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关于机械设计基础联接第1页，讲稿共98张，创作于星期二7-1 总总 论论静联接静联接动联接动联接运动副运动副机械设计基础联接与动力与动力源组合源组合零件零件构件构件机构机构机器机器静联接静联接动联接动联接(运动副运动副)可拆联接：可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等螺纹联接、键联接、销联接等不可拆联接不可拆联接：铆接、焊接、胶接等：铆接、焊接、胶接等联联接接第2页，讲稿共98张，创作于星期二7-2 螺纹联接螺纹联接一、螺纹的主要参数二、螺旋副力学特性三、螺纹常用类型四、螺纹联接件主要类型五、螺纹联接防松装置六、螺栓联接的计算七、螺栓材料和许用应力机械设计基础联接第3页，讲稿共98张，创作于星期二一、螺纹的主要参数一、螺纹的主要参数1 螺纹形成螺纹形成v螺旋线形成：螺旋线形成：倾斜线绕在圆柱体上形成倾斜线绕在圆柱体上形成的曲线的曲线v螺纹形成：螺纹形成：平面图形沿螺旋线形成平面图形沿螺旋线形成三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹机械设计基础联接 d2SP 第4页，讲稿共98张，创作于星期二 d2 2 主要参数主要参数v大径大径d、D：最大直径最大直径公称直径公称直径v小径小径d1：外螺纹的危险剖面直径外螺纹的危险剖面直径v 强度直径强度直径v中径中径d2、D2：假想直径，牙型沟槽宽与假想直径，牙型沟槽宽与牙的宽度相等牙的宽度相等 计算直径计算直径v螺距螺距P：相邻两牙轴向距离相邻两牙轴向距离v导程导程S：同一条螺纹线的相邻两牙间的同一条螺纹线的相邻两牙间的轴向距离，轴向距离，S=nP机械设计基础联接v升角升角y y：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角v牙型角牙型角a a：螺纹两侧边的夹角螺纹两侧边的夹角d1D,dSP第5页，讲稿共98张，创作于星期二二、螺旋副力学特性二、螺旋副力学特性v螺旋副作为一种空间运动副，其接触面为螺旋面螺旋副作为一种空间运动副，其接触面为螺旋面v螺纹在旋紧或松开过程中，螺纹之间相对移动螺纹在旋紧或松开过程中，螺纹之间相对移动v当螺杆和螺母之间受到轴向力当螺杆和螺母之间受到轴向力Q时，拧动螺杆或螺母，螺旋面间时，拧动螺杆或螺母，螺旋面间将产生摩擦力将产生摩擦力1 斜面摩擦斜面摩擦2 槽面摩擦槽面摩擦3 矩形螺纹矩形螺纹4 三角形螺纹三角形螺纹5 螺纹联接的拧紧力矩螺纹联接的拧紧力矩机械设计基础联接第6页，讲稿共98张，创作于星期二1 斜面摩擦斜面摩擦分析使滑块等速运动所需要的水平力分析使滑块等速运动所需要的水平力等速上升：等速上升：v平衡条件：平衡条件：v驱动力：驱动力：等速下滑：等速下滑：v平衡条件：平衡条件：v维持力：维持力：自锁条件：自锁条件：v当当 r r时，时，F 0，原工作阻力，原工作阻力F反向作用，作为驱动力时，滑反向作用，作为驱动力时，滑块才能移动块才能移动v结论：结论：当当 r r 时，滑块自锁时，滑块自锁 FQR21y+r v12QFN21F21v12FQ r rR21R21QF FN21F21rR21r机械设计基础联接第7页，讲稿共98张，创作于星期二2 槽面摩擦槽面摩擦力分析：力分析：v摩擦力：摩擦力：v当量摩擦角：当量摩擦角：12Q2rvQ思考思考:与平面摩擦比较与平面摩擦比较？结论：结论：槽面的摩擦力大于平面的摩擦力槽面的摩擦力大于平面的摩擦力机械设计基础联接1 1 1 1Pv121R21N21F21Q第8页，讲稿共98张，创作于星期二3 矩形螺纹矩形螺纹v螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动 滑块沿斜面运动滑块沿斜面运动v假设：假设：1)载荷分布在中线上载荷分布在中线上;2)单面产生摩擦力单面产生摩擦力v螺旋升角螺旋升角QQd2dd1 s=z pv12rR21nnFQQ 拧紧力拧紧力拧紧力矩拧紧力矩防松力防松力防松力矩防松力矩自锁条件自锁条件 r r效率效率机械设计基础联接第9页，讲稿共98张，创作于星期二第10页，讲稿共98张，创作于星期二4 三角三角形螺纹形螺纹v反力反力v摩擦力摩擦力v当量摩擦角当量摩擦角QQN/2N/2QQNN 900-900-机械设计基础联接v拧紧力拧紧力v拧紧力矩拧紧力矩v防松力防松力v防松力矩防松力矩第11页，讲稿共98张，创作于星期二三角三角形螺纹形螺纹（续）（续）v效效 率率v自锁条件自锁条件QQN/2N/2QQNN 900-900-r rvv思考：思考：1.矩形螺纹和三角螺纹哪一种效率高，宜用于传动矩形螺纹和三角螺纹哪一种效率高，宜用于传动？2.矩形螺纹和三角螺纹哪一种易自锁，宜用于联接矩形螺纹和三角螺纹哪一种易自锁，宜用于联接？