螺纹联接和螺旋传动.pptx

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1、（一）过盈连接的特点及应用 特点：利用零件间的配合过盈来达到连接目的过 盈 连 接 简 介过盈连接-干涉配合连接或紧配合连接第1页/共116页（一）过盈连接的特点及应用 特点：利用零件间的配合过盈来达到连接目的应用：主要用于轴与毂、轮圈与轮芯、滚动轴承与轴 或座孔的连接等。AAA-A曲轴过盈连接组件d过 盈 连 接 简 介第2页/共116页AAA-A曲轴过盈连接组件d过 盈 连 接 简 介第3页/共116页（二）过盈连接的工作原理 工作原理 轴与孔配合中，轴的实际尺寸大于孔，轴的尺寸减去孔的尺寸-过盈量 d FF d p p Mf T 当连接承受轴向力F或转矩T时，配合面上便产生摩擦阻力或摩擦

2、阻力矩以抵抗和传递外载荷。p p 在装配后的配合面上，便产生了一定的径向正压力。第4页/共116页 装配方法：（二）过盈连接的工作原理压入法温差法冷却被包容件（尺寸）加热包容件（尺寸）本篇重点掌握第五章和第六章第5页/共116页第五章 螺纹连接和螺旋传动51 螺纹52 螺纹连接的类型及标准连接件53 螺纹连接的预紧55 螺纹连接的强度计算57 螺纹连接件的材料及许用应力58 提高螺纹连接强度的措施54 螺纹连接的防松56 螺栓组连接的设计第6页/共116页本章主要内容有：1螺纹连接的基本知识：螺纹和螺纹连接件的类型、结构、特点，应用场合及选用原则，要特别注意普通螺栓连接与铰制孔用螺栓连接在传力

3、、失效形式、结构及强度计算准则上的不同；2螺纹连接的强度计算，主要是紧螺栓连接的强度计算。要求掌握紧螺栓连接力与变形之间的关系、提高螺栓连接强度的措施；3螺纹连接的防松原理及防松装置；4螺栓组的受力分析、失效分析及强度计算方法；本章的重点及难点：受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接强度计算，多种受力状态下螺栓组连接的设计计算。第7页/共116页外螺纹内螺纹潘存云教授研制外螺纹内螺纹螺旋副（一）螺纹的类型和应用5-1 螺 纹第8页/共116页按螺纹的旋向分右旋螺纹左旋螺纹右旋左旋第9页/共116页请判断下列螺纹的旋向？左旋右旋第10页/共116页按螺旋线的数目分 单线螺纹多线螺纹双线螺纹单线螺纹第

4、11页/共116页连接螺纹传动螺纹潘存云教授研制潘存云教授研制按螺纹作用分连接螺纹传动螺纹第12页/共116页 圆柱螺纹圆锥螺纹-用于一般的连接和传动-主要用于管道连接按母体形状分圆柱螺纹圆锥螺纹第13页/共116页按螺纹的牙型分303矩形螺纹锯齿形螺纹梯形螺纹30普通螺纹60管螺纹55第14页/共116页按螺纹的牙型分普通螺纹管螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹用于传动用于连接常用螺纹的类型、特点和应用，见表 5-15-1 螺 纹第15页/共116页 中径 d2d1d2d 小径 d1（二）螺纹的主要参数-在标准中定为公称直径 大径 d-强度计算中常作为螺杆危险截面的 计算直径 三径第16页/共1

5、16页d1d2d 导程（升距）S（二）螺纹的主要参数 螺距 PSP二距n-螺纹的线数单线螺纹:S=P 多线螺纹:S=nP第17页/共116页d1d2dSP 牙型角 牙侧角 d2S 螺纹升角二角tan=d2 S d2 nP=第18页/共116页 中径 d2d1d2d 小径 d1 导程（升距）SS=nP（二）螺纹的主要参数（汇总）h 大径 d 螺距 PSP 牙型角 牙侧角 d2S 螺纹升角二角tan=d2 S d2 nP=三径二距第19页/共116页 线数（头数）n-螺纹的螺旋线数目单线螺纹 自锁性好 多用于连接；多线螺纹 传动效率高 多用于传动。为了便于制造，一般螺纹的线数 n4复习：螺旋副的自

