联接不可拆不可拆联接联接过盈联接过盈联接（介于两者之间）（介于两者之间）第9页/共253页螺纹的形成螺纹的形成d d2 2螺螺旋旋线线一一动动点点在在一一圆圆柱柱体体的的表表面面上上，一一边边绕绕轴轴线线等等速速旋旋转转，同时沿轴向作等速移动的轨迹同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺螺纹纹一一平平面面图图形形沿沿螺螺旋旋线线运运动动，运运动动时时保保持持该该图图形形通通过过圆圆柱体的轴线，就得到螺纹。柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹第10页/共253页 牙型角为牙型角为6060,牙根较厚，强度牙根较厚，强度较高。同一公称直径的普通螺纹可分为较高。同一公称直径的普通螺纹可分为粗牙、细牙粗牙、细牙。普通螺纹普通螺纹(M)(M)60螺 纹第11页/共253页 牙型角为牙型角为牙型角为牙型角为55555555 ，牙顶呈圆弧形，牙顶呈圆弧形，牙顶呈圆弧形，牙顶呈圆弧形。其公称直径近似为管子的孔径，以英寸为单。其公称直径近似为管子的孔径，以英寸为单。其公称直径近似为管子的孔径，以英寸为单。其公称直径近似为管子的孔径，以英寸为单位。旋合螺纹之间没有径向间隙，紧密性好。位。旋合螺纹之间没有径向间隙，紧密性好。位。旋合螺纹之间没有径向间隙，紧密性好。位。旋合螺纹之间没有径向间隙，紧密性好。如果要求连接具有密封性时，需添加如果要求连接具有密封性时，需添加如果要求连接具有密封性时，需添加如果要求连接具有密封性时，需添加密封物。密封物。密封物。密封物。5555非密封管螺纹非密封管螺纹(G)(G)55螺 纹第12页/共253页5555非密封管螺纹非密封管螺纹螺 纹第13页/共253页 牙型角为牙型角为牙型角为牙型角为55555555 ，牙顶呈圆弧形，牙顶呈圆弧形，牙顶呈圆弧形，牙顶呈圆弧形。螺纹分布在。螺纹分布在。螺纹分布在。螺纹分布在1:161:161:161:16的的的的圆锥管壁圆锥管壁圆锥管壁圆锥管壁上。内上。内上。内上。内外螺纹配合时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏，拧紧时可消除制造误差或外螺纹配合时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏，拧紧时可消除制造误差或外螺纹配合时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏，拧紧时可消除制造误差或外螺纹配合时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏，拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间隙。磨损所产生的间隙。磨损所产生的间隙。磨损所产生的间隙。5555密封管螺纹（密封管螺纹（R R）55螺 纹第14页/共253页 牙型为等腰梯型，牙型角为牙型为等腰梯型，牙型角为牙型为等腰梯型，牙型角为牙型为等腰梯型，牙型角为30303030 。梯形螺纹的。梯形螺纹的。梯形螺纹的。梯形螺纹的效率比矩形螺纹低效率比矩形螺纹低效率比矩形螺纹低效率比矩形螺纹低，但牙根的强度较高，易于加工，对中性好，当采用剖分式螺纹时，还可以消但牙根的强度较高，易于加工，对中性好，当采用剖分式螺纹时，还可以消但牙根的强度较高，易于加工，对中性好，当采用剖分式螺纹时，还可以消但牙根的强度较高，易于加工，对中性好，当采用剖分式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的间隙。除因磨损而产生的间隙。除因磨损而产生的间隙。除因磨损而产生的间隙。梯形螺纹梯形螺纹(Tr)(Tr)30螺 纹第15页/共253页 牙型为锯齿型，牙型为锯齿型，牙型为锯齿型，牙型为锯齿型，工作面工作面工作面工作面的牙型边倾斜角为的牙型边倾斜角为的牙型边倾斜角为的牙型边倾斜角为3 3 3 3 ，非工作面的，非工作面的，非工作面的，非工作面的牙型边倾斜牙型边倾斜牙型边倾斜牙型边倾斜角为角为角为角为30303030 。比梯形螺纹牙根强度高。比梯形螺纹牙根强度高。比梯形螺纹牙根强度高。比梯形螺纹牙根强度高。锯齿形螺纹锯齿形螺纹(B)(B)303螺 纹第16页/共253页 以上的螺纹有些只要标注牙型代以上的螺纹有些只要标注牙型代号，就能分辨出螺纹种类，称为号，就能分辨出螺纹种类，称为标准标准螺纹螺纹。