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1、关于螺纹连接和螺旋传动第1页，讲稿共107张，创作于星期三连接连接机械动连接（运动副）机械动连接（运动副）机械静连接机械静连接可拆连接可拆连接不可拆连接不可拆连接螺纹连接螺纹连接键连接键连接销连接销连接铆钉连接铆钉连接焊接焊接胶接胶接（固定连接）（固定连接）型面连接型面连接静连接按工作原理还可分为：形锁合连接；摩擦锁合连接和材料静连接按工作原理还可分为：形锁合连接；摩擦锁合连接和材料锁合连接锁合连接过盈连接过盈连接第2页，讲稿共107张，创作于星期三CHAPTER5螺纹螺纹连接连接螺纹连接的特征螺纹连接的特征螺纹连接的设计螺纹连接的设计螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算第3页，讲稿共107张
2、，创作于星期三SECTION1螺螺 纹纹第4页，讲稿共107张，创作于星期三一、螺旋线的形成一、螺旋线的形成5-1 螺纹第5页，讲稿共107张，创作于星期三二、螺纹的形成二、螺纹的形成5-1 螺纹第6页，讲稿共107张，创作于星期三三、螺纹的分类三、螺纹的分类1、螺纹的位置、螺纹的位置外螺纹与内螺纹，它们共同组成螺旋副。外螺纹与内螺纹，它们共同组成螺旋副。2、螺纹旋向、螺纹旋向左旋螺纹左旋螺纹潘存云教授研制右旋螺纹（常用）右旋螺纹（常用）5-1 螺纹第7页，讲稿共107张，创作于星期三三、螺纹的分类三、螺纹的分类3、螺纹线数：、螺纹线数：单线（连接）；多线（传动）。单线（连接）；多线（传动）。
3、PSS=2PPSPS=P单线螺纹单线螺纹双线螺纹双线螺纹连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接；连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接；传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。4、按螺纹工作性质：、按螺纹工作性质：连接螺纹和传动螺纹。连接螺纹和传动螺纹。5-1 螺纹第8页，讲稿共107张，创作于星期三5、按螺纹牙形、按螺纹牙形三、螺纹的分类三、螺纹的分类1）普通螺纹、管螺纹：普通螺纹、管螺纹：三角形，多用于连接。三角形，多用于连接。2）矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹：矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹：效率较高，主要用于效
4、率较高，主要用于螺旋传动螺旋传动60三角形单线单线粗牙：一般情况下使用。粗牙：一般情况下使用。细牙：细牙：d 相同，相同，P小，小，大，牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。大，牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。30330梯形锯齿形矩形双线或多线双线或多线5-1 螺纹第9页，讲稿共107张，创作于星期三6、按母体形状分、按母体形状分圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹管螺纹：有圆柱和圆锥两种，主要用于管路的联接。管螺纹：有圆柱和圆锥两种，主要用于管路的联接。圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹三、螺纹的分类三、螺纹的分类5-1 螺纹第10页，讲稿共107张，创作于星期三表5-1 常用螺纹的类型、特点和应用
5、的的管管螺螺纹纹非非螺螺纹纹密密封封的的管管螺螺纹纹用用螺螺纹纹密密封封5-1 螺纹第11页，讲稿共107张，创作于星期三表5-1 常用螺纹的类型、特点和应用5-1 螺纹第12页，讲稿共107张，创作于星期三3、中径、中径d2：通过轴截面内螺纹牙的槽和牙通过轴截面内螺纹牙的槽和牙体宽度相等处的圆柱体的直径。确定螺纹几体宽度相等处的圆柱体的直径。确定螺纹几何参数和配合性质何参数和配合性质d1d2d1、大径、大径d：螺纹最大直径，螺纹最大直径，标准中为公称直径标准中为公称直径2、小径、小径d1：螺纹的最小直径。螺纹的最小直径。强度计算时的危险截面直径强度计算时的危险截面直径p四、螺纹的主要参数四、
6、螺纹的主要参数4、线数、线数n：n=1时用于连接；时用于连接；n1时用于传动；时用于传动；n，一般为便于制造，一般为便于制造n45-1 螺纹第13页，讲稿共107张，创作于星期三d27、螺纹升角、螺纹升角：在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角螺纹轴线的平面间的夹角8、牙型角牙型角 牙侧角牙侧角6、导程、导程Ph：同一螺旋线上相邻同一螺旋线上相邻两螺牙在中径线上对应点间的两螺牙在中径线上对应点间的轴向距离轴向距离Ph=nPP四、螺纹的主要参数四、螺纹的主要参数 5、螺距螺距P：相邻两螺纹牙在中径相邻两螺纹牙在中径线上对应两点间的轴向距离线上对应两
