1、會計學1聯接聯接聯接可拆不可拆 螺紋聯接 鍵、花鍵、銷聯接 楔聯接 彈性環聯接 過盈聯接 鉚接 焊接 粘接 第1頁/共95頁表2 軸轂聯接的比較第2頁/共95頁表3 鉚接、焊接、膠接的比較第3頁/共95頁梯形鋸齒形第6章 螺紋聯接一、螺紋的類型和應用牙型角三角形第4頁/共95頁常用螺紋三角螺紋普通螺紋矩形螺紋鋸齒型螺紋梯形螺紋管螺紋管路聯接一般聯接傳遞運動或傳力螺紋旋向常用右旋，特殊要求時用左旋米制錐螺紋管路聯接第5頁/共95頁(1)大徑d （外徑）：與外螺紋牙頂(或內螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。螺紋的最大直徑，標準中定為公稱直徑。(2)小徑d1（內徑）： 與外螺紋牙底(或內螺紋牙項)

2、相重合的假想圓柱體的直徑。螺紋的最小直徑，在強度計算中作為螺栓危險剖面的計算直徑。(3)中徑d2：假想圓，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。確定螺紋幾何參數和配合性質的直徑。第6頁/共95頁（7）螺紋升角 ：中圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角。（8）牙型角 ：軸向截面內螺紋牙型相鄰兩側邊的夾角。2dnPtg 第7頁/共95頁螺紋緊固件按機械性能分為十級：3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9點前數字為 ，點后數字為100/Bmin)/(10BminSmin例如 3.6 表示300MPaBmin180MPaSmin根據螺栓、螺柱和螺

3、釘的材料：3.6低碳鋼4.66.8低碳鋼或中碳鋼8.8、9.8中碳鋼或低碳合金鋼10.9中碳鋼、低碳或中碳合金鋼12.9合金鋼螺母 性能等級：m0.8D 4 5 6 8 9 10 12第8頁/共95頁螺栓聯接：用于被聯接件不太厚、裝拆方便的場合。普通螺栓聯接 （受拉螺栓聯接） 螺栓和孔壁有間隙孔的加工精度低鉸制孔螺栓聯接（受剪螺栓聯接）螺桿與孔用過渡配合，承受軸向載荷孔需精制。可起定位作用1、螺栓聯接普通螺栓聯接受剪螺栓聯接第9頁/共95頁2、雙頭螺柱聯接擰入深度：銅或青銅：H=d鑄 鐵：H=1.251.5d鋁 合 金： H=1. 52.5d雙頭螺柱聯接第10頁/共95頁螺釘聯接：多用于受力不

4、太大，被聯接件不宜做成通孔，又不需要經常拆裝的場合。3、螺釘聯接擰入深度：銅或青銅：H=d鑄 鐵：H=1.251.5d鋁 合 金： H=1. 52.5d螺釘聯接第11頁/共95頁4 、緊定螺釘聯接緊定螺釘聯接第12頁/共95頁標準螺紋聯接件第13頁/共95頁6.2 螺紋聯接的擰緊和防松6.2.1螺紋聯接的擰緊預緊的目的 防止聯接松脫，增強可靠性 被聯接件接合面具有足夠的緊密性 使接合面產生摩擦力，以承受橫向載荷F 預緊力擰緊力矩 T：T = T1+T2T1 螺紋阻力矩 T2 螺母支承面摩擦阻力矩)(22vtgdF20213031dD31dDF).(2.0mmNdF承壓面直徑第14頁/共95頁F

5、75F假定F=250NF18750N碳素鋼螺栓 F（0.60.7）SA合金鋼螺栓 F（0.50.6）SA現需擰緊M12、強度級別為4.6的鋼制螺栓F 18990N為防止將螺栓擰斷，對于要求預緊的強度螺栓聯接應嚴格控制其適度的預緊力，并不宜用小于M12 M16的螺栓。第15頁/共95頁控制預緊力的目的：預緊力過大，會使聯接超載預緊力不足，可能導致聯接失效重要的螺栓應控制預緊力第16頁/共95頁防 松 的 原 因 1、沖擊、振動或變載荷作用下，螺紋副間的摩擦力可能減小或瞬時消失。 2、在高溫或溫度變化較大的情況下，由于螺紋聯接件和被聯接件的材料發生蠕變和應力松弛，使聯接中的預緊力和摩擦力逐漸減小。

