第六章螺纹连接.ppt

《第六章螺纹连接.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章螺纹连接.ppt（100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6章 螺纹联接6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度6.2 螺栓联接的拧紧和防松6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算6.4 螺栓组联接的受力分析6.5提高螺栓联接强度的措施机器是由许多零部件按一定工作要求，用不同联接方法组合而成的机器是由许多零部件按一定工作要求，用不同联接方法组合而成的。静联接静联接-联接件与被联接件间无相对运动的联接联接件与被联接件间无相对运动的联接。动联接动联接-联接件与被联接件间有相对运动的联接。联接件与被联接件间有相对运动的联接。通常所说的联接主要指通常所说的联接主要指静联接静联接 类型类型静联接静联接可拆的联接可拆的联接多次装拆，无损使多次装拆，无损使用用不可

2、拆联接不可拆联接拆后至少损坏一个零拆后至少损坏一个零件件过盈联接过盈联接 联接组成联接组成 被联接件被联接件联接件联接件螺纹联接螺纹联接 键、花键、销联接键、花键、销联接铆接、焊接铆接、焊接胶接胶接第6章 螺纹联接原理：利用螺纹零件实现的可拆联接内容：联接的原理和方法单个螺栓：受各类载荷时的设计计算螺栓组：受几种典型载荷按轴向剖面形状（螺纹的牙型）1.螺纹的种类：三角形螺纹：常用于联接，常用于传动，单向受载第6章 螺纹联接常用于传动梯形螺纹：锯齿形螺纹：第6章 螺纹联接按螺旋线数目分单头螺纹：多头螺纹：按螺旋线绕行方向分左旋右旋（常用）左旋右旋第6章 螺纹联接2 螺纹的主要参数大径d 小径d1

3、中径d2螺距P 导程S 升角牙型角a 牙型斜角b第6章 螺纹联接第6章 螺纹联接大径 ：与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径（标记用）小径 ：与外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径（计算用）中径 ：一假想圆柱的直径，该圆柱母线上的沟槽和凸起宽度相等。螺距P：相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。导程S ：同一条螺线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离升角 ：在 圆柱上，螺线切线与垂直于螺线轴线平面间的夹角牙型角a与牙型斜角b：轴向剖面内牙型相邻两侧边的夹角，称为牙型角a，牙型侧边 与螺纹轴线垂线间的夹角称为牙型斜角b。6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度6.1.1 主要类型（表6.1）按工作前

4、拧紧否按受力情况紧联接松联接受拉螺栓受剪螺栓按主要联接件的结构特征，机器中的常见螺纹联接有四种：6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度1.螺栓联接6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度普通螺栓工作原理：螺栓受以拉力承受外载荷应用：应用于被联接件不太厚的常拆卸处螺栓联接又分：螺栓联接又分：6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度受剪螺栓工作原理侧壁受挤压杆横截面受剪承受外载应用：需精确固定两被联接件的相对位置2.双头螺柱联接工作原理：螺栓受拉力，承受外载6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度应用：被联接件较厚，且常拆卸处3.螺钉联接工作原理：螺栓受拉承受外载应用：一被联件较厚，但不常拆卸处6.1

5、螺纹联接的主要类型、材料和精度4.紧定螺钉联接6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度工作原理：靠 承受外载应用：薄壁件联接地脚螺栓地脚螺栓吊环吊环6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料1.定义：螺栓、双头螺柱、标准化螺钉、螺母、垫圈6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度2.性能等级：按机械性能分10级（螺母等级低于螺栓）3.6,4.6,4.8,5.6,5.8,6.8,8.8,9.8,10.9,12.9 点前的数字表示 点后数字为 3.6-低碳钢 4.66.8-低碳钢或中碳钢 8.89.8-中碳钢或低碳合金钢 10.9-中碳钢,低碳钢或中碳合金钢 12.9-