7、点间的轴向距离5-1 螺纹第14页，讲稿共107张，创作于星期三SECTION2螺纹连接螺纹连接的类型及的类型及标准连接件标准连接件第15页，讲稿共107张，创作于星期三1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接、螺栓连接：适用于两薄形零件连接普通螺栓连接（受拉螺栓连接）普通螺栓连接（受拉螺栓连接）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓连接）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓连接）受拉螺栓F0F0受剪螺栓一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第16页，讲稿共107张，创作于星期三1）普通螺栓连接（受拉螺栓）普通螺栓连接（受拉螺栓）工艺：钻孔工艺：钻孔特点：装拆方便，应用广泛特点：装
8、拆方便，应用广泛l1 1dd0一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接、螺栓连接：适用于两薄形零件连接2、螺纹余留长度l1 1、d0=1.1d结构：结构：4、螺栓轴线到被连接件边缘的距离e=d+(36)mm3、螺纹伸出长度a=(0.20.3)d;冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l1d;5-2 螺纹连接的类型及标准连接件a第17页，讲稿共107张，创作于星期三1）普通螺栓连接（受拉螺栓）普通螺栓连接（受拉螺栓）一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接、螺栓连接：适用于两薄形零件连接5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第
9、18页，讲稿共107张，创作于星期三1）普通螺栓连接（受拉螺栓）普通螺栓连接（受拉螺栓）一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接、螺栓连接：适用于两薄形零件连接5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第19页，讲稿共107张，创作于星期三d0l1 1d2、螺纹留余长度：螺纹留余长度：l1 d2）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓）结构：结构：1、螺栓杆与孔过渡配合、螺栓杆与孔过渡配合失效：失效：1、受剪力、受剪力剪断剪断2、受挤压、受挤压压溃压溃工艺：先钻后铰工艺：先钻后铰特点：装拆不方便，主要承受横向载荷特点：装拆不方便，主要承受横向载荷一
10、、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接、螺栓连接：适用于两薄形零件连接5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第20页，讲稿共107张，创作于星期三一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接：适用于两薄形零件连接、螺栓连接：适用于两薄形零件连接2）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓）铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓）5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第21页，讲稿共107张，创作于星期三2、双头螺柱连接、双头螺柱连接螺钉连接：螺钉连接：不可经常装拆不可经常装拆工艺：工艺：一被连接件螺纹孔，另一光孔一被连接件螺纹孔，另一光孔受力失效：受力失效：受拉受拉塑性变形塑性
11、变形断裂断裂特点：特点：双头螺柱：双头螺柱：可经常装拆可经常装拆适用于被连接件适用于被连接件之一较厚，不宜之一较厚，不宜制成通孔的场合。制成通孔的场合。3、螺钉连接、螺钉连接d一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型HH座端拧入深度座端拧入深度H，当螺孔材料为：，当螺孔材料为：钢或青铜钢或青铜H=d;铸铁铸铁H=(1.251.5)d铝合金铝合金H=(1.52.5)dl1l15-2 螺纹连接的类型及标准连接件第22页，讲稿共107张，创作于星期三2、双头螺柱连接、双头螺柱连接3、螺钉连接、螺钉连接一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第23页，讲稿共1
12、07张，创作于星期三双头螺柱连接双头螺柱连接一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第24页，讲稿共107张，创作于星期三双头螺柱连接双头螺柱连接一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第25页，讲稿共107张，创作于星期三螺钉连接螺钉连接一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第26页，讲稿共107张，创作于星期三螺钉连接螺钉连接一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第27页，讲稿共107张，创作于星期三4、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接用来固