有些螺纹，必须画出牙型才能加有些螺纹，必须画出牙型才能加工，例如方牙螺纹，称为工，例如方牙螺纹，称为非标准螺纹非标准螺纹。标准螺纹与非标准螺纹标准螺纹与非标准螺纹螺 纹第17页/共253页 螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。矩形螺纹不是标准螺纹，矩形螺纹不是标准螺纹，矩形螺纹不是标准螺纹，矩形螺纹不是标准螺纹，没有代号。标注时应注出大径、小径和螺距。没有代号。标注时应注出大径、小径和螺距。没有代号。标注时应注出大径、小径和螺距。没有代号。标注时应注出大径、小径和螺距。矩形螺纹矩形螺纹螺 纹第18页/共253页螺纹的牙型螺纹的牙型矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹151530303 33030第19页/共253页联接螺纹传动螺纹MGTrB粗牙细牙螺 纹管 螺 纹梯形螺纹锯 齿 形 螺 纹普 通是最常用的联接螺纹用于细小的精密或薄壁零件用于水管、油管、气管等薄壁管子上，用于管路的联接。用于各种机床的丝杠，做传动用。只能传递单方向的动力。螺 纹 种 类特征代号外 形 图用 途常用的几种螺纹的特征代号及用途常用的几种螺纹的特征代号及用途第20页/共253页外螺纹内螺纹第21页/共253页螺旋线螺旋线A A A A制在回转体外表面制在回转体外表面的螺纹为的螺纹为外螺纹外螺纹外螺纹外螺纹车刀车刀制在回转体内表面制在回转体内表面的螺纹为的螺纹为内螺纹内螺纹内螺纹内螺纹形成形成卡盘卡盘第22页/共253页车外螺纹车内螺纹工件卡盘螺尾和退刀槽螺纹的加工方法：车刀第23页/共253页螺螺 尾尾开始退刀退出车刀退刀槽退刀槽车刀车刀内退刀槽外退刀槽退刀纹螺纹收尾第24页/共253页 外外螺纹制作：螺纹制作：把工件车到一把工件车到一定的尺寸，用板牙定的尺寸，用板牙绞出绞出外螺纹；外螺纹；工程上大量制工程上大量制造的尺寸较小的造的尺寸较小的外外螺纹螺纹件用搓丝机制件用搓丝机制作。作。搓搓搓搓丝丝丝丝机搓板机搓板机搓板机搓板板牙板牙板牙板牙工件工件工件工件第25页/共253页内内螺纹制作螺纹制作 首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻丝得到丝得到内螺纹。内螺纹。第26页/共253页5-1 螺纹 螺纹的牙型三角形 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。梯形锯齿形常用的有：牙型第27页/共253页 螺纹的大径、小径和中径大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的 假想圆柱面的直径。D D、d d小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的 假想圆柱面的直径。D D1 1、d d1 1牙底牙底牙顶牙顶小径大径第28页/共253页 外螺纹内螺纹牙顶牙底牙底牙顶大径 D、d小径D1、d1中径D2、d2螺纹的中径：一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。第29页/共253页 螺纹的线数n n 沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做多线螺纹。单线螺纹双线螺纹第30页/共253页 螺距和导程 螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P P称为螺距。同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P Ph h称为导程。单线螺纹：P=PP=Ph h多线螺纹：P=PP=Ph h/n/n=导程螺距螺距导程第31页/共253页单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹P=L/nP=L/n螺距螺距(P)(P)导程导程(L)(L)第32页/共253页 螺纹的旋向右旋(常用)左旋注意：只有上述各要素完全相同的内、外 螺纹才能旋合在一起。第33页/共253页螺旋在上方用右旋，则顺时针方向是搬紧，合乎用力习惯。反之，在下方用左旋则顺时针方向是搬紧，合乎用力习惯。第34页/共253页 5-1 5-1 螺 纹螺 纹大径大径d d 是螺纹的公称直径。是螺纹的公称直径。小径小径d d1 1常用于强度计算。