第二篇連接第二篇連接第五章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第六章鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接第七章鉚接、焊接、膠接和過盈連接第五章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)第六章鍵、花鍵、無鍵連接螺紋連接和螺旋傳動(dòng)-課件螺紋的類型與特點(diǎn)1連接概述

1、連接的目的

便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、維修以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。2、學(xué)習(xí)目標(biāo)

熟悉各種機(jī)器中常用的連接方法及有關(guān)連接零件的結(jié)構(gòu)、類型、性能和應(yīng)用場(chǎng)合，掌握它們的設(shè)計(jì)理論和選用方法。3、連接的分類連接的分類動(dòng)連接：靜連接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的連接。在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。（本篇討論的內(nèi)容）螺紋的類型與特點(diǎn)1連接概述1、連接的目的連接的分類動(dòng)連接：螺紋的類型與特點(diǎn)1連接概述

靜連接不可拆連接：至少毀壞連接中的一部分才能拆開的連接。例如：鉚接、焊接等。過盈連接：界于可拆與不可拆之間?？刹疬B接：不需毀壞連接中的任何一個(gè)零件就可拆開的連接。多次裝拆無損于其使用性能。例如：螺紋連接、鍵連接、銷連接等。（可拆性）螺紋的類型與特點(diǎn)1連接概述靜連接不可拆連接：至少毀壞連接中連接概述

靜連接材料鎖合連接：在被連接件間涂敷附加材料，靠其分子間的分子力將零件連接在一起。如膠接、釬焊等摩擦鎖合連接：靠被連接件的壓緊，在接觸面間產(chǎn)生摩擦力阻止被連接件的相對(duì)移動(dòng)，達(dá)到連接的目的。如受橫向載荷的緊螺栓連接、過盈連接等。形鎖合連接：靠被連接件或附加固定零件的形狀互相嵌合，使其產(chǎn)生連接作用。如鉸制孔用螺栓連接、平鍵連接等。（工作原理）連接概述靜連接材料鎖合連接：在被連接件間涂敷附加材料，靠其第五章螺紋連接與螺旋傳動(dòng)§5-1螺紋§5-2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件★§5-3螺紋連接的預(yù)緊§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算★★§5-5螺紋組連接的設(shè)計(jì)★★§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施§5-7螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力§5-9螺旋傳動(dòng)§5-4螺紋連接的防松★第五章螺紋連接與螺旋傳動(dòng)§5-1螺紋§5-2螺紋連接的潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成與分類§5－1螺紋d2螺旋線——一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋——一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成與分類§5－1螺8工件卡盤車刀螺紋加工方法9工件卡盤車刀螺紋加工方法9開始退刀退出車刀車刀車刀內(nèi)退刀槽外退刀槽退刀紋螺紋收尾10開始退刀退出車刀車刀車刀內(nèi)退刀槽外退刀槽退刀紋螺紋收尾10按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)11潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋的牙型潘存云教授研制矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋12潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋潘存云教授研制左旋螺紋潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線13潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋一般:n≤4PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:S=n

P單線螺紋多線螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的14按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回15潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云16按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回17連接螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制連接螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制18按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回19潘存云教授研制圓柱螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制圓柱螺紋圓錐螺紋20ψ潘存云教授研制(3)中徑d2

也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。βd1d2d(1)大徑d

與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2)

小徑d1

與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4)

螺距P

相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5)

導(dǎo)程S(6)

螺紋升角ψ

中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tanψ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

αβψπd2SS=nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P二、螺紋的主要參數(shù)SP(8)接觸高度

h

內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。hψ潘存云教授研制(3)中徑d2也是一個(gè)假想圓柱的直徑，21螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。60?Pd粗牙dP細(xì)牙dP細(xì)牙粗牙螺紋應(yīng)用最廣細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高，缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣。螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距22標(biāo)記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑24、螺距3)M24×1.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.5)

標(biāo)記示例：M24×1.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.523設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長(zhǎng)度l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。d§5－2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件d設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云一、螺紋連接的基本類型螺栓連接基24設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云螺栓連接基本類型螺釘連接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：aee雙頭螺柱連接

連接件厚，允許拆裝。鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1

、e、a與螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d一、

螺紋連接的基本類型§5－2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云螺栓連接基本類型螺釘連接座端擰入深度25設(shè)計(jì)：潘存云螺栓連接基本類型螺釘連接雙頭螺柱連接緊定螺釘連接緊定螺釘一、

