《第2章 螺纹联接PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章 螺纹联接PPT讲稿.ppt（89页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第2章 螺纹联接第1页，共89页，编辑于2022年，星期一工程应用工程应用第2页，共89页，编辑于2022年，星期一工程应用工程应用桑桑塔塔纳纳轿轿车车返回返回第3页，共89页，编辑于2022年，星期一工程应用工程应用机机床床返回返回第4页，共89页，编辑于2022年，星期一工程应用工程应用摩摩托托车车返回返回第5页，共89页，编辑于2022年，星期一工程应用工程应用飞飞机机机机翼翼返回返回第6页，共89页，编辑于2022年，星期一工程应用工程应用发发动动机机气气缸缸返回返回第7页，共89页，编辑于2022年，星期一化化工工管管道道工程应用工程应用返回返回第8页，共89页，编辑于2022年，星
2、期一自自行行车车工程应用工程应用返回返回第9页，共89页，编辑于2022年，星期一锁锁紧紧螺螺母母工程应用工程应用返回返回第10页，共89页，编辑于2022年，星期一汽汽车车轮轮胎胎工程应用工程应用返回返回第11页，共89页，编辑于2022年，星期一 连接是指被连接件与连接件的组合。常见的机械连连接是指被连接件与连接件的组合。常见的机械连接有两类：接有两类：一是机械一是机械动连接动连接，如运动副；，如运动副；二是机械二是机械静连接静连接，本章所学习内容是机械静连接，本章所学习内容是机械静连接问题。问题。连连 接接不可拆连接不可拆连接装拆方便，多次装拆无损于使用装拆方便，多次装拆无损于使用性能。
3、如性能。如螺纹连接、键连接、销连螺纹连接、键连接、销连接接在拆开连接时会损坏连接中的在拆开连接时会损坏连接中的零件或使用性能。如零件或使用性能。如焊接、铆焊接、铆接、粘接接、粘接概概概概 述述述述可拆连接可拆连接（永久性连接永久性连接）第12页，共89页，编辑于2022年，星期一一、螺纹线、螺纹、螺纹副一、螺纹线、螺纹、螺纹副二、螺纹分类二、螺纹分类三、螺纹的主要几何参数三、螺纹的主要几何参数21 螺纹参数螺纹参数第13页，共89页，编辑于2022年，星期一一、螺纹线、螺纹、螺纹副一、螺纹线、螺纹、螺纹副一、螺纹线、螺纹、螺纹副一、螺纹线、螺纹、螺纹副1、螺纹线：、螺纹线：将一倾斜角为将一倾斜
4、角为的直线绕在圆柱体的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋线。上便形成一条螺旋线。2、螺纹：、螺纹：平平面面始始终终通通过过圆圆柱柱体体轴轴线线就就得得到到螺螺纹纹。若若改改变变平平面面图图形形的的形形状状，可可得得到到三三角角形形、梯梯形形、锯齿形锯齿形、矩形、矩形螺纹螺纹。取一个平面图形沿螺旋线运动并使取一个平面图形沿螺旋线运动并使3、螺纹副：、螺纹副：内外螺纹旋合组成螺旋副或内外螺纹旋合组成螺旋副或称螺纹副。称螺纹副。第14页，共89页，编辑于2022年，星期一3 3、常用的螺纹牙型、特点及应用、常用的螺纹牙型、特点及应用梯形螺纹梯形螺纹结构：牙形角特点：效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用
5、：用于传动 矩形螺纹矩形螺纹 结构：牙形角性能：效率较高、牙根强度小、工艺性差 应用：用于传动 矩齿形螺纹矩齿形螺纹 结构：工作面的牙型斜角为3 非工作面的牙型斜角为30 性能：效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用：用于单向受力的螺纹连接或螺旋传动 管管 螺螺 纹纹结构：牙形角性能：自锁性好,牙根强度高，工艺性好 应用：用于连接 三角形螺纹三角形螺纹结构：牙形角特点：连接紧密，内外螺纹无间隙 应用：密封性要求较高的场合 第15页，共89页，编辑于2022年，星期一连接：效率低、自锁性好。传动：效率高、自锁性差。螺纹牙形：三角形、矩形、梯形、锯齿形等3033060三角形梯形锯齿形矩形单线，用于
6、连接双线或多线，常用于传动粗牙：一般情况下使用。细牙：牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。用于变载荷场合。连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。第16页，共89页，编辑于2022年，星期一二、螺纹分类二、螺纹分类1、螺纹的牙型：、螺纹的牙型：2、螺纹的、螺纹的旋向旋向：3、螺纹的、螺纹的线数线数（头数）：（头数）：4、母体形状：、母体形状：6 6、按位置：、按位置：三角形、梯形、锯齿形；三角形、梯形、锯齿形；左旋、右旋；左旋、右旋；单线、等距排列多线；单线、等距排列多线；圆柱螺纹、圆锥螺纹；圆柱螺纹、圆锥螺纹；内螺纹、外螺纹；内螺纹、外螺纹；5、按作用：、按作用：连接螺纹、传动螺纹；连接螺