6、防防 松松 的的 根根 本本 問問 題題 防止螺紋副相對轉動。防 松 的 原 理 利用摩擦、直接鎖住、破壞螺紋副關系。 第17頁/共95頁一 、利用摩擦防松1 、對頂螺母在螺母和螺栓之間形成內力，保證摩擦力。結構簡單、使用方便可靠性不高用于平穩、低速、重載第18頁/共95頁2 、彈簧墊圈彈力保持一定壓力切口尖端逆向第19頁/共95頁3 、鎖緊螺母螺母末端橢圓口的彈性變形箍緊螺栓，橫向壓緊螺紋副 第20頁/共95頁4、尼龍圈鎖緊螺母螺母末端的尼龍圈箍緊螺栓，橫向壓緊螺紋副 第21頁/共95頁5、楔緊螺紋鎖緊螺母利用楔緊螺紋，使螺紋副縱、橫壓緊 第22頁/共95頁二、 直接鎖住1 、開口銷與六角開

7、槽螺母第23頁/共95頁2 、止動墊圈第24頁/共95頁第25頁/共95頁3 、串聯鋼絲第26頁/共95頁三、破壞螺紋副關系沖點涂膠焊接第27頁/共95頁螺栓聯接普通螺栓聯接鉸制孔用螺栓聯接工作載荷橫向工作載荷（橫向剪力）軸向工作載荷（軸向拉力）外載方向垂直于螺栓軸線外載方向平行于螺栓軸線用于軸向或橫向工作載荷用于橫向工作載荷塑性變形、斷裂軸向拉力保證螺栓的疲勞拉伸強度。橫向剪力壓潰、剪斷保證聯接的擠壓強度、保證螺栓的剪切強度。第28頁/共95頁螺栓所受拉力工作載荷=危險截面的強度條件：AF2c41dFMPaF拉力；A危險截面面積；設計式：mmFd4cdc計算直徑6.3.1 受拉螺栓聯接 1、

8、 受拉松螺栓聯接（承受靜載荷） 工作前螺栓不受力，工作后螺栓受拉伸載荷。第29頁/共95頁裝配時要擰緊，工作載荷作用之前，螺栓已受預緊力 F作用。 普通螺栓聯接FFFRFRTT1FF F引起的拉應力： T1 引起的切應力：2、受拉緊螺栓聯接（承受靜、變載荷）1） 只受預緊力的緊螺栓聯接c2v3c2vTd/d)(tan2)d(2d)(tanF16 2cdF4 T1F第30頁/共95頁拉、扭聯合作用時，按第四強度理論：當量拉應力：2T23 強度條件：MPadF3 .142c mmFd3.14c 設計式：3 . 1 螺栓雖受轉矩和預緊力的聯合作用，但強度計算以受拉伸進行，僅將螺栓所受的軸向拉伸載荷增

9、大30%來考慮切應力的影響。第31頁/共95頁2）受預緊力和工作載荷的緊螺栓聯接FFFFTFFF0FFF0螺栓所受的總拉力：總拉力F0 =預緊力F+工作拉力F? 此時，聯接中各零件的受力關系屬靜不定問題未知力有兩個：F0 總拉力F 剩余預緊力須根據靜力平衡方程和變形協調條件求解F0F、F、C1、C2。第32頁/共95頁FFFF21T螺栓被聯接件a)圖不受力不受力b)圖FF伸長量111tgFcF壓縮變形量222tgFcF第33頁/共95頁FFF0FFF012FFFF21T螺栓被聯接件c）圖承受工作載荷F F0F F拉伸增量F0-F總伸長量1+1總壓縮量2-2壓縮減量F- F第34頁/共95頁FF