螺紋連接的基本類型§5－2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件設(shè)計(jì)：潘存云螺栓連接基本類型螺釘連接雙頭螺柱連接緊定螺釘連接26潘存云教授研制潘存云教授研制地腳螺栓潘存云教授研制起吊螺釘T型螺栓特殊結(jié)構(gòu)的連接潘存云教授研制潘存云教授研制地腳螺栓潘存云教授研制起吊螺釘272828潘存云教授研制潘存云教授研制二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺栓螺紋連接件螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭LdL0小六角頭潘存云教授研制潘存云教授研制二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺栓螺紋連接件29dL0L1LL1

——座端長(zhǎng)度L0

——螺母端長(zhǎng)度螺紋連接件雙頭螺柱螺栓二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件dL0L1LL1——座端長(zhǎng)度L0——螺母端長(zhǎng)度螺紋連接件30螺紋連接件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋連接件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓二、標(biāo)準(zhǔn)31螺紋連接件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國(guó)標(biāo)羅列有６０余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓六角螺母六角扁螺母六角厚螺母潘存云教授研制圓螺母二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋連接件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國(guó)標(biāo)羅32潘存云教授研制其它螺母：潘存云教授研制其它螺母：33潘存云教授研制其它螺母：潘存云教授研制其它螺母：34墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓螺紋連接件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘35六角頭螺栓內(nèi)六角螺栓六角頭螺栓內(nèi)六角螺栓36雙頭螺柱雙頭螺柱37螺釘螺釘38自攻螺釘自攻螺釘39內(nèi)六角平端緊定螺釘內(nèi)六角錐端緊定螺釘一字槽鋼珠緊定螺釘內(nèi)六角圓柱端緊定螺釘內(nèi)六角平端緊定螺釘內(nèi)六角錐端緊定螺釘一字槽鋼珠緊定螺釘內(nèi)六角40內(nèi)六角凹端緊定螺釘方頭緊定螺釘一字平端緊定螺釘方頭緊定螺釘內(nèi)六角凹端緊定螺釘方頭緊定螺釘一字平端緊定螺釘方頭緊定螺釘41螺母與墊圈螺母與墊圈42§5－3螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。

一、概述碳素鋼螺栓：F0≤(0.6~0.7)σsA1合金鋼螺栓：F0≤(0.5~0.6)σsA1A1——危險(xiǎn)截面積，A1≈πd12/4§5－3螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需要43測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法:F定力矩扳手(1)憑手感經(jīng)驗(yàn)(2)測(cè)力矩扳手(3)定力矩扳手(4)測(cè)定伸長(zhǎng)量潘存云教授研制LSLMLS測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法:F定力矩扳手(1)憑手感經(jīng)驗(yàn)(2)44擰緊力矩TT1為螺旋副間的摩擦阻力矩T2為螺母與支承面間的摩擦阻力矩預(yù)緊力F0與擰緊力矩T45擰緊力矩TT1為螺旋副間的摩擦阻力矩預(yù)緊力F0與擰緊力矩T4螺母與支承面間的摩擦阻力矩T2螺旋副間的摩擦阻力矩T1擰緊力矩D0d0d46螺母與支承面間的摩擦阻力矩T2螺旋副間的摩擦阻力矩T1擰緊力M10~M64的粗牙普通螺紋D0d0d47M10~M64的粗牙普通螺紋D0d0d47重要螺栓公稱直徑大于M12預(yù)緊力F0和擰緊力F48重要螺栓公稱直徑大于M12預(yù)緊力F0和擰緊力F48擰緊后螺栓長(zhǎng)度LM=LS+F0/Cb精確控制預(yù)緊力F0圖5-11測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量螺栓原始長(zhǎng)度LS49擰緊后螺栓長(zhǎng)度精確控制預(yù)緊力F0圖5-11測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量§5－4螺紋連接的防松防松——防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)?！?－4螺紋連接的防松防松——防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。50螺紋連接和螺旋傳動(dòng)-課件51螺紋連接和螺旋傳動(dòng)-課件52防松的方法1.摩擦防松彈簧墊圈對(duì)頂螺母防松的方法1.摩擦防松彈簧墊圈對(duì)頂螺母53開口銷與六角開槽螺母串聯(lián)鋼絲2.機(jī)械防松圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈潘存云教授研制潘存云教授研制開口銷與六串聯(lián)鋼絲2.機(jī)械防松圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研54沖點(diǎn)防松法3.破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系的防松1~1.5P用沖頭沖2至3點(diǎn)粘合法防松涂粘合劑沖點(diǎn)防松法3.破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系的防松1~1.5P用沖頭沖55§5－5螺栓組連接的設(shè)計(jì)1.