6、合金钢#8.8和8.8级以上的材料需要经淬火并回火处理#有防蚀或导电要求时采用铜合金以及其它有色金属常用低碳钢和中碳钢变载、冲击用合金钢（特殊场合用有色金属）3.材料6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度6.1.3 螺纹公差和精度1.公差：内螺纹 G、H外螺纹 e、f、g、h2.精度：精密中等 一般用途粗糙 精度要求低6.2 螺栓联接的拧紧和防松（以螺栓联接为例，也适于双头螺栓与螺钉联接）6.2.1 螺栓联接的拧紧拧紧目的：提高螺栓联接刚 性、1.拧紧力矩和预紧力紧密性、紧固性要求；以及防松6.2 螺栓联接的拧紧和防松其中式中 kt 拧紧力矩系数可查表分析：对于M16M68粗牙，副间无润滑剂T

7、与 有关联，故可由 限制T螺纹间摩擦力矩T1：T1=T3+T4支承面处与螺母间摩擦力矩T2图6.1 a 拧紧力矩T使用测力矩扳手使用测力矩扳手 测测力力矩矩扳扳手手原原理理：利利用用弹弹性性件件的的变变形形量量正正比比于于拧拧紧紧力力矩矩的的原原理理，借借助助手手柄柄上上的的指指针针指示刻度扳上拧紧力矩值指示刻度扳上拧紧力矩值,以控制以控制F F。使用定力矩扳手使用定力矩扳手 定定力力矩矩扳扳手手原原理理：当当拧拧紧紧力力矩矩超超过过规规定定值值时时，弹弹簧簧压压缩缩，卡卡盘盘与与圆圆柱柱销销之之间间打打滑滑，如如果果继继续续转转动动手手柄柄，卡卡盘盘不不再再回回转转，拧拧紧紧力力矩矩的的大大

8、小小可可用用螺螺钉钉调调整整弹弹簧簧压压力力来来加以控制。加以控制。6.2 螺栓联接的拧紧和防松2.拧紧力矩的控制6.2.2 螺栓联接的防松目的：冲击、震动、变化 副间 急剧下降原理：防止螺旋副间的相对转动。摩擦防松：简便，但不可靠直接防松（机械）:破坏螺纹副：可靠，一次性弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母开口销带翅垫片止动垫片6.2 螺栓联接的拧紧和防松温度变化，材料蠕变 联接松脱分类：表6.2其他防松对顶螺母（双螺母）防松弹簧垫圈防松自锁螺母防松开口销+开槽螺母防松止动垫片防松止动垫片防松串联钢丝防松破坏螺纹副关系防松6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算 单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设

9、计的基础。根据联接的的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受 设计准则：针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应 螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照拉螺栓和受剪螺栓，两者失效形式是不同的。部位进行相应强度条件的设计计算（或强度校核）。标准选定螺纹的公称直径（大径）d 等。失效分析：受拉螺栓联接1.主要确定或验算危险截面尺寸2.静载荷作用下螺栓损坏形式为螺纹部分的 塑性变形或断裂3.变载荷作用下破坏形式为疲劳断裂4.滑扣破坏-经常装拆或螺纹精度低时5.危险剖面直径-dc=d1-H/66.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算6.3.1 受拉螺栓联接失效：

10、和断裂静载 螺纹部分塑性变形变载 螺杆疲劳断裂危险截面计算直径：H牙型三角形高度152065(6.2)1.受拉松螺栓联接强度条件：拉应力（MPa）,查表6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算式中 为松联接螺栓的许用(6.3)螺栓拉伸应力T1（对于M1068单头）扭剪应力据第四强度理论（螺栓塑性）或式中 为紧联接螺栓的许用拉应力,见表6.3(6.4)2.受拉紧螺栓联接（1 1）受横向力）受横向力F FR R 的普通螺栓联接的普通螺栓联接公式物理意义公式物理意义:紧紧螺螺栓栓联联接接虽虽然然同同时时承承受受拉拉伸伸和和扭扭转转的的联联合合作作用用，但但在在计计算算时，可以将所受的拉力增大时，可以