6、锁条件：螺旋副的效率：tan=d2 nP Sd2=（二）螺纹的主要参数第20页/共116页自锁性能好，连接可靠 普通螺纹细牙粗牙 普通螺纹同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。（一）基本常识1.螺纹连接-螺纹零件-可拆连接2.普通螺纹=30，当量摩擦系数 ，v ,fcos=fv5-2 螺纹连接的类型和标准连接件第21页/共116页缺点：不耐磨易滑扣。应用：薄壁零件、受变载荷的连接和微调机构。Pd粗牙dP细牙dP细牙tg=d2 nP 自锁性更好、连接更可靠；且螺纹深度浅，强度高。细牙螺纹 v P ,由于制造简单，一般连接常用。p ，优点：粗牙螺纹第22页/

7、共116页5-2 螺纹连接的类型及标准连接件（二）螺纹连接的基本类型1.螺栓连接铰制孔用螺栓连接孔与螺杆之间留有间隙d0dd0普通螺栓连接结构简单，装拆方便，应用最广多用于承受横向载荷的场合受拉螺栓 受剪螺栓第23页/共116页1.螺栓连接3.螺钉连接2.双头螺柱连接结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。d思考：这两种连接适用在什么场合？各有何特点？双头螺柱是如何拧入、拧出的？-不宜经常拆卸-可经常拆装用于盲孔的连接（二）螺纹连接的基本类型5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第24页/共116页潘存云教授研制4.紧定螺钉连接紧定螺钉1.螺栓连接2.螺钉连接3.双头螺柱连接5-

8、2 螺纹连接的类型及标准连接件（二）螺纹连接的基本类型第25页/共116页二、螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件螺栓的结构形式LL0d六角头LdL0小六角头5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第26页/共116页dL0L1LL1-座端长度L0-螺母端长度二、螺纹紧固件螺纹紧固件双头螺柱螺栓5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第27页/共116页二、螺纹紧固件螺纹紧固件末端结构头部结构螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓第28页/共116页二、螺纹紧固件螺纹紧固件地脚螺栓 起吊螺钉 螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓专用螺纹连接T 型螺栓 第29页/共116页六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圆螺母二、螺纹紧固件螺纹紧固件用于经常拆

9、装易磨损之处。用于尺寸受限制之处。国标罗列有六十余种不同结构的螺母螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓专用螺纹连接第30页/共116页潘存云教授研制其它螺母：第31页/共116页潘存云教授研制其它螺母：第32页/共116页垫圈 螺母 螺钉、紧定螺钉双头螺柱二、螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件平垫圈薄平垫圈A型平垫圈B型平垫圈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。专用螺纹连接第33页/共116页5-3 螺纹连接的预紧 预紧力F0：螺纹连接在承受工作载荷之前，预先受 到的作用力 预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。

10、预紧力的确定原则：(一)概述碳素钢螺栓：F0(0.60.7)s A1合金钢螺栓：F0(0.50.6)s A1A1-危险截面积，A1 d21/4第34页/共116页测力矩扳手 预紧力控制方法:F定力矩扳手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。LS1)凭手感经验；2)测力矩扳手；3)定力矩扳手；4)测定伸长量。LMLS操作简单,但准确性较差5-3 螺纹连接的预紧第35页/共116页(二)拧紧力矩T的计算T5-3 螺纹连接的预紧装配时，F0的大小通过拧紧力矩T来控制。拧紧力矩 T 愈大则预紧力 F0 也愈大，那么两者之间有何关系呢？F0d0dD0拧紧力矩：T 0.

11、2 F0 d第36页/共116页标准扳手长度 L15 d，设：拧紧力为F，则 T=FL FL=F15 d=0.2 F0 dF0=75F若：F=200N则：F0 15000 N 若用这个预紧力拧M12以下的钢制螺栓，则很可能因过载而被拧断。对于重要的连接，不宜采用 M12 的螺栓。T 0.2 F0 dFLd第37页/共116页（一）防松的目的思考：连接螺纹一般具有自锁性，为何还要防松？（二）防松的方法具体方法有三种：5-4 螺纹连接的防松 (自学)1、摩擦防松：双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母2、机械防松：开口销、止动垫片、串连钢丝3、永久防松：焊、粘、冲具体内容见表 5-3 Question：表5-