為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀

圓形

圓環(huán)形

矩形

矩形框

三角形§5－5螺栓組連接的設(shè)計(jì)1.為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺56潘存云教授研制2.

螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理FF(1)對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置８?jìng)€(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理(2)當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。潘存云教授研制2.螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理FF(1)57潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dhD3.

螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間(3)當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗剪零件來承受橫向載荷。潘存云教授研制潘存云教授研制60?CCEE60?AB潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存58對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。t0潘存云教授研制螺栓間距t0工作壓力/MPa7d5d4.5d4d3.5d3dt0/mm≤1.6

1.6~4

4~10

10~16

16~2020~30

d4.

為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于59潘存云教授研制支承面傾斜采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平5.避免螺栓承受附加的彎曲載荷切削加工支承面支承面傾斜潘存云教授研制潘存云教授研制支承面傾斜采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存60二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的:

根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。受力分析時(shí)所作假設(shè):

(1)所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；(3)受載后連接接合面仍保持為平面。受力分析的類型：(2)螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受軸向載荷受傾覆力矩M二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的:受力分析時(shí)所作假設(shè):61（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為（2）對(duì)于普通螺栓連接，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有式中z為螺栓數(shù)目。1．受橫向載荷的螺栓組連接Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks=1.1~1.3。潘存云教授研制鉸制孔螺栓F∑F∑F∑F∑潘存云教授研制普通螺栓或（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為（2）對(duì)于62潘存云教授研制TO潘存云教授研制O2．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩T。采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩T。TrmaxFmaxr1fF0fF0r2riFi潘存云教授研制TO潘存云教授研制O2．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接63潘存云教授研制D3．受軸向載荷的螺栓組連接若作用在螺栓組上軸向總載荷FΣ作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，每個(gè)螺栓所承受的總載荷F2為F∑FF潘存云教授研制D3．受軸向載荷的螺栓組連接若作用在螺栓組64潘存云教授研制潘存云教授研制4．受傾覆力矩的螺栓組連接單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為F2F0

F0

σp

(

F

0引起)F2mσp2(

F1m引起)σp1(

F1引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi

Li

螺栓承受的載荷與距離成正比潘存云教授研制潘存云教授研制4．受傾覆力矩的螺栓組連接單個(gè)螺65潘存云教授研制F1m

強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力Fm

F2m

F1

F

F2

C2

單個(gè)螺栓的受力分析Om

力變形Ob

作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即未加傾覆力矩時(shí)，工作點(diǎn)在A?！芃i=0施加傾覆力矩M時(shí)，左邊的螺栓，工作點(diǎn)移至B1

和C1

右邊的螺栓，工作點(diǎn)移至B2

和C2

C1

B2

B1

求得最大工作載荷A

F0

潘存云教授研制F1m強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力FmF2mF166防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，應(yīng)校核受載后地基接合面壓應(yīng)力的最大值和最小值：地基接合面受載前由預(yù)緊力產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力力矩M加載在地基接合面上產(chǎn)生的附加最大擠壓應(yīng)力表5-6（P79）連接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力[σP]67防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，應(yīng)校核受載后1.將復(fù)雜工作載荷轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單載荷的組合。2.1普通螺栓：

1）根據(jù)軸向載荷和傾覆力矩來確定螺栓的工作拉力；

2）根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩來確定連接所需的預(yù)緊力；3）找出受總拉力最大的螺栓；4）對(duì)受總拉力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。2.2鉸制孔用螺栓：

