螺纹联接与螺旋传动优秀课件.ppt

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1、螺纹联接与螺旋传动第1页，本讲稿共51页n联接的目的：便于机器的制造、安装、运输、维修以联接的目的：便于机器的制造、安装、运输、维修以及提高劳动生产率。及提高劳动生产率。n机械联接：机械联接：机械动联接：机器工作时，被联接的零（部）件间机械动联接：机器工作时，被联接的零（部）件间可以有相对运动的联接。如机械原理课程中所讨论可以有相对运动的联接。如机械原理课程中所讨论的各种运动副；的各种运动副；机械静联接：机器工作时，被联接的零（部）件间机械静联接：机器工作时，被联接的零（部）件间不允许产生相对运动的联接。在机器制造中，联接也不允许产生相对运动的联接。在机器制造中，联接也通常指机械静联接。通常指

2、机械静联接。n机械静联接：机械静联接：可拆联接：如螺纹联接、键联接及销联接等；可拆联接：如螺纹联接、键联接及销联接等；不可拆联接：焊接、铆钉联接、胶接等；不可拆联接：焊接、铆钉联接、胶接等；第2页，本讲稿共51页第5章 螺纹联接与螺旋传动 一、螺纹的形成一、螺纹的形成螺纹螺纹一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形和圆柱体轴线共面，就得到螺纹。该图形和圆柱体轴线共面，就得到螺纹。螺旋线螺旋线一动点在一圆柱体的表面上，一边绕一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴线做等速移动的轨迹。轴线等速旋转，同时沿轴线做等速移动的轨迹。螺纹连接是利用具有螺纹的

3、零件构成的可拆式连接螺纹连接是利用具有螺纹的零件构成的可拆式连接第3页，本讲稿共51页二、螺纹的结构二、螺纹的结构1.1.牙顶和牙底牙顶和牙底凸起部分的顶部称为牙顶，沟槽部分的底部称为牙底。凸起部分的顶部称为牙顶，沟槽部分的底部称为牙底。2.2.螺纹端部螺纹端部为了便于加工、装配以及防止螺纹端部碰伤损坏为了便于加工、装配以及防止螺纹端部碰伤损坏 第4页，本讲稿共51页1.1.按位置：按位置：内螺纹内螺纹在圆柱体的内表面形成的螺纹在圆柱体的内表面形成的螺纹 外螺纹外螺纹在圆柱体的外表面形成的螺纹在圆柱体的外表面形成的螺纹2.2.按牙型按牙型:三角形螺纹三角形螺纹(普通螺纹、管螺纹普通螺纹、管螺纹

4、)用于用于联接联接螺纹牙型角较大传动效率低螺纹牙型角较大传动效率低 矩形、梯形、锯齿形螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹用于用于传动传动三角形螺纹：三角形螺纹：粗牙螺纹粗牙螺纹用于一般连接用于一般连接 细细牙牙螺螺纹纹同同样样的的公公称称直直径径下下，螺螺距距最最小小，自自锁锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等3.3.根据螺旋线绕行方向：根据螺旋线绕行方向：左旋螺纹左旋螺纹 右旋螺纹右旋螺纹旋向判断旋向判断:三、螺纹的类型三、螺纹的类型轴线垂直放，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第5页，本讲稿共51页4.4.根据螺旋线头数：根据螺旋线头数：单头螺

5、纹（单头螺纹（n=1n=1）用于联接用于联接双头螺纹（双头螺纹（n=2n=2）用于传动用于传动多线螺纹（多线螺纹（n2n2）用于传动用于传动第6页，本讲稿共51页机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹第7页，本讲稿共51页1）大径）大径d与螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径与螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径10mm10mm螺丝螺丝2）小径）小径d1 与螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径与螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径3）中中径径d2 在在轴轴向向剖剖面面内内沟沟槽槽与与凸凸起起宽宽相相等等处处的的假假想想圆圆柱柱面面的直径，的直径，d20.5(d+d1)四、螺纹的主要参数四、螺纹的

6、主要参数第8页，本讲稿共51页4）螺）螺 距距 P 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间 的轴向距离的轴向距离5）导程（）导程（S）同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离的对应两点间的轴向距离6）线）线 数数 n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S=nP 第9页，本讲稿共51页7）螺旋升角）螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋 线轴线的平面的夹角线轴线的平面的夹角

