《上海工程技术大学机械设计A复习题第五章螺纹连接和螺旋传动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上海工程技术大学机械设计A复习题第五章螺纹连接和螺旋传动（156页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二篇 连 接,1,连接的类型,连接的设计要求,1）强度要求2）刚度条件3）紧密性要求4）经济性要求,2,连接的选择：,1）板件和板件：螺纹连接、焊接、铆接或胶接2）杆件和杆件：螺纹连接或焊接3）轴与轮毂：键、花键或过盈连接4）轴与轴：联轴器或离合器,第五章 螺纹连接和螺旋传动,5-1 螺纹5-2 螺纹连接的类型和标准联接件5-3 螺纹连接的预紧5-4 螺纹连接的防松5-5 螺栓组连接的设计5-6 螺栓连接的强度计算5-7 螺栓连接件的材料及许用应力5-8 提高螺纹连接强度的措施5-9 螺旋传动,3,螺纹的形成,螺纹,4,5-1 螺 纹,5,螺纹加工方法,螺纹收尾,6,螺纹旋向：左旋螺纹和右旋
2、螺纹,右旋,左旋,7,1. 螺纹的类型和应用,8,9,普通螺纹按螺距可分为粗牙和细牙，内外螺纹旋合后有径向间隙。细牙螺纹螺距小，升角小，自锁性能好，强度高，主要用于细小、薄壁件或受冲击、振动或变载荷的场合。,普通螺纹（M）,10,管螺纹为英制细牙螺纹，基准直径为管子的外螺纹大径，内外螺纹旋合后无径向间隙。,非螺纹密封的管螺纹（G）,11,螺纹分布在1:16的圆锥管壁上，内外螺纹配合时没有间隙，密封简单。,螺纹密封的管螺纹（R）,12,矩形螺纹为非标准螺纹，标注时应注出大径、小径和螺距。牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。,矩形螺纹,13,牙型为等腰梯型，牙型角为30，传动效率比矩形螺纹低，但牙根强
3、度高，对中性好。,梯形螺纹（Tr）,14,牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角为3，非工作面的牙侧角为30，只能 用于单向传动。,锯齿形螺纹（B）,15,螺纹的牙型,16,17,1）大径（公称直径） d ：与外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）相切的假想圆柱体的直径。2）小径d1：与外螺纹牙底（或内螺纹牙顶）相切的假想圆柱体的直径。,2. 螺纹的主要参数,18,外螺纹,内螺纹,大径 D，d,小径D1，d1,中径D2，d2,3） 中径d2：通过螺纹轴截面内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假想圆柱的直径。,19,4）线数n：螺纹的螺旋线数目。,单线螺纹：沿一根螺旋线形成的螺纹。多线螺纹：沿两根或两根以上的轴向等距
4、分布螺旋线形成的螺纹。,单线螺纹,双线螺纹,20,5）螺距P：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。6）导程 Ph ：同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离，Ph= nP。,单线螺纹： Ph= P,多线螺纹：Ph= nP,=导程,21,7）螺纹升角 ：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。,22,5-1 螺纹,8）牙型角：在轴向截面内螺纹牙型两侧边的夹角。 牙型侧角：螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂直平面之间的夹角。9）接触高度h：内、外螺纹旋合后接触面的径向高度。,23,24,外螺纹画法,25,内螺纹画法,螺纹连接的画法,26,先画外螺纹再画内螺纹旋和部分按外螺纹画