机械设计基础联接第12页，讲稿共98张，创作于星期二机械设计基础联接1.按螺纹牙分的表面分类：按螺纹牙分的表面分类：v外螺纹外螺纹在圆柱外表面上形成的螺纹，如螺栓、螺钉在圆柱外表面上形成的螺纹，如螺栓、螺钉v内螺纹内螺纹在圆柱孔内表面上形成的螺纹，如螺母在圆柱孔内表面上形成的螺纹，如螺母2.按螺纹绕行方向分类：按螺纹绕行方向分类：v左旋螺纹左旋螺纹自右下方向左上方绕行的螺纹自右下方向左上方绕行的螺纹v右旋螺纹右旋螺纹自左下方向右上方绕行的螺纹自左下方向右上方绕行的螺纹常用右旋，特殊要求时用左旋常用右旋，特殊要求时用左旋问题：旋向判断问题：旋向判断？三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型第13页，讲稿共98张，创作于星期二螺纹旋向判断螺纹旋向判断v旋向旋向(螺旋线方向螺旋线方向)：常用右旋，特殊要求时用左旋常用右旋，特殊要求时用左旋v旋向判断旋向判断:(1)轴线垂直放，右边高轴线垂直放，右边高右旋右旋 左左边高边高左旋左旋机械设计基础联接v(2)右手右手旋，前进旋，前进右旋右旋v 左左手手旋，前进旋，前进左旋左旋右旋右旋左旋左旋第14页，讲稿共98张，创作于星期二三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型3.按螺纹牙的牙型分类按螺纹牙的牙型分类机械设计基础联接 普通螺纹即普通螺纹即米制米制三角形螺纹，三角形螺纹，牙型牙型=60=60。同一直径按螺距。同一直径按螺距的大小分为的大小分为粗牙粗牙和和细牙细牙两种，螺距最大的一种是粗牙，其余的均两种，螺距最大的一种是粗牙，其余的均为细牙。一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺纹的牙浅、升角小、自为细牙。一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺纹的牙浅、升角小、自锁性能好，多用于薄壁零件或细小零件，以及受冲击、振动和变锁性能好，多用于薄壁零件或细小零件，以及受冲击、振动和变载荷的连接中，也可用作微调机构的调整螺纹。载荷的连接中，也可用作微调机构的调整螺纹。（1 1）普通螺纹）普通螺纹第15页，讲稿共98张，创作于星期二三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型3.按螺纹牙的牙型分类按螺纹牙的牙型分类机械设计基础联接 管螺纹是管螺纹是英制英制细牙三角形螺纹，细牙三角形螺纹，牙型角牙型角=55=55，牙顶有较大，牙顶有较大的圆角，内、外螺纹旋合后牙型间无径向间隙，公称直径的圆角，内、外螺纹旋合后牙型间无径向间隙，公称直径近似为管子的内径。多用于有紧密性要求的管件连接。近似为管子的内径。多用于有紧密性要求的管件连接。（2 2）管螺纹）管螺纹管螺纹管螺纹第16页，讲稿共98张，创作于星期二三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型3.按螺纹牙的牙型分类按螺纹牙的牙型分类机械设计基础联接 牙型为正方形，牙型为正方形，牙型角牙型角=0=0。传动效率高，牙根强度。传动效率高，牙根强度弱，精加工困难，对中精度低，常用于传动螺纹。弱，精加工困难，对中精度低，常用于传动螺纹。（3 3）矩形螺纹）矩形螺纹第17页，讲稿共98张，创作于星期二三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型3.按螺纹牙的牙型分类按螺纹牙的牙型分类机械设计基础联接 牙型为等腰梯形，牙型为等腰梯形，牙型角牙型角=30=30。牙根强度高，工艺性好，螺。牙根强度高，工艺性好，螺纹副对中性好，传动效率略低于矩形螺纹，常用于传动螺纹。纹副对中性好，传动效率略低于矩形螺纹，常用于传动螺纹。（4 4）梯形螺纹）梯形螺纹第18页，讲稿共98张，创作于星期二三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型3.按螺纹牙的牙型分类按螺纹牙的牙型分类机械设计基础联接 牙型角牙型角=33=33，牙的工作面倾斜，牙的工作面倾斜33，牙的非工作面倾斜，牙的非工作面倾斜3030。传动效率及强度都比梯形螺纹高，外螺纹的牙底有。传动效率及强度都比梯形螺纹高，外螺纹的牙底有相当大的圆角，以减小应力集中。螺纹副的大径处无间隙，相当大的圆角，以减小应力集中。螺纹副的大径处无间隙，对中性良好，多用于单向受力的传动螺纹。对中性良好，多用于单向受力的传动螺纹。（5 5）锯齿形螺纹）锯齿形螺纹第19页，讲稿共98张，创作于星期二机械设计基础联接4.