7、8）牙型角）牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9）接触高度接触高度h h 内外螺纹旋合后的接触面的径向高度，即内外螺纹旋合后的接触面的径向高度，即 螺纹工作高度螺纹工作高度第10页，本讲稿共51页52 螺纹联接的类型及标准联接件螺纹联接的类型及标准联接件 一、螺纹联接主要类型一、螺纹联接主要类型1、螺栓联接、螺栓联接(螺栓一端有螺纹，一端有螺栓头螺栓一端有螺纹，一端有螺栓头)a)普通螺栓联接普通螺栓联接被联接件不太厚，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔被联接件不太厚，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，与螺母配合使用。装配后孔与杆间

8、有间隙，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。较广。也称受拉螺栓连接。也称受拉螺栓连接。b)铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接装配后无间隙，孔和螺装配后无间隙，孔和螺栓采用基孔制过度配合，主要栓采用基孔制过度配合，主要承受横向载荷，也可作定位用。承受横向载荷，也可作定位用。也称受剪螺栓联接也称受剪螺栓联接第11页，本讲稿共51页2 2、双头螺栓联接、双头螺栓联接螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适于常拆入被联接件，另一端配以螺母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折装时只需拆卸而被联接件之

9、一较厚时。折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。3 3、螺钉联接、螺钉联接适于被联接件之一较厚（上适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，带螺纹孔），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况于受载较小情况第12页，本讲稿共51页特殊联接：地脚螺栓联特殊联接：地脚螺栓联接接,吊环螺钉联接吊环螺钉联接4 4、紧定螺钉联接、紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大

10、的轴向力或扭矩传递不大的轴向力或扭矩。第13页，本讲稿共51页二、螺纹联接件二、螺纹联接件 2 2）双头螺柱）双头螺柱两端带螺纹两端带螺纹 A A型型有退刀槽有退刀槽 B B型型无退刀槽无退刀槽1 1）螺栓）螺栓 普通螺栓普通螺栓 六角头，小六角头，标准六角头，大六六角头，小六角头，标准六角头，大六角头角头,内六角内六角 铰制孔螺栓铰制孔螺栓螺纹部分直径较小螺母螺纹部分直径较小螺母第14页，本讲稿共51页4 4）紧定螺钉）紧定螺钉 锥锥 端端适于零件表面硬度较低不常拆卸常合适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平平 端端接接触触面面积积大大、不不伤伤零零件件表表面面，用用于于顶顶紧紧硬硬度度较较大

11、大的的平平面，适于经常拆卸面，适于经常拆卸 圆圆柱柱端端压压入入轴轴上上凹凹抗抗中中，适适于于紧紧定定空空心心轴轴上上零零件件的的位位置置轻轻材材料料和金属薄板和金属薄板3 3）螺钉）螺钉 结构形状与螺栓类似，但头部形式更多结构形状与螺栓类似，但头部形式更多第15页，本讲稿共51页6 6）螺母）螺母 六角螺母：标准，扁，厚六角螺母：标准，扁，厚 5 5）自攻螺钉）自攻螺钉由螺钉攻出螺纹由螺钉攻出螺纹圆螺母圆螺母+止退垫圈止退垫圈带有缺口，应带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧紧第16页，本讲稿共5

12、1页7 7）垫圈）垫圈第17页，本讲稿共51页第18页，本讲稿共51页53 螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松 一、预紧一、预紧预紧目的预紧目的增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。出现缝隙或发生相对滑移。预预紧紧力力的的确确定定原原则则拧拧紧紧后后螺螺纹纹连连接接件件的的预预紧紧应应力力不不得得超超过过其其材材料料的屈服极限的屈服极限s s的的80%80%。碳素钢螺栓：碳素钢螺栓：F F0 0=(=(0.6-0.7)s sA A1 1 合金钢螺栓：合金钢螺栓：F0=(0.5-0.6)sA1 A1:螺栓危险截面