13、定两个零件的用来固定两个零件的相对位置，受力较小。相对位置，受力较小。工艺：工艺：一件加工螺纹一件加工螺纹孔，另一件配加工锥孔，另一件配加工锥孔。孔。特点：靠摩擦力，是特点：靠摩擦力，是辅助定位，不经常装辅助定位，不经常装拆，轴毂轻载连接拆，轴毂轻载连接一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第28页，讲稿共107张，创作于星期三特殊结构的螺纹连接：特殊结构的螺纹连接：T T型槽螺栓连接、吊环螺钉连接和地脚螺栓连型槽螺栓连接、吊环螺钉连接和地脚螺栓连接等。接等。一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型吊环螺钉联接吊环螺钉联接装在机器或大型零、部件的顶装
14、在机器或大型零、部件的顶盖或外壳上便于起吊用盖或外壳上便于起吊用地脚螺栓联接地脚螺栓联接专用于将机座或机架固定专用于将机座或机架固定在地基上在地基上T T型槽螺栓联接型槽螺栓联接用于工装设备中用于工装设备中5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第29页，讲稿共107张，创作于星期三螺纹连接件的类型很多，常见的螺纹连接件的类型很多，常见的螺纹连接件螺纹连接件结构型式和尺结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。二、标准螺纹连接件二、标准螺纹连接件5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第30页，讲稿共107张，创作于星期三二、标准螺纹连接件二、标准
15、螺纹连接件5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第31页，讲稿共107张，创作于星期三二、标准螺纹连接件二、标准螺纹连接件5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第32页，讲稿共107张，创作于星期三二、标准螺纹连接件二、标准螺纹连接件螺纹连接件分为三个精度等级，其代号为螺纹连接件分为三个精度等级，其代号为A、B、C。A级精度级精度最高，最高，C级最低，用于一般的螺纹连接。级最低，用于一般的螺纹连接。5-2 螺纹连接的类型及标准连接件第33页，讲稿共107张，创作于星期三SECTION3螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧第34页，讲稿共107张，创作于星期三1、预紧：、预紧：大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，
16、使之在承受工大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力预加作用力称为预紧力F0。拧紧后拧紧后,螺纹连接件由预紧力产生的预紧应力不得超过材料屈服极限螺纹连接件由预紧力产生的预紧应力不得超过材料屈服极限s的的80%。2、预紧的目的：、预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。连接件间出现缝隙或发生相对移动。3、预紧力的确定原则：、预紧力的确定原则：一、预紧和预紧力一、预紧和预紧力5-3 螺纹连接的预紧碳素钢螺栓：碳素钢螺栓：F0(
17、0.60.7)sA1合金钢螺栓：合金钢螺栓：F0(0.50.6)sA1A1危险截面积危险截面积，A1d12/4第35页，讲稿共107张，创作于星期三1、预紧力和预紧力矩之间的关系：、预紧力和预紧力矩之间的关系：二、预紧力的控制二、预紧力的控制拧紧力矩拧紧力矩T（FL）等于螺旋副间的摩）等于螺旋副间的摩擦力矩擦力矩T1与螺母环形面和被联接件间的摩与螺母环形面和被联接件间的摩擦力矩擦力矩T2之和。之和。对对M10M64粗牙普通螺纹钢制螺栓：粗牙普通螺纹钢制螺栓：螺旋副间的摩擦力矩T1螺母和支承面间的摩擦力矩T2F0：预紧力；：预紧力；d2：螺纹中径；：螺纹中径；：螺纹升角；螺纹升角；v：螺旋副当量
18、：螺旋副当量摩擦角；摩擦角；D0：螺母环形支承面外径；：螺母环形支承面外径；d0：螺栓孔直径；：螺栓孔直径；fc：螺母与支承面间的摩擦系数螺母与支承面间的摩擦系数对重要连接，应尽可能不采用直径过小对重要连接，应尽可能不采用直径过小(M12)的螺栓。的螺栓。F05-3 螺纹连接的预紧第36页，讲稿共107张，创作于星期三2、预紧力的控制：、预紧力的控制：测力矩扳手测力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手二、预紧力的控制二、预紧力的控制5-3 螺纹连接的预紧第37页，讲稿共107张，创作于星期三测定螺栓伸长量测定螺栓伸长量二、预紧力的控制二、预紧力的控制LSLM2、预紧力的控制：、预紧力的控制：5-3 螺纹