常用于强度计算。中径中径d d2 2常用于几何计算。常用于几何计算。螺距螺距P P 相邻两螺纹牙上对应点相邻两螺纹牙上对应点间的轴向距离。间的轴向距离。导程导程 S 沿螺纹上同一条螺旋线沿螺纹上同一条螺旋线 转一转一周所移动的轴向距离，周所移动的轴向距离，S=nP。线数线数 n 螺纹的螺旋线数目。螺纹的螺旋线数目。牙型角牙型角a a在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。牙型斜角牙型斜角在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂 线之间的夹角。线之间的夹角。（6）螺纹的角度第35页/共253页第36页/共253页螺纹升角螺纹升角y y螺螺旋线的切线与垂直旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面于螺纹轴线的平面间的夹角。间的夹角。第37页/共253页第38页/共253页A AA A （7 7）螺纹连接的画法A AA A旋入深度画图要点：大径线和大径线对齐；小径线和小径线 对齐。旋合部分按外螺纹画；其余部分按各自 的规定画。按不剖画内、外螺纹剖面线方向相反为什么？第39页/共253页画图步骤：画外螺纹 确定内螺纹的端面位置 画内螺纹及其余部分投影第40页/共253页 大径线画粗实线 倒角圆不画小径圆约画3/4圈外螺纹剖视画法：小径大径AA螺纹终止线画一小段剖面线画到大径线AA小径线画细实线且画到倒角内小径0.85d螺纹终止线画粗实线第41页/共253页螺纹终止线 大径线画细实线 小径线画粗实线 倒角圆不画大径圆约画3/4圈剖面线画到小径线即粗实线位置AAAA第42页/共253页（8 8）螺纹的标注 标注的基本格式特征代号 公称直径 导程(P螺距)旋向公差带代号 旋合长度代号粗牙螺纹不标注螺距。旋合长度为中等时，“N N”可省略。右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注LHLH。右旋左旋长：L L 中等：N N短：S S中径和顶径公差带代号单线螺纹 改为 。导程(P螺距)螺距公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代号。第43页/共253页注意事项注意事项 粗牙螺纹不标注螺距。粗牙螺纹不标注螺距。粗牙螺纹不标注螺距。粗牙螺纹不标注螺距。管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径。其公差等级代号外螺纹为其公差等级代号外螺纹为其公差等级代号外螺纹为其公差等级代号外螺纹为A A A A、B B B B两级，内螺纹仅一两级，内螺纹仅一两级，内螺纹仅一两级，内螺纹仅一 种公差等级种公差等级种公差等级种公差等级 ，故不标注。，故不标注。，故不标注。，故不标注。右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注LH LH LH LH。公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代 号。内螺纹号。内螺纹号。内螺纹号。内螺纹G G G G、H H H H两种；外螺纹两种；外螺纹两种；外螺纹两种；外螺纹e e e e、f f f f、g g g g、h h h h四种。四种。四种。四种。若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。单线螺纹单线螺纹单线螺纹单线螺纹导程导程(P(P螺距螺距)螺距螺距改为改为。第44页/共253页螺纹各种数据螺纹各种数据的查表的查表G1G1G1G1M30M30M30M30M20M20M20M201.5-6g-LH1.5-6g-LH1.5-6g-LH1.5-6g-LHTr24Tr24Tr24Tr2410(p5)10(p5)10(p5)10(p5)B40B40B40B4032(P8)32(P8)32(P8)32(P8)大径大径大径大径小径小径小径小径导程导程导程导程旋向旋向旋向旋向线数线数线数线数标记标记标记标记螺纹螺纹螺纹螺纹名称名称名称名称螺距螺距螺距螺距公称公称公称公称尺寸尺寸尺寸尺寸牙型牙型牙型牙型303026.21126.2113.53.5右右1 1普通粗牙普通粗牙普通粗牙普通粗牙螺纹螺纹螺纹螺纹3.53.53030三角形三角形三角形三角形60606060度度度度202018.37618.3761.51.5左左1 