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1、第二章第二章 螺纹连接螺纹连接2-52-5 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计2-2 2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级螺纹连接的类型和材料性能等级2-1 2-1 概述概述2-3 2-3 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松2-42-4 螺栓连接的强度计算螺栓连接的强度计算2-1 概 述在通用机械中，连接件占总零件数的2050%。如 Boeng747中有250万个紧固连接件。一、连接(joint)分类1. 按运动关系分 静连接：只固定，无相对运动。如螺纹连接、普通平键连接。动连接：彼此有相对运动。如滑键、螺旋传动等。运动副2. 按传载原理分靠摩擦力：如螺栓、过盈连接。非摩擦：靠连接零件的相
2、互嵌合传载，如平键。材料锁合连接：利用附加材料分子间作用，如粘接、焊接。3. 按拆开时是否损坏零件分可拆连接：如螺纹连接（最广泛的可拆连接）。不可拆连接：如焊接、铆接等。二、螺纹基本知识1) 直径大径d：公称直径。M20d=20mm小径d1：螺纹的最小直径中径d2：齿厚=齿槽宽处直径4) 螺距P2) 线数 n：n =1时用于连接；n1时用于传动；n，但为便于制造n43) 牙形角：螺纹牙两侧面夹角1. 螺纹的主要参数5) 升角连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。三角形螺纹2. 螺纹的类型2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级1. 螺栓连接装拆方便，成本低，打通孔，应用最广。铰制孔螺栓普通螺
3、栓一、螺纹连接主要类型FF2. 双头螺柱连接螺柱不用拆下，用于被连 接件之一较厚（盲孔）或材料 较软，且经常拆装的场合。3. 螺钉连接无螺母，结构紧凑，经常拆 装时，容易损伤螺纹孔。多用于 受力不大或无需经常拆装的场合 。4. 紧定螺钉连接螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。二、螺纹连接件的材料性能等级螺栓（钉、柱）的力学性能等级(GB/T3098.1-2000, 3098.2-2000)性能 等级级3.6 4.6 4.85.6 5.86.8 8.8 9.810.912.9抗拉 强度 b/MPa300 400 400 500 600 800
4、90010001200屈服 强度 s/MPa180 240 320300 400480 640 72090010802-3 螺纹连接的预紧和防松 一、预紧受载之前拧紧螺母预紧力F0预紧目的连接刚度防松能力紧密性 二、防松实质是防止螺纹副发生相对转动。 怎么会发生松动？防松的方法： 摩擦 机械 破坏 见表5-32-4 螺栓连接的强度计算螺栓连接受拉螺栓受剪螺栓松连接：不拧紧，无预紧力F0，仅受工作载荷F紧连接：需拧紧仅受预紧力F0同时受预紧力F0和工作载荷F一、松连接（不受预紧力）F二、紧连接（受预紧力）（1）承受横向工作载荷的普通螺栓连接失效形式：接合面发生滑移螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力
5、F0导致接合面所产 生的摩擦力应大于或等于横向静载荷。问：公式中的系数1.3是何用意？强度条件：上式中：F0 单个螺栓的轴向预紧力，NF0 KSF/fZi 计算时取 F0 = KSF /fZi KS 可靠系数(防滑系数)，1.11.3F 横向静载荷，NZ 螺栓数目i 接合面数f 接合面摩擦系数1.3系数将提高 30%，以考虑螺纹力矩 对连接强度的影响，这 样把拉扭的复合应力状 态简化为纯拉伸来处理 ，简化了计算。例：例：某普通螺栓组连接，已知横向静载荷F=30kN，结合面摩擦 系数f =0.15，结合面数i =1，可靠系数KS=1.2，共有六个螺栓，不 控制预紧力，螺栓材料为碳钢，性能等级4.
6、8，试确定螺栓规格。解：单个螺栓预紧力F0 由于不控制预紧力，采用估计法确定安全系数S， 由表5-10 1. 选M24，S = 3.14(插值计算) = s/S = 320/3.14 MPa M24的d1=20.752mm，估计偏小，不适用。2. 选M30，S = 2.5 = s/S = 320/2.5 =128 MPa M30M30的的d d1 1=26.211mm=26.211mm，所以符合要求。所以符合要求。（2）受预紧力F0和轴向工作载荷F 的紧螺栓连接松弛 状态F0F0F0F0 m b预紧 状态FF工作 状态 F是 工作 拉力F1F1F1F1 m b变形受力过程：无变形 F0 +F
7、变形协调条件： b= m = m b b+ b m- m各力定义要明确1. 预紧力F0（拧紧螺母后，作用在螺栓上的拉力和被连件上的压力）2. 螺栓总拉力F2 F2 = F1+F3. 工作拉力F（对螺栓连接施加的轴向外载荷）4. 残余预紧力F1 F1 0不出现缝隙。强度条件：螺栓的相对刚度系数垫片类型 金属垫片或无垫片 皮革 铜皮石棉 橡胶 0.20.3 0.7 0.8 0.9Cb +CmCb例：例：有一受预紧力有一受预紧力F F0 0= =1000N1000N和轴向工作拉力和轴向工作拉力F=F=1000N1000N作用的紧作用的紧 螺栓连接。已知螺栓刚度螺栓连接。已知螺栓刚度C Cb b和被连
8、接件刚度和被连接件刚度C Cmm相等，试计算：相等，试计算： （1 1）螺栓所受的总拉力）螺栓所受的总拉力F F2 2和剩余预紧力和剩余预紧力F F1 1。 （2 2）为保证被连接件不出现缝隙，该螺栓的轴向工作拉力为保证被连接件不出现缝隙，该螺栓的轴向工作拉力F F极极 限值限值为多少？为多少？ 解：（1） （2）要求F10 熟记熟记公式，灵活应用公式，灵活应用例：例： 某压力容器采用螺栓连接，已知某压力容器采用螺栓连接，已知“ “力力- -变形变形” ”线图。试求：线图。试求： （1 1） 螺栓受到的螺栓受到的预紧力预紧力F F0 0的大小的大小； （2 2） 为满足紧密性要求，取剩余为满足
9、紧密性要求，取剩余预紧力为预紧力为20000N20000N，此时螺栓承此时螺栓承 受的工作拉力受的工作拉力F F的大小的大小； （3 3） 若螺栓选用若螺栓选用M30M30规格，而且已知规格，而且已知d d1 1=26.211mm,=26.211mm, =106MPa=106MPa，校核螺栓连接强度校核螺栓连接强度； （4 4） 螺栓承受的总拉力螺栓承受的总拉力F F2 2达到多少时，容器将漏气？达到多少时，容器将漏气？解：（1） 预紧力F0=30000N （2）工作拉力F =35000-20000=15000N（3）校核 螺栓连接强度足够。 ( 4 ) 被连接件变形为0时，容器则漏气，由图可知F2 = 45000N2-5 螺栓组连接的设计 1. 接合面几何形状力求简单（矩、圆、三角），且螺栓组的对称中心与接合面形心重合，接合面受力均匀。2. 螺栓组受力合理：螺栓布置应尽量远离对称中心，铰制孔螺栓组8个；同时承受轴向、横向载荷时，可用抗剪元件承受横向力。3. 分布在同一圆周上的螺栓数应取偶数（4、6、8），便于分度划线。4. 避免附加弯曲载荷：凸台、沉孔、斜垫圈等。5. 螺栓排列应有合理间距、边距、扳手空间。6. 合理防松方法。