12、3中串连钢丝防松方法图 b）不正确的原因何在？防松的根本问题 是防止螺纹副发生相对转动第38页/共116页防松的方法：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5-4 螺纹连接的防松防松-防止螺旋副相对转动 第39页/共116页开口销与六角开槽螺母串连钢丝2.采用专门防松元件防松圆螺母用止动垫圈潘存云教授研制止动垫圈第40页/共116页3.其他方法防松11.5P用冲头冲23点冲点防松法粘合法防松涂粘合剂5-4 螺纹连接的防松第41页/共116页设计步骤：定出螺栓的尺寸5-5 螺栓组连接的设计结构设计受力分析(单)强度计算确定d 1确定螺栓的数目及布置形式找出受力最 大的螺栓 对不重要

13、的螺栓连接，可用类比法确定，不再进行强度校核。第42页/共116页（一）螺栓组连接的结构设计 基本原则：1.连接结合面的几何形状常设计成:轴对称的简单几何形状 圆形 圆环形 矩形 矩形框 三角形 设计目的：确定接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和接合面受力均匀、便于加工装配。5-5 螺栓组连接的设计第43页/共116页2.螺栓的布置应使各螺栓的受力合理FFA)对铰制孔用螺栓连接，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；合理不合理!B)当螺栓连接受弯矩或转矩作用时，应使螺栓的位置靠近接合面的边缘，以减少螺栓的受力。第44页/共116页dhD3.螺栓的排

14、列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间C)若同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用抗剪零 件来承受横向载荷。60CCEE60AB键套筒销第45页/共116页 对压力容器等紧密性要求较高的重要连接，螺栓的间距 t0 不大于表5-4所推荐的数值。4.为便于在圆周上钻孔时的分度和画线，分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成:4、6、8 等偶数。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同。螺栓间距 t0工作压力(MPa)7d 4.5d 4.5d 4d 3.5d 3d t0(mm)1.6 1.6 4 4 10 10 16 16 20 20 30 d表5-4t0第46页/共116页5.避免螺栓承受附加的弯

15、曲载荷采用斜垫圈螺栓组的结构设计，还包括合理地选择螺栓组的防松装置。支承面不平采用凸台或沉孔结构切削加工支承面支承面倾斜第47页/共116页(二)螺栓组连接的受力分析目的：求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行螺栓连接的强度计算。假设：1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；2）螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；3）受载后连接接合面仍保持为平面。5-5 螺栓组连接的设计第48页/共116页 典型的螺栓组受载情况：M受横向载荷FF受转矩潘存云教授研制OTpD受轴向载荷F受倾覆力矩第49页/共116页1受横向载荷的螺栓组连接铰制孔用螺栓连接普通螺栓连接Question：在横向载荷的作

16、用下被连接件之间有何运动趋势？载荷的特点：载荷作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组的对称中心。FFFF(二)螺栓组连接的受力分析第50页/共116页1受横向载荷的螺栓组连接A 若采用铰制孔用螺栓连接每个螺栓所受工作剪力为：工作原理:依靠螺栓杆受剪切和受挤压来抵抗横向载荷F螺栓数目FF第51页/共116页1受横向载荷的螺栓组连接B 若采用普通螺栓连接工作原理:靠螺栓预紧后在接合面上产生摩擦力来抵抗外载荷FFFF0F0F0F0A 若采用铰制孔用螺栓连接第52页/共116页B 若采用普通螺栓连接工作原理:靠螺栓预紧后在接合面上产生摩擦力来抵抗外载荷F。FFF0F0 预紧后接合面间所产生的最大摩擦力横向

17、载荷：表5-5螺栓个数接合面数防滑系数，Ks=1.11.3本题：i=2F0F0第53页/共116页 预紧后接合面间所产生的最大摩擦力横向载荷：保证连接件不产生滑移时，单个螺栓所承受的轴向拉力FFF0F0F0F0 连接所受载荷与螺栓所受载荷之间有何不同。注意：第54页/共116页进一步分析：当 f=0.2，KS=1.2，Z=1，i=1 时，F0 6F1受横向载荷的螺栓组连接5-5 螺栓组连接的设计第55页/共116页潘存云教授研制O采用普通螺栓和铰制孔用螺栓组成的螺栓组受转矩时的受力情况是不同的。2受转矩的螺栓组连接T 在转矩T作用下，被连接件底板将绕通过螺栓组对称中心O并与接合面相垂直的轴线转