11、将所受的拉力增大30%30%，来考虑扭转的影响。，来考虑扭转的影响。FFFRFR由前以由前以知：知：可采减载装置可采减载装置,靠键、套筒、销来承受横向载荷靠键、套筒、销来承受横向载荷,螺栓只受螺栓只受F F/,联接强度按键、套筒、销的强度计算。联接强度按键、套筒、销的强度计算。当当 f=0.15,C=1.2,m=1,z=1=0.15,C=1.2,m=1,z=1 时时 F F/=8F=8FR R dd1 1 受力特点：受力特点：载荷与螺栓轴线垂直载荷与螺栓轴线垂直,靠被联接件间的靠被联接件间的摩擦力传递。螺栓受载前需预紧摩擦力传递。螺栓受载前需预紧,受载前后受力受载前后受力相同。相同。6.3 单

12、个螺栓联接的受力分析和强度计算典型例子：压力容器缸盖的螺栓组联接典型例子：压力容器缸盖的螺栓组联接（2 2）受受F F和轴向工作载荷和轴向工作载荷F F的紧螺栓联接的紧螺栓联接 受力特点：受力特点：载荷方向与螺栓轴向一致载荷方向与螺栓轴向一致,螺螺栓受载前需预紧栓受载前需预紧,受载前后受力不同。受载前后受力不同。图图6.56.5为螺栓和被联接件的受力与变形示意图：为螺栓和被联接件的受力与变形示意图：设：流体压力设：流体压力p p，螺栓数螺栓数z z，每栓均受每栓均受F F每个螺栓承受的总拉力每个螺栓承受的总拉力F Fo o:F F0 0F+FF+F/?图图a)a)螺母刚好拧到与被联接件接触螺母

13、刚好拧到与被联接件接触,但没拧紧但没拧紧,螺栓和被联接件均未螺栓和被联接件均未受力。受力。作用在缸盖上的总工作载荷作用在缸盖上的总工作载荷F Fz z：每个螺栓的轴向工作载荷每个螺栓的轴向工作载荷F F：下面从分析联接受下面从分析联接受力与变形的关系中求力与变形的关系中求出螺栓的总拉力出螺栓的总拉力F F0 0 。p1 1）分析）分析螺纹联接螺纹联接图图b)b)装配后，螺母被拧紧。在预紧力装配后，螺母被拧紧。在预紧力F F/的作用下，螺栓产生拉伸的作用下，螺栓产生拉伸变形变形1 1，被联接件产生压缩变形被联接件产生压缩变形2 2 。根据静力平衡条件，根据静力平衡条件，螺栓与被联接件所受拉力、压

14、力大小相等（螺栓与被联接件所受拉力、压力大小相等（F F/相等）相等）,但二但二者刚度不同（者刚度不同（K K2 2KK2 2）,故变形不同故变形不同(1 12 2)。图图c)c)工作状态，螺栓除承受工作状态，螺栓除承受F F/外，又承受工作载荷外，又承受工作载荷F F6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算2)受力变形图（伸长量）（压缩量）a：螺栓未预紧b：螺栓预紧c：螺栓受工作载荷被联接件不受载螺栓不受载螺栓被联接件（拉力）（伸长量）（压力）（压缩量）螺栓联件（拉力）（压力）螺栓的预紧和受载后螺栓轴向拉力的分析式中式中,F,F/残余预紧力。残余预紧力。螺栓与被联件的应螺栓与被联件的应力都在

15、比例极限内力都在比例极限内变形与变形与载荷载荷成正比，成正比，则螺栓与被联件的载则螺栓与被联件的载荷与变形的关系可用荷与变形的关系可用下页图表示：下页图表示：螺栓未预紧螺栓未预紧预紧预紧承受工作载荷承受工作载荷受力受力变形变形受力受力变形变形受力受力变形变形螺栓螺栓00F/1F0=F+F/1+被联件被联件00F/2F/F0F+F/螺栓受力由螺栓受力由 F F/FF0,0,相应的变形相应的变形增量为增量为1,1,这时预紧后受压的被这时预紧后受压的被联件联件,因螺栓的伸长而放松因螺栓的伸长而放松,受力由受力由F F/FF”,其压缩量也随之减小为其压缩量也随之减小为2 2。根据变形协调条件根据变形协

