淺談螺紋聯接報告人:張帆1******主要內容******聯接與螺紋聯接螺紋聯接的類型及標準聯接件螺紋聯接的預緊螺紋聯接的防松螺栓聯接的強度計算螺栓組聯接的結構設計和受力分析螺紋聯接的材質失效形式螺栓的非線性動力學分析

2******聯接與螺紋聯接

******1.聯接的概念與分類

聯接是將兩個或兩個以上的零件連成一體的結構。為了滿足結構、制造、安裝、運輸和維修等方面的要求，在機械設備中廣泛采用各種聯接。3******聯接與螺紋聯接

******按是否具有可拆性，聯接分為可拆聯接和不可拆聯接兩類。允許屢次裝拆而不必損壞聯接的組成零件，且不會影響使用性能的聯接那么稱為可拆聯接，如螺紋聯接、鍵聯接和銷聯接等。必須損壞聯接的組成零件才能拆開的聯接那么稱為不可拆聯接，如焊接、膠接和鉚接等。4******聯接與螺紋聯接

******2.螺紋2.1螺紋的形成

螺紋d25******聯接與螺紋聯接

******螺旋線----一動點在一圓柱體的外表上，一邊繞軸線等速旋轉，同時沿軸向作等速移動的軌跡。螺紋----一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。6******聯接與螺紋聯接

******2.2螺紋的分類按螺紋的牙型分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋管螺紋78******聯接與螺紋聯接

******按螺紋的旋向分左旋螺紋右旋螺紋9******聯接與螺紋聯接

******按螺旋線的根數分n線螺紋:S=nP一般:n≤4單線螺紋多線螺紋10******聯接與螺紋聯接

******按回轉體的內外外表分外螺紋內螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋副11******聯接與螺紋聯接

******按螺旋的作用分

聯接螺紋傳動螺紋12******聯接與螺紋聯接

******按母體形狀分圓柱螺紋圓錐螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋13******聯接與螺紋聯接

******2.3螺紋的主要幾何參數14******聯接與螺紋聯接

******〔1〕大徑d(D)：它是與外螺紋牙頂或內螺紋牙底相重合的假想圓柱的直徑，一般定為螺紋的公稱直徑。〔2〕小徑d1(D1)：它是與外螺紋牙底或內螺紋牙頂相重合的假想圓柱的直徑，—般取為外螺紋危險剖面的計算直徑。(3)中徑d2(D2)：螺紋的牙厚與牙間相等處的假想圓柱直徑。(4)螺距P：相鄰兩牙在中徑上對應兩點間的軸向距離。(5)螺紋線數n：沿一條螺旋線形成的螺紋稱為單線螺紋，n＝1。沿兩條或兩條以上，在周向等角度分布，在軸向等間距分布的螺旋線形成的螺紋稱為多線螺紋。聯接螺紋要求自鎖，一般用單線螺紋；傳動螺紋要求傳動效率高，多用雙線螺紋或三線螺紋。為便于制造，一般線數不超過4線。15******聯接與螺紋聯接

******16******聯接與螺紋聯接

******(6)導程s：同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑上對應兩點間的軸向距離。假設螺旋線數為n，那么s＝nP。(7)螺旋升角：在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角，其展開形狀如下圖。計算式為17******聯接與螺紋聯接

******(8)牙型角α：軸向剖面內，螺紋牙型兩側邊的夾角。(9)牙型斜角β：軸向剖面內，螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。對三角形、梯形等對稱牙型，β＝α／2。18******聯接與螺紋聯接

******3.螺紋的精度等級螺紋的精度分為A、B、C三級，精度依次減小。A級螺紋公差小，精度最高，用于配合精確，防振動等場合。B級螺紋適于受載較大且經常拆卸，調整或承受變載荷的聯接。C級螺紋用于一般聯接，最常用。19******聯接與螺紋聯接

******4.螺紋聯接綜述螺紋是最古老的機械要素之一，螺紋聯接是幾乎任何現代機械產品不可缺少的聯接方式。由于螺紋聯接同機械產品的可靠性與經濟性的密切關系，使這曾一度被輕視的問題受到新的關注。螺紋聯接是利用螺紋零件構成的可拆聯接，其主要功能是把假設干個零件固聯在一起。螺紋聯接結構簡單、工作可靠、裝拆方便、本錢低廉，廣泛用于各種機械中。其缺點是在工作狀態下可能會產生松動，特別是在振動、沖擊、變載荷以及溫差過大的情況下，更易產生松動，甚至螺母脫落，使設備失效，甚至產生惡性故障。20******聯接與螺紋聯接

******聯接螺紋采用自鎖性能好的三角形螺紋，主要有普通螺紋和管螺紋。其中普通螺紋根據螺距不同又有粗牙普通螺紋和細牙普通螺紋之分，一般的聯接多用粗牙普通螺紋；與同一公稱直徑的粗牙普通螺紋相比，細牙普通螺紋螺距小，小徑和中徑較大，升角小，自鎖性能好，強度高，所以多用于薄壁零件、微調機構或受載荷作用的聯接中，其缺點是不耐磨易滑扣。管螺紋分為55°非密封管螺紋和55°密封管螺紋兩種，主要用于有密封要求的水、氣和油管道的聯接。21******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******螺紋聯接的類型22******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******23******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******24******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******25******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******26******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******27******螺紋聯接的類型及標準聯接件

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28******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******2.螺紋聯接件29******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******30******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******31******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******32******螺紋聯接的類型及標準聯接件

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地腳螺栓T型螺栓

起吊螺釘33******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******34******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******35******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******36******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******37******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******潘存云教授研制38******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******潘存云教授研制39******螺紋聯接的類型及標準聯接件