19、连接的预紧第38页，讲稿共107张，创作于星期三螺纹连接螺纹连接的的防松防松SECTION4第39页，讲稿共107张，创作于星期三1、螺纹连接松动的原因：、螺纹连接松动的原因：螺纹连接一般都能满足自锁条件，不会自动松脱。但在特殊情况螺纹连接一般都能满足自锁条件，不会自动松脱。但在特殊情况（冲击、振动、变载荷、高温或温度变化较大）下，连接中的预紧（冲击、振动、变载荷、高温或温度变化较大）下，连接中的预紧力和摩擦力会减小或瞬时消失，导致连接失效。力和摩擦力会减小或瞬时消失，导致连接失效。一、螺纹连接的松动一、螺纹连接的松动2、防松的根本问题：、防松的根本问题：防止螺旋副相对转动。防止螺旋副相对转动
20、。5-4 螺纹连接的防松第40页，讲稿共107张，创作于星期三 二、螺纹连接防松的方法二、螺纹连接防松的方法防松原理：防松原理：摩擦防松、机械防松、破坏防松等。摩擦防松、机械防松、破坏防松等。1、利用摩擦力防松、利用摩擦力防松1）对顶螺母）对顶螺母5-4 螺纹连接的防松第41页，讲稿共107张，创作于星期三1、利用摩擦力防松、利用摩擦力防松2）弹簧垫圈）弹簧垫圈二、螺纹连接防松的方法二、螺纹连接防松的方法5-4 螺纹连接的防松第42页，讲稿共107张，创作于星期三尼龙圈锁紧尼龙圈锁紧螺母螺母3）尼龙圈锁紧螺母）尼龙圈锁紧螺母二、螺纹连接防松的方法二、螺纹连接防松的方法1、利用摩擦力防松、利用摩
21、擦力防松5-4 螺纹连接的防松第43页，讲稿共107张，创作于星期三1）开口销与六角开槽螺母）开口销与六角开槽螺母2、机械防松、机械防松二、螺纹连接防松的方法二、螺纹连接防松的方法5-4 螺纹连接的防松第44页，讲稿共107张，创作于星期三2）止动垫片）止动垫片二、螺纹连接防松的方法二、螺纹连接防松的方法2、机械防松、机械防松5-4 螺纹连接的防松第45页，讲稿共107张，创作于星期三二、螺纹连接防松的方法二、螺纹连接防松的方法2）止动垫片）止动垫片2、机械防松、机械防松5-4 螺纹连接的防松第46页，讲稿共107张，创作于星期三冲点法防松冲点法防松冲头冲23点11.5p粘合法防松粘合法防松涂
22、粘合剂3、破坏防松（破坏螺纹副关系）、破坏防松（破坏螺纹副关系）焊点法防松焊点法防松03050305二、螺纹连接防松的方法二、螺纹连接防松的方法5-4 螺纹连接的防松第47页，讲稿共107张，创作于星期三螺栓组螺栓组连接的连接的设计设计SECTION5第49页，讲稿共107张，创作于星期三一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计1、接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状：如圆接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状：如圆形、环形、矩形、框形、三角形等。形、环形、矩形、框形、三角形等。2、螺栓的布置应使螺栓受力合理。螺栓的布置应使螺栓受力合理。接合面受弯矩或转矩时螺栓的
23、布置接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置a）合理）合理b）不合理）不合理5-5 螺栓组连接的设计第50页，讲稿共107张，创作于星期三3、螺栓的排列应有合理的间距、边距。螺栓的周围应留有足够的空间，螺栓的排列应有合理的间距、边距。螺栓的周围应留有足够的空间，以方便装配以方便装配螺栓间距螺栓间距t t0 0一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计5-5 螺栓组连接的设计第51页，讲稿共107张，创作于星期三4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4、6、8等偶数，以便等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料、直径在圆周上钻孔时的分度和画线。
24、同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同和长度均应相同5、避免螺栓承受附加的弯曲载荷避免螺栓承受附加的弯曲载荷一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计5-5 螺栓组连接的设计第52页，讲稿共107张，创作于星期三5-4 螺栓组联接受力分析目的：目的：求出螺栓组中受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行螺栓联求出螺栓组中受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。接的强度计算。假设：假设：1、所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；、所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；2、螺栓组的对称中心和被连接件接合面的形心重合；、螺栓组的对称中心和被连接件接合面的形心重合；3、被连
