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1、第四章螺纹连接第四章螺纹连接第一页，本课件共有18页3 3）中径）中径d d2 在轴向剖面内牙厚与牙间在轴向剖面内牙厚与牙间 宽相等处的假想圆柱面的宽相等处的假想圆柱面的 直径，直径，d d20.5(0.5(d d+d d1)。为确定螺纹几何参数和配为确定螺纹几何参数和配 合性质的直径。合性质的直径。1.3 螺纹的主要参数螺纹的主要参数1 1 螺螺 纹纹第二页，本课件共有18页4）螺距）螺距P 螺纹相邻两牙型上对应点间的轴向距离。螺纹相邻两牙型上对应点间的轴向距离。5）导程）导程L 螺纹上任一点沿同一螺旋线旋转一周移螺纹上任一点沿同一螺旋线旋转一周移 动的轴向距离。动的轴向距离。6）线数）线数
2、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n4。L=nP。1 1 螺螺 纹纹第三页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则失失效形式效形式是设计计算依据和出发点。是设计计算依据和出发点。1 1）失效形式：疲劳失效）失效形式：疲劳失效受拉螺栓受拉螺栓螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂。螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂。受剪螺栓受剪螺栓螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断。螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断。受拉螺栓：受拉螺栓：设计准则设计
3、准则保证螺栓的疲劳拉伸强度或静强度。保证螺栓的疲劳拉伸强度或静强度。受剪螺栓：受剪螺栓：设计准则设计准则保证螺栓的挤压强度和剪切强度保证螺栓的挤压强度和剪切强度。2 2）设计计算准则与思路）设计计算准则与思路第四页，本课件共有18页4.1 松螺栓连接松螺栓连接 验算用验算用 设计用设计用 d1 螺杆危险截面直径（螺杆危险截面直径（mm）许用拉应力许用拉应力 N/mm2(Mpa)如如吊吊钩钩螺螺栓栓，工工作作前前不不拧拧紧紧，无无F0，只有工作载荷只有工作载荷F起拉伸作用。起拉伸作用。强度条件：强度条件：4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算第五页，本课件共有18页4 4 单个螺栓
4、连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算工作前拧紧，在拧紧力矩工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下，处于作用下，处于复合应力状态：复合应力状态：4.2 紧螺栓连接紧螺栓连接工作前有预紧力工作前有预紧力F0预紧力预紧力F0产生拉伸应力产生拉伸应力螺纹摩擦力矩螺纹摩擦力矩T1产生剪应力产生剪应力 第六页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算按第四强度理论：按第四强度理论：F0 预紧力（预紧力（N）1.3系数将外载荷提高系数将外载荷提高30%，以考虑螺纹力矩对螺栓，以考虑螺纹力矩对螺栓 连接强度的影响，这样把拉扭的复合应力状态简连接强度的影响，这样把拉扭的复合应力状态简 化为纯
5、拉伸来处理，故又称简化计算法。化为纯拉伸来处理，故又称简化计算法。强度条件：强度条件：第七页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算4.2.1 横向载荷的紧螺栓连接计算横向载荷的紧螺栓连接计算防止被连接件滑移防止被连接件滑移（1 1）普通螺栓连接）普通螺栓连接靠靠拧拧紧紧的的正正压压力力(F0)产产生生摩摩擦擦力力来来平平衡外载荷。衡外载荷。不产生相对滑移的条件为：不产生相对滑移的条件为：F0F0第八页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算 f 接缝面间的摩擦系数接缝面间的摩擦系数，查，查表表。i接缝界面数目。接缝界面数目。KS防滑