13、的面积，螺栓危险截面的面积，A1d124预紧力预紧力 绝大多数螺纹连接在装配时通常都要拧紧，使之在承受绝大多数螺纹连接在装配时通常都要拧紧，使之在承受工作载荷前预先受到力的作用，这个预加作用力称为预工作载荷前预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。紧力。预紧力的控制预紧力的控制利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。第19页，本讲稿共51页2 2拧紧力矩拧紧力矩第20页，本讲稿共51页1.1.拧拧紧紧力力矩矩T T：是是用用以以克克服服螺螺纹纹副副相相对对转转动动的的阻阻力力矩矩T1和和螺螺母母支承面上的摩擦阻力矩支承面上的摩擦阻力矩T2，它与预

14、紧力，它与预紧力F0间的关系为：间的关系为：n对于对于M10M64的粗牙螺纹的粗牙螺纹sLF标准扳手的长度标准扳手的长度 L=15d 对于重要的连接，应尽可能不采用对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小直径过小(M12)的螺栓。的螺栓。第21页，本讲稿共51页 2.预紧力的控制方法预紧力的控制方法n测力矩板手测力矩板手测出预紧力矩。测出预紧力矩。n定力矩板手定力矩板手达到固定的拧紧力矩达到固定的拧紧力矩T T时，弹簧受时，弹簧受压将自动打滑。压将自动打滑。n测量预紧前后螺栓伸长量测量预紧前后螺栓伸长量精度较高。精度较高。通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。

15、第22页，本讲稿共51页三、螺纹防松三、螺纹防松 1.为什么要防松？为什么要防松？n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n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n高温、温度变化大：高温、温度变化大：材料发生蠕变、应力松弛材料发生蠕变、应力松弛摩擦力减小摩擦力减小 2.防松原理防松原理 限制螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。限制螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。3 3、防松办法及措施、防松办法及措施 1)1)摩擦防松摩擦防松 主要是使螺纹副中有不随连接载荷而变的压力，因而始终有主要是使螺纹副中有不随连接载荷而变的

16、压力，因而始终有摩擦力矩防止相对转动。压力可由螺纹副纵向或横向压紧而摩擦力矩防止相对转动。压力可由螺纹副纵向或横向压紧而产生产生第23页，本讲稿共51页n对顶螺母：适用于低速、平稳、重载的固定装置对顶螺母：适用于低速、平稳、重载的固定装置第24页，本讲稿共51页v弹簧垫圈弹簧垫圈v自自锁锁螺螺母母螺螺母母一一端端做做成成非非圆圆形形收收口口或或开开峰峰后后径径面面收收口口，螺螺母母拧拧紧紧后后收收口口涨涨开开，利利用用收收口口的的弹弹力力使使旋旋合螺纹间压紧合螺纹间压紧第25页，本讲稿共51页2 2）机械防松：）机械防松：利利用用便便于于更更换换的的金金属属元元件件(开开槽槽螺螺母母与与开开口

17、口销销，止止动动垫垫片片，串串联联钢钢丝丝等等)约束螺纹副约束螺纹副第26页，本讲稿共51页3 3）破坏螺旋副关系：）破坏螺旋副关系：把把螺螺纹纹副副转转变变为为非非螺螺纹纹副副，从从而而排排除除相相对对运运动动的的可能可能 端铆、冲点、点焊、粘合端铆、冲点、点焊、粘合第27页，本讲稿共51页普通螺栓连接普通螺栓连接（受拉螺栓）（受拉螺栓）铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接（受剪螺栓）（受剪螺栓）轴向载荷轴向载荷剪切力剪切力(横向载荷横向载荷)u螺栓连接螺栓连接松螺栓连接松螺栓连接 紧螺栓连接紧螺栓连接 1 1螺栓的受力螺栓的受力2 2螺栓的失效形式螺栓的失效形式n受拉螺栓的失效形式受拉螺栓的失效形

18、式：螺栓杆的塑性变形或断裂。螺栓杆的塑性变形或断裂。其破坏部其破坏部位及其出现的概率为：螺纹根部位及其出现的概率为：螺纹根部(85%)(85%)、螺栓头与光杆的、螺栓头与光杆的交接处交接处(15%)(15%)计算准则：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度计算准则：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度n受剪螺栓的失效形式受剪螺栓的失效形式：螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断。螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断。计算准则：保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度计算准则：保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度 53 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算 第28页，本讲稿共51页3螺栓连接的强度计算步骤：螺栓连接的强度计