按螺纹线分类：按螺纹线分类：v单线螺纹单线螺纹Z=1，效率低，自锁性好，易加工；，效率低，自锁性好，易加工；v双线螺纹双线螺纹Z=2，效率较，效率较Z=1的高；（的高；（S=2P）v三线螺纹三线螺纹Z=3，效率高，自锁性差，难加工；（，效率高，自锁性差，难加工；（S=3P）三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型单线单线双线双线三线三线第20页，讲稿共98张，创作于星期二螺纹代号：特征代号+尺寸代号vM40 粗牙螺纹 公称直径40mmvM40*1.5细牙 螺距1.5mmvM40*1.5LH 左旋细牙三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型第21页，讲稿共98张，创作于星期二机械设计基础联接四、螺纹联接件主要类型四、螺纹联接件主要类型平垫圈平垫圈 弹簧垫圈弹簧垫圈 圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈 圆螺母圆螺母六角头螺栓六角头螺栓双头螺柱双头螺柱六角螺母六角螺母六角开槽螺母六角开槽螺母内六角圆柱头螺钉内六角圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽沉头螺钉开槽沉头螺钉紧定螺钉紧定螺钉第22页，讲稿共98张，创作于星期二1 标准螺纹联接件标准螺纹联接件机械设计基础联接四、螺纹联接件主要类型四、螺纹联接件主要类型 螺栓、螺钉、螺柱、螺母、垫圈等都已经螺栓、螺钉、螺柱、螺母、垫圈等都已经标准化标准化。在设计时可查阅相关标准。在设计时可查阅相关标准。（1 1）螺栓和螺钉）螺栓和螺钉 第23页，讲稿共98张，创作于星期二1 标准螺纹联接件标准螺纹联接件v螺钉头部形式螺钉头部形式：机械设计基础联接四、螺纹联接件主要类型四、螺纹联接件主要类型第24页，讲稿共98张，创作于星期二1 标准螺纹联接件标准螺纹联接件机械设计基础联接四、螺纹联接件主要类型四、螺纹联接件主要类型（2 2）螺母）螺母 第25页，讲稿共98张，创作于星期二1 标准螺纹联接件标准螺纹联接件机械设计基础联接四、螺纹联接件主要类型四、螺纹联接件主要类型（3 3）双头螺柱）双头螺柱第26页，讲稿共98张，创作于星期二1 标准螺纹联接件标准螺纹联接件机械设计基础联接四、螺纹联接件主要类型四、螺纹联接件主要类型（5 5）垫圈）垫圈 （4 4）紧定螺钉）紧定螺钉 第27页，讲稿共98张，创作于星期二2 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型v螺栓联接螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接v双头螺栓联接双头螺栓联接v螺钉联接螺钉联接螺钉联接螺钉联接紧定螺钉、自攻螺钉联接紧定螺钉、自攻螺钉联接v其它联接：地脚螺栓、吊环螺钉其它联接：地脚螺栓、吊环螺钉v螺纹联接类型主要根据受力、结构形式、螺纹联接类型主要根据受力、结构形式、装拆要求等进行选择装拆要求等进行选择机械设计基础联接第28页，讲稿共98张，创作于星期二螺栓联接螺栓联接机械设计基础联接第29页，讲稿共98张，创作于星期二螺栓联接螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接v特点：特点：孔与杆间有间隙、被联接件孔与杆间有间隙、被联接件上无需切制螺纹、装拆方便上无需切制螺纹、装拆方便v适用场合：适用场合：经常装拆的一般场合经常装拆的一般场合铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接v特点：特点：孔与杆间无间隙、被联接件上无孔与杆间无间隙、被联接件上无需切制螺纹、装拆方便需切制螺纹、装拆方便v适用场合：适用场合：承受横向载荷的场合承受横向载荷的场合机械设计基础联接第30页，讲稿共98张，创作于星期二双头螺栓、螺钉联接双头螺栓、螺钉联接机械设计基础联接双头螺栓联接双头螺栓联接v特点：特点：孔与杆间有间隙、被联接件上无孔与杆间有间隙、被联接件上无需切制螺纹、装拆方便需切制螺纹、装拆方便v适用场合：适用场合：用于被联接件之一较厚、用于被联接件之一较厚、经常装拆的场合经常装拆的场合第31页，讲稿共98张，创作于星期二双头螺栓、螺钉联接双头螺栓、螺钉联接螺钉联接螺钉联接v特点：特点：孔与杆间无间隙、被联接件上孔与杆间无间隙、被联接件上无需切制螺纹、装拆方便无需切制螺纹、装拆方便v适用场合：适用场合：被联接件之一较厚，且被联接件之一较厚，且不常装拆的场合不常装拆的场合机械设计基础联接第32页，讲稿共98张，创作于星期二紧定螺钉联接紧定螺钉联接适用场合：适用场合：v多用于轴上零件的固定，传多用于轴上零件的固定，传递较小的力递较小的力v锥端螺钉联接锥端螺钉联接v平端螺钉联接平端螺钉联接v圆柱端螺钉联接圆柱端螺钉联接机械设计基础联接第33页，讲稿共98张，创作于星期二其他联接其他联接v地脚螺栓联接、地脚螺栓联接、吊环螺栓联接吊环螺栓联接、T形槽螺栓联接形槽螺栓联接机械设计基础联接第34页，讲稿共98张，创作于星期二v螺母拧紧时螺母拧紧时预紧力预紧力Fs机械设计基础联接螺栓螺栓预紧拉力预紧拉力F