18、动，1受横向载荷的螺栓组连接(二)螺栓组连接的受力分析在转矩作用下被连接件之间有什么运动趋势？Question：5-5 螺栓组连接的设计第56页/共116页2受转矩的螺栓组连接潘存云教授研制OTr1f F0f F0r2A.采用普通螺栓-靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。第57页/共116页2受转矩的螺栓组连接潘存云教授研制OTr1f F0f F0r2 根据作用在底板上的力矩平衡条件：A.采用普通螺栓，是靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。传递T时，每个螺栓所需的预紧力第58页/共116页潘存云教授研制TO2受转矩的螺栓组连接B.采用铰制孔用螺栓rmaxFmaxri

19、Fi（1）-靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。各螺栓的剪切变形量与其轴线到对称中心O的距离成正比。（亦螺栓离O越远，变形量越大，所受的工作剪力也越大）第59页/共116页2受转矩的螺栓组连接 B.采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。潘存云教授研制TOrmaxFmaxriFi据作用在底板上的力矩平衡条件：联立求解得：受力最大螺栓所受的工作剪力（1）（2）第60页/共116页潘存云教授研制TOrmaxFmaxriFi受力最大螺栓所受的工作剪力 可见，距旋转中心O点最远的螺栓承受的工作剪力最大。图示凸缘连轴器，是承受转矩的螺栓组连接的典型部件。2受转矩的

20、螺栓组连接 凸缘联轴器铰制孔用螺栓 当螺栓分布在半径为r的圆周上，请写出Fmax的表达式。Question：d第61页/共116页注意：对承受转矩的螺栓组连接若采用普通螺栓，则要确定的是：预紧力F0若采用铰制孔用螺栓，则要确定的是：工作剪力Fmax2受转矩的螺栓组连接1受横向载荷的螺栓组连接5-6 螺栓组连接的设计(二)螺栓组连接的受力分析第62页/共116页3受轴向载荷的螺栓组连接 轴向总载荷F 作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心。pDFFF2受转矩的螺栓组连接1受横向载荷的螺栓组连接(二)螺栓组连接的受力分析载荷特点：因螺栓均匀分布，则各个螺栓受载相同。每个螺栓所受轴向工作载荷：

21、5-5 螺栓组连接的设计第63页/共116页总拉力：此时，被连接件有分离的趋势。一般多用普通螺栓连接。pDFFF 轴向载荷F作用下被连接件之间有什么运动趋势？Question：3受轴向载荷的螺栓组连接注意：各螺栓除承受轴向载荷F之外，还受有预紧力F0的作用(二)螺栓组连接的受力分析第64页/共116页4受倾覆力矩的螺栓组连接F1F2mp2(F1m引起)p1(F1引起)OOxxOMF0 F0 p(F 0引起)载荷特点：倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称平面内。承受M之前，底板的受力情况 承受M之后，底板的受力情况M第65页/共116页4受倾覆力矩的螺栓组连接LiLmaxOOxxF1F2mM

22、 为阻止底板翻转，作用在底板两侧的作用力，对0-0轴形成一个力矩，这个力矩应与外加的M相平衡。（即：左侧螺栓以及右侧支承面对0-0轴线的反力矩应与M相平衡）OMFiFmaxLiOMFiFmaxLi简化：底板的平衡条件为：第66页/共116页 根据螺栓的拉伸变形量与其轴线到00轴之距成正比：底板的平衡条件为：受力最大的螺栓所受的工作拉力显然，距OO轴线最左侧的两个螺栓受力最大。此时螺栓内部的总拉力F2：F2=F0+FmaxQuestion：？第67页/共116页 受M作用的螺栓组连接，除要保证螺栓有足够的强度外，还需对接合面的情况进行验算。F1F2mM为防止受压最小处出现间隙，要求：为防止受压最

23、大处被压碎，要求：表5-6-（5-20）-（5-21）第68页/共116页5、对受力复杂的螺栓组连接 将复杂受力状态分解成四种简单受力状态；实际螺栓组所受的工作载荷往往是以上四种基本受力状态的不同组合。3受轴向载荷的螺栓组连接2受转矩的螺栓组连接1受横向载荷的螺栓组连接(二)螺栓组连接的受力分析4受倾覆力矩的螺栓组连接作法：按各种简单受力状态单独计算；将螺栓受力向量迭加求出总的工作载荷。第69页/共116页P sinP cosP cosM=a P sin+b P cosP sinPab示例1：第70页/共116页示例2：QaQTT=Q aF合第71页/共116页示例3：首先将P向0点简化，可以