19、算步骤：1.1.根据连接类型、连接的装配情况根据连接类型、连接的装配情况(预紧或不预紧预紧或不预紧)、载荷状态等，确定螺栓的受力载荷状态等，确定螺栓的受力2.2.按照相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径或按照相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径或校核其强度校核其强度3.按照计算出来的直径按照计算出来的直径(小径小径)查标准得到螺栓的公查标准得到螺栓的公称直径。称直径。第29页，本讲稿共51页4松螺栓连接松螺栓连接如如吊吊钩钩螺螺栓栓，工工作作前前不不拧拧紧紧，只只有有工工作载荷作载荷F F起拉伸作用起拉伸作用强度条件为强度条件为：验算用验算用 设计用设计用 d d1 1螺杆危险截面直径（螺杆危

20、险截面直径（mmmm）许用拉应力许用拉应力 N/mm2(MPa)N/mm2(MPa)u计算出计算出d d1 1后，再按标准查选螺纹的公称直径。后，再按标准查选螺纹的公称直径。第30页，本讲稿共51页五、紧螺栓联接五、紧螺栓联接工作前有预紧力工作前有预紧力F工作前拧紧，在拧紧力矩工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下：作用下：预紧力预紧力F产生拉伸应力产生拉伸应力螺纹摩擦力矩螺纹摩擦力矩T1产生扭转产生扭转 切应力切应力 复合应力状态复合应力状态:接第四强度理论：接第四强度理论：1.1.仅承受预紧力的紧螺栓连接仅承受预紧力的紧螺栓连接载荷传递：载荷传递：靠被联接件接合面上的摩擦力来传递外靠被联接件接合面

21、上的摩擦力来传递外 载载F FR R第31页，本讲稿共51页式中：式中：F 预紧力（预紧力（N）T1 1 螺螺纹纹摩摩擦擦力力矩矩，起起扭扭剪剪作作用用，又又称称螺螺纹纹扭扭矩矩，N.mm 1.31.3系系数数将将外外载载荷荷提提高高30%30%，以以考考虑虑螺螺纹纹力力矩矩对对螺螺栓栓联联接接强强度度的的影影响响，这这样样把把拉拉扭扭的的复复合合应应力力状状态态简简化化为为纯纯拉拉伸伸来来处处理理，大大大大简简化化了了计计算算手手续续，故故又称简化计算法又称简化计算法 设计公式：设计公式：强度条件为：强度条件为：第32页，本讲稿共51页预紧力的确定：预紧力的确定：n普通螺栓受横向载荷普通螺栓

22、受横向载荷F时，为保证结合面不发时，为保证结合面不发生滑移，靠结合面的摩擦力抵抗生滑移，靠结合面的摩擦力抵抗Fn预紧力预紧力Fs的大小，根据接合面不发生滑移的条的大小，根据接合面不发生滑移的条件确定件确定 当当f=0.2时，时，FS=6F 结论：结论：n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n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n减载装置强度按减载零件的剪切、挤压强度条件计算减载装置强度按减载零件的剪切、挤压强度条件计算FSFsFFT第33页，本讲稿共51页2.2.承受预紧力和工作拉力的紧螺栓

23、连接承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接 图示汽缸盖螺栓在汽缸工作前先要图示汽缸盖螺栓在汽缸工作前先要拧紧，因此螺栓受到预紧力拧紧，因此螺栓受到预紧力F F0 0的作用。汽的作用。汽缸工作时，螺栓还要受到由汽缸内部工缸工作时，螺栓还要受到由汽缸内部工作压力引起的工作载荷作压力引起的工作载荷F FE E的作用。的作用。螺栓所受总拉伸载荷螺栓所受总拉伸载荷（即总拉力）（即总拉力）F Fa a是否等于是否等于F F0 0+F+FE E 第34页，本讲稿共51页受力变形图受力变形图n变形协调条件变形协调条件:F0F+FSF0=F+FS 1 b 1 bTFSFSFFF0F0FsFsFsFs预紧预紧FS受载受