F0 0被联接件被联接件预紧压力预紧压力F F0 0TFsFsT1T2五、螺纹联接预紧与防松五、螺纹联接预紧与防松1 1、预紧、预紧螺纹联接：松联接螺纹联接：松联接在装配时不拧紧，只存受外在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作载时才受到力的作用用 紧联接紧联接在装配时需拧紧，即在承载时，在装配时需拧紧，即在承载时，已预先受力，预紧已预先受力，预紧力力F F0 0 第35页，讲稿共98张，创作于星期二五、螺纹联接预紧与防松五、螺纹联接预紧与防松机械设计基础联接2）、控制预紧力的目的：）、控制预紧力的目的：增强联接的刚性、紧密性和提高防松能力。对于受轴向拉力的螺栓联接，增强联接的刚性、紧密性和提高防松能力。对于受轴向拉力的螺栓联接，还可以提高螺栓的疲劳强度；对于受横向载荷的普通螺栓联接，有利于还可以提高螺栓的疲劳强度；对于受横向载荷的普通螺栓联接，有利于增大联接中接合面间的摩擦。增大联接中接合面间的摩擦。1）、预紧的作用：）、预紧的作用：预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F的作用，以防的作用，以防止连接受载后被连接件之间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。止连接受载后被连接件之间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。第36页，讲稿共98张，创作于星期二五、螺纹联接预紧与防松五、螺纹联接预紧与防松机械设计基础联接T=T1+T2拧紧力矩拧紧力矩T主要包括：主要包括：螺纹副相对转动的阻力矩螺纹副相对转动的阻力矩T1;螺母螺母支承面上的摩擦阻力矩支承面上的摩擦阻力矩T2。TT1T2 一般情况下，螺纹联接都需要拧紧，一般情况下，螺纹联接都需要拧紧，对重要的螺纹，必须控制预紧力的大小，对重要的螺纹，必须控制预紧力的大小，以保证工作的可靠性。以保证工作的可靠性。第37页，讲稿共98张，创作于星期二五、螺纹联接预紧与防松五、螺纹联接预紧与防松机械设计基础联接测力矩扳手测力矩扳手第38页，讲稿共98张，创作于星期二五、螺纹联接预紧与防松五、螺纹联接预紧与防松机械设计基础联接定力矩扳手定力矩扳手第39页，讲稿共98张，创作于星期二五、螺纹联接预紧与防松五、螺纹联接预紧与防松机械设计基础联接2 2、防松、防松1)1)防松目的防松目的实实际际工工作作中中，载载荷荷有有振振动动、变变化化、材材料料高高温温蠕蠕变变等等会会造造成成摩摩擦擦力力减减少少，螺螺纹纹副副中中正正压压力力在在某某一一瞬瞬间间消消失失、摩摩擦擦力力为为零零，从从而而使使螺螺纹纹联联接接松松动动，如如经经反反复复作作用用，螺螺纹纹联联接接就就会会松松驰驰而而失失效效。因因此此，必必须须进进行行防防松松，否否则则会影响正常工作，造成事故。会影响正常工作，造成事故。v问题：问题：v为什么要防松？防松的原理？防松零件的装配方法？为什么要防松？防松的原理？防松零件的装配方法？v静载荷：静载荷：r rv(自锁自锁)+预紧后摩擦力预紧后摩擦力防止松动防止松动v动载荷：动载荷：摩擦力减小、消失摩擦力减小、消失不可靠不可靠第40页，讲稿共98张，创作于星期二五、螺纹联接防松装置五、螺纹联接防松装置v螺纹联接防松的方法按工作原理可分为螺纹联接防松的方法按工作原理可分为:1 摩擦防松摩擦防松2 机械防松机械防松3 其它：其它：破坏螺纹副关系（铆冲、粘接、焊接）破坏螺纹副关系（铆冲、粘接、焊接）机械设计基础联接2)2)防松原理防松原理消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。第41页，讲稿共98张，创作于星期二1 摩擦防松摩擦防松v使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力矩阻力矩v弹簧垫圈防松弹簧垫圈防松、自锁螺母防松、对顶螺母、自锁螺母防松、对顶螺母(双螺母双螺母)防松防松机械设计基础联接弹力保持一定压力弹力保持一定压力切口尖端逆向。切口尖端逆向。第42页，讲稿共98张，创作于星期二1 摩擦防松摩擦防松v使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力矩的摩擦阻力矩v弹簧垫圈防松、弹簧垫圈防松、自锁螺母防松自锁螺母防松、对顶螺母、对顶螺母(双螺母双螺母)防松防松机械设计基础联接镶嵌弹性环或尼龙圈挤入螺纹中镶嵌弹性环或尼龙圈挤入螺纹中椭圆口螺母。椭圆口螺母。