机械设计基础第三章螺纹联接分解优秀PPT.ppt

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1、第三章第三章 螺纹联接螺纹联接1 联接的概念2 螺纹的主要参数及分类3 螺纹联接基本类型及联接件4 螺纹联接的预紧和防松5 螺纹联接的设计1 联接的概念联接的概念联接的概念：指联接件与被联接件的组合。联接的分类：可拆卸联接和不行拆卸联接。螺纹联接的特点：结构简洁、形式多样、联接牢靠、拆装便利、易于批量生产、成本低廉、能满足各种不同规格要求。2 螺纹的主要参数及分类螺纹的主要参数及分类一、螺纹的形成一、螺纹的形成 如用一个三角形如用一个三角形K K沿螺旋沿螺旋线运动并使线运动并使K K平面始终通平面始终通过圆柱体轴线过圆柱体轴线YY-YY-这样就这样就构成了三角形螺纹。同样构成了三角形螺纹。同样

2、变更平面图形变更平面图形K K，可得到，可得到矩形、梯形、锯齿形、管矩形、梯形、锯齿形、管螺纹螺纹二、螺纹的主要参数：二、螺纹的主要参数：1 1）外径（大径）外径（大径）d d（D D）与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱 面直径，亦称公称直径面直径，亦称公称直径2 2）内径（小径）内径（小径）d1(D1)d1(D1)与外螺纹牙底相重合的假想圆柱与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径面直径3 3）中径）中径d2 d2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱4 4）螺）螺 距距 P 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

3、径圆柱面的母线上对应两点间 的轴向距离的轴向距离5 5）导程（）导程（S S）同一螺旋线上相邻两牙在中径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。圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离。6 6）线）线 数数 n 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n4n4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S S=nP=nP 7 7）螺旋升角）螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与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垂直于螺旋线轴线的平面的夹角8 8）牙型角）牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角的

4、夹角9 9）牙型斜角）牙型斜角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角平面的夹角三、常用螺纹及分类机械制造中常用螺纹：联接（三角）螺纹和传动螺纹。联接螺纹（三角）：一般螺纹、英制一般螺纹、英制管螺纹。传动螺纹：矩形、梯形、锯齿形螺纹。其次节其次节 螺纹联接基本类型及螺纹联接件螺纹联接基本类型及螺纹联接件基本类型：螺栓联接（受拉、受剪）；螺柱联接；基本类型：螺栓联接（受拉、受剪）；螺柱联接；螺钉联接；紧定螺钉联接。螺钉联接；紧定螺钉联接。1 1、螺栓联接、螺栓联接 a.a.一般螺栓联接一般螺栓联接被联被联接件不太厚，螺杆带钉头，接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过

5、通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母协作运用。装通孔与螺母协作运用。装配后孔与杆间有间隙，并配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消逝，结构在工作中不许消逝，结构简洁，装拆便利，可多个简洁，装拆便利，可多个装拆，应用较广。装拆，应用较广。b.b.精密螺栓联接精密螺栓联接装装配后无间隙，主要承受配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位横向载荷，也可作定位用，接受基孔制协作铰用，接受基孔制协作铰制孔螺栓联接。制孔螺栓联接。c c、双头螺栓联接双头螺栓联接螺杆两端无钉头，螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适另一端配以螺母。适于常拆卸而被联

6、接件于常拆卸而被联接件之一较厚时。折装时之一较厚时。折装时只需拆螺母，而不将只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件双头螺栓从被联接件中拧出。中拧出。d d、螺钉联接、螺钉联接适于被适于被联接件之一较厚（上带联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需常常装螺纹孔），不需常常装拆，一端有螺钉头，不拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小需螺母，适于受载较小状况。状况。e.e.紧定螺钉联接紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另拧入后，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。可传递不大的轴向力或扭矩。件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。特殊

7、联接：地脚螺栓联接,吊环螺钉联接二、螺纹联接件：螺钉、螺栓、（螺钉与螺栓区分要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹）螺柱、螺母、垫圈等。三、螺纹联接件材料：钉、栓、柱、母常温下用一般碳素钢和优质碳素钢；高温下用高强度耐热合金钢；平垫圈常用Q215、Q235、15、35号钢；弹簧垫圈用65Mn钢。第三节第三节 螺栓联接的预紧和防松螺栓联接的预紧和防松螺栓的预紧：目的增加联接的紧固性或紧密性及防松实力；方法重要联接用测力矩扳手、一般凭阅历限制。预紧力Q的限制：测力矩板手测出预紧力矩，如左图定力矩板手达到固定的拧紧力矩T时,弹簧受压将自动打滑，如右图测量预紧前后螺栓伸长量精度较高 测力矩板手定力矩板手螺栓