24、得到一个横向力和一个转矩。在P 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？在T 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？将P和T作用下螺栓所受的力进行合成，结果如何？图示为铰制孔用螺栓组连接的两种方案，试分析哪个方案较好？LP2aTPLP2aTP第72页/共116页5、对受力复杂的螺栓组连接 将复杂受力状态分解成四种简单受力状态；作法：按各种状态单独计算；将螺栓受力向量迭加可求出总的工作载荷。注意：对普通螺栓：对铰制孔用螺栓：按横向载荷或转矩按轴、倾螺栓的工作拉力F横、转连接所需的预紧力F0螺栓的总拉力确定螺栓所受的工作剪力第73页/共116页5-6 螺纹连接的强度计算塑性变形疲劳断

25、裂断裂螺栓连接的主要失效形式：受拉螺栓受剪螺栓 剪断压溃 螺杆和孔壁的贴合面FF第74页/共116页 螺栓连接的强度计算是针对螺栓组中受力最大的螺栓而进行的。螺栓连接的强度计算，一是按强度条件去确定螺栓的直径；另外，也可对选定了直径的螺栓去校核其强度。螺栓连接的强度计算：连接类型装配情况载荷情况确定螺栓受力计算 d15-6 螺纹连接的强度计算 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。第75页/共116页潘存云教授研制（一）松螺栓连接强度计算

26、强度条件：式中:d1-螺纹小径 mm，许用应力（二）紧螺栓连接强度计算FF设计公式：1.仅承受预紧力的紧螺栓连接2.承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接3.承受工作剪力的紧螺栓连接 装配时需拧紧螺母，静载荷、变载荷均可承受，在工程上应用最广。第76页/共116页1.仅承受预紧力F0的紧螺栓连接 此时的连接靠F0在接合面产生摩擦力来抵抗横向载荷或转矩，在螺栓的轴线方向没有工作载荷。（二）紧螺栓连接强度计算F0拉伸应力T1扭转切应力 在拧紧力矩作用下，F0F0F0F0 螺栓处于拉伸与扭转的复合应力状态下第77页/共116页由F0产生的拉应力：1.仅承受预紧力的紧螺栓连接由T1产生的扭转切应力：代入M

27、10 M 64 的螺纹参数，得到：0.5 计算应力：强度条件：第78页/共116页 对于紧螺栓连接，在计算时，可只按单纯拉伸强度计算，但需将所受拉力（预紧力）增大30%来考虑扭转的影响。结论：在拧紧时虽同时承受拉伸和扭转的连合作用，强度条件：1.仅承受预紧力的紧螺栓连接（二）紧螺栓连接强度计算5-6 螺纹连接的强度计算第79页/共116页FFF0F0 仅受预紧力作用的紧螺栓连接，其工作原理是利用预紧力的作用，在接合面产生的摩擦力来抵抗工作载荷。普通螺栓连接承受横向载荷或转矩时，螺栓仅受预紧力的作用-受横向载荷（普）-受转矩的（普）预紧力的大小，可根据连接的受力状态，由公式确定：第80页/共11

28、6页FFF0F0预紧力F0：若取 f=0.2，Ks=1.2,i=1,则：F0 6F 结构尺寸大靠摩擦力抵抗工作载荷的紧螺栓连接，第81页/共116页b.采用无间隙的铰制孔用螺栓。FF/2F/2 a.采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用改进措施：这时，其连接强度按减载零件的剪切、挤压强度条件计算，而螺栓只是保证连接，不再承受工作载荷，因此预紧力不必很大。5-6 螺纹连接的强度计算第82页/共116页2.承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接 设流体压强为p，螺栓数目为Z，则缸盖上每个螺栓所受的轴向工作载荷为：p D2/4F=ZpD（二）紧螺栓连接强度计算 前面分析过，当预紧后螺栓若再承受

29、轴向工作载荷或倾覆力矩的作用，则螺栓内部的拉力会进一步增加，螺栓所受的总拉力：F2 F0+F特别注意：5-6 螺纹连接的强度计算FF第83页/共116页第84页/共116页螺母未拧紧bm螺母已拧紧F0F0螺栓伸长量为:b被连接件压缩量为：m 注意：虽然螺栓所受拉力等于被连接件所受压力，但由于两者的刚度不同，所以它们的变形量也不同。螺栓的伸长量：被连接件的压缩量：螺栓的刚度被连接件的刚度第85页/共116页螺母未拧紧+bbmF1F1FFF2螺母已拧紧已承受工作载荷F0F0m加载 F 后:螺栓总伸长量增加为:+b被连接件压缩量减少为：m=m-第86页/共116页螺母未拧紧+bbmF1F1FFF2螺