24、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35页，本讲稿共51页螺栓和被联接件的受力变形线图相对刚度第36页，本讲稿共51页强度条件验算公式强度条件验算公式：设计公式设计公式：当当F为变载荷：为变载荷：第37页，本讲稿共51页3.3.铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接特特点点：螺螺杆杆与与孔孔间间紧紧密密配配合合，无无间间隙隙，由由光光杆杆直直接接承承受受挤挤压压和和剪剪切切来来传传递递外外载载荷荷R R进进行行工工作

25、作。主主要要失失效效形形式式：螺螺栓栓杆杆被被剪剪断断、栓栓杆杆或或孔孔壁壁被压溃。被压溃。螺栓的剪切强度条件为：螺栓的剪切强度条件为：螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：R 横向载荷（横向载荷（N）d0螺杆或孔的直径（螺杆或孔的直径（mm）Lmin 被联接件中受挤压孔壁的最小长度（被联接件中受挤压孔壁的最小长度（mm），如图所示），如图所示螺栓许用剪应力，螺栓许用剪应力，MPaMPa，螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力，螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力，MPa第38页，本讲稿共51页5-4 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计 工程中螺栓皆成组使用，单个

26、使用极少。因此，必须研究螺栓工程中螺栓皆成组使用，单个使用极少。因此，必须研究螺栓组组设计设计和和受力受力分析。它是单个螺栓计算基础和前提条件。分析。它是单个螺栓计算基础和前提条件。螺栓组联接螺栓组联接设计的顺序设计的顺序选布局、定数目、力分析、设计尺寸选布局、定数目、力分析、设计尺寸 螺栓组联接螺栓组联接受力分析的目的受力分析的目的：求出受力最大的螺栓，便于进行螺：求出受力最大的螺栓，便于进行螺 栓强度的计算校核。栓强度的计算校核。一、结构设计原则一、结构设计原则 1、布局要尽量对称分布，螺栓组中心与联接结合面形心重合、布局要尽量对称分布，螺栓组中心与联接结合面形心重合（有利于分度、划线、钻

27、孔），以受力均匀（有利于分度、划线、钻孔），以受力均匀 圆形圆形 圆环形圆环形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 第39页，本讲稿共51页 2、螺栓的布置应使各螺栓受力合理、螺栓的布置应使各螺栓受力合理F F潘存云教授研制F F(1)(1)对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均成排地布置个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均(2)(2)当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近连接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。近连接接合面的边缘，以

28、减少螺栓的受力。潘存云教授研制潘存云教授研制不不合理合理合理合理第40页，本讲稿共51页(3)(3)当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗 剪零件来承受横向载荷，比如减载键、减载销和减剪零件来承受横向载荷，比如减载键、减载销和减 载套筒。载套筒。3.3.螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间4.4.为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成布在同一圆周上的螺栓数目取成4 4、6 6、8 8等偶数。等偶数。同一螺栓组中的螺栓

29、的材料、直径、长度应相同同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同第41页，本讲稿共51页5、避免承受附加的弯曲载荷、避免承受附加的弯曲载荷 a）铸、锻件等表面粗糙上安装螺栓）铸、锻件等表面粗糙上安装螺栓 b）支撑面为倾斜时）支撑面为倾斜时防偏载措施：防偏载措施：a）凸台；）凸台；b）凹坑（沉头座）；）凹坑（沉头座）；c）斜垫圈）斜垫圈槽钢或工字钢槽钢或工字钢第42页，本讲稿共51页二、螺栓组受力分析二、螺栓组受力分析 受力分析时所作假设受力分析时所作假设:(1)(1)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；(2)(2)螺栓组的对称中心与连接接合面的

30、形心重合；螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；(3)(3)受载后连接接合面仍保持为平面。受载后连接接合面仍保持为平面。1 1、受轴向载荷螺栓组联接、受轴向载荷螺栓组联接 单个螺栓工作载荷为：单个螺栓工作载荷为：F=P/Z P轴向外载轴向外载 Z螺栓个数螺栓个数 各各螺螺栓栓除除承承受受轴轴向向载载荷荷外外，还还有有预预紧紧力力的的作作用用。各各螺螺栓栓在在工工作作时时受受到到的的总总拉拉力力不不等等于于外外载载荷荷与与预预紧紧力力之之和。和。第43页，本讲稿共51页（1 1）对于铰制孔用螺栓连接，每个螺栓所受工作剪）对于铰制孔用螺栓连接，每个螺栓所受工作剪力为力为（2 2）对于普通螺栓连接