7、纹、传动螺纹；第17页，共89页，编辑于2022年，星期一1 1、将螺纹轴线竖直、将螺纹轴线竖直放置，螺旋线放置，螺旋线自左向自左向右右逐渐逐渐升高升高的是的是右旋右旋螺纹。反之也成立。螺纹。反之也成立。2 2、从端部沿轴线看去，从端部沿轴线看去，当螺纹当螺纹顺时针顺时针方向方向旋旋转转为为旋进旋进时，此螺纹时，此螺纹为为右旋右旋螺纹。螺纹。左左旋旋右右旋旋旋向判断方法旋向判断方法第18页，共89页，编辑于2022年，星期一双线螺纹双线螺纹单线螺纹单线螺纹第19页，共89页，编辑于2022年，星期一三、螺纹的主要几何参数：三、螺纹的主要几何参数：三、螺纹的主要几何参数：三、螺纹的主要几何参数：
8、1 1）大径（外径）大径（外径）大径（外径）大径（外径）d d 与外与外与外与外（内）（内）（内）（内）螺纹牙顶螺纹牙顶螺纹牙顶螺纹牙顶（底）（底）（底）（底）相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。2 2）小径（内径）小径（内径）小径（内径）小径（内径）d d1 1 与外螺纹牙底相重合的与外螺纹牙底相重合的与外螺纹牙底相重合的与外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。假想圆柱体直径。假想圆柱体直径。假想圆柱体直径。3 3）中径）中径）中径）中径d d2 2 假想圆柱面的直径，该圆柱的母线
9、上假想圆柱面的直径，该圆柱的母线上假想圆柱面的直径，该圆柱的母线上假想圆柱面的直径，该圆柱的母线上牙形沟槽和凸起宽度相等。牙形沟槽和凸起宽度相等。牙形沟槽和凸起宽度相等。牙形沟槽和凸起宽度相等。第20页，共89页，编辑于2022年，星期一4 4 4 4）螺距）螺距）螺距）螺距P P P P 螺纹螺纹螺纹螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。5 5 5 5）导程（）导程（）导程（）导程（S S S S）螺纹上螺纹上螺纹上螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动任一点沿同一条螺旋线转一周所移动任一点
10、沿同一条螺旋线转一周所移动任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。的轴向距离。的轴向距离。的轴向距离。6 6 6 6）线数）线数）线数）线数n n n n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4n4n4n4。螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S=nP S=nP S=nP S=nP 第21页，共89页，编辑于2022年，星期一7 7）螺螺纹纹升升角角中中径径圆圆柱柱面面上上螺螺旋旋线线的的切切线线与与垂垂直直于于螺螺旋线轴线的平面的夹角。
11、旋线轴线的平面的夹角。t tg =nP/d=nP/d2 28 8）牙牙型型角角轴轴向向截截平平面面内内螺螺纹纹牙牙型型相相邻邻两两侧侧边边的的夹夹角角。牙牙型型侧侧边边与与螺螺纹纹轴轴线线的的垂垂线线间间夹夹角角称称为为牙牙侧侧角角（牙牙型型斜斜角角）。对称牙侧角对称牙侧角/2/2第22页，共89页，编辑于2022年，星期一一、一、矩形螺纹矩形螺纹二、二、非矩形螺纹非矩形螺纹22 22 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁三、三、螺旋副螺旋副效率效率第23页，共89页，编辑于2022年，星期一一、矩形螺纹一、矩形螺纹一
12、、矩形螺纹一、矩形螺纹（=0=0=0=0)1、螺纹受力分析、螺纹受力分析摩擦角摩擦角摩擦角摩擦角：f=tg g称为摩擦系数。称为摩擦系数。称为摩擦系数。称为摩擦系数。（1 1）把螺旋副在）把螺旋副在）把螺旋副在）把螺旋副在力矩力矩力矩力矩和和和和轴向载荷轴向载荷轴向载荷轴向载荷作用下的作用下的作用下的作用下的运动，看成作用在中径的水平力推动滑运动，看成作用在中径的水平力推动滑运动，看成作用在中径的水平力推动滑运动，看成作用在中径的水平力推动滑块沿螺纹运动。块沿螺纹运动。块沿螺纹运动。块沿螺纹运动。第24页，共89页，编辑于2022年，星期一FaFFnFrf Fn （2 2）将矩形螺纹沿中径）将