30、母已拧紧已承受工作载荷F0F0m总拉力：F2=F+F1被连接件的压缩力减少为：F1 很显然:F1 0F1 的选取原则如下：有密封性要求时：F1=（1.51.8）F工作载荷不稳定时：F1=（0.61.0）F 工作载荷稳定的时：F1=（0.20.6）F一般连接：第89页/共116页b连接件变形力螺栓变形力变形力F2F1FF0F0mF0bm 螺栓所受的总拉力：F2=F+F1mb第90页/共116页 以上螺栓连接的受力与变形关系可以用线图（即力与变形坐标图）来表示。被连接件受力变形图力变形bF0Obb螺栓受力变形图mF0力mOm变形设螺栓的刚度为Cb，被连接件的刚度为Cm则：第91页/共116页Fbm

31、F-F显见：F0=F1+（FF）力变形F0bmbmF2F1FObOm第92页/共116页FbmF-F力变形F0bmbmF2F1FObOm由图中的几何关系可得：第93页/共116页 见教材p84页。其大小与螺栓和被连接件的结构尺寸、材料以及垫片等因素有关。数值在01之间。螺栓的相对刚度FbmF-F力变形F0bmbmF2F1FObOm第94页/共116页 F0=F1+（FF）在承受轴向工作拉力的螺栓连接中，采用橡胶垫片和采用铁垫片哪一个对连接有利？为什么？Question：-(5-31)-(5-32)第95页/共116页螺栓所受的总拉力：-（5-29）-（5-32）第96页/共116页承受轴向工作

32、载荷的紧螺栓连接，其设计步骤如下：按连接的受载情况求出螺栓的工作拉力F根据连接要求选取 F1计算螺栓的总拉力F2按F2进行螺栓的强度计算强度条件式：（校核式）或：（设计式）承受F0和F共同作用的紧螺栓连接，其强度公式与仅承受F0作用时的公式形式相同，区别在于一个是F2，一个是F0。而F2的求法略微复杂。结论：第97页/共116页 以上是对静载荷作用下进行的计算，对于受轴向变载荷的重要连接，除要作静强度计算外，还应对螺栓的疲劳强度作精确校核。工作拉力F在 0F 之间变化螺栓总拉力F2在 F0F2 之间变化应力幅：第98页/共116页 由图可见，无论工作载荷 F 如何变化，螺栓的最小应力min是不

33、变的，所以可按式（3-24）（即min=C 的情况）进行校核。螺栓最大应力计算安全系数为：式中的参数说明见教材 P85。第99页/共116页3、承受工作剪力的紧螺栓连接 思考：这种螺栓连接受到哪些力的作用？应当按什么强度条件进行计算？杆与孔壁的挤压强度条件：螺栓或被连接件的许用挤压应力，查表5 7Lmin1.25d0螺栓杆的剪切强度条件：剪切面数螺栓材料的许用切应力，查表510Lmind0FF第100页/共116页 习题课（一）复习内容：1、受力分析（1）外载荷为横向载荷时，可以用（）或（）螺栓来进行连接。普通铰制孔用螺栓预紧后在接合面上产生的摩擦力求出螺栓所受的预紧力F0螺杆受剪切和挤压螺杆

34、所受的工作剪力前者靠（）来抵抗外载荷，其受力分析的目的是（）。后者靠（）来抵抗外载荷，其受力分析的目的是求出（）。第101页/共116页对于普通螺栓：对铰制孔用螺栓：（2）受扭矩作用的螺栓组连接，其受力分析的结果与受横向载荷时相同，只是在求螺栓的受力大小时，所用的公式复杂些。第102页/共116页（3）受轴向载荷的螺栓连接 若螺栓不预紧，则每个螺栓所受的工作载荷 F 为：若螺栓预紧，则每个螺栓所受的最大载荷（含预紧力和工作载荷）不等于：第103页/共116页（4）受翻转力矩的螺栓连接，其受力分析的目的是求出在M作用下，哪个螺栓所受的工作载荷最大，进而求出螺栓中的总拉力F2第104页/共116页