31、）对于普通螺栓连接 ，按预紧后接合面间所产生的，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有式中式中 z z为螺栓数目。为螺栓数目。2 2受横向载荷的螺栓组连接受横向载荷的螺栓组连接K Ks s为防滑系数，设计中可取为防滑系数，设计中可取K Ks s=1.1=1.11.31.3。或或i i为接合面数，指参与提供摩擦力的面为接合面数，指参与提供摩擦力的面第44页，本讲稿共51页3、受转矩的螺栓组联接、受转矩的螺栓组联接 a)普通螺栓联接普通螺栓联接 由力矩平衡条件由力矩平衡条件则各个螺栓所需的预紧力为则各个螺栓所需的预紧力为联接件不

32、产生相对滑动的条件为：联接件不产生相对滑动的条件为：第45页，本讲稿共51页b)铰制孔螺栓联接组铰制孔螺栓联接组 由变形协调条件可知，各个由变形协调条件可知，各个螺栓的变形量和受力大小与其中螺栓的变形量和受力大小与其中心到接合面形心的距离成正比心到接合面形心的距离成正比由假设由假设板为刚体不变形，工作后仍保持平面，则剪板为刚体不变形，工作后仍保持平面，则剪应变与半径成正比。在材料弹性范围内，应力与应变成正比应变与半径成正比。在材料弹性范围内，应力与应变成正比 由力矩平衡条件由力矩平衡条件第46页，本讲稿共51页说说明明：工工程程中中受受力力情情况况很很复复杂杂，但但均均可可转转化化为为四四种种

33、典型情况进行解决。典型情况进行解决。计计算算公公式式在在对对称称分分布布情情况况下下推推导导，但但不不对对称称也可以用也可以用 取转轴不同，公式计算精度不同。取转轴不同，公式计算精度不同。总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）螺螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）按最大载荷的单个螺栓设计（求按最大载荷的单个螺栓设计（求d1标准）标准）全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的）全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的）第47页，本讲稿共51页5-5 螺纹

34、连接件材料及许用应力螺纹连接件材料及许用应力一、螺纹连接件的材料一、螺纹连接件的材料第48页，本讲稿共51页选用原则：选用原则：一般用途：通常选用一般用途：通常选用4.8级左右的螺栓，级左右的螺栓，重要场合：要选用高的性能等级，重要场合：要选用高的性能等级，如在压力容器中常采用如在压力容器中常采用8.8级的螺栓。级的螺栓。第49页，本讲稿共51页二、螺纹连接件的许用应力二、螺纹连接件的许用应力 螺纹连接件的许用应力与载荷性质螺纹连接件的许用应力与载荷性质(静、变载荷静、变载荷)、装配情况装配情况(松、紧连接松、紧连接)、材料、结构尺寸有关。、材料、结构尺寸有关。许用拉应力许用拉应力 许用切应力

35、和挤压应力许用切应力和挤压应力 被连接件为钢被连接件为钢被连接件为铸铁被连接件为铸铁第50页，本讲稿共51页螺栓连接的安全系数螺栓连接的安全系数S 碳素钢碳素钢 54 42.5 2.52 碳素钢碳素钢 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M6M16 M16 M30 M30M60不控制不控制预紧力预紧力的计算的计算控制预控制预紧力的紧力的计算计算受载类型受载类型 静载荷静载荷 变载荷变载荷松螺栓连接松螺栓连接 1.21.7合金钢合金钢 5.75 53.4 3.43 合金钢合金钢 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54)钢：钢：S=2.5，Sp=1.25 钢：钢：S=3.55，Sp=1.5铸铁：铸铁：Sp=2.02.5 铸铁：铸铁：Sp=2.53铰制孔用铰制孔用螺栓连接螺栓连接受轴受轴向及向及横向横向载荷载荷的普的普通螺通螺栓连栓连接接紧紧螺螺栓栓连连接接第51页，本讲稿共51页