5、,27,螺纹的标记,粗牙螺纹不标注螺距右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注LH公差带代号按中径、顶径公差带代号顺序标注旋合长度为中等时，N可省略,28,注意事项,中径和顶径的公差带相同时，只注一个连接螺纹公称带等级：内螺纹有G、H两种，外螺纹有e、f、g、h四种管螺纹公称直径为管子的通径，采用英制。管螺纹公差等级：外螺纹有A、B两级；内螺纹仅一种，不标注。,29,30,5-2 螺纹连接的类型和标准连接件,31,1. 螺纹连接的基本类型,螺栓连接,双头螺柱连接,螺钉连接,32,螺纹连接的基本类型,1）螺栓连接,33,a）普通螺栓连接,b）铰制孔用螺栓连接,34,螺纹余留长度l1 静载荷：l1 (0
6、.30.5)d 变载荷：l1 0.75d 冲击载荷或弯曲载荷：l1 d 铰制孔用螺栓：l1 d螺纹伸出长度: a=(0.20.3)d;螺栓轴线到边缘的距离: e=d+(36) mm通孔直径：d0=1.1d,螺栓连接的简化画法,35,l=t1+t2+0.15d+0.8d+0.3d,两被连接件的剖面线方向相反螺栓、垫圈、螺母按不剖画,36,螺栓长度,已知被连接件：板厚1230 mm，板宽B60 mm。螺栓 GB/T 5782-2000 24L（螺栓长度）螺母 GB/T 6170-2000 24垫圈 GB/T 93-1987 24,螺栓的长度计算,37,螺栓长度： L =120.15d0.8d0.2
7、d = 30 mm+30 mm+(0.150.80.2)24 mm = 91.2 mm将L圆整为标准螺栓系列长度100 mm 螺纹部分长度L1= 2d = 224 mm = 48 mm,38,39,2）双头螺柱连接,钢或青铜 H=d;铸铁 H=(1.251.5)d铝合金 H=(1.52.5)dl2=(22.5)Pl3=(0.51)d,l= t +0.15d+0.8d+0.3d,螺柱长度,40,41,3）螺钉连接,钢或青铜： H=d铸铁： H=(1.251.5)d铝： H=(1.52.5)d,l2,4）紧定螺钉连接,42,作用：固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩,地脚螺栓连接,吊环螺
8、栓连接,43,5）其它连接形式,T型槽螺栓连接,44,45,螺栓双头螺栓螺钉螺母垫圈,2. 标准螺纹连接件,46,1）六角头螺栓,紧定螺钉,一字螺钉,十字螺钉,自攻螺钉,翼形螺钉,圆头螺钉,2）螺钉,47,3）螺母,4）垫圈,48,A级：用于要求配合精确、防止振动的重要场合B级：用于受载较大且经常装拆、调整或承受变载荷的场合C级：用于一般的螺纹连接,49,螺纹连接精度等级,螺纹规格d=M12，公称长度L=80，性能等级为4.8级，不进行表面处理，全螺纹，C级的六角头螺栓：,螺栓标记,螺栓 标准号 螺纹规格有效长度,50,螺栓 GB/T 5780-2000 M1280,螺纹规格D=M12，性能等
9、级为10级，不经表面处理，A级的六角螺母。,螺母标记,螺母 标准号 螺纹规格,51,螺母 GB/T 6170-2000 M12,标准系列，公称尺寸d=8，性能等级为140HV，不经表面处理的平垫圈,垫圈标记,垫圈 标准号 公称直径,52,垫圈 GB/T 97.1-2000 8,1. 预紧目的,1）增加连接的可靠性2） 增加连接的紧密性3） 防止被连接件间出现缝隙或相对滑动,5-3 螺纹连接的预紧,53,2. 预紧力F0,碳钢螺栓,合金钢螺栓,预紧应力不超过连接件材料屈服极限S的80%。,54,3. 拧紧力矩T,测力矩扳手,定力矩扳手,55,拧紧力矩T,T1为螺旋副间的摩擦阻力矩T2为螺母与支承
10、面间的摩擦阻力矩,预紧力F0与拧紧力矩T,56,螺母与支承面间的摩擦阻力矩T2,螺旋副间的摩擦阻力矩T1,拧紧力矩,57,M10M64的粗牙普通螺纹,重要螺栓公称直径大于M12,58,预紧力F0和拧紧力F,59,拧紧后螺栓长度 LM=LS+F0/Cb,精确控制预紧力F0,图5-11 测量螺栓伸长量,螺栓原始长度 LS,1. 防松目的,根本目的：防止螺旋副的相对转动。,2. 防松方法,1）摩擦防松2）机械防松3）破坏螺旋副运动关系（铆合和冲点）,5-4 螺纹连接的防松,60,1）摩擦防松,61,弹簧垫圈,对顶螺母,自锁螺母,62,2）机械防松,开口销与六角开槽螺母,63,止动垫圈,64,圆螺母用