13、矩形螺纹沿中径）将矩形螺纹沿中径）将矩形螺纹沿中径d d2 2展开得一斜面。展开得一斜面。展开得一斜面。展开得一斜面。图中图中图中图中 为螺旋升角，为螺旋升角，为螺旋升角，为螺旋升角，F Fa a为轴向载荷，为轴向载荷，为轴向载荷，为轴向载荷，F F为为为为水平推力，水平推力，水平推力，水平推力，F Fn n为法向反力，为法向反力，为法向反力，为法向反力，F Ff f为摩擦力，为摩擦力，为摩擦力，为摩擦力，f为摩擦系数，为摩擦系数，为摩擦系数，为摩擦系数，为为为为摩擦角，摩擦角，摩擦角，摩擦角，法向反力法向反力法向反力法向反力F Fn n与与与与摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力F Ff f的的的的总反
14、力为总反力为总反力为总反力为F Fr r。第25页，共89页，编辑于2022年，星期一F=Fa tg(+)（3）其受力状况可以理解为：）其受力状况可以理解为：作用在滑块上作用在滑块上F为一驱动力，轴向载荷为一驱动力，轴向载荷 Fa为一阻为一阻力。力。FaFFnFrf Fn v若使滑块等速沿斜面上升，滑块所受三力平衡：可得：+FaFFrF+Fa+Fr=0拧紧时：拧紧时：第26页，共89页，编辑于2022年，星期一F=Fa tg(-)松开时：松开时：相当于使滑块等速沿斜面相当于使滑块等速沿斜面下滑下滑，轴向载荷轴向载荷 FaFa变为变为驱动力，驱动力，F F变为维持变为维持滑块滑块等速运动所需的平
15、衡力。等速运动所需的平衡力。FaFFrf Fnv Fn FFrFa-可得：第27页，共89页，编辑于2022年，星期一F=Fa tg(-)（1）-0，F 0分析：说明滑块在重力作用下下滑，必须给以止动力，防止加说明滑块在重力作用下下滑，必须给以止动力，防止加速下滑。速下滑。（2）-0，F 0 说明滑块说明滑块不能不能在重力作用下下滑。这一现象称为在重力作用下下滑。这一现象称为自自锁锁现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。2 2、螺纹自锁：、螺纹自锁：、螺纹自锁：、螺纹自锁：第28页，共89页，编辑于2022年，星期一第29页，共89页，编辑于2022年
16、，星期一二、非矩形螺纹二、非矩形螺纹（0 0)三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹1 1、螺纹受力分析：、螺纹受力分析：、螺纹受力分析：、螺纹受力分析：唯一差别是：唯一差别是：唯一差别是：唯一差别是：法向力比矩形螺纹大。法向力比矩形螺纹大。法向力比矩形螺纹大。法向力比矩形螺纹大。（忽略升角（忽略升角（忽略升角（忽略升角的影响）的影响）的影响）的影响）第30页，共89页，编辑于2022年，星期一这时这时螺纹的螺纹的摩擦阻力为：摩擦阻力为：在在Fa的的作用下，法向反力比矩形螺纹大：作用下，法向反力比矩形螺纹
17、大：f 称为当量摩擦系数称为当量摩擦系数称为当量摩擦角称为当量摩擦角这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。为牙型斜角为牙型斜角第31页，共89页，编辑于2022年，星期一 用用f 取代取代f，用，用取代取代，就可像矩形螺纹那样对，就可像矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行受力分析非矩形螺纹进行受力分析上升：上升：F=Fa tg(+)下滑：下滑：F=Fa tg(-)2、螺纹、螺纹自锁自锁条件为：条件为：第32页，共89页，编辑于2022年，星期一三、螺旋副效率：三、螺旋副效率：三、螺旋副效率：三、螺旋副效率：螺旋副的效率问题是由于摩擦引起的：螺旋副的效率问题是由于摩
18、擦引起的：上升：上升：在同样的载荷在同样的载荷Fa，同样的牵引速度同样的牵引速度V，走过同样的距离，走过同样的距离S情况下：情况下：F=Fa tg()若不考虑摩擦时：若不考虑摩擦时：若考虑摩擦时：若考虑摩擦时：F=Fa tg(+)没有摩擦时，需要的输入功没有摩擦时，需要的输入功=FS=Fa S tg()考虑摩擦时，需要的输入功考虑摩擦时，需要的输入功=FS=Fa Stg(+)理论上理论上实际上实际上 FaFFr+FaFFr第33页，共89页，编辑于2022年，星期一所以：所以：所以：所以：从上式可以看出：从上式可以看出：从上式可以看出：从上式可以看出：当当当当 不变时，不变时，不变时，不变时，