35、2、强度计算 强度计算是针对单个螺栓而言的，这个螺栓是螺栓组中受力最大的一个。（1）松螺栓连接按纯拉伸强度计算（2）紧螺栓连接要考虑拧紧力矩的影响A）当螺栓仅承受F0作用时：B）当螺栓承受F0后又承受 轴向工作载荷时：第105页/共116页 本 章 作 业习题55补充以下内容：若采用铰制孔用螺栓，许用剪应力=28MPa，则螺栓的直径为多大？习题：55、56、58、59 第106页/共116页表5-11 螺栓连接的安全系数S 碳素钢 54 42.5 2.52 碳素钢 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M16M16 M16 M30 M30M60不控制预

36、紧力的计算 控制预紧力的计算受载类型 静载荷 变载荷松螺栓连接 1.21.7合金钢 5.75 53.4 3.43 合金钢 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54)钢：S=2.5，Sp=1.25，钢：S=3.55，Sp=1.5铸铁：Sp=2.02.5，铸铁：Sp=2.53铰制孔用螺栓连接受轴向及横向载荷的普通螺栓连接紧螺栓连接第107页/共116页58 提高螺栓连接强度的措施承受轴向变载荷时，螺栓的损坏形式：疲劳断裂容易断裂部位：一、降低螺栓总拉伸载荷F2的变化范围轴向工作载荷F的变化范围:0 FCb+CmCbF0 F0+F总拉伸载荷的F2变化范围:Cb

37、或 Cm F2变化范围F 提高螺栓连接强度的措施有哪些呢？以螺栓连接为例，螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度，因此，提高螺栓的强度，将大大提高连接系统的可靠性。65%20%15%第108页/共116页调整螺旋调整螺旋第109页/共116页应用:机床的进给机构、起重设备（千斤顶）、锻压机械(压力机)、测量仪器（千分尺）、工具（老虎钳）、夹具、玩具、机器人及其他工业装备中。二、滑动螺旋的结构和材料 滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系。压力机1、结构 千斤顶第110页/共116页按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分

38、 按回转体的内外表面分按螺纹的作用分按母体形状分矩形螺纹普通螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹连接螺纹传动螺纹螺旋传动螺旋副圆柱螺纹圆锥螺纹第111页/共116页直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mm3 0.5 2.675 2.459 公称直径（大径）粗 牙 细 牙 D d 螺距P 中径 D2 d2 小径 D2 d2 螺距P 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1340.350.56 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25,1 0.75 12 1.75 10.8

39、63 10.106 1.5,1.25 0.5(14)2 12.701 11.835 1.5,116 2 14.701 13.835 (18)2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 (20)2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 (27)3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 2,1.5,1注：括号内的公称直径为第二系列 H=0.866P d2=d-0.6495P d1=d-1.0825PD1、d1-内、外螺纹小径 D2、d2-内、外螺纹中径 D、d-内、外螺纹大径 P-螺距 标记示例：M2

40、4(粗牙普通螺纹、直径24、螺距3)M24X1.5(细牙普通螺纹,直径24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4D dD2 d2 D1 d1 P/2P/430 60 90 第112页/共116页 细牙普通螺纹基本尺寸 mm螺距P 中径D2、d2 小径D1、d10.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 2 d-2+0.701 d-3+0.835 3 d

41、-2+0.052 d-4+0.752 第113页/共116页 梯形螺纹基本尺寸 mm标记示例：Tr48X8(梯形螺纹，直径48，螺距8)P h3=H4 ac 第1系列 第2系列 D2 d2 D1 螺距 螺纹牙高 牙顶间隙 公称直径d 中 径 内螺纹小径 12 6.5 0.5 90、100 85、95 d-6 d-12 10 5.5 0.5 40、70、80 38、42、65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 48、52 46、50 d-4 d-8 4 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 5 2.75 0.25 24、28 22、26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 32、36 30、34 d-3 d-6 内螺纹外螺纹dPR1R2D1D4H1D2 d2d3acac30 H4R2第114页/共116页潘存云教授研制TO2受转矩的螺栓组连接 A.采用普通螺栓，是靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。B.采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。rmaxFmax潘存云教授研制OTr1f F0f F0r2riFi根据螺栓的变形协调条件：各螺栓的剪切变形量与螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离O成正比。（亦螺栓离底板中心越远，变形量越大，所受的工作剪应力也越大）（1）第115页/共116页感谢您的观看！第116页/共116页