10、01FFFFFFFF0212T變形協調條件： 1 = 2= 靜力平衡條件： F0 = F + F螺栓總拉力剩余預緊力軸向外載荷第35頁/共95頁變形力力力變形1212FFF0FF12(a)(b)(c)F螺栓剛度: c1= F/ 1=tg 1被聯接件剛度: c2 = F/ 2 =tg 21101ccF-FFFF22c FF 21ccFFFFFFFF212cccFFF2110ccc相對剛度系數FcccFF212 當c2 c1時，相對剛度系數0， F0 F當c2 c1時，相對剛度系數1， F0 F+F第36頁/共95頁強度條件：MPadFe4/3.13.1210注意：對于普通螺栓聯接，無論聯接是受橫

11、向工作載荷還是軸向工作載荷，螺栓本身總是受軸向拉力作用。剩余預緊力應滿足下列要求：1）無特殊要求時 F =（0.20.6) F2）變載作用時 F =（0.61.0) F3）有緊密性要求時 F =（1.51.8) F為了保證聯接的緊密性，防止聯接受載后接合面產生間隙，應使 。0 F第37頁/共95頁圖6.7 工作載荷變化時螺栓拉力的變化第38頁/共95頁21 FF0201 FF21112010222cccFFFFFaacaacccdFFAF211212)(2第39頁/共95頁 鉸制孔用螺栓聯接螺栓桿受擠壓應力和剪切應力作用。此類螺栓預緊力小，計算時可忽略6.3.2受剪螺栓聯接第40頁/共95頁剪

12、切強度條件：4F2sdmhFRppdd 螺栓桿受剪面直徑h 最小擠壓高度設計時，按上述公式分別計算出d ，取大值擠壓強度條件：第41頁/共95頁FFRFRTT1FFFFR/若=0.2時，F5FR 承受橫向載荷的普通螺栓聯接，其結構尺寸將大大增加，為避免這種缺陷，可采取如下措施：第42頁/共95頁表6.3 受拉螺栓聯接的許用應力第43頁/共95頁表6.4 受剪螺栓聯接的許用應力第44頁/共95頁第45頁/共95頁第46頁/共95頁第47頁/共95頁第48頁/共95頁合理確定螺栓組的布置方式及接合面的幾何形狀；使各螺栓受力均勻，便于加工、裝配。6.4 螺栓組聯接的受力分析螺栓組聯接的結構設計目的:

13、1.、聯接接合面形狀應和機器的結構形狀相適應且設計成軸對稱的簡單幾何形狀。第49頁/共95頁2、螺栓的布置應使各螺栓受力合理第50頁/共95頁3、螺栓的排列應有合理的間距、邊距第51頁/共95頁螺栓間距t04、同一分布圓上的螺栓應取偶數，便于鉆孔時分度劃線。同一螺栓組，螺栓材料、規格相同第52頁/共95頁 5、螺母及螺栓頭的支承面應光潔、平整，避免螺栓承受偏心載荷 。采用球面墊圈采用斜墊圈采用凸臺采用沉頭座注意：對于螺栓組聯接，應首先對螺栓組進行受力分析， 找出受載最大的螺栓，然后對該螺栓進行強度計算。第53頁/共95頁假設：1）被聯接件為剛體;2）各螺栓的拉伸和剪切剛度相同；3）各螺栓的預緊

14、力相同；4）螺栓的變形在彈性范圍內。第54頁/共95頁6.4.1 受軸向力FQ的螺栓組聯接單個螺栓所受軸向工作載荷：3 . 142c0dF強度校核公式為：總拉力：F0 = F+ FZFFQ第55頁/共95頁 6.4.2 受橫向力FR的螺栓組聯接 當用普通螺栓聯接時，螺栓僅受預緊力F作用，靠接合面間的摩擦力來傳遞載荷。因此，接合面間所產生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷，即：3 . 142cdF拉伸強度條件：mzFKFFKmzFsRfRfs第56頁/共95頁當用鉸制孔用螺栓聯接時，靠螺栓桿受剪切和擠壓來傳遞載荷。因此，可認為每個螺栓所受的橫向工作載荷是相等的，即：m4h2SRdFdFPp剪切強

