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1、51 螺纹,52 螺纹联接的类型及标准联接件,53 螺纹联接的预紧,55 螺纹联接的强度计算,57 螺栓的材料和许用应力,58 提高螺栓联接强度的措施,59 螺旋传动,54 螺纹联接的防松,56 螺栓组联接的设计,50 联接概述,一、联接分类,二、螺纹基本知识,三、螺纹联接的主要类型（注意各图的画法）,四、螺栓联接的拧紧与防松,五、螺栓联接的强度计算,六 、螺栓组结构设计要点,七、螺栓组联接的受力分析,九、提高螺纹联接强度的措施,十、螺旋传动,八、螺栓的材料和许用应力,一、联接分类,二、螺纹基本知识,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
2、，几何计算用。 一般取：d2=(d+d1)/2, 螺距p, 线数n：n=1时用于联接；n1时用于传动；n，但为便于制造n4, 牙型角：螺纹牙两侧面夹角。,1、螺纹的主要参数,2、螺纹的类型,螺纹位置：内螺纹螺母；外螺纹螺钉。,螺纹旋向：左旋螺纹，右旋螺纹（常用）。, 升角：, 导程s ：s=np,联接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。,螺纹线数：单线（联接）；多线（传动）。,三、螺纹联接的主要类型（注意各图的画法）,4、紧定螺钉联接,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。,四、 螺栓联接的拧紧与防松,（一）、拧紧,联接刚度 防松能力 紧
3、密性,1、拧紧力矩T=？,（rf支承面摩擦半径）,kt拧紧力矩系数，一般取kt=0.2,2、控制T的方法,一般情况凭经验，拧紧即可。,定力矩扳手,测力矩扳手,3、严格控制预紧力时,dM12,例：标准扳手长度L=15d，若拧紧力为F，则：T=FL=15dF=0.2Fod F0=75F 若F=200N，则F0=15000N。 小于M12，则易拉断。,(二)、防松,1、螺纹联接按自锁条件设计： v。 静载下不会自行松脱。,2、松动原因,冲击、振动、变载荷下,温度变化较大时,对顶螺母,3、防松方法,防止螺旋副相对转动。,按防松原理不同，分为三类：,a ）摩擦防松,自锁螺母,弹簧垫圈,开口方向：斜向右下
4、方,串联金属丝,c ）破坏螺纹副关系,胶接,五.螺栓联接的强度计算,受拉螺栓,受剪螺栓,仅受预紧力Fo,同时受预紧力F0和工作载荷F,(一)、受拉螺栓联接,对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。,危险截面面积由计算直径d1确定,1、松联接,仅受轴向工作拉力F失效：拉断,强度条件：,MPa 校核式,查手册，选螺栓,2、紧联接,（1）只受预紧力F0的紧联接,外载荷FR对螺栓为横向力靠摩擦力传递,a. FR作用下，板不滑移：FRFf，而FfF0。,（2）受预紧力F0和轴向工作载荷F的紧螺栓联接,即：螺栓总拉力等于预紧力加上部分工作载荷。,校核式,讨论：,当F、Fo一定时，
5、,为螺栓受力,当工作载荷在0F变化时，螺栓总拉力在F0F2之间变化,变载荷下螺栓失效：Fa作用下的疲劳拉断,Fa拉力变幅：,应力幅：,即：变载荷下螺栓，应力幅越小，疲劳强度越高。,(二)、受剪螺栓联接,1、失效形式：,剪断、接触表面压溃。,2、螺栓剪切强度条件,d杆抗剪面直径 m抗剪面数目 许用剪应力,3、挤压强度条件,Lmin对象受压高度； p许用挤压应力，取弱者计算；,单个螺栓联接强度计算,受拉螺栓,受变载：,紧联接,受Fo和F,a影响疲劳强度,六 、 螺栓组结构设计要点,1、 结合面几何形状力求简单（矩、圆、三角），且螺栓组的对称中心与结合面形心重合，结合面受力均匀。,3、 分布在同一圆
6、周上的z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。,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，可采用抗剪元件承受横向力，d。,七、 螺栓组联接的受力分析,1、思路,联接结构形式、外载荷类型,螺栓受力,找出受载最大螺栓,按单个螺栓联接的计算方法计算,2、基本假定,1、各螺栓刚度相同； 2、各螺栓Fo相同； 3、变形在弹性范围内； 4、被联件为刚体；,3、四种典型受载情况时的受力分析,1)受轴向载荷的螺栓组联接,特点：载荷与螺栓轴线平行
7、，并通过螺栓组对称中心。,各螺栓组平均受载：,F=F/z,螺栓还受Fo F2 ,工作条件：F10,2、受横向载荷的螺栓组联接,（1）特点：横向载荷作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组对称中心。,（2）承载方式：,形闭合：受剪螺栓（靠杆的剪切与挤压承载）,（3）受力分析,a 、受拉螺栓,工作条件：,b、受剪螺栓,假定每个螺栓受载相同，则,工作条件：,3、受旋转力矩T的螺栓组联接,特点：在转矩T作用下，底板有绕螺栓组形心轴线O-O旋转的趋势。,摩擦力承载，各螺栓处产生相等 的摩擦力,（1）受拉螺栓联接,工作条件：,（2）受剪螺栓联接,靠剪切和挤压承载，各螺栓在T作用 下受横向力Fs。,问题：Fs1=