******40******螺紋聯接的預緊******1.根本概念日本緊固件研究協會于1997年所做的螺紋聯接實況調查結果的選錄。從所調查的118家企業中得到的經驗數據是約有60%的損壞是螺紋方面的。可以判定，作為這個主要故障因素的最多的是由于緊固不良。可以推測，由于螺紋緊固不良而發生旋松，并由此發生疲勞破壞到達一半以上，成為螺紋聯接體故障的主要原固。由此可見，對螺紋緊固進行研究是必要的。41******螺紋聯接的預緊******42******螺紋聯接的預緊******預緊力：大多數螺紋聯接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力。預緊的目的：目的是為了增強聯接的剛性，增加緊密性和提高防松能力。對于受軸向拉力的螺栓聯接，還可以提高螺栓的疲勞強度；對于受橫向載荷的普通螺栓聯接，有利于增大聯接中接合面間的摩擦。43******螺紋聯接的預緊******在施加的全部擰緊力矩中，用于產生螺栓軸向力的約占10%；用于克服螺旋副間摩擦力矩的約占40%；用于克服螺母與支承面間摩擦力矩的約占50%。44******螺紋聯接的預緊******45******螺紋聯接的預緊******2.關于預緊力參數的一些規定通常，擰緊后的螺紋聯接件的預緊應力不得超過其材料屈服極限的80％，并且在擰緊的過程中應均勻施力。對于一般連接用鋼制螺栓連接的預緊力，推薦按以下關系確定：碳素鋼螺栓：合金結鋼螺栓：46******螺紋聯接的預緊******預緊力的大小可以通過擰緊力矩來控制，對普通粗牙螺紋鋼制螺栓，預緊力P與擰緊力矩T的關系為：T=kPd47******螺紋聯接的預緊******3.預緊力控制方法:1)憑手感經驗；2)測力矩扳手;3)定力矩扳手；4)測定伸長量。測力矩扳手定力矩扳手48******螺紋聯接的預緊******4.緊固力學根底49******螺紋聯接的預緊******歷來使用的彈性聯接方式，這是一種在屈服點(或彈性極限應力)以下的彈性區域內進行的方式。當外力作用時，螺紋零件上的軸力不會超過所設計的彈性極限，平安率具有充分的余地。因此，通常的螺紋零件是使用在屈服點或彈性極限應力百分之六、七十以下的范圍里的所以，對螺紋零件的拉伸強度(標準值)與緊固力來說，約相當于機械性能的百分之四、五十。強度的利用率不高是必然的。再那么，在彈性區域的螺紋聯接，根據力矩法緊固，盡管采用的較多，但因力矩系數的偏差而使緊固力矩(預緊拉力)變動，易使聯接性能處于一種不穩定的狀態。50******螺紋聯接的預緊******塑性區域的聯接方式，緊固時產生的軸向應力，使螺紋零件處于屈服點(或彈性極限應力)以上。也就是說，這種方式已經超出了彈性極限的范圍。因此，螺紋零件的拉伸強度(標準值)相對于緊固軸力而言，其機械性能和螺紋部摩擦系數都不相同了，到達了百分之八、九十，甚至更高。與在彈性區域聯接相比，其強度利用率要高得多。不過，此種方式的緊固軸力由于已處在塑性區域，因此，為到達預期的效果，必須要充分全面地考慮到螺紋聯接體的塑性現象及其總的影響、塑性區域時產生的軸向應力，使螺紋零件處于屈服點(或彈性極限應力)以上。也就是說，這種方式已經超出了彈性極限的范圍。因此，螺紋零件的拉伸強度(標準值)相對于緊固軸力而言，其機械性能螺紋部摩擦系數都不相同了，到達了百分之八、九十，甚至更高。與在彈性區域聯接相比，其強度利用率要高得多，不過，此種方式的緊固軸力由于已處在塑性區域，因此，為到達預期的效果，必須要充分全面地考慮到螺紋體的塑性現象及其總的影響，塑性區域里內力與外力的關系、軸力的給予方法、緊固方法，等等。51******螺紋聯接的預緊******5.扭矩法通過控制外加緊固扭矩以控制緊固力的方法稱為扭矩法。以普通扳手、人力緊固實質上也是扭矩法，只是對外加扭矩難于定量控制。扭矩法因可用簡單的扭矩扳手(或可控扭矩的緊固機械)實現扭矩控制，是緊固要求較高的螺紋緊固件采用歷史最久的方法。隨著扭矩扳手技術的開展，由彈性桿指針式扭矩扳手到定值扭矩扳手以至最近數顯式扭矩扳手，扭矩的可控精度不斷提高(現已到達±1％)。但這僅能降低外加扭矩的誤差，無法避開由扭矩轉化為緊固力時所產生的誤差，這是扭矩法的根本缺乏之處。盡管如此，扭矩法仍是現在使用最廣泛的方法。52******螺紋聯接的預緊******6.轉角法轉角法基于螺栓可在屈服變形區域內仍能提供可靠緊固的理論，利用緊固進入螺栓屈服點后緊固轉動角度同緊固力在相當大范圍內，較大的角度變化對應緊固力較小變化的原理，通過控制緊固的轉動角較精確地控制緊固力，同時由于避開了摩擦因素的影響，緊固力精度得以大幅提高。目前，汽車上特別重要的緊固件(如發動機氣缸蓋螺栓)，通過技術引進，已在國內較多采用轉角法緊固。53******螺紋聯接的預緊******7.斜率法轉角法適于用螺栓屈服點范圍緊