尼尼龙龙垫垫圈圈第43页，讲稿共98张，创作于星期二1 摩擦防松摩擦防松v使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力矩阻力矩v弹簧垫圈防松、自锁螺母防松、弹簧垫圈防松、自锁螺母防松、对顶螺母对顶螺母(双螺母双螺母)防松防松机械设计基础联接v在螺母和螺栓之间形成内力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力在螺母和螺栓之间形成内力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力矩，从而保证摩擦力。矩，从而保证摩擦力。v结构简单、使用方便。结构简单、使用方便。v可靠性不高。可靠性不高。v用于平稳、低速、重载。用于平稳、低速、重载。第44页，讲稿共98张，创作于星期二2 机械防松机械防松v用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们之间相对转动的可能用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们之间相对转动的可能性性v开口销开口销、止动垫圈、串联钢丝防松、止动垫圈、串联钢丝防松机械设计基础联接螺栓螺栓开槽螺母开槽螺母开口销开口销装配图装配图第45页，讲稿共98张，创作于星期二2 机械防松机械防松v用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们之间相对转动的用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们之间相对转动的可能性可能性v开口销、开口销、止动垫圈止动垫圈、串联钢丝防松、串联钢丝防松机械设计基础联接第46页，讲稿共98张，创作于星期二机械设计基础联接第47页，讲稿共98张，创作于星期二2 机械防松机械防松v用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们之间相对转动的可能用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们之间相对转动的可能性性v开口销、止动垫圈、开口销、止动垫圈、串联钢丝防松串联钢丝防松机械设计基础联接第48页，讲稿共98张，创作于星期二串联钢丝防松串联钢丝防松机械设计基础联接v用机械装置用机械装置把螺母和螺把螺母和螺栓联成一体，栓联成一体，消除了它们消除了它们之间相对转之间相对转动的可能性动的可能性第49页，讲稿共98张，创作于星期二3 其它：其它：破坏螺纹副关系破坏螺纹副关系v焊接焊接v铆冲铆冲机械设计基础联接第50页，讲稿共98张，创作于星期二机械设计基础联接注意：注意：1）支承面应平整）支承面应平整螺栓与螺母底面的支承面应平整，并与螺栓轴螺栓与螺母底面的支承面应平整，并与螺栓轴线相垂直，为减小和避免弯曲应力，被联接件支承面可经机加工后线相垂直，为减小和避免弯曲应力，被联接件支承面可经机加工后支承的凸台或沉头座或斜面垫圈。支承的凸台或沉头座或斜面垫圈。第51页，讲稿共98张，创作于星期二机械设计基础联接注意：注意：2）扳手空间）扳手空间螺栓排列应有合理的钉距、边距，注意留有必要的扳手空间。螺栓排列应有合理的钉距、边距，注意留有必要的扳手空间。扳手空间的具体尺寸可查有关手册。扳手空间的具体尺寸可查有关手册。第52页，讲稿共98张，创作于星期二六、螺栓联接的计算六、螺栓联接的计算松螺栓联接：松螺栓联接：无预紧力，只有工作拉力无预紧力，只有工作拉力紧螺栓联接：紧螺栓联接：有预紧力，还有工作拉力有预紧力，还有工作拉力1 失效形式失效形式2 设计步骤设计步骤3 松螺栓联接强度设计松螺栓联接强度设计4 紧螺栓联接强度设计紧螺栓联接强度设计仅受预紧力的紧螺栓联接仅受预紧力的紧螺栓联接受横向载荷的紧螺栓联接受横向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接受偏心载荷的紧螺栓联接受偏心载荷的紧螺栓联接机械设计基础联接螺栓组联接螺栓组联接第53页，讲稿共98张，创作于星期二1 失效形式失效形式失效形式：失效形式：v受拉螺栓（受轴向载荷和横向载荷的普通螺栓）受拉螺栓（受轴向载荷和横向载荷的普通螺栓）主要主要破坏形式破坏形式为螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂；为螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂；计计算准则算准则是：保证螺栓的静力（或疲劳）拉伸强度。是：保证螺栓的静力（或疲劳）拉伸强度。v受剪螺栓（受横向载荷的铰制孔螺栓）受剪螺栓（受横向载荷的铰制孔螺栓）主要破坏主要破坏形式是螺形式是螺栓杆与孔壁间压溃或螺栓杆被剪断，栓杆与孔壁间压溃或螺栓杆被剪断，计算准则计算准则是：保证联接是：保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。