《螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)（96頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、機(jī) 械 設(shè) 計(jì)2021年 4月 25日 聯(lián) 接 的 分 類(lèi) 和 意 義靜 聯(lián) 接動(dòng) 聯(lián) 接 可 拆 聯(lián) 接 (螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接）不 可 拆 聯(lián) 接（鉚接、焊接、膠接）聯(lián) 接 的 選 擇（根據(jù)使用要求與經(jīng)濟(jì)要求來(lái)選擇、根據(jù)聯(lián)接的加工條件和被聯(lián)接零件的材料、形狀和尺寸等） 聯(lián) 接 的 設(shè) 計(jì) 要 求1強(qiáng)度條件（等強(qiáng)度條件）2經(jīng)濟(jì)性3剛度條件或緊密性條件 機(jī) 械 設(shè) 計(jì)2021年 4月 25日 一常用螺紋A聯(lián)接螺紋1普通螺紋 (粗牙 細(xì)牙)2管螺紋3 錐螺紋1梯形螺紋3矩形螺紋2鋸齒形螺紋B傳動(dòng)螺紋 二螺紋參數(shù)大徑d：公稱(chēng)直徑中徑d2：幾何與配合小徑d1：危險(xiǎn)截面線數(shù)n：n4螺距P導(dǎo)程S：S=n*P

2、旋向（左、右旋）牙型角牙側(cè)角升角 22 dnPdStg 一基本類(lèi)型（請(qǐng)掌握各聯(lián)接的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合）1螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接(受剪螺栓聯(lián)接)2雙頭螺柱聯(lián)接（常拆場(chǎng)合）3螺釘聯(lián)接（不常拆場(chǎng)合）4緊定螺釘聯(lián)接圖例見(jiàn)下頁(yè) 有間隙無(wú)間隙普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接(受剪螺栓聯(lián)接) 雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接 二標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件1精度等級(jí)：A、B、C （精度由高低）A類(lèi)用于要求配合精確、防止振動(dòng)的重要場(chǎng)合B類(lèi)用于受載大且常拆、調(diào)整或變載荷的場(chǎng)合C類(lèi)用于一般的螺紋聯(lián)接的場(chǎng)合2常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件（具體見(jiàn)書(shū)上表格P6465） 一預(yù)緊目的1增加聯(lián)接可靠性2增加聯(lián)接緊密性二擰緊力

3、矩T do預(yù)緊力QP（書(shū)上為F0） dQ2.0 dD dDQf31)(tg2dQ TTT p 2020 3030pcv2p 21 -+ + rT1為螺旋副間的摩擦力矩T2為螺母與支承面間的摩擦力矩 三控制方法（控制預(yù)緊力QP的大?。┮话鉷0.8sA1 1sp 1sp A)6.05.0(Q A)7.06.0(Q 合金鋼碳素鋼 測(cè)力矩扳手 定力矩扳手 測(cè)量伸長(zhǎng)量（QP=l*Cb） 一防松目的防松根本問(wèn)題：防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)二防松方法：有三種（圖例見(jiàn)下頁(yè)）1摩擦防松2機(jī)械防松3鉚沖防松（破壞螺紋副） 摩擦防松 機(jī)械防松 串聯(lián)鋼絲 一普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算D 0QpQp/2QP 失 效 形 式 ：螺

4、紋部分的塑變或斷裂， 危險(xiǎn)截面為螺紋小徑d1 所對(duì)應(yīng)的面積A=d21/4設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 ：保證靜強(qiáng)度或疲勞強(qiáng)度 (一)松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（螺母不需要擰緊、在承受工作載荷前，螺栓不受力） 強(qiáng)度條件4 21 dFca式中 d1螺紋小徑，mm 螺栓材料的許用拉應(yīng)力，MPa F軸向工作載荷，N (二)緊螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（螺母需要擰緊、承受工作載荷前，螺栓受預(yù)緊力QP）1僅受預(yù)緊力時(shí)緊螺栓聯(lián)接 21pd4Q 拉應(yīng)力31 v2pT1 d16 )(tg2dQWT r +扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 5.0 64M10M 普通螺紋的鋼制螺栓對(duì) 3.13 22ca +由第四強(qiáng)度理論得到 設(shè)計(jì)式校核式強(qiáng)度條件 Q3.14d d

5、4 Q3.1 p1 21pca 1.3的含義危險(xiǎn)截面在小徑d1處計(jì)算求得d1后應(yīng)查標(biāo)準(zhǔn)d1 ,然后確定大徑d如何求出預(yù)緊力Qp？實(shí)際中何種情況使用上述公式？問(wèn)注意 2受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接A單個(gè)螺栓受力變形圖 B單個(gè)螺栓受力變形線圖 Fcc cF Fcc cF mb m mb b+ + + )cc(FFF cF cF mbmb由變形協(xié)調(diào)方程可得mm bb ctg ctg CF 知由 Fcc cQQ Fcc cQQ Fcc cQQ FQQ mb mpp mb mpp mb bpp +- + + +得到 FQQ1cc ccc QQ0cc ccc 10,cc cccQQ Q pmb bmb