1普通细牙普通细牙普通细牙普通细牙螺纹螺纹螺纹螺纹1.51.52020三角形三角形三角形三角形60606060度度度度24241010右右2 2梯形螺纹梯形螺纹梯形螺纹梯形螺纹5 52424梯形梯形梯形梯形30303030度度度度40403232右右4 4锯齿形螺锯齿形螺锯齿形螺锯齿形螺纹纹纹纹8 84040锯齿形锯齿形锯齿形锯齿形30303030度度度度33.24933.24930.29130.2912.3092.309右右1 1普通粗牙普通粗牙普通粗牙普通粗牙螺纹螺纹螺纹螺纹2.3092.3091 1英寸英寸三角形三角形三角形三角形55555555度度度度18.5018.50第45页/共253页标注示例标注示例标注示例标注示例M2025g6gS LH普通螺纹普通螺纹普通螺纹普通螺纹 大径大径大径大径d d2020 螺距螺距螺距螺距P P=2(=2(细牙细牙细牙细牙)短旋合长度短旋合长度短旋合长度短旋合长度 顶径公差带代号顶径公差带代号顶径公差带代号顶径公差带代号中径公差带代号中径公差带代号中径公差带代号中径公差带代号 例例1 1：例例2 2：Tr4014(P7)7HL梯形螺纹梯形螺纹 大径大径D40 导程导程14螺距螺距7线数线数2中径、顶径中径、顶径公差带代号公差带代号长旋合长度长旋合长度 右旋右旋螺纹的标记左旋左旋 第46页/共253页M202LH5g6gS普通螺纹大径d20螺距P2(细牙)短旋合长度顶径公差带代号左旋中径公差带代号例3：例4：Tr4014(P7)7HL梯形螺纹大径D40导程14螺距P7线数2中径、顶径公差带代号长旋合长度右旋第47页/共253页2 2）螺母）螺母3 3）垫圈）垫圈六角螺母六角螺母六角螺母六角螺母六角开槽螺母六角开槽螺母六角开槽螺母六角开槽螺母圆螺母圆螺母圆螺母圆螺母平垫圈平垫圈平垫圈平垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接第48页/共253页 4 4）螺纹紧固件的标记方法）螺纹紧固件的标记方法名称名称标准编号标准编号形式与尺寸形式与尺寸材料材料热处理热处理表面处理表面处理螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接第49页/共253页例例:螺纹规格螺纹规格d=M12d=M12，公称长度，公称长度L=80L=80，性能等级为，性能等级为4.84.8级，不进行表面处理，全螺纹，级，不进行表面处理，全螺纹，C C级的六角头螺栓：级的六角头螺栓：螺栓螺栓螺栓螺栓 GB/T GB/T GB/T GB/T 5780-2000 M12805780-2000 M12805780-2000 M12805780-2000 M1280a a）螺栓）螺栓标记标记:螺栓螺栓螺栓螺栓 标准号标准号标准号标准号 螺纹规格螺纹规格螺纹规格螺纹规格 有效长度有效长度有效长度有效长度螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接第50页/共253页例例:螺纹规格螺纹规格D=M12D=M12，性能等级为，性能等级为1010级，级，不经表面处理，不经表面处理，A A级的六角螺母。级的六角螺母。螺母螺母 GB/T GB/T 6170-2000 M126170-2000 M12b b）螺母螺母标记标记:螺母螺母 标准号标准号 螺纹规格螺纹规格螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接第51页/共253页例例:标准系列，公称尺寸标准系列，公称尺寸d=8d=8，性能等级为，性能等级为140HV140HV，不经表面处理的平垫圈，不经表面处理的平垫圈垫圈垫圈 GB/T GB/T 97.1-2000 897.1-2000 8c c）垫圈）垫圈标记标记:垫圈垫圈 标准号标准号 公称直径公称直径螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接第52页/共253页螺纹的类型螺纹的类型螺纹分为螺纹分为外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹左旋左旋右旋右旋常用右旋常用右旋效率较高，主要用于螺旋传动效率较高，主要用于螺旋传动此外，还有此外，还有 管螺纹：管螺纹：主要用于管路的联接主要用于管路的联接。