6、系数（可靠性系数）防滑系数（可靠性系数）KS=1.11.3。分分析析：为为了了增增加加可可靠靠性性，减减小小直直径径，简简化化结结构构，提提高高承承载载能能力力，可采取适当的措施。可采取适当的措施。强度条件：强度条件：设计公式：设计公式：第九页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算4.2.2 轴向载荷紧螺栓连接强度计算轴向载荷紧螺栓连接强度计算 工作特点：工作前拧紧，有工作特点：工作前拧紧，有F0；工作后加上工作载荷工作后加上工作载荷F；工作过程中载荷变化。工作过程中载荷变化。工作原理：工作原理：靠螺杆抗拉强度平衡外载靠螺杆抗拉强度平衡外载F 解决问题：解决问题
7、：a)a)保证安全可靠的工作，保证安全可靠的工作，F F0 0=？b)b)工作时螺栓总载荷，工作时螺栓总载荷，F F2 2=？图图1 1 螺母未拧紧螺母未拧紧 分析：分析：图图1，螺母未拧紧，螺栓螺母松驰状态。，螺母未拧紧，螺栓螺母松驰状态。第十页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算螺栓：拉螺栓：拉b F0凸缘：压凸缘：压m F0拧紧拧紧预紧状态预紧状态图图2 2螺母已拧紧螺母已拧紧凸缘凸缘F0F0F0F0图图1 螺母未拧紧螺母未拧紧第十一页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算加载加载F F后后 工作状态工作状态螺栓：继续拉螺
8、栓：继续拉凸缘：放松凸缘：放松 F1残余预紧力残余预紧力 F2总拉力总拉力变形协调条件：变形协调条件：F0F0F0F0F1F1F1F1第十二页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算 作作图图单单个个紧紧螺螺栓栓连接受力变形图连接受力变形图 设：材料变形在弹性极设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比。限内，力与变形成正比。从图线可看出，螺栓受工作从图线可看出，螺栓受工作载荷载荷F F时，螺栓总载荷：时，螺栓总载荷：F0F0F0F2F1第十三页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算由图可知，螺栓刚度：由图可知，螺栓刚度：被连接件刚度
9、：被连接件刚度：螺栓的相对刚度。螺栓的相对刚度。F 部分工作载荷。部分工作载荷。F0F2F1第十四页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算对残余预紧力对残余预紧力的要求，为保的要求，为保证受载后接合面连接的紧密证受载后接合面连接的紧密性应使性应使 。F1的取法的取法:F1=（1.51.8）F 有密封要求。有密封要求。F1=（0.20.6）F 一般连接，载荷稳定。一般连接，载荷稳定。F1=（0.61.0）F 一般连接，载荷不稳定。一般连接，载荷不稳定。F1 F 地脚螺栓连接。地脚螺栓连接。F0F2F1第十五页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓
10、连接的强度计算讨论：讨论：）最不利的情况：最不利的情况：）最理想的情况：最理想的情况：）不允许的情况不允许的情况有缝隙存在：有缝隙存在：为连接紧密、不漏气，要求：为连接紧密、不漏气，要求：第十六页，本课件共有18页4 4 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算）降低螺栓受力的措施：降低螺栓受力的措施：a)a)必须采用刚度小的螺栓（空心、加长、细颈）。必须采用刚度小的螺栓（空心、加长、细颈）。b)b)加硬垫片或直接拧在凸缘上均可提高螺栓强度。加硬垫片或直接拧在凸缘上均可提高螺栓强度。5 5）计算时可根据已知条件选择其一进行计算：）计算时可根据已知条件选择其一进行计算：a a）轴向静载荷紧螺
11、栓连接强度计算）轴向静载荷紧螺栓连接强度计算 强度条件：强度条件：验算用验算用设计用设计用第十七页，本课件共有18页知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1 1、单个螺栓连接的强度计算：失效形式、松螺栓连接；、单个螺栓连接的强度计算：失效形式、松螺栓连接；2 2、螺纹连接的预紧与放松；、螺纹连接的预紧与放松；3 3、螺纹连接的类型及螺纹连接件；、螺纹连接的类型及螺纹连接件；4 4、螺纹的形成及分类。、螺纹的形成及分类。问题：问题：1、按照牙型，螺纹可以分为哪些类型？如何选用？、按照牙型，螺纹可以分为哪些类型？如何选用？2、螺纹连接的主要类型有哪些？、螺纹连接的主要类型有哪些？3、螺纹连接预紧的目的是什么？如何进行防松？、螺纹连接预紧的目的是什么？如何进行防松？4、单个螺栓连接的失效形式是什么？、单个螺栓连接的失效形式是什么？第十八页，本课件共有18页