25、接件受载后接合面仍为平面。、被连接件受载后接合面仍为平面。螺栓组联接的基本受载类型有四种：螺栓组联接的基本受载类型有四种：二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析单个螺栓的载荷：单个螺栓的载荷：1、预紧力：因预紧而施加在螺栓上的载荷；、预紧力：因预紧而施加在螺栓上的载荷；2、工作载荷：因被连接件工作时螺栓分担的载荷。、工作载荷：因被连接件工作时螺栓分担的载荷。5-5 螺栓组连接的设计第53页，讲稿共107张，创作于星期三受横向载荷11、受横向载荷、受横向载荷1）用受拉螺栓（普通螺栓连接）用受拉螺栓（普通螺栓连接）螺栓预紧后在被联接件的接触面螺栓预紧后在被联接件的接触面上产生正压力，靠由
26、此产生的摩上产生正压力，靠由此产生的摩擦力承受擦力承受F 。为使被联接件不相对滑动，须满足：为使被联接件不相对滑动，须满足：则所需则所需预紧力预紧力为为式中：式中：Ks可靠性系数，可靠性系数，Ks=1.11.3 f结合面的摩擦系数；见表结合面的摩擦系数；见表5-5 i结合面数。结合面数。二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析5-5 螺栓组连接的设计第54页，讲稿共107张，创作于星期三受横向载荷22）受剪螺栓（绞制孔用螺栓连接）受剪螺栓（绞制孔用螺栓连接）F通过螺栓组形心时，在前述假设下，通过螺栓组形心时，在前述假设下，各螺栓承受的横向力各螺栓承受的横向力F相等。则相等。则注：注：a
27、）F不通过螺栓组形心时，向形心平移后再计算。不通过螺栓组形心时，向形心平移后再计算。b）沿）沿F方向上的受剪螺栓个数不宜过多。方向上的受剪螺栓个数不宜过多。二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析1、受横向载荷、受横向载荷5-5 螺栓组连接的设计第55页，讲稿共107张，创作于星期三承受转矩承受转矩 T T 时时1 12、承受转矩时、承受转矩时1）用受拉螺栓（普通螺栓连接）用受拉螺栓（普通螺栓连接）保证底板在保证底板在 T作用下不转动，须作用下不转动，须满足满足则所需预紧力则所需预紧力式中：式中：Ks防滑系数，防滑系数，Ks=1.11.3f摩擦系数。见表摩擦系数。见表5-5O在转矩在转
28、矩T作用下，底板有绕螺栓组形作用下，底板有绕螺栓组形心轴线心轴线O-O旋转的趋势。旋转的趋势。二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析5-5 螺栓组连接的设计第56页，讲稿共107张，创作于星期三靠剪切和挤压承载，各螺栓在靠剪切和挤压承载，各螺栓在T作作用下受横向力用下受横向力Fi。则则平衡条件：平衡条件：F1r1+F2r2+Fzrz=T变形条件：视底板为刚体，各螺栓剪切变形量与其轴线到螺栓变形条件：视底板为刚体，各螺栓剪切变形量与其轴线到螺栓组形心轴线距离成正比组形心轴线距离成正比2）用受剪螺栓）用受剪螺栓代入工作条件中：代入工作条件中：二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分
29、析2、承受转矩时、承受转矩时O5-5 螺栓组连接的设计第57页，讲稿共107张，创作于星期三5-4 螺栓组联接受力分析3、承受轴向载荷、承受轴向载荷F时时当当F通过螺栓组形心时，各螺栓所受通过螺栓组形心时，各螺栓所受的工作载荷的工作载荷F相等。即相等。即注：注：1、如、如F不通过螺栓组的形心，应向形心平移后再计算；不通过螺栓组的形心，应向形心平移后再计算；2、螺栓的载荷不等于工作载荷与预紧力之和。、螺栓的载荷不等于工作载荷与预紧力之和。二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析例：气缸盖螺栓连接。缸盖上的压强为例：气缸盖螺栓连接。缸盖上的压强为p，螺栓数目为，螺栓数目为zDpFFFF5-
30、5 螺栓组连接的设计第58页，讲稿共107张，创作于星期三4、受倾翻力矩、受倾翻力矩M时时M作用作用M后：后：视底板为刚体。视底板为刚体。底板在力底板在力矩矩M平面的转动使螺栓和地基产生平面的转动使螺栓和地基产生相应变形。相应变形。M通过底板对左侧螺栓形通过底板对左侧螺栓形成附加拉力（工作载荷），而对右侧地成附加拉力（工作载荷），而对右侧地基直接形成附加压力（工作载荷）。基直接形成附加压力（工作载荷）。作用作用M前：各螺栓受相同预紧力前：各螺栓受相同预紧力F0二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析力变形底板底板地基地基力矩力矩M分别给左侧螺栓和右侧地基分别给左侧螺栓和右侧地基带来工作
31、载荷，它们作用在底板上带来工作载荷，它们作用在底板上的反力形成的力矩与的反力形成的力矩与M平衡平衡A5-5 螺栓组连接的设计第59页，讲稿共107张，创作于星期三力变形4、受倾翻力矩、受倾翻力矩M时（视底板相对地基为刚体）时（视底板相对地基为刚体）M作用作用M后：后：右侧右侧左侧左侧左侧螺栓进一步受拉，其总载荷左侧螺栓进一步受拉，其总载荷F1B为为M带来的工带来的工作载荷作载荷F1与残余预紧力与残余预紧力F11之和；地基被放松，其之和；地基被放松，其受到的压力即为残余预紧力。底板所受合力为向上受到的压力即为残余预紧力。底板所受合力为向上的的F1右侧地基进一步受压，总载荷右侧地基进一步受压，总载