1）按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來確定螺栓的工作剪力；2）找出受工作剪力最大的螺栓；3）對(duì)受工作剪力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。復(fù)雜工作載荷作用下螺栓組強(qiáng)度計(jì)算說明681.將復(fù)雜工作載荷轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單載荷的組合。復(fù)雜工作載荷作用下§5－6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓組所受的載荷包括軸向載荷橫向載荷彎矩轉(zhuǎn)矩但對(duì)其中每一個(gè)具體螺栓而言，其受載形式不外乎是受軸向力或受橫向力。§5－6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓組所受的載荷包括軸向載荷橫向69在軸向力作用下，螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形或斷裂；在橫向力作用下，螺栓桿和孔壁的貼合面上可能發(fā)生壓潰或螺栓桿被剪斷等；（采用鉸制孔用螺栓時(shí)）根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在靜載荷下螺栓連接很少發(fā)生破壞，只有在嚴(yán)重過載時(shí)才會(huì)發(fā)生。就破壞性質(zhì)而言，約有90%的螺栓屬于疲勞破壞。在軸向力作用下，螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形或斷裂；在橫70螺栓連接的主要失效形式受拉螺栓塑性變形螺紋部分疲勞斷裂受剪螺栓剪斷壓潰螺桿和孔壁的貼合面斷裂螺栓連接的主要失效形式受拉螺栓塑性變形螺紋部分疲勞斷裂受71螺栓連接的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則受拉螺栓：受剪螺栓：保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度螺栓連接的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則受拉螺栓：受剪螺栓：保證螺栓的靜力或疲勞72螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算：（1）根據(jù)連接的類型、連接的裝配情況（預(yù)緊或不預(yù)緊）、載荷狀態(tài)等條件，確定螺栓的受力；（2）按相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面的直徑（螺紋小徑）或校核其強(qiáng)度。螺栓的其他部分（螺紋牙、螺栓頭、光桿）和螺母、墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸，是根據(jù)等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，通常都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，可按螺栓螺紋的公稱直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定。螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算：（1）根據(jù)連接的類型、連接的裝配情況（預(yù)73潘存云教授研制一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件式中d1——螺紋小徑mm，[σ]——許用應(yīng)力二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算FF設(shè)計(jì)公式1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接3.承受工作剪力的緊螺栓連接潘存云教授研制一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件式中d174螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。拉應(yīng)力1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力對(duì)于M10~M64的普通鋼制螺紋，可取：Tanρ’≈f‘=0.17，d2/d1=1.04~1.08,tanψ≈0.05得：

τ≈0.5σ分母為抗剪截面系數(shù)計(jì)算應(yīng)力由此可見，對(duì)于M10~M64普通螺紋的鋼制緊螺栓連接，在擰緊時(shí)，雖然同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)，可以只考慮拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將預(yù)緊力增大30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。強(qiáng)度條件螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。拉應(yīng)力1.僅承75潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制

預(yù)緊狀態(tài)潘存云教授研制特別注意，螺栓總拉力：F2≠

F0+F加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長(zhǎng)λb→被連接件受壓縮短λm加載F

后:螺栓總伸長(zhǎng)量增加為總拉力為被連接件壓縮量減少為

殘余預(yù)緊力減少為F1

很顯然F1<F0被連接件放松了?λ+λbλm-?λF0F0受載變形松弛狀態(tài)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F2F2F2=F+F1F1F1FFλmλb?λ?λ