15、度條件：擠壓強度條件：RF2FR2FRSFSFZFFRs沿載荷方向布置的螺栓數目不宜超過6個，以免受力不均嚴重。第57頁/共95頁1、受拉螺栓聯接TkrFrFrFfzsss21當用受拉螺栓聯接時，假設螺栓聯接接合面的摩擦力相等并集中在螺栓中心處，與螺栓中心至底板旋轉中心的連線垂直，則由底板靜力平衡條件得：Fs3 . 142cdF拉伸強度條件：)(21zsfrrrTkF第58頁/共95頁2、受剪螺栓聯接當用鉸制孔用螺栓聯接時，各螺栓的工作載荷與其中心至底板旋轉中心的連線垂直，忽略聯接中的預緊力和摩擦力，根據底板上的力矩平衡條件得：TrFrFrFzszss2211maxmax2211rFrFrFr

16、Fszszss22221maxmaxzsrrrTrFS1F第59頁/共95頁6.4.4 受翻轉力矩M的螺栓聯接受拉螺栓聯接：傾覆力矩 M 作用在聯接接合面的一個對稱面內，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已擰緊并承受預緊力。maxmaxzzrFrFrFrF221122221maxmaxzrrrMrFzz2211rFrFrFM第60頁/共95頁例一 設計一軸承座螺栓組聯接，軸承座及底板材料皆為鑄鐵。載荷P作用在通過接合面縱向對稱軸線，并垂直于接合面的平面內，采用普通螺栓聯接，螺栓數目Z=4,對稱布置，各部分尺寸如圖。第61頁/共95頁NsinP2000FQmm.NllM799200FF1Q2RNZF5

17、0042000FQ13464FRcosP解：一、分析螺栓組聯接的載荷橫向載荷：軸向載荷：翻轉力矩：二、計算受力最大的螺栓承受的工作載荷FFQ使每個螺栓受的工作載荷：M使對稱軸線左邊二螺栓處的工作拉力增大：NlMlF142714041407992004222NFFF192721第62頁/共95頁RQ212FFfsk)cccFZ(N)ccck(ZFSf8344FF1Q212RNF8500三、確定每個螺栓所需要的預緊力F取四、求螺栓直徑d螺栓的總拉力NFcccFF90782120選用4.8級螺栓MPaS320 MPaSSs804320 mmFdc05.143 . 140查手冊，選M16的螺栓。第63

18、頁/共95頁例2 如圖所示，15mm厚的矩形鋼板，用4個螺栓懸臂固定在250mm寬的槽鋼上，承受16KN的外載荷，確定螺栓直徑。第64頁/共95頁KNFR16mNFTR.6800)75350(解：一、載荷分析橫向載荷旋轉力矩二、采用受剪螺栓聯接1、計算受力最大螺栓的橫向工作載荷FR作用：KNZFFRSR4416T作用：mmr96607522KNrTrFST7 .17964966800422第65頁/共95頁KNFFFFFSTSRSTSRS21cos222MPaS400 MPaSSS1605 . 2400 mmFdSc93.1241、2受力最大：2、求螺栓直徑選用5.8級螺栓選用M1645的螺栓

19、。第66頁/共95頁mmh8minMPaS320 MPaSp25625. 132025. 1 MPahdFSSP20281310213min3、校核桿與孔壁的擠壓強度槽鋼35#所選螺栓合適。第67頁/共95頁KNZmFkFSRf16143 . 0162 . 11KNrrrrTkFsf8 .70)(4321KNFFF8 .8621三、若采用普通螺栓聯接1、確定F平衡FR所需預緊力平衡T所需預緊力每個螺栓所需預緊力2、求螺栓直徑選用5.8級螺栓MPaS400 MPaSs3 .3073 . 1400 mmFdc6 .213 . 14選用M27的螺栓。第68頁/共95頁總設計思路：螺栓組結構設計（布局

20、、數目）螺栓組受力分析（載荷類型、狀態、形式）求單個螺栓的最大工作載荷（判斷哪個最大）按最大載荷的單個螺栓設計（求d1標準）全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的）第69頁/共95頁6.5 提高螺栓聯接強度的措施6.5.1 螺紋牙受力分配螺紋旋合圈數越多，受力越不均勻，到第810圈后，螺紋牙幾乎不受力。因此，通過加厚螺母以增加旋合圈數從而提高螺栓強度的做法是不可行的。 影響聯接強度的因素很多，如材料、結構、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應力幅度、機械性能，而螺栓聯接的強度又主要取決于螺栓的強度。Q辦法：降低剛性，易變形、增加協調性，以緩和矛盾10151015a) 懸置螺母b) 環槽螺母c)內斜螺母