32、荷F4G为为M带来的带来的工作载荷工作载荷F4与残余预紧力与残余预紧力F41之和；右侧螺栓被之和；右侧螺栓被放松，其工作载荷为零，总载荷为螺栓残余放松，其工作载荷为零，总载荷为螺栓残余预紧力；预紧力；二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析受到最大总拉力的螺栓在左侧，受受到最大总拉力的螺栓在左侧，受到最大压力的地基在右侧到最大压力的地基在右侧AB1C1B2C25-5 螺栓组连接的设计第60页，讲稿共107张，创作于星期三平衡条件：平衡条件：变形条件：变形条件：二、二、螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析力变形右侧左侧M根据平衡条件，根据平衡条件，左侧左侧螺栓螺栓受到的工作载荷受到的
33、工作载荷F1、F2与与右侧底板右侧底板受到的工作载荷受到的工作载荷F3、F4形成的力矩等于形成的力矩等于M4、受倾翻力矩、受倾翻力矩M时时式中：右侧以地基工作载荷代入式中：右侧以地基工作载荷代入5-5 螺栓组连接的设计第61页，讲稿共107张，创作于星期三受翻转力矩M时2防止左侧接合面出现间隙，即左侧地基表面最小压应力：防止左侧接合面出现间隙，即左侧地基表面最小压应力：防止右侧接合面被压溃，即右侧地基表面最大压应力：防止右侧接合面被压溃，即右侧地基表面最大压应力：式中：式中：A接合面的面积（接合面的面积（mm2）。）。W接合面的抗弯截面模量（接合面的抗弯截面模量（mm3）。）。p许用挤压应力（
34、许用挤压应力（Mpa），见表），见表56。注：注：实际中，螺栓组往往同时承受两种或两种以上的载荷。实际中，螺栓组往往同时承受两种或两种以上的载荷。校核条件：校核条件：左侧接合面不出现缝隙左侧接合面不出现缝隙右侧地基表面不被压溃右侧地基表面不被压溃二、二、螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析4、受倾翻力矩、受倾翻力矩M时时5-5 螺栓组连接的设计第62页，讲稿共107张，创作于星期三螺纹连接螺纹连接的的强度计算强度计算SECTION6第63页，讲稿共107张，创作于星期三1、连接的失效形式连接的失效形式：20%65%15%受拉螺栓：螺杆和螺纹部分塑性变形或疲劳断裂受拉螺栓：螺杆和螺纹部分塑性
35、变形或疲劳断裂受剪螺栓：螺杆被剪断或螺杆与孔壁的贴合面被压溃受剪螺栓：螺杆被剪断或螺杆与孔壁的贴合面被压溃2、失效原因：疲劳（、失效原因：疲劳（90%以上）以上）5-6 螺纹连接的强度计算4、设计准则：、设计准则：受拉螺栓：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度；受拉螺栓：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度；受剪螺栓：保证挤压强度或剪切强度受剪螺栓：保证挤压强度或剪切强度总述总述3、失效位置：应力集中部位、失效位置：应力集中部位第64页，讲稿共107张，创作于星期三假设：假设：工作载荷作用在螺纹的中心线上工作载荷作用在螺纹的中心线上松螺栓连接强度计算松螺栓连接强度计算紧螺栓连接强度计算紧螺栓连接强度计算6、螺
36、栓强度计算分类：、螺栓强度计算分类：2、承受轴向工作载荷1、承受横向工作载荷5、螺栓强度计算步骤：、螺栓强度计算步骤：螺栓小径根据标准确定其它部根据标准确定其它部分的结构尺寸。分的结构尺寸。连接类型装配情况载荷状态螺栓受力总述总述5-6 螺纹连接的强度计算第65页，讲稿共107张，创作于星期三一、松螺栓连接强度计算一、松螺栓连接强度计算2、强度条件：、强度条件：校核公式校核公式设计公式设计公式螺栓不预紧螺栓不预紧1、特点、特点螺栓仅受工作拉力螺栓仅受工作拉力F3、根据、根据d1查表求标准螺栓直径查表求标准螺栓直径式中式中d1螺纹小径，螺纹小径，mm；许用应力，许用应力，MPa5-6 螺纹连接的
37、强度计算第66页，讲稿共107张，创作于星期三1、仅受预紧力的螺栓连接、仅受预紧力的螺栓连接FFF0F0螺栓仅受预紧力螺栓仅受预紧力F0（受拉和扭转）；（受拉和扭转）；螺栓在加载前后受力不变；螺栓在加载前后受力不变；靠接合面产生的摩擦力承受横向载荷。靠接合面产生的摩擦力承受横向载荷。1）特点：）特点：二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算5-6 螺纹连接的强度计算第67页，讲稿共107张，创作于星期三危险截面因预紧力形成的拉应力：危险截面因预紧力形成的拉应力：危险截面因螺纹副摩擦力矩形成的危险截面因螺纹副摩擦力矩形成的扭转剪应力：扭转剪应力：因此：因此：根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下