按牙型的不同分为按牙型的不同分为普通螺纹：普通螺纹：矩形螺纹矩形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹效率低，易自锁，多用于联接效率低，易自锁，多用于联接。？第53页/共253页第54页/共253页?第55页/共253页F Fa ad2dd1y y第56页/共253页第57页/共253页过大的螺旋升角制造困难,而且当角度大于25度后效率相差不大了.一般取不大于20-25度.第58页/共253页第59页/共253页第60页/共253页第61页/共253页第62页/共253页传动应效率高,希望螺旋升角大紧固要求自锁,希望螺旋升角小牙型角小摩擦就小，易于传动，但太小则牙根强度不够。、牙型角大摩擦就大，易于紧固连接，但太大拧紧费力第63页/共253页 V第64页/共253页第65页/共253页5-2 螺纹联接的类型和标准联接件一基本类型（请掌握各联接的特点及适用场合）1螺栓联接 普通螺栓联接（受拉螺栓联接）铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接)2双头螺柱联接（常拆场合）3螺钉联接（不常拆场合）4紧定螺钉联接普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。第66页/共253页螺纹紧固件连接的基本形式有：螺纹紧固件连接的基本形式有：螺栓连接螺栓连接双头螺柱连接双头螺柱连接螺钉连接螺钉连接第67页/共253页第68页/共253页普通螺栓连接普通螺栓连接第69页/共253页l计=t=t1 1+t+t2 2+0.15d(+0.15d(垫圈厚)+0.8d(+0.8d(螺母厚)+0.3d)+0.3d 螺栓、垫圈、螺母按不剖画 螺栓的有效长度按下式计算计算后查表取标准值 两块板的剖面线方向相反t t1l0.3d t t2 被连接件的孔径=1.1d=1.1d第70页/共253页普通螺栓联接普通螺栓联接第71页/共253页普通螺栓联接普通螺栓联接第72页/共253页普通螺栓联接普通螺栓联接第73页/共253页普通螺栓联接普通螺栓联接第74页/共253页普通螺栓联接普通螺栓联接第75页/共253页铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接第76页/共253页铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接第77页/共253页铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接第78页/共253页铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接第79页/共253页 普通螺栓联接（受拉螺栓联接）铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接)第80页/共253页螺纹联接的基本类型螺栓联接基本类型螺纹余留长度l1 静载荷l1=(0.30.5)d;变载荷l1=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷l1 d;铰制孔用螺栓l1 0;螺纹伸出长度a=(0.20.3)d;螺栓轴线到边缘的距离e=d+(36)mmL1铰制孔螺栓dL1第81页/共253页铰制孔螺栓第82页/共253页 双头螺柱联接不能采用螺栓的场合,例如:连接件之一太厚不宜采用通孔,材料又比较软.第83页/共253页t tbmll计=t+0.15d+0.8d+0.3d bm同螺钉,由被联接件的材料决定。螺柱长度:第84页/共253页设计：潘存云螺栓联接基本类型座端拧入深度H，当螺孔材料为：ae ee e双头螺柱联接钢或青铜 H=d;铸铁 H=(1.251.5)d铝合金 H=(1.52.5)d螺纹孔深度 H1=H+(22.5)P;钻孔深度 H2=H1+(0.51)d;参数l1、e、a与螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2d螺钉联接第85页/共253页 螺钉联接多用于受力不大且不需要经常拆卸的场合第86页/共253页t tbml0.5d bm:钢：bm=d铸铁:bm=1.25d或1.5d铝:bm=2d螺钉长度：l计=bm+t第87页/共253页0.2d2.5:1d0.4d0.25d 2.5:1 柱端紧定螺钉利用端部小圆柱插入机件上的小孔或环槽起定位、固定作用。紧定螺钉分锥端、柱端、平端三种。