19、与与与与 的关系的关系的关系的关系如右图所示。如右图所示。如右图所示。如右图所示。取：取：取：取：可得：可得：可得：可得：当当当当=45=45 -时效率时效率时效率时效率最高最高最高最高。常取常取常取常取2525 左。左。左。左。太大会引起太大会引起太大会引起太大会引起制造困难，且效率增高也不制造困难，且效率增高也不制造困难，且效率增高也不制造困难，且效率增高也不显著显著显著显著。第34页，共89页，编辑于2022年，星期一有粗牙普通螺纹有粗牙普通螺纹M10和和M68，请说明在静载荷下这两，请说明在静载荷下这两种螺纹能否自锁（已知摩擦系数种螺纹能否自锁（已知摩擦系数f=0.10.15）例题例题
20、1 11、首先求螺纹升角、首先求螺纹升角。解：解：M10螺纹：螺纹：M68螺纹：螺纹：查手册，得：查手册，得：螺距螺距P=1.5mm，中径，中径d2=9.026mm；螺距螺距P=6mm，中径中径d2=64.103mm。M10螺纹升角：螺纹升角：M68螺纹升角：螺纹升角：第35页，共89页，编辑于2022年，星期一2、求当量摩擦角、求当量摩擦角 。则当量摩擦角则当量摩擦角 为：为：普通螺纹牙型角普通螺纹牙型角=60o牙侧角牙侧角 =30o摩擦系数摩擦系数f取为：取为：0.1因为因为:同理同理:10=3.03o，所以能够所以能够自锁自锁。68=1.707o，所以能够所以能够自锁自锁。单线普通螺纹的
21、升角约在单线普通螺纹的升角约在单线普通螺纹的升角约在单线普通螺纹的升角约在1.5-3.51.5-3.5之间，大大小于当量摩擦角，因此在静之间，大大小于当量摩擦角，因此在静之间，大大小于当量摩擦角，因此在静之间，大大小于当量摩擦角，因此在静载荷下都能保证自锁。载荷下都能保证自锁。载荷下都能保证自锁。载荷下都能保证自锁。第36页，共89页，编辑于2022年，星期一已知梯形螺纹已知梯形螺纹n=1,d=36mm,P=6mm,f=0.08,求：求：1.能否自锁能否自锁?2.起重器的总效率起重器的总效率?例题2 第37页，共89页，编辑于2022年，星期一解：解：解：解：第38页，共89页，编辑于2022
22、年，星期一第39页，共89页，编辑于2022年，星期一一、一、螺纹联结基本类型螺纹联结基本类型二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件 23 23 23 23 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 第40页，共89页，编辑于2022年，星期一一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型a)普通螺栓连接：普通螺栓连接：1、螺栓连接螺栓连接 被连接件通孔不带螺纹，被连接件不太厚，被连接件通孔不带螺纹，被连接件不太厚，装拆方便。装拆方便。螺杆带钉头，螺杆穿过通孔与螺母配合螺杆带钉头，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间
23、隙，并在工作中不许消使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，可多次装拆，应用较广。失，结构简单，可多次装拆，应用较广。第41页，共89页，编辑于2022年，星期一第42页，共89页，编辑于2022年，星期一b)铰制孔用螺栓连接：铰制孔用螺栓连接：装配后无间隙，主要装配后无间隙，主要承受垂直于螺栓轴线的横承受垂直于螺栓轴线的横向载荷，也可作定位用，向载荷，也可作定位用，采用采用基孔制过渡配合基孔制过渡配合铰制铰制孔螺栓连接孔螺栓连接第43页，共89页，编辑于2022年，星期一2 2、螺钉连接、螺钉连接、螺钉连接、螺钉连接 螺钉直接旋入被连接的螺孔，螺钉直接旋入被连接的螺孔，结构
24、比较简单，这种连接结构比较简单，这种连接不宜经不宜经常装拆，以免被连件的螺纹孔磨损常装拆，以免被连件的螺纹孔磨损而修复困难而修复困难。第44页，共89页，编辑于2022年，星期一3 3 3 3、双头螺柱连接、双头螺柱连接、双头螺柱连接、双头螺柱连接 多用于较厚的被连接件或为了多用于较厚的被连接件或为了多用于较厚的被连接件或为了多用于较厚的被连接件或为了结构紧凑而采用盲孔的连接。允许多结构紧凑而采用盲孔的连接。允许多结构紧凑而采用盲孔的连接。允许多结构紧凑而采用盲孔的连接。允许多次装拆，而不会损坏被连接零件。其次装拆，而不会损坏被连接零件。其次装拆，而不会损坏被连接零件。其次装拆，而不会损坏被连
25、接零件。其中一被连接件需要切制螺纹螺杆，中一被连接件需要切制螺纹螺杆，中一被连接件需要切制螺纹螺杆，中一被连接件需要切制螺纹螺杆，螺螺螺螺柱柱柱柱两端无钉头，但均有螺纹，装配时两端无钉头，但均有螺纹，装配时两端无钉头，但均有螺纹，装配时两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母。一端旋入被连接件，另一端配以螺母。一端旋入被连接件，另一端配以螺母。一端旋入被连接件，另一端配以螺母。拆装时只需拆螺母，而不将双头螺栓拆装时只需拆螺母，而不将双头螺栓拆装时只需拆螺母，而不将双头螺栓拆装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。从被连接件中拧出。从被连接件中拧出。从被连接件中拧出