其联接的挤压强度对联接的可靠的挤压强度和螺栓的剪切强度。其联接的挤压强度对联接的可靠性起决定性的作用。性起决定性的作用。v经常装拆因磨损而发生滑扣经常装拆因磨损而发生滑扣机械设计基础联接第54页，讲稿共98张，创作于星期二1 失效形式失效形式v普通螺栓主要为普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂螺纹部分发生断裂v受剪螺栓受剪螺栓(铰制孔螺栓铰制孔螺栓)主要为压溃和剪切主要为压溃和剪切机械设计基础联接第55页，讲稿共98张，创作于星期二2 设计步骤设计步骤一般设计步骤：一般设计步骤：v螺栓组受力和失效分析螺栓组受力和失效分析找出受力最大的螺栓找出受力最大的螺栓 单个螺栓受力分单个螺栓受力分析和失效分析析和失效分析 单个螺栓强度计算单个螺栓强度计算确定螺栓的尺寸（直径、确定螺栓的尺寸（直径、长度）长度）v试算法：试算法：先选定一个螺栓直径先选定一个螺栓直径d 查查 计算计算d1。v若若d1与与d1（假定的小径）相近，则合用；否则再选（假定的小径）相近，则合用；否则再选机械设计基础联接第56页，讲稿共98张，创作于星期二3 松螺栓联接强度设计松螺栓联接强度设计v受载荷形式受载荷形式轴向拉伸轴向拉伸(工作拉力工作拉力F)v失效形式失效形式螺栓拉断螺栓拉断(静、疲劳静、疲劳)v设计准则设计准则保证螺栓拉伸强度保证螺栓拉伸强度v强度条件：强度条件：v设计计算方法：设计计算方法：v校核式校核式:v设计式设计式:机械设计基础联接F第57页，讲稿共98张，创作于星期二4 紧螺栓联接强度设计紧螺栓联接强度设计(1)仅受预紧力的紧螺栓联接仅受预紧力的紧螺栓联接v受载荷形式受载荷形式拧紧后拧紧后:轴向拉伸轴向拉伸(工作拉力工作拉力Fs)v 拧紧过程中拧紧过程中:轴向拉伸轴向拉伸Fs、扭力、扭力Tv失效形式失效形式螺栓拉断螺栓拉断(拉、扭综合作用拉、扭综合作用)v设计准则设计准则保证螺栓拉伸强度保证螺栓拉伸强度v强度条件：强度条件：v设计计算方法：设计计算方法：v校核式校核式:机械设计基础联接TFsFs拧紧力矩拧紧力矩T T剪应力剪应力预紧拉力预紧拉力F FS S拉应力拉应力v设计式设计式:第58页，讲稿共98张，创作于星期二(2)受横向载荷的紧螺栓联接受横向载荷的紧螺栓联接横向载荷：力作用线与螺栓轴线垂直v受载荷形式受载荷形式工作载荷作用之前工作载荷作用之前，螺栓已受预紧力，螺栓已受预紧力 FS作用作用v （拧紧过程中拧紧过程中:轴向拉伸轴向拉伸FS、扭力、扭力T）v 拧紧后拧紧后:预紧力预紧力 Fsv失效形式失效形式 相同否相同否？两种情况的工作原理不同！机械设计基础联接普通螺栓普通螺栓铰制孔螺栓铰制孔螺栓第59页，讲稿共98张，创作于星期二受横向载荷的普通螺栓联接受横向载荷的普通螺栓联接横向载荷：力作用线与螺栓轴线垂直v受载荷形式受载荷形式拧紧过程中拧紧过程中:轴向拉伸轴向拉伸Fs、扭力、扭力Tv失效形式失效形式螺栓拉断螺栓拉断(拉、扭综合作用拉、扭综合作用)v设计准则设计准则保证螺栓拉伸强度保证螺栓拉伸强度v强度条件强度条件：v设计计算方法设计计算方法：v问题：预紧力问题：预紧力Fs应满足的条件应满足的条件?与横向载荷与横向载荷F有何关系有何关系？v依据：被联接件不滑移依据：被联接件不滑移接合面摩擦力接合面摩擦力F Fv即：即：机械设计基础联接FSFSFFTFSFSv校核式校核式:v设计式设计式:讨论：讨论：f=0.2时，时，FS=?F第60页，讲稿共98张，创作于星期二受横向载荷的铰制孔螺栓联接受横向载荷的铰制孔螺栓联接v受载荷形式受载荷形式拧紧过程中拧紧过程中:轴向拉伸轴向拉伸Fs、扭力、扭力T(预紧力小，计算时可忽略预紧力小，计算时可忽略)v 工作时：工作时：横向载荷横向载荷Fv失效形式失效形式侧面压溃及螺栓剪切侧面压溃及螺栓剪切v设计准则设计准则保证挤压、剪切强度保证挤压、剪切强度v强度条件强度条件：p p、t t t t v设计计算方法：设计计算方法：v挤压强度：挤压强度：v剪切强度：剪切强度：机械设计基础联接第61页，讲稿共98张，创作于星期二讨论：讨论：v普通螺栓受横向载荷普通螺栓受横向载荷F时，为保证结合面不时，为保证结合面不发生滑移，靠结合面的摩擦力抵抗发生滑移，靠结合面的摩擦力抵抗Fv预紧力预紧力Fs的大小，根据接合面不发生滑移的的大小，根据接合面不发生滑移的条件确定条件确定vf=0.2时，时，FS=6Fv结论：结论：v横向载荷过大的情况下，不适宜用普通螺栓横向载荷过大的情况下，不适宜用普通螺栓v必须采用普通螺栓时，应配合必须采用普通螺栓时，应配合减载销、键或减载套筒减载销、键或减载套筒使用使用v宜采用铰制孔螺栓宜采用铰制孔螺栓v减载装置强度计算同铰制孔螺栓计算减载装置强度计算同铰制孔螺栓计算机械设计基础联接FSFsFFT第62页，讲稿共98张，创作于星期二(3)受轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接v受载荷形式受载荷形式拧紧过程中拧紧过程中:轴向拉伸轴向拉伸Fs、扭力、扭力Tv工作时，工作时，再承受工作载荷再承受工作载荷Fv此时，螺栓所受的总拉力此时，螺栓所受的总拉力:vF0=FS+F?