38、的计算应力根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:F0F0（对于（对于M10M64的的普通螺纹）普通螺纹）二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算2）强度条件）强度条件1、仅受预紧力的螺栓连接、仅受预紧力的螺栓连接5-6 螺纹连接的强度计算第68页，讲稿共107张，创作于星期三（1）采用键、套筒、销承担横向工作载荷。）采用键、套筒、销承担横向工作载荷。（2）采用无间隙的铰制孔螺栓。）采用无间隙的铰制孔螺栓。FF/2F/2二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算3）避免因预紧力造成螺杆尺寸过大的措施：）避免因预紧力造成螺杆尺寸过大的措施：1、仅受预紧力的螺栓连接、仅受预紧力的螺栓连
39、接预紧力可能过大：预紧力可能过大：5-6 螺纹连接的强度计算第69页，讲稿共107张，创作于星期三2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接例：气缸盖螺栓连接。缸盖上的压强为例：气缸盖螺栓连接。缸盖上的压强为p，螺栓数目为，螺栓数目为z，每个螺栓的平均工作载每个螺栓的平均工作载荷为：荷为：FFDp靠结合面产生的压缩变形保证缸体内的密封性；靠结合面产生的压缩变形保证缸体内的密封性；螺栓在加载前后受力变化；螺栓在加载前后受力变化；螺栓既预紧力又受工作载荷（受拉和扭切）。螺栓既预紧力又受工作载荷（受拉和扭切）。1）特点：）特点：二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算5-
40、6 螺纹连接的强度计算第70页，讲稿共107张，创作于星期三2）螺栓受力分析）螺栓受力分析二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算 mbF1F1F0F0FF加预紧力加预紧力F0：加载加载F：螺栓总伸长量增加为：螺栓总伸长量增加为：b 被连接件压缩量减少为：被连接件压缩量减少为：m 预紧力减小为：预紧力减小为：F1螺栓受拉伸长螺栓受拉伸长 b被连接件受压缩短被连接件受压缩短 m螺母未拧紧螺母未拧紧螺母预紧螺母预紧已承受工作载荷已承受工作载荷FF残余预紧力残余预紧力2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接螺栓总拉力螺栓总拉力F2=F+F15-6 螺纹连接的强度计算第7
41、1页，讲稿共107张，创作于星期三 二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算螺栓受到的总拉力为：螺栓受到的总拉力为：F2=F+F1=F0+F力变形力变形力变形2）螺栓受力分析）螺栓受力分析2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接为保证联接的紧密性，应使为保证联接的紧密性，应使F10。通常根据连接性质及。通常根据连接性质及F确定。确定。有密封要求的连接：有密封要求的连接：F 1=（1.51.8）F；一般连接的一般连接的F1见教材见教材P.84；5-6 螺纹连接的强度计算第72页，讲稿共107张，创作于星期三 二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算力变形力变形力
42、变形螺栓的刚度螺栓的刚度Cb：被联接件的刚度被联接件的刚度Cm：2）螺栓受力分析）螺栓受力分析2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6 螺纹连接的强度计算第73页，讲稿共107张，创作于星期三二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算力变形螺栓的总拉力螺栓的总拉力 所以，螺栓的预紧力所以，螺栓的预紧力 2）螺栓受力分析）螺栓受力分析2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接由于由于因此因此又由于：又由于：F0=F1+（F-F）5-6 螺纹连接的强度计算第74页，讲稿共107张，创作于星期三承受轴向载荷的紧螺栓4（2）设计时，先根据）设计
43、时，先根据F 确定确定F1，再行计算满足，再行计算满足F1所需的所需的F0，进而，进而计算总拉力计算总拉力F2，最后计算螺栓的强度。，最后计算螺栓的强度。螺栓的总拉力螺栓的总拉力 称为螺栓的称为螺栓的相对刚度相对刚度，取决于螺栓及被连，取决于螺栓及被连接件的尺寸，材料及垫片等，值在接件的尺寸，材料及垫片等，值在01间，间，可通过计算或实验确定。当螺栓的相对刚度可通过计算或实验确定。当螺栓的相对刚度很小（细长或很小（细长或中空）时，工作载荷对总载荷的影响也很小。一般根据垫中空）时，工作载荷对总载荷的影响也很小。一般根据垫片材质确定其值（见片材质确定其值（见P.84）。）。（1）二、紧螺栓连接强度
44、计算二、紧螺栓连接强度计算2）螺栓受力分析）螺栓受力分析2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6 螺纹连接的强度计算第75页，讲稿共107张，创作于星期三承受轴向载荷的紧螺栓4（1）静强度计算（）静强度计算（F不变化时）不变化时）强度条件为：强度条件为：扭转切应力是预紧力带来的。承载后虽然预紧力下降，但由于常补充扭转切应力是预紧力带来的。承载后虽然预紧力下降，但由于常补充拧紧，故依然将拧紧，故依然将F2增大增大0.3倍，以考虑切应力的影响。倍，以考虑切应力的影响。设计式为：设计式为：3）强度计算）强度计算二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算2、受预紧力和