8、 Fs2= = Fsz ？,即Fsi与ri成正比：,或,工作条件： Fs1r1+ Fs2r2+ + Fszrz= T,变形协调条件：底板视为刚体，ri,剪切变形量,Fsi,代入工作条件中：,4、受翻转力矩M（倾覆力矩）的螺栓组联接,特点：在M作用下，底板有 绕螺栓组形心轴翻转的趋势。,作用M后：左侧：F拉，右侧：F压 F0,工作条件：,变形协调条件：,其它条件：,讨论：设计时，如何布置螺栓更合理？,远离对称中心,RiFmax,左侧不出现缝隙 右侧边缘不压溃,螺栓联接组强度计算总结,螺栓组受力分析,F=F/z,受拉,受剪,受拉,受剪,受拉螺栓,受变载：,紧联接,受Fo和F,a影响疲劳强度,性能等
9、级,1、螺栓等：十个性能等级，如：3.6、4.6、4.8、,或smin=(68)10=480MPa,2、螺母：七个等级，与螺栓性能相配。,八、 提高螺纹联接强度的措施,1、机理,螺母受压，p,一、改善螺纹牙间受力分配,第一圈：p最大，受力最大 第810圈后几乎不受力, 采用加高螺母不能提高联接强度。,二、减小附加弯曲应力,螺纹牙根,弯曲应力 ,断裂,螺纹孔不正、被联件表面不平、发生变形等。,引起附加弯曲应力因素：,措施：垫圈、凸台、沉孔等。,思考：采用凸台、沉孔的目的？,三、减轻应力集中,收尾：退刀槽；,增大牙根处过渡圆角半径。,四、降低应力幅a,max 一定时：a疲劳强度,措施： 1）螺栓长
10、度2）光杆直径,3）采用柔性螺栓,措施：不宜采用刚度小的垫片。,五、改善制造工艺,1、加工方法：碾制较车制强度30%； 2、表面处理：喷丸、氮化等。,螺栓联接习题课,一、螺栓组计算,螺栓组受力分析,F=F/z,受拉,受剪,受拉,受剪,受拉螺栓,受变载：,紧联接,受Fo和F,a影响疲劳强度,受任意载荷螺栓组,向形心简化 ,四种简单状态,迭加 ,受载最大螺栓,按单个计算,解： （一）受力分析,（二）工作条件分析,1、保证结合面不滑移,又：,2、受力最大螺栓轴向载荷,a 、FV=V/z=2500/8=312.5N（每个螺栓受V作用相同）,b 、M作用，离形心越远受力越大,c 、最大工作载荷,d 、螺
11、栓总拉力,3、螺栓直径：,4、其它条件,a 、左侧不出现间隙：,b 、接合面右侧不压溃：,选择螺栓性能等级，计算许用应力 。,例2、设计图示螺纹联接：1.受拉螺栓 2.受剪螺栓,R=Q/2=10000 N,Q,T=R300=3000000 N.mm,R使各螺栓受到横向工作载荷FSR：,FSR=R/4=2500（ N ）,T也使各螺栓受到横向工作载荷FST，方向与形心连线垂直。,受载最大的螺栓：,受拉螺栓：,受剪螺栓：,二）设计计算, 受拉螺栓,由预紧力Fo产生的摩擦力来传递外载荷FS。, 受剪螺栓,选择螺栓性能等级，计算许用应力 。,螺栓直径：,横向载荷由螺栓杆与被联件的挤压与剪切传递。,受载
12、最大螺栓的横向载荷为：FS=9014（N）,选择螺栓性能等级，计算许用应力 。,螺栓直径：, 比较,受拉螺栓：,相同材料螺栓,例3 某承受轴向载荷的螺栓联接。已知单个螺栓所受轴向载荷F=500N，预紧力Fo=500N，螺栓的刚度c1，arctanc1=30，被联接件的刚度c2，arctanc2=45。1）绘制此螺栓联接的力变形图，并确定螺栓总拉力F2。2）若将垫片改为较软的，使arctanc1=60，其他不变，F2=？3）比较上述两种情况，判断哪种密闭性好？注：此题用图解法求解。,N,变形,例4 一钢板采用三个铰制孔螺栓联接,下列三个方案哪个最好?,Fmax=F1=F3=,Fmax=F2=,比
13、较：,差,由：,结论：,例5 指出下列各图中的错误。,一、螺旋传动的类型和应用,调整螺旋,静压螺旋,类 型,运动形式有：,螺旋传动,螺母固定，螺杆转动并移动,螺杆转动 ，螺母移动,按用 途分,传力螺旋,传导螺旋,滑动螺旋,滚动螺旋,按摩擦 性质分,传递动力,传递运动,要求精度高,调整相对位置,二、滑动螺旋的结构和材料,1、结构,螺母结构,整体螺母,组合螺母,剖分螺母,2滑动螺旋的材料,螺旋副材料要求：足够的强度、耐磨性、摩擦系数小,螺杆材料: Q257、45、50钢，或T12、40Cr、65Mn,螺母材料: ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuAl10Fe3.,三、滑动螺旋传动的设计计算,承受载荷: 转矩、轴向力,设计准则：按抗磨损确定直径，选择螺距；校核螺杆、 螺母强度等。,主要失效形式: 螺牙的磨损,设计方法和步骤：,1耐磨性计算,又 h=0.5P-矩形梯形螺纹的工作高度h=0.75P-锯齿形螺纹的工作高度。,代入上式得螺纹中径的计算公式：,梯形螺纹:,锯齿形螺纹：,验算：,若不满足要求，则增大螺距。,对有自锁性要求的螺旋传动，应校核自锁条件：,2螺杆的强度计算,对于受力比较大的螺杆，需根据第四强度理论求出危险截面的计算应力：,3螺母螺牙的强度计算,剪切强度条件:,弯曲强度条件：,4螺杆的稳定性计算,