21、d)環槽內斜第70頁/共95頁第71頁/共95頁6.5.2 減小附加應力第72頁/共95頁6.5.3 減小應力集中drdr0.51.0dr2hr1r=0.2dr0.2dr10.15d;r21.0d;h0.5d;第73頁/共95頁6.5.4 降低應力幅減小螺栓剛度或增大被連接件的剛度都能達到減小應力幅的目的。F2b2b1QpQ2mQp2Qp1FFF1Q11、降低螺栓剛性 a,FC則111b2b1212aa,FF抗疲勞強度得到提高，可用豎心桿、細長桿、柔性螺栓聯接 第74頁/共95頁2、增大被聯接件的剛性 a,F,C則22bQpQ2F2Qp2m2Qp1F1Q1m1FF12mm1212,aaFF提高

22、了螺栓聯接疲勞強度，采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵 第75頁/共95頁6.5.5 選擇恰當的預緊力并保持不減退適當增大預緊力，就能提高螺栓的疲勞強度。第76頁/共95頁6.5.6 改善制造工藝1）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強度提高3040% 。 2）冷作硬化，表層有殘余應力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強度。3）熱處理后再進行滾壓螺紋，效果更佳，強度提高70100 %。4）控制單個螺距誤差和螺距累積誤差。第77頁/共95頁工程應用桑塔納轎車第78頁/共95頁工程應用機床第79頁/共95頁工程應用摩托車第80頁/共95頁工程應用飛機機翼第81頁/共95頁工程應用發動機氣缸第82頁/共9

23、5頁化工管道工程應用第83頁/共95頁自行車工程應用第84頁/共95頁鎖緊螺母工程應用第85頁/共95頁汽車輪胎工程應用第86頁/共95頁例 題試找出圖中螺紋聯接結構中的錯誤，說明原因，并改正。已知被聯接件材料均為Q235，聯接件均為標準件。1）普通螺栓聯接；2）螺釘聯接；3）雙頭螺柱聯接；4）緊定螺釘聯接。第87頁/共95頁普通螺栓聯接主要錯誤 A、 螺栓安裝方向不對，裝不進去，應掉過頭來安裝； B、 普通螺栓聯接的被聯接件孔要大于螺栓大徑，而下部被聯接件孔與螺栓桿間無間隙； C、 被聯接件表面沒加工，應做出沉頭座孔并刮平，以保證螺栓頭及螺母支承面平整且垂直于螺栓軸線，避免擰緊螺母時螺栓產生

24、附加彎曲應力； D、 一般聯接，不應采用扁螺母； E、 彈簧墊圈尺寸不對，缺口方向也不對； F、 螺栓長度不標準，應取標準長度L=60mm；G、螺栓中螺紋部分長度短了，應取長30mm。 普通螺栓聯接第88頁/共95頁螺釘聯接主要錯誤 A、 采用螺釘聯接時，被聯接件之一應有大于螺栓大徑的光孔，而另一被聯接件上應有與螺釘相旋合的螺紋孔。而圖中上邊被聯接件沒有做成大于螺栓大徑的光孔，下邊被聯接件的螺紋孔又過大，與螺釘尺寸不符，且螺紋孔畫法不對，小徑不應為細實線；B、 若上邊被聯接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒加工。第89頁/共95頁雙頭螺柱聯接主要錯誤 A、 雙頭螺栓的光桿部分不能擰緊被聯接件的螺紋內，M12不能標注在光桿部分； B、 錐孔角度應為120，而且應從螺紋孔的小徑（粗實線處）畫錐孔角的兩邊； C、 若上邊被聯接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒加工； D、彈簧墊圈厚度尺寸不對。雙頭螺柱聯接第90頁/共95頁緊定螺釘聯接主要錯誤 A、 輪轂上沒有做出M6的螺紋孔； B、軸上未加工螺紋孔，螺釘擰不進去，即使有螺紋孔，螺釘能擰入，也需作局部剖視才能表達清楚。緊定螺釘聯接第91頁/共95頁1、當鉸制孔用螺栓組聯接承受橫向載荷或旋轉力矩時，該螺栓組中的螺栓 。