锥端紧定螺钉靠端部锥面顶入机件上的小锥坑起定位、固定作用。平端紧定螺钉靠其端平面与击机件的摩擦力起定位作用。第88页/共253页螺钉联接螺钉联接第89页/共253页螺钉联接螺钉联接第90页/共253页螺钉联接螺钉联接第91页/共253页螺钉联接螺钉联接第92页/共253页螺钉联接螺钉联接第93页/共253页螺钉连接螺钉连接第94页/共253页螺钉连接螺钉连接螺钉拧入深度H:钢或青铜 Hd 铸铁 H=(1.251.5)d 铝合金 H=(1.52.5)d第95页/共253页双头螺柱连接双头螺柱连接第96页/共253页其他螺纹连接类型其他螺纹连接类型紧定螺钉连接地脚螺栓连接吊环螺栓连接T型槽螺栓连接第97页/共253页紧定螺钉连接紧定螺钉连接第98页/共253页紧定螺钉连接紧定螺钉连接第99页/共253页地脚螺栓地脚螺栓连接连接第100页/共253页吊环螺栓吊环螺栓连接连接第101页/共253页吊环螺栓吊环螺栓连接连接第102页/共253页T T型槽螺栓型槽螺栓连接连接第103页/共253页例：已知被连接件例：已知被连接件例：已知被连接件例：已知被连接件:板厚板厚板厚板厚1 1 1 12 2 2 230303030板宽板宽板宽板宽60606060螺栓螺栓螺栓螺栓 GB/T 5782-2000 GB/T 5782-2000 GB/T 5782-2000 GB/T 5782-2000 24L24L24L24L（螺栓长度）（螺栓长度）（螺栓长度）（螺栓长度）垫圈垫圈垫圈垫圈 GB/T 93-1987 24GB/T 93-1987 24GB/T 93-1987 24GB/T 93-1987 24螺母螺母螺母螺母 GB/T 6170-2000 GB/T 6170-2000 GB/T 6170-2000 GB/T 6170-2000 24242424 为了提高画图速度，螺纹连接件各部分的为了提高画图速度，螺纹连接件各部分的尺寸（除公称长度外）都可用尺寸（除公称长度外）都可用d d（或（或）的的一一定比值定比值画出，称为画出，称为比例画法比例画法。螺栓连接螺栓连接螺纹紧固件连接螺纹紧固件连接第104页/共253页螺栓连接件的简化画法螺栓连接件的简化画法d1.1d0.9d0.7d120.8dL(1.5-2)d2d2.2d1.5d(0.20.3)d0.15d0.2d75第105页/共253页螺栓长度的选取螺栓长度的选取被连接件被连接件1 1的厚度的厚度 1 1=30=30被连接件被连接件2 2的厚度的厚度 2 2=30=30螺栓长度螺栓长度L L =1 1 2 20.2d0.2d0.8d0.8d0.3d0.3d=30+30+(0.15=30+30+(0.150.80.80.2)240.2)24=91.2=91.2 将将L L圆整圆整为标准螺栓系列长为标准螺栓系列长度度100 100 螺纹部分长度螺纹部分长度 =2d=224=48=2d=224=48d1.1d0.85d0.7d120.8dL(1.5-2)d2d2.2d(0.20.3)d0.15d第106页/共253页第107页/共253页第108页/共253页螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓螺纹紧固件末端结构头部结构第109页/共253页螺母六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圆螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓螺纹紧固件第110页/共253页1.扩大接触面、降低紧固力对被紧固件的应力集中，防止损坏被紧固件。2.拧紧螺母时不会划伤被紧固件。3.花垫和弹簧垫还有防止螺母松脱的作用。第111页/共253页垫圈平垫圈薄平垫圈A型平垫圈B型平垫圈螺纹紧固件斜垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。第112页/共253页1精度等级：A、B、C（精度由高低）A类用于要求配合精确、防止振动的重要场合B类用于受载大且常拆、调整或变载荷的场合C类用于一般的螺纹联接的场合第113页/共253页一预紧目的1增加联接可靠性2增加联接紧密性5-35-35-35-3螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧二拧紧力矩Tdo预紧力F0第114页/共253页三控制方法（控制预紧力QP的大小）第115页/共253页测力矩扳手定力矩扳手第116页/共253页测力矩扳手第117页/共253页定力矩扳手第118页/共253页dF2.0dDdDFf31)(tg2dFTTT0202030300cv2021-+=+=y第119页/共253页复习:FF0FRF0FLT第120页/共253页第121页/共253页2r12r2rdrF0第122页/共253页dF2.0dDdDFf31)(tg2dFTTT0202030300cv2021-+=+=yT1为螺旋副间的摩擦力矩T2为螺母与支承面间的摩擦力矩当F=200N,则F0=1500N,很大的力和力矩.