45、工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6 螺纹连接的强度计算第76页，讲稿共107张，创作于星期三螺纹联接件的许用应力1当工作拉力在当工作拉力在0F之间变化时，螺栓的总拉力在之间变化时，螺栓的总拉力在F0F2之间变之间变化。显然螺栓的应力变化化。显然螺栓的应力变化规律为规律为最小应力不变最小应力不变。且。且应力幅为：应力幅为：（2）疲劳强度计算（）疲劳强度计算（F变化时）变化时）二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算3）强度计算）强度计算2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6 螺纹连接的强度计算第77页，讲稿共107张，创作于星期三设螺
46、栓工作应力在设螺栓工作应力在OJGI区区-1tc螺栓材料的对称循环拉压疲劳强度极限，见螺栓材料的对称循环拉压疲劳强度极限，见5-7表，表，试件材料特性。碳钢：试件材料特性。碳钢：0.10.2；合金钢：；合金钢：0.20.3，K拉压疲强综合影响系数。拉压疲强综合影响系数。S 安全系数安全系数二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算3）强度计算）强度计算2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接5-6 螺纹连接的强度计算（2）疲劳强度计算（）疲劳强度计算（F变化时）变化时）第78页，讲稿共107张，创作于星期三3、受横向工作载荷的螺栓强度（铰制孔用螺栓连接）、受横向工作
47、载荷的螺栓强度（铰制孔用螺栓连接）FFd0Lmin螺栓杆与孔壁的挤螺栓杆与孔壁的挤压强度条件压强度条件螺栓杆的剪切螺栓杆的剪切强度条件强度条件F螺栓所受的工作剪力，螺栓所受的工作剪力，N；d0螺栓剪切面直径（可取螺栓孔直径），螺栓剪切面直径（可取螺栓孔直径），mm；Lmin螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，mm；设计时应使设计时应使Lmin1.25d0利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受横向工作载荷；利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受横向工作载荷；螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压。；螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压。；结合面处，螺栓杆则受剪切（受剪切和挤压）。结合面处，
48、螺栓杆则受剪切（受剪切和挤压）。特点：特点：式中：式中：二、紧螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算5-6 螺纹连接的强度计算第79页，讲稿共107张，创作于星期三螺螺栓栓类类别别普通螺栓（受拉螺栓）普通螺栓（受拉螺栓）单单个个螺螺栓栓受受力力强强度度条条件件松螺栓松螺栓轴向载荷轴向载荷紧螺栓连接紧螺栓连接仅受预紧力仅受预紧力受预紧力和工作拉力受预紧力和工作拉力总拉力总拉力铰制孔螺栓（受剪螺栓）铰制孔螺栓（受剪螺栓）横向载荷横向载荷螺栓连接强度计算小结螺栓连接强度计算小结工工作作载载荷荷螺螺栓栓受受力力F=F总拉力总拉力剪切、挤压力剪切、挤压力5-6 螺纹连接的强度计算第80页，讲稿共107张
49、，创作于星期三螺纹连接件螺纹连接件的的材料材料与与许用应力许用应力SECTION7第81页，讲稿共107张，创作于星期三一、螺纹连接件材料一、螺纹连接件材料常用材料为常用材料为：Q215Q215、Q235Q235、1010、3535、4545钢钢对于重要和特殊用途的材料：对于重要和特殊用途的材料：15Cr15Cr、40Cr40Cr、30CrMnSi30CrMnSi等力学性能较高的合金钢等力学性能较高的合金钢材料性能等级：材料性能等级：螺栓、螺柱、螺钉分为螺栓、螺柱、螺钉分为9级，自级，自4.612.9.。其含义为。其含义为A、小数点前的数字表示、小数点前的数字表示B/100（B材料的抗拉强度）
50、材料的抗拉强度）B、小数点后的数字表示、小数点后的数字表示10S/B（S材料的屈服极限）材料的屈服极限）第82页，讲稿共107张，创作于星期三一、螺纹连接件材料一、螺纹连接件材料螺母的性能等级分为螺母的性能等级分为7级，自级，自412，其含义为该等级螺母仅能，其含义为该等级螺母仅能匹配相应以其为级别第一位数字的螺栓匹配相应以其为级别第一位数字的螺栓第83页，讲稿共107张，创作于星期三螺纹连接件的许用应力与载荷性质螺纹连接件的许用应力与载荷性质(静、变载荷静、变载荷)、装配情况、装配情况(松、松、紧连接紧连接)、材料、结构尺寸有关。、材料、结构尺寸有关。1、许用拉应力、许用拉应力2、许用切应力