6、pmb bmbmb b mbpp + +-+- -時(shí)時(shí)其值介于螺栓相對(duì)剛度被聯(lián)接件剛度螺栓剛度被聯(lián)接件的殘余預(yù)緊力預(yù)緊力螺栓總拉力式中書(shū)上為F2書(shū)上為F0書(shū)上為F1 Q Qp+F掌握變形協(xié)調(diào)圖 設(shè)計(jì)式校核式強(qiáng)度條件 Q3.14d d4 Q3.11 21ca 提示 求總拉力Q的二種情況：(1)由Q Qp+F 求：當(dāng)有剛性或緊密性要求時(shí) 不產(chǎn)生縫隙至少Q(mào)p0推薦： F)8.15.1(Q F)0.16.0(Q F)6.02.0(Q ppp有緊密性要求時(shí)載荷不穩(wěn)定時(shí)載荷穩(wěn)定時(shí)pmb bp QFcc cQQ)2(由聯(lián)接可靠性要求求出求由+ 受軸向變載荷（工作拉力）作用的緊螺栓聯(lián)接的計(jì)算 之間變化螺栓總拉

7、力則在之間變化若工作載荷在變化時(shí)當(dāng)QQF0F p 21max d4 Q 最大拉應(yīng)力 21pmin d4Q 最小拉應(yīng)力 21mb b minmaxa dF2cc c 2 + -應(yīng)力幅 s)2)(K( )K(2s dF2cc c mina mintc1ca a21mb ba + -+ + - 或疲勞強(qiáng)度條件 為什么上述螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算僅對(duì)螺栓桿進(jìn)行？ 當(dāng)工作載荷為變載荷時(shí)，強(qiáng)度計(jì)算如何進(jìn)行？受軸向變載荷（工作拉力）作用的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：不僅要進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，還要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。問(wèn)題 二鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算A失效形式： 1螺栓桿剪斷 2螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁的壓潰 1剪切強(qiáng)度條件螺桿的

8、 20d4 F2擠壓強(qiáng)度條件聯(lián)接的 pmin0p Ld F （公式的解釋見(jiàn)下頁(yè)） B強(qiáng)度條件 用擠壓應(yīng)力螺栓桿或孔壁材料的許一般最小高度螺栓桿或孔壁擠壓面的螺栓桿的許用剪應(yīng)力光桿直徑- - -p 0minmin 0100 d25.1LL ddddd式中：如何正確理解聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度公式？問(wèn)注意：取Lmin及 p小者代入計(jì)算投影面積A=d 0*Lmin 三性能等級(jí)及許用應(yīng)力聯(lián)接件材料常用 Q235 103545沖擊振動(dòng)時(shí)15Cr40Cr30CrMnTi性能等級(jí)螺栓 minBminsminB10 100 點(diǎn)后數(shù)字點(diǎn)前數(shù)字例如： 4.65.66.8螺母100minB p Bsp s s ss s 或許

9、用應(yīng)力有、 、 p三種一般而言螺栓與螺母的性能要相配 一螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1宜對(duì)稱(chēng)2受力合理3有合理的間距、邊距4盡量取偶數(shù)，且規(guī)格相同5避免偏心 凸臺(tái)沉頭孔避免偏心 二螺栓組聯(lián)接的受力分析目的：找到受力最大的螺栓及其所受的力假設(shè)：各螺栓規(guī)格相同各螺栓預(yù)緊力相同螺栓組中心與接合面形心重合各螺栓在彈性限度內(nèi)工作 1受橫向載荷時(shí)：分兩種情況A采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)（結(jié)合面不滑移） fziFKQ FKzifQ sp sp 由不滑移條件得通過(guò)由預(yù)緊力QP所產(chǎn)生的結(jié)合面上的摩擦力來(lái)平衡外載荷F，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為QP F8Q 2.1K,15.0f,1i,1z: p s則若例接合面數(shù) 螺栓數(shù)目摩擦

10、系數(shù)防滑系數(shù)預(yù)緊力- -izf 3.11.1K,KQ ssp式中 B采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接（結(jié)合面不滑移）F F/2F /2 通過(guò)剪切力F來(lái)平衡外載荷F，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為F。6zzFF 問(wèn)題： 受橫向載荷時(shí)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？1采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)按僅受預(yù)緊力時(shí)的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。2采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)按鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。 2受旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)：分兩種情況A采用普通螺栓聯(lián)接（不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)） 對(duì)稱(chēng)中心的距離個(gè)螺栓中心到螺栓組第式中由不轉(zhuǎn)動(dòng)條件ir rf TKQ TKrfQrfQrfQ i z1i isp szp2p1p - + 通過(guò)由預(yù)緊力QP所產(chǎn)生的結(jié)合