所以对于重要螺栓不用过小的直径.第123页/共253页当F=200N,则F0=1500N,很大的力和力矩.所以对于重要螺栓不用过小的直径.第124页/共253页测量伸长量（QP=l*Cb）第125页/共253页一防松目的防松根本问题：防止螺旋副的相对转动二防松方法：有三种（图例见下页）1摩擦防松2机械防松3铆冲防松（破坏螺纹副）5-45-45-45-4螺纹联接的防松螺纹联接的防松螺纹联接的防松螺纹联接的防松第126页/共253页摩擦防松第127页/共253页1.利用附加摩擦力防松尼龙圈锁紧螺母弹簧垫圈对顶螺母第128页/共253页第129页/共253页机械防松第130页/共253页开口销与六角开槽螺母第131页/共253页圆螺母用止动垫圈止动垫圈第132页/共253页串联钢丝第133页/共253页止动垫圈串联钢丝11.5P用冲头冲23点冲点防松法第134页/共253页第135页/共253页第136页/共253页一普通螺栓联接的强度计算5-55-55-55-5单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算失效形式：失效形式：螺纹部分的塑变或断裂，危险截面为螺纹小径d1所对应的面积A=d21/4设计准则：设计准则：保证静强度或疲劳强度第137页/共253页d1第138页/共253页第139页/共253页(一)松螺栓联接的强度计算（螺母不需要拧紧、在承受工作载荷前，螺栓不受力）第140页/共253页第141页/共253页(二)紧螺纹联接的强度计算（螺母需要拧紧、承受工作载荷前，螺栓受预紧力）1仅受预紧力时紧螺栓联接只有横向载荷,没有轴向拉力第142页/共253页FFFF/2F/2第143页/共253页第144页/共253页stss3.1322ca+=由第四强度理论得到64M10M普通螺纹的钢制螺栓对虽然同时承受拉应力和剪切应力，但只按拉应力计算，增加百分之三十拉应力做为对剪切应力的影响的考虑。第145页/共253页FFF0第146页/共253页第147页/共253页 1.3的含义危险截面在小径d1处计算求得d1后应查标准d1,然后确定大径d如何求出预紧力F0？实际中何种情况使用上述公式？问注意第148页/共253页pFFD2受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接第149页/共253页第150页/共253页2受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接A单个螺栓受力变形图F第151页/共253页松弛状态受载变形预紧状态第152页/共253页松弛状态受载变形预紧状态F0第153页/共253页第154页/共253页第155页/共253页F1FF2FF0力变形第156页/共253页螺栓 F0 F1+F螺栓预紧力 F0 F1被连接件 F0 F1螺栓和被连接件受力与变形的关系即刚度第157页/共253页第158页/共253页式中FFF2cccccFF2ccccccccccFFF20mbbmb0mbbmbmbbmb10+0推荐：第162页/共253页受轴向变载荷（工作拉力）作用的紧螺栓联接的计算第163页/共253页第164页/共253页第165页/共253页 为什么上述螺栓联接的强度计算仅对螺栓杆进行？当工作载荷为变载荷时，强度计算如何进行？受轴向变载荷（工作拉力）作用的紧螺栓联接的强度计算：不仅要进行静强度计算，还要进行疲劳强度计算。问题螺母和螺栓是等强度的,而螺栓的小径更小.所以主要讨论螺栓的连接强度.第166页/共253页如图为一受轴向工作载荷的紧螺栓连接工作时力和变形的关系,问:(1)螺栓刚度和被连接件的刚度大小对螺栓受力F2有何影响?(2)若预紧力F0=800N,工作载荷F=1000N,Cm=4Cb求:螺栓上的总载荷F2以及残余预紧力F1F2FF1F0第167页/共253页解:(1)减小Cb增大Cm可以使总载荷F2下降(2)F2FF1F0想一想会出现什么情况?