机械设计基础联接TFSFSFFF0F0v须根据静力平衡方程和变形协调条件求解须根据静力平衡方程和变形协调条件求解v 汽缸盖的连接汽缸盖的连接第63页，讲稿共98张，创作于星期二受力和变形关系受力和变形关系变形协调条件变形协调条件:1 1=b=机械设计基础联接F0F+FSF0=F+FS 1 b 1 bTFSFSFFF0F0FsFsFsFs预紧预紧FS受载受载F螺栓螺栓被联接件被联接件拉力拉力FS，伸长，伸长 1压力压力FS，压缩，压缩 b拉力拉力F0,伸长伸长 1 1+1 1压力压力FS,压缩压缩 b-b未预紧未预紧未受力、无变形未受力、无变形未受力、无变形未受力、无变形FF第64页，讲稿共98张，创作于星期二受力变形线图受力变形线图应变与力关系应变与力关系:机械设计基础联接FS：残余预紧力：残余预紧力v防止受载后接合面防止受载后接合面产生缝隙产生缝隙v根据紧密性要求选根据紧密性要求选取，见取，见p97预紧预紧FS受载受载F螺栓螺栓被联接件被联接件拉力拉力FS，伸长，伸长 1压力压力FS，压缩，压缩 b拉力拉力F0,伸长伸长 1 1+压力压力FS,压缩压缩 b-未预紧未预紧 未受力、无变形未受力、无变形未受力、无变形未受力、无变形形变形变 力力F 1 bFSFF0FS被联接件被联接件螺栓螺栓 b第65页，讲稿共98张，创作于星期二受轴向载荷螺栓强度计算受轴向载荷螺栓强度计算v螺栓受到的总拉力螺栓受到的总拉力F0=F+FSv则螺栓强度计算公式：则螺栓强度计算公式：机械设计基础联接v校核式校核式:v设计式设计式:第66页，讲稿共98张，创作于星期二(4)受偏心载荷的紧螺栓联接受偏心载荷的紧螺栓联接v螺栓受到的总拉力除工作时总拉力外，还附螺栓受到的总拉力除工作时总拉力外，还附加偏心弯矩作用，螺栓总拉应力大很多加偏心弯矩作用，螺栓总拉应力大很多v避免受偏心载荷避免受偏心载荷v方法：方法：避免使用钩头螺栓；加工凸台或凹避免使用钩头螺栓；加工凸台或凹台使支撑面平整台使支撑面平整机械设计基础联接第67页，讲稿共98张，创作于星期二七、螺栓材料和许用应力七、螺栓材料和许用应力v材料：材料：一般用途：一般用途：低碳钢或中碳钢低碳钢或中碳钢(3545及及Q235Q275)重要联接：重要联接：合金钢（合金钢（40Cr、30CrMnTi）v国标国标(GB/T 3098.1_2000)规定螺栓按材料的力学性能分出十个等级：规定螺栓按材料的力学性能分出十个等级：v3.6,4.6,4.8,5.6,5.8,6.8,8.8,9.8,10.9,12.9v规则：规则：小数点前数字表示小数点前数字表示 B/100,小数点后数字表示小数点后数字表示10 S/Bv如：如：5.8级：表示级：表示 B=500MPa，S=400MPav许用应力：许用应力：表表10-7机械设计基础联接v计算螺栓小径时采用试算法来选用计算螺栓小径时采用试算法来选用第68页，讲稿共98张，创作于星期二下一页下一页影响联接强度的因素很多，如材料、影响联接强度的因素很多，如材料、结构、尺寸、工艺、螺纹牙间、载荷结构、尺寸、工艺、螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能，而螺栓分布、应力幅度、机械性能，而螺栓联接的强度又主要取决于螺栓的强度联接的强度又主要取决于螺栓的强度。八八 、提高螺栓强度的措施提高螺栓强度的措施（1）保持预紧力不变降低螺栓刚度）保持预紧力不变降低螺栓刚度途经：腰状杆螺栓空心螺栓。途经：腰状杆螺栓空心螺栓。螺母下面安装弹性元件。螺母下面安装弹性元件。降低影响螺栓疲劳强度的应力幅降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 第69页，讲稿共98张，创作于星期二下一页下一页上一页上一页（2）保持预紧力不变增大被连接件刚度）保持预紧力不变增大被连接件刚度（3）同时同时降低螺栓刚性，增大被连接件刚度降低螺栓刚性，增大被连接件刚度 可以不用垫片或采用可以不用垫片或采用刚度较大的垫片。有紧密性刚度较大的垫片。有紧密性要求的连接，采用刚度较大要求的连接，采用刚度较大的金属垫片或密封环。的金属垫片或密封环。第70页，讲稿共98张，创作于星期二下一页下一页上一页上一页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 螺栓螺纹牙受拉伸长，螺母螺螺栓螺纹牙受拉伸长，螺母螺纹纹牙牙受压缩短，螺距变化差以紧靠支承面处第受压缩短，螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减。