11、止动垫圈,串联钢丝,65,66,用冲头冲34点,3）破坏螺纹副运动,冲点法,1. 螺栓组连接的结构设计,选定螺栓的数目及布置形式确定螺栓连接的结构尺寸,5-5 螺栓组连接的设计,67,1）螺栓组连接的设计内容,接合面应为轴对称的简单几何形状螺栓的布置应使螺栓的受力合理螺栓排列应保持合理的间距和边距同一圆周上螺栓数量应取偶数，且采用相同规格避免螺栓受附加弯曲载荷,2）螺栓组连接结构设计的原则,68,接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置,螺栓的排列应有合理的间距和边距,69,70,密封性有要求的重要连接,避免附加弯曲载荷的措施,71,球面垫圈,斜面垫圈,沉头座,凸台,2. 螺栓组连接的受力分析,目的：找
12、到受力最大的螺栓及其所受的力,72,1）受横向载荷的螺栓组连接,（1）采用普通螺栓连接,73,连接要求：接合面上的最大摩擦力大于或等于横向外载荷,74,平衡条件,预紧力,防滑系数Ks=1.11.3,计算方法：转化为仅受预紧力的普通紧螺栓连接的强度计算。,（2）采用铰制孔用螺栓连接,75,每个螺栓所受横向工作剪力,计算方法：转化为铰制孔用螺栓连接的强度计算。,2）受转矩的螺栓组连接,（1）采用普通螺栓连接,76,力矩平衡条件,预紧力,通过预紧力F0在接合面上产生的摩擦力矩来平衡转矩T,计算方法：转化为仅受预紧力作用的普通紧螺栓连接进行强度计算,（2）采用铰制孔用螺栓连接,77,通过横向剪切力F所
13、产生的力矩来平衡外载荷T,变形协调条件：螺栓的剪切变形量与该螺栓到螺栓组对称中心的距离成正比。,78,计算方法：转化为受最大工作剪力的铰制孔螺栓强度计算。,螺栓所受的最大工作剪力,由力矩平衡得,3）受轴向载荷的螺栓组连接,假设各螺栓平均受载，每个螺栓所受的轴向工作载荷,求出工作载荷F后，按受预紧力F0和工作载荷F的紧螺栓连接进行强度计算。,79,注意：F2 F0+F,4）受倾覆力矩的螺栓组连接,80,由力矩平衡得,由力与变形条件得,螺栓所受的最大工作载荷,81,防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，应校核受载后地基接合面压应力的最大值和最小值：,地基接合面受载前由预紧力产生的挤压应力
14、,力矩M加载在地基接合面上产生的附加最大挤压应力,表5-6（P79）连接接合面材料的许用挤压应力P,1. 将复杂工作载荷转化为简单载荷的组合。2. 1 普通螺栓： 1）根据轴向载荷和倾覆力矩来确定螺栓的工作拉力； 2）根据横向载荷和转矩来确定连接所需的预紧力； 3）找出受总拉力最大的螺栓； 4）对受总拉力最大的螺栓进行强度计算。2.2 铰制孔用螺栓： 1）按横向载荷以及转矩来确定螺栓的工作剪力； 2）找出受工作剪力最大的螺栓； 3）对受工作剪力最大的螺栓进行强度计算。,复杂工作载荷作用下螺栓组强度计算说明,82,5-6螺纹连接的强度计算,失效形式,83,受拉螺栓：螺栓杆和螺纹部分的塑性变形或断
15、裂受剪螺栓：螺栓杆和孔壁贴合面压溃或螺栓杆被剪断,设计准则,受拉螺栓：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度受剪螺栓：保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度,螺母不需要拧紧，在承受工作载荷前，螺栓不受力。,1. 松螺栓连接强度计算,84,拉伸强度条件,设计公式,2. 紧螺纹连接的强度计算,1）仅受预紧力的紧螺栓连接,85,拉伸应力,扭转切应力,普通螺栓连接,86,强度条件,第四强度理论,M10M64钢制螺栓,设计公式,87,连接要求：保证接合面不滑移,受横向载荷的普通螺栓连接,缺点：1）要求较大的预紧力2）振动、冲击或变载荷下连接可能松脱,改善措施：1）减载销；2）减载套筒； 3）减载键,2）受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接,88,图5-25 单个紧螺栓连接受力变形图,