F0F02.受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存76潘存云教授研制潘存云教授研制λb?λ連接件變形力螺栓變形力?Fb?Fm螺栓變形力F2F1FF0F0F0λbarctanCbarctanCmλmλm潘存云教授研制潘存云教授研制λb?λ連接件變形力螺栓變形力?77圖5-26(c)單個(gè)螺栓連接受力變形線圖螺栓剛度θmF1FF2ΔFF0力變形λbλmλ′mθbΔλ被連接件剛度螺栓總拉力：F2=F1+F=F0+ΔF78圖5-26(c)單個(gè)螺栓連接受力變形線圖螺栓剛度θmFθmF1FF2ΔFF0力變形λbλmλ′mθbΔλ由幾何關(guān)系得79θmF1FF2ΔFF0力變形λbλmλ′mθbΔλ由幾何螺栓預(yù)緊力螺栓總拉力θmF1FF2ΔFF0力變形λbλmλ′mθbΔλ螺栓的相對(duì)剛度80螺栓預(yù)緊力螺栓總拉力θmF1FF2ΔFF0力變形λbλmλ靜強(qiáng)度條件重要場(chǎng)合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。（略）設(shè)計(jì)公式靜強(qiáng)度條件重要場(chǎng)合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。（略）設(shè)81潘存云教授研制潘存云教授研制3．承受工作剪力的緊螺栓連接螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為F——螺栓所受的工作剪力，單位為N；Lmin鉸制孔用螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin≥1.25d0d0——螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin——螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm。潘存云教授研制潘存云教授研制3．承受工作剪力的緊螺栓連接螺栓82例題1：（14分）某個(gè)受軸向工作拉力作用的緊螺栓連接，螺栓剛度為Cb，被連接件剛度為Cm，若Cb=Cm，預(yù)緊力F0=10000N，軸向工作拉力F=11000N。計(jì)算該螺栓中的總拉力F2和被連接件中的殘余預(yù)緊力F1，并確定螺栓的最小直徑d1應(yīng)為多大？（設(shè)螺栓材料的屈服極限σs=240MPa，取安全系數(shù)S=1.5）例題1：（14分）某個(gè)受軸向工作拉力作用的緊螺栓連接，螺栓剛83例題2：（15分）圖示為一減速器端蓋的螺栓連接。作用在端蓋上的軸向載荷F∑=10KN，采用M10的螺釘將端蓋固定在箱體上，螺釘?shù)男絛1=8.4mm，材料的許用拉應(yīng)力[σ]=100MPa，要求殘余預(yù)緊力F1=0.4F（F為螺釘?shù)妮S向工作載荷）。試根據(jù)螺紋連接的強(qiáng)度要求，確定所需M10螺釘?shù)膫€(gè)數(shù)。例題2：（15分）圖示為一減速器端蓋的螺栓連接。作用在端蓋上84例題3：（15分）如圖示，一牽曳鉤用兩個(gè)M10的普通螺栓（d1=8.376mm）固定于機(jī)體上。已知結(jié)合面間的摩擦系數(shù)為0.15，可靠性系數(shù)為1.2，螺栓材料的屈服極限σs=360MPa

，安全系數(shù)S=3，試計(jì)算該螺栓組連接允許的最大牽曳力Fmax。例題3：（15分）如圖示，一牽曳鉤用兩個(gè)M10的普通螺栓（d85例題4：（16分）例題4：（16分）86例題5例題587例題6例題688例題7例題789螺紋連接和螺旋傳動(dòng)-課件90§5－7螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力一、螺紋連接件材料螺栓、螺柱、螺釘常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；特殊用途(防磁、導(dǎo)電):特殊鋼、銅合金、鋁合金等。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為9級(jí)。3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9沖擊振動(dòng)場(chǎng)合用：15Cr、40Cr、30CrMnSi等合金鋼。普通墊圈：Q235、15、35彈簧墊圈：

65Mn§5－7螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力一、螺紋連接件材料螺栓、91選用原則：一般用途：通常選用4.8級(jí)左右的螺栓，重要場(chǎng)合：要選用高的性能等級(jí)，如在壓力容器中常采用8.8級(jí)的螺栓。螺母的性能等級(jí)分為7級(jí)。456891012選用原則：螺母的性能等級(jí)分為7級(jí)。492二、螺紋連接件的許用應(yīng)力

螺紋連接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)(靜、變載荷)、裝配情況(松、緊連接)、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。許用拉應(yīng)力許用切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力被連接件為鋼被連接件為鑄鐵Sτ,Sp——安全系數(shù)，其取值詳見下頁表。二、螺紋連接件的許用應(yīng)力螺紋連接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)(93潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)S

碳素鋼5~44~2.52.5~2碳素鋼12.5~8.58.58.5~12.5M6~M16M16~M30M30~M60M16~M16M16~M30M30~M60不控制預(yù)緊力的計(jì)算控制預(yù)緊力的計(jì)算受載類型靜載荷變載荷松螺栓連接1.2~1.7合金鋼5.7~55~3.43.4~3合金鋼10~6.86.86.8~101.2~1.51.2~1.5(Sa=2.5~4)鋼：Sτ=2.5，Sp=1.25鋼：Sτ=3.5~5，Sp=1.5鑄鐵：Sp=2.0~2.5鑄鐵：Sp=2.5~3鉸制孔用螺栓連接受軸向及橫向載荷的普通螺栓連接緊螺栓連接潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)S碳素鋼5~94§5－8提高螺栓連接強(qiáng)度的措施承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式：疲勞斷裂容易斷裂部位：一、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅軸向工作載荷F的變化范圍0~FCb+CmCbF0~F0+F總拉伸載荷的F2變化范圍