11、面上的摩擦力矩來(lái)平衡外載荷T，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為QP ri越大，所需p就越小，所以應(yīng)遠(yuǎn)距離分布。討論問(wèn)題： 受旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何 進(jìn)行計(jì)算？采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)按僅受預(yù)緊力時(shí)的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算 B采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接（不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)） TrFrFrF zz2211 + 由力矩平衡通過(guò)剪切力F所產(chǎn)生的力矩來(lái)平衡外載荷T，由于此時(shí)由于螺栓的位置不同，因此每個(gè)螺栓的受力不相等，關(guān)鍵是找受力最大的螺栓所受到的力Fmax變形協(xié)調(diào)條件：每個(gè)螺栓受到的剪切力與其到中心點(diǎn)的距離成正比。 z 1i 2imaxmax rTrF得到maxmaxii2211 rFrFrFrF 由力與變形

12、關(guān)系由變形協(xié)調(diào)條件可知：所以遠(yuǎn)距離分布就越小則越大討論,F,r: maxz1i 2i 問(wèn)題： 受旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)首先找受力最大的螺栓所受到的力Fmax，然后按鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算 3受軸向載荷時(shí)普通螺栓聯(lián)接zFF z根據(jù)假設(shè)可知，每個(gè)螺栓所承擔(dān)的工作拉力皆相等為F，即：?jiǎn)栴}：受軸向載荷時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？求出工作拉力F后按受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。 4受傾覆力矩時(shí)普通螺栓聯(lián)接 MLFLFLF zz2211 + 由力矩平衡通過(guò)左右兩側(cè)螺栓與地基間所產(chǎn)生的力F形成的力偶來(lái)平衡外載荷M，由于此時(shí)由

13、于螺栓的位置不同，因此每個(gè)螺栓的受力不相等，關(guān)鍵是找受力最大的螺栓所受到的力Fmax變形協(xié)調(diào)條件：每個(gè)螺栓受到的工作拉力與其到中心點(diǎn)的距離成正比。A 軸向工作載荷F z 1i 2imaxmax LMLF得到式中Li各螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱(chēng)中心的垂直距離 （ Li與ri 含義不同）maxmaxii2211 LFLFLFLF 由力與變形關(guān)系由變形協(xié)調(diào)條件可知：所以遠(yuǎn)距離分布就越小則越大討論,: max1 2 FLzi i Fcc cQQ Fcc cQQ mb bp mb bp +- +右側(cè)左側(cè)B總拉力Q問(wèn)題： 受傾覆力矩時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？首先找受力最大的螺栓所受到的力Fmax然后按受

14、預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。 C接合面可靠工作條件 pp maxppmaxp WMAzQ + +受壓最大處不被壓碎 0WMAzQ p maxppminp - - 受壓最小處不產(chǎn)生間隙 在實(shí)際使用中，螺栓組所受的載荷是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合，但不論如何復(fù)雜，都可以將其簡(jiǎn)化成上述簡(jiǎn)單受力狀態(tài)，從而分別計(jì)算每個(gè)螺栓的工作載荷，然后將其進(jìn)行向量迭加得到每個(gè)螺栓的總的工作載荷。對(duì)普通螺栓可按軸向載荷以及傾覆力矩來(lái)確定螺栓的工作拉力，按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來(lái)確定聯(lián)接所需的預(yù)緊力，最后求出螺栓的總拉力Q。對(duì)鉸制孔用螺栓按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來(lái)確定螺栓的工作剪力，。說(shuō)明： 一降低應(yīng)力幅21

15、mb ba dF2cc c +1降低cb降低降低降低降低降低amax bb Qc 2增大cm降低降低降低增大增大 amax mm Qc 方法： 增加螺栓長(zhǎng)度 腰狀桿螺栓或空心螺栓 螺母下裝彈性元件方法：采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)3同時(shí)降低cb，增大cm和Qp 1降低cb 2增大cm 3同時(shí)降低cb，增大cm和Qp 二改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象1改善螺母結(jié)構(gòu)：懸置螺母、環(huán)槽螺母、內(nèi)斜螺母2采用鋼絲螺套3合理選配材料 三減小應(yīng)力集中的影響四采用合理的制造工藝方法1采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的方法。2采用強(qiáng)化處理的方法（氮化、氰化、噴丸）1采用大圓角和卸載結(jié)構(gòu)。2在設(shè)計(jì)、制造及裝配上避免產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力 本 章 結(jié) 束