26、。第45页，共89页，编辑于2022年，星期一4 4、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接特点和应用：特点和应用：特点和应用：特点和应用：旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另旋入被连接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一连接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位一连接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位一连接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位一连接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力和转矩置，并可传递不大的力和转矩置，并可传递不大
27、的力和转矩置，并可传递不大的力和转矩第46页，共89页，编辑于2022年，星期一二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件1、螺栓、螺栓2、双头螺柱、双头螺柱3、螺钉、紧定螺钉、螺钉、紧定螺钉4、螺母、螺母5、垫圈、垫圈垫圈作用：垫圈作用：增加被连接件的支撑面积以减少接触处增加被连接件的支撑面积以减少接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。的压强和避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。第47页，共89页，编辑于2022年，星期一第48页，共89页，编辑于2022年，星期一平垫圈平垫圈平垫圈平垫圈 弹簧垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈 圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈 圆螺母圆
28、螺母圆螺母圆螺母六角头螺栓六角头螺栓六角头螺栓六角头螺栓双头螺柱双头螺柱双头螺柱双头螺柱六角螺母六角螺母六角螺母六角螺母六角开槽螺母六角开槽螺母六角开槽螺母六角开槽螺母内六角圆柱头螺钉内六角圆柱头螺钉内六角圆柱头螺钉内六角圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽圆柱头螺钉开槽沉头螺钉开槽沉头螺钉开槽沉头螺钉开槽沉头螺钉紧定螺钉紧定螺钉紧定螺钉紧定螺钉第49页，共89页，编辑于2022年，星期一六角螺母六角螺母标准连接件标准连接件第50页，共89页，编辑于2022年，星期一异形螺母异形螺母标准连接件标准连接件第51页，共89页，编辑于2022年，星期一 2-42-4 螺纹连接的预
29、紧和防松螺纹连接的预紧和防松第52页，共89页，编辑于2022年，星期一螺旋副的拧紧力螺旋副的拧紧力矩矩 一般情况一般情况一般情况一般情况下，螺纹连接下，螺纹连接下，螺纹连接下，螺纹连接都需要拧紧，都需要拧紧，都需要拧紧，都需要拧紧，对重要的螺纹，对重要的螺纹，对重要的螺纹，对重要的螺纹，必须控制预紧必须控制预紧必须控制预紧必须控制预紧力的大小，以力的大小，以力的大小，以力的大小，以保证工作的可保证工作的可保证工作的可保证工作的可靠性。靠性。靠性。靠性。第53页，共89页，编辑于2022年，星期一对于对于M10M64的普通粗牙螺纹，拧紧力矩：的普通粗牙螺纹，拧紧力矩：T=0.2 FT=0.2
30、F0 0 d(N.mm)d(N.mm)式中，式中，d为螺纹公称直径；为螺纹公称直径；F0为预紧力。为预紧力。F0由螺纹连接的要求决由螺纹连接的要求决定。一般是取螺栓材料屈服极限的定。一般是取螺栓材料屈服极限的50%70%。测力矩板手测力矩板手重要的螺纹应采用有效重要的螺纹应采用有效的措施控制预紧力的措施控制预紧力。一、拧紧力矩一、拧紧力矩一、拧紧力矩一、拧紧力矩第54页，共89页，编辑于2022年，星期一二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松 实实际际工工作作中中，外外载载荷荷有有振振动动、变变化化、材材料料高高温温蠕蠕变变等等会会造造成成摩摩擦擦力力减减少少