Cb

↓

或

Cm

↑→F2變化范圍?F

↓提高螺栓連接強(qiáng)度的措施有哪些呢？65%20%15%§5－8提高螺栓連接強(qiáng)度的措施承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞95潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F0

θm

θb措施一：降低螺栓剛度（

C’b<Cb,θ’b

<θb

）措施二：提高被連接件剛度（C’m

>Cm,θ’m

>θm

）

措施三：綜合措施（

C’b

<Cb,C’m

>Cm,F’0

>F0

）?FFF1

F2

F’2F’?F

θ’m

F’1θ’

bF’0θm

F’2F’

?F’F’1

θ’b

F0

θm

θb?FFF1

F2

F’F’1?F’F0

θb?FFF1

F2

θm

潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F0θmθb措96dd潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制0.8d0.7d采用柔性結(jié)構(gòu)：加彈性元件、或采用柔性螺栓。2.有密封要求時(shí)，采用金屬薄墊片3.或者采用O形密封圈宜采取措施:因密封采用軟墊片將降低被連接件的剛度，這時(shí)可采用dd潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制97潘存云教授研制普通螺母二、改善螺紋牙間的載荷分布措施:

采用均載螺母加厚螺母不能提高連接強(qiáng)度！螺栓桿螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2潘存云教授研制螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F5螺栓桿F潘存云教授研制螺栓桿F螺母體均載螺母均載原理螺母和螺桿均為拉伸變形，有助于減小兩者螺距變化，使受載均勻。加厚螺母潘存云教授研制普通螺母二、改善螺紋牙間的載荷分布措施:采用98潘存云教授研制10~15?懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母10~15?內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理相同