16、调条件,1 1=2 2=,=,所以单个螺栓所以单个螺栓所受的总拉力所受的总拉力F F0 0为：为：F0=F+F/螺栓联接的受力与变形关系螺栓联接的受力与变形关系为讨论方便，用螺栓与被联接件的力与变形图表示：为讨论方便，用螺栓与被联接件的力与变形图表示：tg=F1=c1螺栓刚度螺栓刚度tg=F2=c2被联件刚度被联件刚度受受轴轴向向工工作作拉拉力力F刚度刚度产生单位变形所需要的产生单位变形所需要的力力 6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算(由螺栓受 被联件受力 )由可得：(6.6)(6.7)(6.8)式中：相对刚度提高联接件刚度6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算3)考虑到补充拧紧：与联

17、接只受预紧力时的（6.9）螺纹力矩相仿，可得此时的螺纹力矩(6.10）(F02、F01减去相同的 ，得式6.8)6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算力时间OF2F1工作载荷变化变形O力 4)变载6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算6.3.2 受剪螺栓联接6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算1.抗剪切强度条件（6.11）2.挤压强度条件（6.12）6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算6.3.3 许用应力表6.3 受拉螺栓 静：许用拉应力变载：应力幅表6.4 受剪螺栓 许用剪应力许用挤压应力例6.1 变载螺栓：6.3 单个螺栓联接的受力分析和

18、强度计算6.4 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的结构设计 1.被联接件形状应简单对称 2.根据载荷的类型合理布置螺栓位置 3.布置螺栓应留有合理的间距 4.同组螺栓数量应为偶数，同组螺栓的直径、长度、材料应相同 5.避免螺栓偏心承载6.5提高螺栓联接强度的措施6.4 螺栓组联接的受力分析四种典型情况：受横向载荷的螺栓组联接 受旋转力矩的螺栓组联接 受轴向载荷的螺栓组联接 受翻转力矩的螺栓组联接假设：（1）被联接件为刚体；（2）各螺栓拉伸或剪切刚度相同；F相同；（3）螺栓应变没有超出弹性范围。6.4 螺栓组联接的受力分析6.4.1受轴向力FQ的螺栓组联接（图6.10）条件：FQ通过螺栓组的对称中

19、心，且平行于螺栓轴线工作载荷（6.13）式中：z螺栓个数6.4.2受横向力FR的螺栓组联接（图6.11）条件：FR作用线通过螺栓组的对称中心，且垂直于螺栓轴线FRFR6.4 螺栓组联接的受力分析1.受拉螺栓组联接（a）（6.14）式中：(a)用受拉螺栓联接2.受剪螺栓组联接（b）6.4 螺栓组联接的受力分析螺杆受剪力侧壁受挤压条件：各螺栓受载均等（6.15）分析：d可减小；各螺栓受载不均，故z不宜多于6个。(b)用受剪螺栓联接1.受拉螺栓组联接（图6.12b）由力矩平衡（6.16）式中 ri第i螺栓的回旋半径；(b)用受拉螺栓联接6.4 螺栓组联接的受力分析6.4.3受旋转力矩T的螺栓组联接（

20、图6.12）(a)联接受旋转力矩T6.4 螺栓组联接的受力分析2.受剪螺栓组联接各螺栓受Fs不同（Fs 与位移成由变形协调条件：（甲）（乙）（甲）、（乙）联立，得：（6.17）(c)用受剪螺栓联接正比）6.4 螺栓组联接的受力分析6.4.4受翻转力矩M的螺栓组联接（图6.13）研究地座表面左边：受螺栓拉伸后反力右边：地基压缩后反力1.10 2.94.7 5.6M底板受M与阻力矩相等（甲）由变形协调条件：（乙）（甲）、（乙）联立，得：6.4 螺栓组联接的受力分析（6.18）式中 rmax受Fmax螺栓至00之距；ri第I螺栓至00距离小结（对螺栓而言）相同：F0为F与F的组合不同：FQ时各工作载