31、，螺螺纹纹副副中中正正压压力力在在某某一一瞬瞬间间消消失失，摩摩擦擦力力为为零零，从从而而使使螺螺纹纹连连接接松松动动，如如经经反反复复作作用用，螺螺纹纹连连接接就就会会松松驰驰而而失失效效。因因此此，必必须须进进行行防防松，否则会影响正常工作，造成事故松，否则会影响正常工作，造成事故 1 1、防松目的、防松目的 消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。2 2、防松原理、防松原理第55页，共89页，编辑于2022年，星期一 螺纹防松是防止螺纹副的相对转动。常用的方法见教材螺纹防松是防止螺纹副的相对转动。常用的方法见教材
32、P71P71表表5-35-3。3 3、防松办法及措施、防松办法及措施 常用方法常用方法利用摩擦利用摩擦直接锁住直接锁住破坏螺纹副破坏螺纹副第56页，共89页，编辑于2022年，星期一防松方法防松方法螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松第57页，共89页，编辑于2022年，星期一防松方法防松方法螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松第58页，共89页，编辑于2022年，星期一防松方法防松方法螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松第59页，共89页，编辑于2022年，星期一防松方法防松方法螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松第60页，共89页，编辑于2022年，星期一2-5 螺栓连接强
33、度计算螺栓连接强度计算第61页，共89页，编辑于2022年，星期一螺栓的强度计算就是确定小径螺栓的强度计算就是确定小径d d1 1或或大径大径d d1.螺栓杆拉断；螺栓杆拉断；2.接合面滑移；接合面滑移；3.螺纹的压溃和剪断；螺纹的压溃和剪断；4.磨损后的滑扣磨损后的滑扣螺栓的主要螺栓的主要失效形式失效形式有：有：一、松螺栓连接一、松螺栓连接一、松螺栓连接一、松螺栓连接 工作时不需要将螺母拧紧。工作时不需要将螺母拧紧。如吊如吊钩螺栓钩螺栓.螺栓所受拉力螺栓所受拉力工作载荷工作载荷=第62页，共89页，编辑于2022年，星期一松螺栓连接松螺栓连接松螺栓连接松螺栓连接强度条件强度条件强度条件强度条
34、件：其中：其中：许用拉应力许用拉应力,MPad1螺纹小径螺纹小径第63页，共89页，编辑于2022年，星期一例题例题例题例题如下图所示，起重吊钩的起吊重量是如下图所示，起重吊钩的起吊重量是25kN25kN，吊钩，吊钩材料为材料为3535钢，许用应力为钢，许用应力为60MPa60MPa，求吊钩尾部螺，求吊钩尾部螺纹直径。纹直径。根据：根据：有有解：解：第64页，共89页，编辑于2022年，星期一 查出的查出的d1比根据强度计算求得的比根据强度计算求得的d1值略大，值略大，强度合适。故吊钩尾部螺纹可采用强度合适。故吊钩尾部螺纹可采用M27。由手册查得：由手册查得：d=27mm时，时，d1=23.7
35、52mmd1=23.033mm第65页，共89页，编辑于2022年，星期一二、紧螺栓连接二、紧螺栓连接二、紧螺栓连接二、紧螺栓连接设计原则：设计原则：设计原则：设计原则：螺栓一般成组使用，每个螺栓受力可能都不同。螺栓一般成组使用，每个螺栓受力可能都不同。螺栓一般成组使用，每个螺栓受力可能都不同。螺栓一般成组使用，每个螺栓受力可能都不同。首先对螺栓进行受力计算。首先对螺栓进行受力计算。首先对螺栓进行受力计算。首先对螺栓进行受力计算。找出受力最大的螺栓所受的力进行设计。找出受力最大的螺栓所受的力进行设计。找出受力最大的螺栓所受的力进行设计。找出受力最大的螺栓所受的力进行设计。第66页，共89页，编
36、辑于2022年，星期一1 1、连接受横向载荷，采用普通螺栓、连接受横向载荷，采用普通螺栓、连接受横向载荷，采用普通螺栓、连接受横向载荷，采用普通螺栓强度条件：强度条件：失效形式：失效形式：失效形式：失效形式：接合面产生滑移。为防止滑移，摩擦要足够大。接合面产生滑移。为防止滑移，摩擦要足够大。接合面产生滑移。为防止滑移，摩擦要足够大。接合面产生滑移。为防止滑移，摩擦要足够大。有有有有 fFfF0 0zmFzmFs sKKs s 式中，式中，式中，式中，zz螺栓数，螺栓数，螺栓数，螺栓数，mm接合面数；接合面数；接合面数；接合面数；Fs Fs横向外载；横向外载；横向外载；横向外载；KsKs防滑系数