螺母也受拉均載元件懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜與環(huán)槽螺母鋼絲螺套

加工復(fù)雜，僅限于用在重要場(chǎng)合或大型連接。潘存云教授研制10~15?懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母10~1599潘存云教授研制采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制三、減小應(yīng)力集中1.增大過渡圓角2.切制卸載槽r此外，避免或減小附加應(yīng)力3.卸載過渡結(jié)構(gòu)要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。潘存云教授研制支承面不平切削加工支承面潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制100四、采用合理的制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高30%比車削表面處理：氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。球面墊圈采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的裝配精度。潘存云教授研制腰環(huán)螺栓潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制四、采用合理的制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高30%101課間休息0000595857565554535251504948474645444342414039383736353433323130292827262524232221201918171615141312111009080706050403020105040302010000595857565554535251504948474645444342414039383736353433323130292827262524232221201918171615141312111009080706050403020100595857565554535251504948474645444342414039383736353433323130292827262524232221201918171615141312111009080706050403020100595857565554535251504948474645444342414039383736353433323130292827262524232221201918171615141312111009080706050403020100595857565554535251504948474645444342414039383736353433323130292827262524232221201918171615141312111009080706050403020100●●課間休息00005958575655545352515049102例題（P92）：圖示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵拖架，已知總載荷F=4800N，其作用線與垂直線的夾角α=50o，底板高h(yuǎn)=340mm，寬b=150mm，試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。h=340b=150220150α=50°FΣ160M280103例題（P92）：圖示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵拖架，已知總載解：1）螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)h=340b=150220150α=50°FΣ160M280如圖所示結(jié)構(gòu)，螺栓數(shù)z=4，對(duì)稱布置。104解：1）螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)h=340b=150220150α=52）螺栓受力分析h=340b=150220150α=50°FΣ160M280軸向力橫向力傾覆力矩（1）螺栓組所受力和力矩1052）螺栓受力分析h=340b=150220150α=50°F（2）在軸向力FΣh作用下，各螺栓所受的工作拉力上面螺栓所受軸向工作載荷（3）在傾覆力矩M作用下，上面螺栓所受載荷106（2）在軸向力FΣh作用下，各螺栓所受的工作拉力上面螺栓所受由表5-5查得接合面間摩擦系數(shù)f=0.16，取Cb/（Cb+Cm）=0.2，Ks=1.2，則各螺栓所需的預(yù)緊力（4）在橫向力FΣv作用下，底板連接面不滑移的條件340150220105107N·cm3677N3085N107由表5-5查得接合面間摩擦系數(shù)f=0.16，取Cb/（Cb+（5）上面螺栓所受的總拉力F23）確定螺栓直徑選擇材料Q235，性能等級(jí)4.6的螺栓，由表5-8查得材料屈服極限σS=240MPa，由表5-10查得安全系數(shù)S=1.5，螺栓材料的許用應(yīng)力108（5）上面螺栓所受的總拉力F23）確定螺栓直徑選擇材料Q23螺栓危險(xiǎn)截面的直徑按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（GB/T196—2003），選用螺紋公稱直徑d=12mm（螺紋小徑d1=10.106mm>8.6mm）確定螺栓的公稱直徑后，螺栓的類型、長(zhǎng)度、精度以及相應(yīng)的螺母、墊圈等結(jié)構(gòu)尺寸，可根據(jù)底板厚度、螺栓在立柱上的固定方法及防松裝置等全面考慮。109螺栓危險(xiǎn)截面的直徑按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（GB/T196—204）校核螺栓組連接接合面的工作能力340150220105107N·cm3677N3085N（1）連接面下端擠壓應(yīng)力不超過許用值，防止接合面壓碎。1104）校核螺栓組連接接合面的工作能力3401502201051由表5-6查得[σp]=0.5σB=0.5×250MPa=125MPa。σpmax<<[σp]，連接接合面下端不會(huì)壓碎。111由表5-6查得[σp]=0.5σB=0.5×250MPa=（2）連接面上端應(yīng)保持一定的殘余預(yù)緊力，防止托架受力時(shí)接合面間產(chǎn)生間隙。接合面上端受壓最小處不會(huì)產(chǎn)生間隙。112（2）連接面上端應(yīng)保持一定的殘余預(yù)緊力，防止托架受力時(shí)接合面5）校核螺栓所需的預(yù)緊力已知螺栓屈服極限σs=240MPa，危險(xiǎn)截面面積取預(yù)緊力下限對(duì)碳鋼螺栓要求要求的預(yù)緊力F0=6520N，小于上值，滿足要求。1135）校核螺栓所需的預(yù)緊力已知螺栓屈服極限σs=240MPa如圖所示的6個(gè)普通螺栓組連接，承受載荷F=1000N，接合面摩擦系數(shù)f=0.2，防滑系數(shù)Ks=1.2。1）試判斷哪個(gè)方案合理?2）若改用鉸制孔螺栓組連接，結(jié)果如何？F500FT200FFT200100114如圖所示的6個(gè)普通螺栓組連接，承受載荷F=1000N，接合面3）右側(cè)螺栓受到的最大載荷解：1）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷FT普通螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案I1153）右側(cè)螺栓受到的最大載荷解：1）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷F153.43°1）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷3）右側(cè)螺栓受到的最大載荷普通螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案II116F153.43°1）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷2）轉(zhuǎn)矩作用下1）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷3）右側(cè)螺栓受到的最大載荷鉸制孔螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案IFT1171）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷31）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷3）右側(cè)螺栓受到的最大載荷鉸制孔螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案IIF153.43°1181）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷3如圖所示支架用四個(gè)普通螺栓連接在立柱上。已知載荷F=1240N，連接的尺寸如圖所示，接合面摩擦系數(shù)f=0.2，螺栓材料的屈服極限σs=270MPa，安全系數(shù)S=1.5，螺栓的相對(duì)剛度為0.3，防滑系數(shù)Ks=1.2。求所需要的螺紋小徑。F119如圖所示支架用四個(gè)普通螺栓連接在立柱上。已知載荷F=1240各螺栓所需的預(yù)緊力1）保證連接面不滑移所需預(yù)緊力F連接面不滑移的條件解：120各螺栓所需的預(yù)緊力1）保證連接面不滑移所需預(yù)緊力F連接面不滑傾覆力矩2）在傾覆力矩M作用下，螺栓所受最大軸向載荷F121傾覆力矩2）在傾覆力矩M作用下，螺栓所受最大軸向載荷F1213）左側(cè)螺栓所受的總拉力F24）確定螺栓的最小直徑螺栓材料的許用應(yīng)力螺栓的最小直徑1223）左側(cè)螺栓所受的總拉力F24）確定螺栓的最小直徑螺栓材料的例：如圖所示，一牽引鉤用2個(gè)M10（dl=8.376mm）的普通螺栓固定于機(jī)架上。已知接合面間的摩擦系數(shù)f=0.15，防滑系數(shù)Ks=1.3，螺栓采用性能等級(jí)為4.6的中碳鋼，螺栓許用應(yīng)力為屈