21、荷相等，M时各工作载荷不等6.4 螺栓组联接的受力分析相同：总载荷仅有F 或Fs不同：FR：各载荷相等（F 或Fs）T：受拉：各载荷相等F受剪：各载荷不等Fsmax所以单个螺栓F0M：仅求FmaxFQ：F相等T：F相等，(Fs不相等）仅求FsmaxFR：F相等，Fs相等F 或Fs6.5提高螺栓联接强度的措施6.5.1 改善螺纹牙间受力分配机理：螺栓受拉：自上而下积累，p逐渐变大螺母受压：自上而下积累，p逐渐变小措施：采用受拉螺母：悬置螺母和环槽螺母 采用内斜螺母：最下面几圈易变形 采用均载装置：钢丝螺套 螺栓p螺母p 螺母采用有色金属等（E小，变形小）除钢丝螺套，皆采用变形协调条件内斜螺母内斜

22、螺母环槽螺母环槽螺母悬置螺母悬置螺母内斜螺母内斜螺母上述为均载螺母，加工复杂，只适用于重要或大型联接处。上述为均载螺母，加工复杂，只适用于重要或大型联接处。6.5提高螺栓联接强度的措施6.5.2 减小附加应力措施：提高被联件刚度 不采用钩头及相应不合理而导致同类结果，图6.18 可采用端部反扭，图6.196.5提高螺栓联接强度的措施避免附加弯曲应力6.5提高螺栓联接强度的措施6.5.3 减轻应力集中主要在加工和结构处理时考虑6.5提高螺栓联接强度的措施6.5.4 降低应力幅通过降低螺栓刚度，提高被联件刚度，图6.20措施：作柔性螺栓，图6.21；提高被联件刚度，图6.22 减小螺栓刚度的方法a

23、.柔性螺栓b.弹性元件6.5提高螺栓联接强度的措施6.5提高螺栓联接强度的措施 增大被联接件刚度的方法a.金属垫片b.密封环6.5.5 选择恰当的预紧力并保持不减退（图6.23）6.5.6 改善制造工艺6.6 螺旋传动一一.螺旋传动的特点螺旋传动的特点 1.传动比大，能得到较大的轴向推力；2.精度高，能准确地调整直线运动的距离和 位置；3.易实现自锁；4.效率较低，适于中小功率传动二.螺旋传动的应用承载小，工作时间短，有些要求较高的调整精度，有些要求较高的调整速度。调整螺旋以传递运动为主，要求较高的运动速度和精度，传导螺旋以传递动力为主，受力大，速度低，间歇工作，通常要求自锁。传力螺旋特 点功

24、能三.螺旋传动的类型螺杆转动并移动，螺母固定：千斤顶螺杆转动，螺母移动：机床进给机构；螺母转动并移动：螺母转动，螺杆移动：三.螺旋传动的类型 按螺旋副的摩擦可分为：摩擦阻力小，传动效率高，结构复杂，需要专门的液压系统供油。静压螺旋摩擦阻力小，传动效率高，结构复杂，滚动螺旋结构简单，便于制造，易于自锁，摩擦阻力大，效率低，磨损快，滑动螺旋特 点摩擦性质四、滑动螺旋传动的设计计算 （自学）1.滑动螺旋的受力及失效分析 2.滑动螺旋的材料 3.滑动螺旋的设计计算镗刀差动螺旋微调结构.正、反螺旋快速调整结构螺栓联接双头螺柱联接螺钉联接紧定螺钉联接测力矩扳手弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母开口销带翅垫片止动垫片冲点法粘合法焊点法串联钢丝弹性元件金属垫片密封环左旋右旋单线螺纹和多线螺纹