37、，取防滑系数，取防滑系数，取防滑系数，取1.1-1.31.1-1.3。螺栓被拉断螺栓被拉断螺栓被拉断螺栓被拉断第67页，共89页，编辑于2022年，星期一设计公式：设计公式：式中，S为安全系数，取1.2-1.5。注意：注意：螺栓受拉力螺栓受拉力F0在在Fs变化情况下仍是变化情况下仍是F0。该强度条件是受横向工作载荷的螺栓在拧紧时不拉断的条件。该强度条件是受横向工作载荷的螺栓在拧紧时不拉断的条件。例题例题第68页，共89页，编辑于2022年，星期一2 2、连接受横向载荷，采用、连接受横向载荷，采用、连接受横向载荷，采用、连接受横向载荷，采用铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连接铰制孔用
38、螺栓连接接合面不会产生相对滑移。接合面不会产生相对滑移。接合面不会产生相对滑移。接合面不会产生相对滑移。第69页，共89页，编辑于2022年，星期一（1）防剪断）防剪断 对钢，对钢，S=2.5 设计式设计式 第70页，共89页，编辑于2022年，星期一螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：例题FFd0 Fs Fs单个螺栓一个受剪面单个螺栓一个受剪面 横向载荷横向载荷 d d0 0螺栓剪切面直径螺栓剪切面直径 螺栓杆与被连接件孔壁间螺栓杆与被连接件孔壁间接触受压的最小轴向长度接触受压的最小轴向长度（2）防压溃（主要用来校核）防压溃（主要用来校核）第71页，共89
39、页，编辑于2022年，星期一3、连接受轴向载荷、连接受轴向载荷实例：气缸、液压缸缸盖与缸体的螺栓组连接实例：气缸、液压缸缸盖与缸体的螺栓组连接只采用普通受拉螺栓。只采用普通受拉螺栓。每个螺栓所受工作载荷每个螺栓所受工作载荷第72页，共89页，编辑于2022年，星期一如左图所示，当螺如左图所示，当螺母未拧紧时，螺栓螺母未拧紧时，螺栓螺母松驰状态母松驰状态.拧紧拧紧预紧状态预紧状态 凸缘凸缘F0 压压m m栓杆栓杆F0 拉拉bbmF0F0F0F0第73页，共89页，编辑于2022年，星期一螺栓杆螺栓杆受力变形图受力变形图被连接件被连接件受力变形图受力变形图力变形力变形第74页，共89页，编辑于20
40、22年，星期一螺栓杆螺栓杆凸缘凸缘加载加载F F后后工作状态工作状态变形缩小变形缩小 拉力增加拉力增加 变形增加变形增加b b 继续拉长继续拉长压力减小压力减小第75页，共89页，编辑于2022年，星期一合合成成受受力力变变形形图图从图线可看出，螺栓受工作载荷从图线可看出，螺栓受工作载荷F F时，时，螺栓总载荷螺栓总载荷：F F11残余预紧力残余预紧力 第76页，共89页，编辑于2022年，星期一为保证连接的紧密性（即结合面不出现间隙）：为保证连接的紧密性（即结合面不出现间隙）：为保证连接的紧密性（即结合面不出现间隙）：为保证连接的紧密性（即结合面不出现间隙）：残余预紧力残余预紧力残余预紧力残
41、余预紧力F F1 1必须大于零；必须大于零；必须大于零；必须大于零；工作载荷稳定时，工作载荷稳定时，工作载荷稳定时，工作载荷稳定时，F F1 1=(0.20.6)F=(0.20.6)F;工作载荷不稳定时，工作载荷不稳定时，工作载荷不稳定时，工作载荷不稳定时，F F1 1=(0.61.0)F=(0.61.0)F;对重要的有紧密性要求的连接，对重要的有紧密性要求的连接，对重要的有紧密性要求的连接，对重要的有紧密性要求的连接，F F1 1=(1.51.8)F=(1.51.8)F;在一般计算中，先根据连接的工作要求定出在一般计算中，先根据连接的工作要求定出F F1 1,再计算再计算F F2 2=F+F
42、=F+F1 1 ,最后最后带入强度计算式：带入强度计算式：第77页，共89页，编辑于2022年，星期一承受轴向载荷的紧螺栓承受轴向载荷的紧螺栓承受轴向载荷的紧螺栓承受轴向载荷的紧螺栓3 3可用载荷变形图分析各力之间的关系。螺栓的刚度：Cb 被联接件的刚度：Cm则螺栓的总拉力 第78页，共89页，编辑于2022年，星期一称为螺栓的相对刚度（系数）。螺栓的相对刚度系数与螺栓及被连接件的材螺栓的相对刚度系数与螺栓及被连接件的材料、尺寸和结构有关，其值在料、尺寸和结构有关，其值在01变化。变化。式中：式中：第79页，共89页，编辑于2022年，星期一一、一、一、一、螺栓的常用材料（螺栓的常用材料（螺栓
