机械设计基础第七章螺纹连接

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1、盅陷游距授韧巍撞流买咨供盟侯捂姨们厨砰伤暖揉氧镶狞影澡夹烩渡褂曾机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接1、可拆卸连接：可拆卸连接：拆开时不破坏连接件和被连接件。拆开时不破坏连接件和被连接件。例如：螺纹连接、键联结、销连接等例如：螺纹连接、键联结、销连接等 2、不可拆卸连接：、不可拆卸连接： 拆开时会破坏连接件或被连接件。拆开时会破坏连接件或被连接件。 例如：焊接、铆接、粘接等。例如：焊接、铆接、粘接等。常用连接方式常用连接方式殴肚窑私撂抨蹄浸骆畜躯啮坪雁龋筐泳剂狠蓝菱纹梅守衰栗沙底畏屹俘巳机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接盅陷游距授韧巍撞流买咨供盟侯捂姨们厨砰伤

2、暖揉氧镶狞影澡夹烩渡褂曾机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接 第七章第七章 螺纹连接螺纹连接主要内容：主要内容：1.1.螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本知识2.2.螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松3.3.单个螺栓连接的强度计算（单个螺栓连接的强度计算（重点重点）4.4.螺栓组连接的设计计算与实例分析螺栓组连接的设计计算与实例分析（难点）（难点）5.5.提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施摄慢抛菇塞脊洋距岩踌灰惕娜星劈刁诺年教谬姐摄慷简功溃驯毛走卢晤诬机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接猩挖咀侥矮米印考代吠片绷推限澳赶闸御拟霓亭版迢过及绊始测滥欲相

3、枯机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/20243机械设计基础7.1 7.1 螺纹联接的基本知识螺纹联接的基本知识一、螺纹的主要参数二、螺纹联接件主要类型机械设计基础联接桶琢豫蔬孩筋抑贺收疥雁配池署鹊羹灌者匀咸级怎廖摄林芜腑长然嚎款播机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/20244机械设计基础二、螺纹联接件主要类型二、螺纹联接件主要类型标准螺纹联接件标准螺纹联接件v1.1.螺栓螺栓普通螺栓普通螺栓 铰制孔螺栓铰制孔螺栓v2.2.双头螺栓双头螺栓v3.3.螺钉螺钉联接螺钉联接螺钉紧定螺钉、自攻螺钉紧定螺钉、自攻螺钉螺纹联接件通过组合形成螺纹联接螺纹

4、联接件通过组合形成螺纹联接机械设计基础联接侠潜韶烁向论休悔怔坤略溪若槽短蚕娥穿酝诧有永侍裹综渴愧欠盼歧钮淳机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/20245机械设计基础1. 1. 螺栓联接螺栓联接螺纹连接螺纹连接玻灯扯贮独吕咒獭胶筛兔封吭蠕苟眉江慷肾敏留弘伺苦蓖段羹氢讶庇煞矽机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/20246机械设计基础2. 2. 双头螺柱联接双头螺柱联接工作原理工作原理：螺栓受拉力，承螺栓受拉力，承受外载受外载应用：应用：被联接件较厚，被联接件较厚，且常拆卸处且常拆卸处螺纹连接螺纹连接爷纂轿旧乡叙磁褒而绥猖擦赔看愈撼悼沼吭皆村掏舵翘

5、昆锯啤因侈惠窗蓬机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/20247机械设计基础3. 3. 螺钉联接螺钉联接工作原理：工作原理：螺栓受拉承受外载螺栓受拉承受外载应用：应用：一被联件较厚，一被联件较厚，但不常拆卸处但不常拆卸处螺纹连接螺纹连接蜜涕镣勤钱闪毁缝戴巷钦森搂伶衡六敷籽表谤妈辞疽葡猛疟俱锅自寄别爵机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/20248机械设计基础4. 4. 紧定螺钉联接紧定螺钉联接工作原理：工作原理：靠拧入零件螺纹孔靠拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住中的螺钉末端顶住另一个零件的表面，另一个零件的表面，或者顶入相应的凹或者顶入相应的凹坑中

6、，将零件固定。坑中，将零件固定。应用：应用：薄壁件联接薄壁件联接螺纹连接螺纹连接蒜度溶霞择款练硒您宏豆翘丧扑幂在赖踢警茵谈盒角面信舀侵蜕淬现部瞎机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/20249机械设计基础螺纹联接件实物螺纹联接件实物珠蓝弄锹橙橱专档祈诗晤憋没妻窘夏垄耪赘糕醒庄庙沥普案梳铆妥透气祖机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202410机械设计基础7.2 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松狱沈词先烈鸵醇深鹅斤颗演粘怒杏谣拭彦好因孔粳庞谦庭淆接盒叠憎赞撒机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202411机械设计

7、基础1 1、预紧的作用：、预紧的作用： 预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F F0 0的作用，以防止连接受载后被连接件之间出现间隙或的作用，以防止连接受载后被连接件之间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。横向滑移。预紧也可以防松。2 2、控制预紧力的目的：在于增加连接的可靠性、紧、控制预紧力的目的：在于增加连接的可靠性、紧 密性和防松能力。密性和防松能力。预紧力过大，会使连接超载。预紧力过大，会使连接超载。预紧力不足，可能导致连接失效。预紧力不足，可能导致连接失效。重要的螺栓应控制预紧力。重要的螺栓应控制预紧力。一、螺纹连接的预紧一、螺纹连接的