间隙间隙第168页/共253页 某气缸缸体与缸盖间用10个M20（d1=17.294mm）的普通螺栓联接。缸体内径D250mm，缸内工作压力p为01MPa之间变化，螺栓的屈服极限S S=340=340 MPa,MPa,安全系数取S=2S=2。1）若结合面上的残余预紧力F1为工作载荷的1.5倍，试校核该螺栓的静强度。2）仍按上述条件，计算汽缸工作时螺栓危险剖面上的最大拉应力，最小拉应力，平均应力和应力幅.（已知螺栓的相对刚度0.5）第169页/共253页校核该螺栓的静强度螺栓总拉力:应力(计入切应力):安全第170页/共253页螺栓应力在F2与F0之间波动第171页/共253页第172页/共253页一降低应力幅1降低cb2增大cm方法：增加螺栓长度 腰状杆螺栓或空心螺栓 螺母下装弹性元件方法：采用刚度较大的金属垫片或密封环3同时降低cb，增大cm和Qp5-65-65-65-6提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施第173页/共253页1降低cb(减小 )F0F1FF2F2螺栓总拉力的变动范围(应力幅)下降第174页/共253页F0FF2F0FF22增大cm()也可使应力幅下降第175页/共253页3同时降低cb，增大cm和F0F0第176页/共253页第177页/共253页二改善螺纹牙上载荷分布不均现象1改善螺母结构：悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母2采用钢丝螺套3合理选配材料第178页/共253页二改善螺纹牙上载荷分布不均现象第179页/共253页第180页/共253页第181页/共253页第182页/共253页第183页/共253页三减小应力集中的影响四采用合理的制造工艺方法1采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的方法。2采用强化处理的方法（氮化、氰化、喷丸）1采用大圆角和卸载结构。2在设计、制造及装配上避免产生附加弯曲应力第184页/共253页圆角和卸栽结构第185页/共253页第186页/共253页第187页/共253页第188页/共253页5-7 铰制孔用螺栓联接的强度计算A失效形式：1螺栓杆剪断 2螺栓杆与被联接件孔壁的压溃第189页/共253页1剪切强度条件螺杆的2挤压强度条件联接的B强度条件第190页/共253页式中：如何正确理解联接的挤压强度公式？问注意：取Lmin及 p小者代入计算投影面积A=d0*Lmin第191页/共253页5-85-85-85-8 性能等级及许用应力联接件材料常用 Q235 103545冲击振动时15Cr40Cr30CrMnTi性能等级螺栓例如：4.6抗拉强度极限400MPa,屈服极限与抗拉强度极限之比为0.6,可知屈服极限为:第192页/共253页第193页/共253页许用应力有 s、t 、s p三种一般而言螺栓与螺母的性能要相配第194页/共253页一螺栓组联接的结构设计1宜对称2受力合理3有合理的间距、边距4尽量取偶数，且规格相同5避免偏心5-95-95-95-9螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计第195页/共253页第196页/共253页第197页/共253页足够的扳手空间第198页/共253页避免偏心第199页/共253页球面垫圈斜面处理第200页/共253页二螺栓组联接的受力分析目的：找到受力最大的螺栓及其所受的力假设：各螺栓规格相同各螺栓预紧力相同螺栓组中心与接合面形心重合各螺栓在弹性限度内工作第201页/共253页1受横向载荷时：分两种情况A采用普通螺栓联接时（结合面不滑移）FFFFa)第202页/共253页通过由预紧力所产生的结合面上的摩擦力来平衡横向外载荷F，式中设每个螺栓预紧力都是F0第203页/共253页B采用铰制孔用螺栓联接（结合面不滑移）b)第204页/共253页通过剪切力F来平衡外载荷F，因此每个螺栓中受力相等，皆为F。问题：受横向载荷时螺栓联接的强度如何进行计算？1采用普通螺栓联接时按仅受预紧力时的紧螺栓联接的强度计算方法计算。2采用铰制孔用螺栓联接时按铰制孔用螺栓联接的强度计算方法计算。第205页/共253页2受旋转力矩时：分两种情况A采用普通螺栓联接（不发生转动）O第206页/共253页通过由预紧力F0所产生的结合面上的摩擦力矩来平衡外载荷T，因此每个螺栓中受力相等，皆为F0第207页/共25