圈数过多的螺母，并不能各圈依次递减。圈数过多的螺母，并不能提高联接的强度。提高联接的强度。悬置螺母悬置螺母环槽螺母环槽螺母内斜螺母内斜螺母改善螺纹牙上的载荷分布不均的措施改善螺纹牙上的载荷分布不均的措施第71页，讲稿共98张，创作于星期二减小应力集中和避免附加弯曲应力减小应力集中和避免附加弯曲应力(a)加大圆角加大圆角（）减小应力集中（）减小应力集中（2）避免附加弯曲应力）避免附加弯曲应力原因原因如何避免如何避免采用合理的制造工艺方法采用合理的制造工艺方法采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法。采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法。(b)卸载槽卸载槽(c)卸载过渡结构卸载过渡结构第72页，讲稿共98张，创作于星期二钩头螺栓连接钩头螺栓连接支承面不平支承面不平被连接件刚度小被连接件刚度小螺母孔不正螺母孔不正第73页，讲稿共98张，创作于星期二(a)斜垫圈斜垫圈(b)球面垫圈球面垫圈第74页，讲稿共98张，创作于星期二例题：例题：有一普通螺纹连接，需控制预紧力，每个螺栓所受轴向工作载有一普通螺纹连接，需控制预紧力，每个螺栓所受轴向工作载荷为荷为3.8KN，螺栓材料为，螺栓材料为45钢，其许用应力为钢，其许用应力为120Mpa，采，采用用M16的螺栓，试校核此螺栓连接的强度。的螺栓，试校核此螺栓连接的强度。第75页，讲稿共98张，创作于星期二例题：例题：有一普通螺纹连接，需控制预紧力，每个螺栓所受轴向有一普通螺纹连接，需控制预紧力，每个螺栓所受轴向工作载荷为工作载荷为3.8KN，螺栓材料为，螺栓材料为45钢，其许用应力为钢，其许用应力为120Mpa，采用，采用M16的螺栓，试校核此螺栓连接的强度。的螺栓，试校核此螺栓连接的强度。第76页，讲稿共98张，创作于星期二作业一：作业一：图为受横向载荷作用的紧螺栓联接，采用两个图为受横向载荷作用的紧螺栓联接，采用两个M16的普通的普通螺栓，螺栓的许用应力为螺栓，螺栓的许用应力为60Mpa，接合面间的摩擦因数为，接合面间的摩擦因数为f=0.13,可靠性系数为可靠性系数为1.3,试求在一般拧紧情况下，此链接所试求在一般拧紧情况下，此链接所能传递的最大横向载荷能传递的最大横向载荷R。第77页，讲稿共98张，创作于星期二作业二：螺纹连接为什么要防松？有哪几类防松方法？作业二：螺纹连接为什么要防松？有哪几类防松方法？（螺纹链接都具有自锁性，在静载荷和工作温度变换不大（螺纹链接都具有自锁性，在静载荷和工作温度变换不大时不会自动松脱。）在冲击、振动和变载荷的作用下，预时不会自动松脱。）在冲击、振动和变载荷的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接任有可能松脱。高温的螺紧力可能在某一瞬间消失，联接任有可能松脱。高温的螺纹联接，由于稳定变形差异等原因，也有可能发生松脱现纹联接，由于稳定变形差异等原因，也有可能发生松脱现象。因袭必须考虑防松。象。因袭必须考虑防松。防松的方法有：摩擦防松（如双螺母、弹簧垫圈、锁紧防松的方法有：摩擦防松（如双螺母、弹簧垫圈、锁紧螺母）；机械防松（如开口销与六角开槽螺母、止动垫螺母）；机械防松（如开口销与六角开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝）；永久性防松（如冲点铆住、粘接）圈、串联钢丝）；永久性防松（如冲点铆住、粘接）第78页，讲稿共98张，创作于星期二1.三角形螺纹用于（），矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹用于（）。三角形螺纹用于（），矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹用于（）。A连接，传动连接，传动 B.连接，调整连接，调整 C.连接，转动连接，转动 D.传动，调整传动，调整2.螺栓连接的材料一般采用（），对重要的或有特殊用途的螺栓连接，可用（）。螺栓连接的材料一般采用（），对重要的或有特殊用途的螺栓连接，可用（）。A铸铁铸铁 B.碳素钢碳素钢 C.合金钢合金钢 D.非金属材料非金属材料3.计算导程角时，使用螺纹的（）。计算导程角时，使用螺纹的（）。A小径小径 B.中径中径 C.大径大径 D.根据设计要求而定根据设计要求而定4.在汽车底盘中，有时在一个螺栓上采用双螺母，目的是（）。在汽车底盘中，有时在一个螺栓上采用双螺母，目的是（）。A提高强度和刚度提高强度和刚度 B.实现自锁实现自锁 C.防松防松 D.减小每圈螺纹牙上的受力减小每圈螺纹牙上的受力5.普通螺纹受横向载荷时，主要靠（）来承受横向载荷。普通螺纹受横向载