43、的常用材料（螺栓的常用材料（P87 P87）2-6 2-6 2-6 2-6 螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力二、螺栓连接的许用应力二、螺栓连接的许用应力二、螺栓连接的许用应力二、螺栓连接的许用应力一般用途：碳素钢；一般用途：碳素钢；一般用途：碳素钢；一般用途：碳素钢；重要连接：合金钢重要连接：合金钢重要连接：合金钢重要连接：合金钢许用应力：见表许用应力：见表许用应力：见表许用应力：见表5-105-10第80页，共89页，编辑于2022年，星期一 螺栓连接承受轴向螺栓连接承受轴向螺栓连接承受轴向螺栓连接承受轴向变载荷时，螺栓的损坏变载荷时，螺栓的损
44、坏变载荷时，螺栓的损坏变载荷时，螺栓的损坏多为螺栓杆部分的疲劳多为螺栓杆部分的疲劳多为螺栓杆部分的疲劳多为螺栓杆部分的疲劳断裂，通常发生在应力断裂，通常发生在应力断裂，通常发生在应力断裂，通常发生在应力集中较严重的地方，如：集中较严重的地方，如：集中较严重的地方，如：集中较严重的地方，如：螺栓头部、螺纹收尾部螺栓头部、螺纹收尾部螺栓头部、螺纹收尾部螺栓头部、螺纹收尾部和螺母支撑平面所在处和螺母支撑平面所在处和螺母支撑平面所在处和螺母支撑平面所在处的螺纹。的螺纹。的螺纹。的螺纹。2-7 2-7 提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施 下面说明影响
45、螺栓强度的因素和提高强度的措施。下面说明影响螺栓强度的因素和提高强度的措施。下面说明影响螺栓强度的因素和提高强度的措施。下面说明影响螺栓强度的因素和提高强度的措施。螺母支撑面螺母支撑面螺母支撑面螺母支撑面螺纹收尾部螺纹收尾部螺纹收尾部螺纹收尾部螺栓头部螺栓头部螺栓头部螺栓头部第81页，共89页，编辑于2022年，星期一一.提高螺栓连接强度的措施 螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺栓强度有以下几种措施：1.改善螺纹牙间的载荷分配a)悬置螺母 b)环槽螺母 c)内斜螺母 d)环槽内斜 工作中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其
46、余各圈依次递减。第82页，共89页，编辑于2022年，星期一2.减小螺栓的应力变化幅度 受变载荷作用的螺栓，其应力也在一定的幅度内变动，减小螺栓刚度或增大被连接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。降低螺栓刚度 适当增加螺栓长度、减小螺栓光杆直径，也可以在螺母下装弹性元件以降低螺栓刚度。增大被连接件的刚度 除可以从被连接件的结构和尺寸考虑外，还可以采用刚度较大的金属垫片或不设垫片。理想方法 同时提高被连接件刚性、降低螺栓刚性第83页，共89页，编辑于2022年，星期一3.减小应力集中加大过渡处圆角改用退刀槽卸载槽卸载过渡结构第84页，共89页，编辑于2022年，星期一4.避免附加弯曲应力 被
47、连接件支承面不平突起、表面与孔不垂直，使螺栓承受偏心载荷，从而使螺栓杆产生很大的附加弯曲应力。防偏载措施：第85页，共89页，编辑于2022年，星期一为了减少螺栓刚度，可减为了减少螺栓刚度，可减少螺栓光杆部分直径或采少螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，有时也可增用空心螺杆，有时也可增加螺栓长度。加螺栓长度。被连接件本身刚度大时被连接件本身刚度大时p149第86页，共89页，编辑于2022年，星期一 引起附加应力的原引起附加应力的原因：支持面不平衡；被因：支持面不平衡；被连接件变形太大。连接件变形太大。避免附加应避免附加应力的措施：力的措施：沉孔、凸台沉孔、凸台处理。处理。第87页，共89页，编辑
48、于2022年，星期一v5-5、图示是由两块边板图示是由两块边板和一块承重板焊成的龙门和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边起重机导轨托架。两块边板各用板各用4个螺栓与立柱相个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大连接，托架所承受的最大载荷为载荷为20KN，载荷有较大，载荷有较大的变动。螺栓材料力学等的变动。螺栓材料力学等级级5.8级，取级，取Ks=1.3，f=0.15。(1)设计采用普通螺栓连接设计采用普通螺栓连接时的螺栓尺寸；时的螺栓尺寸；(2)如采用如采用铰制孔用螺栓连接，尺寸铰制孔用螺栓连接，尺寸又为多少？又为多少？作作 业业第88页，共89页，编辑于2022年，星期一v5-10、图示为一汽缸盖螺栓组连接。螺栓为45钢，性能等级5.6级。已知汽缸内的工作压力P=01MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此连接。第89页，共89页，编辑于2022年，星期一