8、的防松：螺栓的防松：1 1）自锁性；）自锁性；2 2）松退的缘由）松退的缘由在变在变应力作用和高温下材料的儒变；应力作用和高温下材料的儒变；3 3）防松目的）防松目的增加联接的紧固性或紧密性；增加联接的紧固性或紧密性；4 4）防松方法）防松方法靠靠摩擦力防松、机械放松、永久性防松。摩擦力防松、机械放松、永久性防松。防松方法及措施防松方法及措施:1 1）摩擦防松）摩擦防松双螺母、弹簧垫圈、双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等尼龙垫圈、自锁螺母等 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

9、的弹弹力力使使旋旋合合螺螺纹间压紧纹间压紧2 2）机械防松：）机械防松：开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等弹簧垫圈3）永久防松：端铆、冲点、点焊4）化学防松粘合 开槽螺母与开口销圆螺母与止动垫圈串联钢丝 第四节第四节 螺栓联接的设计螺栓联接的设计 一、螺栓、螺母的机械性能等级：一、螺栓、螺母的机械性能等级：螺栓、螺母的机械性能等级代号：由表示公称抗拉强度和屈强比两部分数字组成，中间用小数点隔开。例螺栓、螺母的机械性能等级代号：由表示公称抗拉强度和屈强比两部分数字组成，中

10、间用小数点隔开。例4.84.8。二、螺栓联接的失效形式和设计依据：二、螺栓联接的失效形式和设计依据：针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则失效形式是设计计算依据和动身点。针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则失效形式是设计计算依据和动身点。1 1、失效形式和缘由、失效形式和缘由a a）失效形式）失效形式 工程中螺栓联接多数为疲惫失效工程中螺栓联接多数为疲惫失效受拉螺栓受拉螺栓螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂受剪螺栓受剪螺栓螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断静载荷下静载荷下塑变和断裂；塑变和断裂

11、；变载荷下变载荷下疲惫断裂；常拆、低精度、小尺寸的螺纹主要是脱扣。疲惫断裂；常拆、低精度、小尺寸的螺纹主要是脱扣。b b）失效缘由：应力集中）失效缘由：应力集中应力集中促使疲惫裂纹的发生和发展过程应力集中促使疲惫裂纹的发生和发展过程螺栓联接的设计依据螺栓联接的设计依据是强度条件。是强度条件。两个重要概念：最小拉力载荷和保证载荷。两个重要概念：最小拉力载荷和保证载荷。2 2、设计计算准则与思路、设计计算准则与思路受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲惫拉伸受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲惫拉伸强度和静强度强度和静强度受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度

12、和剪切强度 螺栓联接的工作状况：螺栓联接的工作状况：1 1）松联接）松联接起重吊钩起重吊钩螺栓；螺栓；2 2）紧联接承受轴向力；）紧联接承受轴向力；3 3）紧联接承受横向）紧联接承受横向力。力。三、螺栓连接的设计计算：螺栓联接的设计计算步骤：1、确定单个螺栓承受的最大载荷；2、选择合适的螺纹联接件的性能等级和平安系数；3、确定螺栓的公称直径d和螺栓个数z；4、验算螺栓强度，若强度不够，则应修改原确定的d和z，直到强度足够为止。（1）松螺栓联接：在装配时不须要把螺母拧紧的螺纹连接。1松螺栓联接2（1）松螺栓联接：在装配时3不须要把螺母拧紧的螺纹连4接。5例3-1：6（2）受轴向工作载荷的紧螺栓连

13、接二、紧螺栓联接二、紧螺栓联接工工作前有预紧力作前有预紧力QQ1 1、受轴向工作载荷的、受轴向工作载荷的紧螺栓连接（右图紧螺栓连接（右图0 0例例3-23-2：2 2、横向载荷的紧螺栓、横向载荷的紧螺栓联接计算联接计算主要防主要防止被联接件错动止被联接件错动 2 2、横向载荷的紧螺栓联接、横向载荷的紧螺栓联接计算计算主要防止被联主要防止被联接件错动接件错动 1 1）一般螺栓联接）一般螺栓联接特点：杆孔间有间隙，靠特点：杆孔间有间隙，靠拧紧的正压力产生摩擦拧紧的正压力产生摩擦力来传递外载荷。力来传递外载荷。2 2）铰制孔螺栓联接）铰制孔螺栓联接防防滑动滑动特点：螺杆与孔间紧密协特点：螺杆与孔间紧密协作，无间隙，由光杆干作，无间隙，由光杆干脆承受挤压和剪切来传脆承受挤压和剪切来传递外载荷递外载荷R R进行工作进行工作四、螺栓组结构设计应考虑的问题：1）联接的结合面几何形态应和机器结构形态相适应；2）螺栓的布置应使各螺栓受力匀整；3）螺栓排列应有合理的间距；4）要避开螺栓产生附加弯曲应力。作业：3-7、3-10