山东大学考研专业课机械设计螺纹联接.pptx

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1、会计学1山东大学考研专业课机械设计螺纹联接山东大学考研专业课机械设计螺纹联接1 主要类型（表6.1 p100）螺栓联接主要类型螺纹余留长度 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 d;螺纹伸出长度 a=(0.20.3)d;螺栓轴线到被连接件边缘的距离 e=d+(36)mm用于经常拆装易磨损之处。孔与螺杆之间留有间隙可承受横向载荷。a受剪螺栓联接d潘存云教授研制l16.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度ael1d受拉螺栓联接Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-20

2、11 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第1页/共34页6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度螺栓联接主要类型螺钉联接座端拧入深度H，当螺孔材料为：双头螺柱联接 连接件厚，允许拆装。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 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。eHH1H2l1ael1HH1H2dEvaluation only.Evaluation only.Copy

3、right 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第2页/共34页6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度紧定螺钉联接紧定螺钉螺栓联接主要类型螺钉联接双头螺柱联接Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第3页/共34页6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度2 螺纹紧固件的性能等级和材料 螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级：3.6 4.6 5.6 5.8

4、 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9 螺栓、螺柱、螺钉的材料：3.6低谈钢 4.6 6.8低碳钢或中碳钢 8.8 9.8中碳钢或低碳合金钢 10.9中碳钢、低碳钢或中碳合金钢 12.9 合金钢 螺母的性能等级：m0.8D 4 5 6 8 9 10 12 0.5D m 0.8D 04 05 螺母的材料：中碳钢Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第4页/共34页6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度3 螺纹公差和精度 螺纹公

5、差 内螺纹的公差带为 G 和 H 两种，外螺纹的公差带为e,f,g,h 四种。精度 标准规定了三种不同的精度：精密、中等、粗糙。Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第5页/共34页6.2螺纹联接的拧紧与防松拧紧：大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。拧紧的目的：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。预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件

6、的预紧应力不得超过其材料的屈服极限 ss 的 80%。一般螺纹连接在装配时都必须拧紧，这时螺纹连接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹连接，应控制其预紧力，因为预紧力的大小对螺纹连接的可靠性，强度和密封均有很大影响。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 d21/41 螺纹联接的拧紧Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第6页/共34页6.2螺纹联接的拧紧与防松拧紧力矩T

7、1 克服螺纹副相对转动的阻力矩；T2 克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；设预紧力为F 或预紧力（不受轴向载荷）简化公式 适用于M10M60的粗牙螺纹，f=0.15,fc=0.15,T 0.2 F dF是由连接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧 可靠，应取：注意：对于重要的连接，应尽可能采用大于 M12 的螺栓。Fd0dT总力矩 Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第7页/共34页6.2螺纹联接的拧紧与防松测力矩扳手预紧力控

8、制方法:连接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，连接仍有可能松动。高温下的螺栓连接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。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。(1)凭手感经验(2)测力矩扳手(3)定力矩扳手(4)测定伸长量LSLMLSEvaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011

9、Aspose Pty Ltd.第8页/共34页6.2螺纹联接的拧紧与防松尼龙圈锁紧螺母连接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，连接仍有可能松动而失效。高温下的螺栓连接，由于温度变形差异可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松，即防止相对转动。防松的方法 利用摩擦防松弹簧垫圈对顶螺母2 防松防止螺旋副相对转动。Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose P

10、ty Ltd.第9页/共34页6.2螺纹联接的拧紧与防松开口销与六角开槽螺母串联钢丝 直接锁住圆螺母用止动垫圈潘存云教授研制止动垫圈潘存云教授研制潘存云教授研制Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第10页/共34页6.2螺纹联接的拧紧与防松冲点防松法 破坏螺纹副11.5P用冲头冲2至3点粘合法防松涂粘合剂Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty

11、Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第11页/共34页6.3 单个螺栓联接的受力分析 和强度计算螺栓联接的主要失效形式滑扣 因经常拆装受拉螺栓塑性变形 螺纹部分疲劳断裂受剪螺栓 剪断压溃 螺杆和孔壁的贴合面经常拆卸 轴向变载荷断裂受剪螺栓 经常拆卸 Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第12页/共34页6.3 单个螺栓联接的受力分析 和强度计算潘存云教授研制强度条件式中 dc=d1H/6

12、 mm，-许用应力 受拉紧螺栓联接FF力除以面积装配时需要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。1.只受预紧力的紧螺栓联接2.受预紧力和工作载荷的紧螺栓联接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。1 受拉螺栓联接装配时不须要拧紧 受拉松螺栓联接Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Lt

13、d.第13页/共34页6.3 单个螺栓联接的受力分析 和强度计算螺栓受轴向拉力 F 和摩擦力矩 T1 的双重作用。拉应力只受预紧力的紧螺栓联接扭转切应力对于M10M64的普通钢制螺纹，可取：tanv f v=0.17，d2/d1=1.04 1.08,tanv 0.5 得：0.5 合成应力由此可见，对于M10 M64普通螺纹的钢制紧螺栓连接，在拧紧时，虽然同时承受拉伸和扭转的联合作用，但在计算时，可以只考虑拉伸强度计算，并将预紧力增大30%来考虑扭转的影响。强度条件Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd

14、.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第14页/共34页6.3 单个螺栓联接的受力分析 和强度计算受预紧力和工作载荷的 紧螺栓联接特别注意，轴向载荷：F0 F+F加预紧力后螺栓受拉伸长 1被连接件受压缩短 2加载 F 后:螺栓总伸长量增加为：总拉力为 被连接件压缩量减少为：残余预紧力减少为 F”很显然 F”F2F3F4F5悬挂螺母环槽螺母普通螺母加厚螺母1015内斜螺母Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty

15、 Ltd.第29页/共34页6.5 提高螺栓联接强度的措施2 减小附加应力要从结构、制造与装配精度采取措施。采用凸台或沉孔结构切削加工支承面支承面不平潘存云教授研制支承面倾斜Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第30页/共34页6.5 提高螺栓联接强度的措施采用球面垫圈和腰环螺栓可以保证螺栓的装配精度。腰环螺栓球面垫圈3 减小应力集中1.增大过渡圆角2.切制卸载槽潘存云教授研制3.卸载过渡结构r潘存云教授研制Evaluation

16、 only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第31页/共34页4 降低应力幅6.5 提高螺栓联接强度的措施 减小螺栓刚度或增大被联接件的刚度都能达到减小应力幅的目的。用柔性结构：加弹性元件、或采用柔性螺栓。有密封要求时，采用金属薄垫片采用O形密封圈宜采取措施:dd潘存云教授研制0.8d0.7dEvaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2

17、011 Aspose Pty Ltd.第32页/共34页因密封采用软垫片将降低被连接件的刚度，这时可采用 6.5 提高螺栓联接强度的措施6 改善制造工艺冷镦头部、辗压螺纹疲劳强度提高30%比车削 表面处理：氰化、氮化也能提高疲劳强度。5 选择适当的预紧力并保持不减退 在同样的由于压陷引起的被联结件压缩变形减量下，螺栓刚度小时预紧力减退量小。从减轻压陷来看，采用带有承压凸缘的螺栓头部要比采用垫圈效果好些。Evaluation only.Evaluation only.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.第33页/共34页