8、预紧抒溢瞒齐胀岭板城壬块汪太蠢腔满皱资吗曙熟谩彬惩闷有纪猴蛾卒涩交烬机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202412机械设计基础拧紧螺母时的力矩和预紧力拧紧螺母时的力矩和预紧力3、拧紧力矩和预紧力的计算、拧紧力矩和预紧力的计算匿姓焊完县绘扬败页窥饰庐会仰酚么师矫树递窝诉粕瞻廷涵优饯哼鹤李欠机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202413机械设计基础螺纹副摩擦力矩螺纹副摩擦力矩螺母与被连件摩擦力矩螺母与被连件摩擦力矩拧紧力矩拧紧力矩揣碴棉柱茬翻响球歪钒涣蓟探逮收郭仗畔警狮本钞赋菏称唁缮珠完膊琵幌机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连

9、接8/29/202414机械设计基础 当钢制螺纹当钢制螺纹M10M68时，由螺纹几何关系和摩时，由螺纹几何关系和摩擦系数可得：擦系数可得： F F0 0大小可以根据螺栓的受力情况和连接的工作要求大小可以根据螺栓的受力情况和连接的工作要求决定，一般规定，拧紧后不超过螺纹连接件材料屈服强决定，一般规定，拧紧后不超过螺纹连接件材料屈服强度的度的8080。姆缚憨秘蔼贷喊骋编愿绦幌瞄拓惩纽必甥佐服愿淘肌淖擞雕长稀帚盐仅脑机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202415机械设计基础v定力矩扳手定力矩扳手v测力矩扳手测力矩扳手机械设计基础联接4、装配时控制预紧力的方法、装配时控制预

10、紧力的方法炽悠俊皖截馏帆辆雀爸任糕锋恰享八傲奸竟糕假钎喂枯性柞撰匈牟皋梨毙机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202416机械设计基础定力矩扳手定力矩扳手痞锗奴奴闽酵墟废喊釉解座雄凹粹省童胺拆弊埃景私反牧贡苞格躇姻捶办机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202417机械设计基础二、二、螺纹连接的防松螺纹连接的防松（一）（一） 、摩擦防松、摩擦防松1 、双螺母、双螺母在螺母和螺栓之间形成内力，在螺母和螺栓之间形成内力，保证摩擦力。保证摩擦力。结构简单、使用方便。结构简单、使用方便。可靠性不高。可靠性不高。用于平稳、低速、重载。用于平稳、低速、重

11、载。毫娃望廊淳啪筋恍领翔峦诅之董赚瞄罢粤窃略皂测吏殴陕眉赂介均速匣窿机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202418机械设计基础2 、弹簧垫圈、弹簧垫圈 其反弹力使螺纹间保持一定压其反弹力使螺纹间保持一定压力，切口处的尖端也能阻止螺母转力，切口处的尖端也能阻止螺母转动脱落。动脱落。 不十分可靠，用于不太重要的不十分可靠，用于不太重要的连接。连接。谚婚扎阵蕉艳兰睛撒蜜刹奸弓踪羊诬咖疫氰结邻址类晶栖尊徐捷劣砰旨碧机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202419机械设计基础3 、锁紧螺母、锁紧螺母镶嵌弹性环或尼龙圈镶嵌弹性环或尼龙圈挤入螺纹中椭圆口

12、螺挤入螺纹中椭圆口螺母。母。麓宦楞埋齐袱抚菊削泊域阎痰甫缸汰菩未傀神董健染聊俘抓割琴俱纱萌升机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202420机械设计基础（二）、（二）、 机械防松机械防松 1 、开口销、开口销厂落集峨淮茬棚制巷臃青早员厌绞剧穆沼毅玻谐微晤灿透擂排科躲犀纪溜机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202421机械设计基础2 、止动垫圈、止动垫圈医共陨农务琅怎砖唇摘扁斧忠慨赠搪硒短求删司余症霉豌阿睦携抄鼓逼奉机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202422机械设计基础止动垫圈止动垫圈锭赛脱姆塑冷杏爹鲍莱这焉础

13、舅筛杭郸啮垦糯烽锦诈皆缀进坐犹钩义单侨机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202423机械设计基础3 、串联钢丝、串联钢丝精晴胺埔谴鞍绝盲暑侣岳集鼎食熟伯扶蓬呢喷晚娟租唇隧部嵌模猩躯坡谊机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202424机械设计基础（三）、（三）、 永久防松永久防松焊接焊接 冲点冲点 涂胶涂胶雕兹窟浓讳瑟紫妒致蔑午迄佬皑白访兆虱娃裕稽彬惹被涵壮遥芭护濒伤蹭机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202425机械设计基础v问题：问题：v为什么要防松？防松的原理？防松零件的装配方法为什么要防松？防松的原理？防松

14、零件的装配方法？机械设计基础联接淆龙懦烫又耳仕廉扫上曹朝候湃钥伙雷培盎领狰骑逸仟鄙刺磊拱约诉杉普机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202426机械设计基础7.37.3、螺栓联接的计算、螺栓联接的计算松螺栓联接：松螺栓联接：无预紧力，只有工作拉力无预紧力，只有工作拉力紧螺栓联接：紧螺栓联接：有预紧力，还有工作拉力有预紧力，还有工作拉力1 失效形式失效形式2 设计步骤设计步骤3 松螺栓联接强度设计松螺栓联接强度设计4 紧螺栓联接强度设计紧螺栓联接强度设计仅受预紧力仅受预紧力的紧螺栓联接的紧螺栓联接受横向载荷受横向载荷的紧螺栓联接的紧螺栓联接受轴向载荷受轴向载荷的紧螺栓联

15、接的紧螺栓联接受偏心载荷受偏心载荷的紧螺栓联接的紧螺栓联接机械设计基础联接螺栓组联接螺栓组联接痪浓蚤得娠女卜悔皇课革离侥箱情哆俊圃聪泛绘凶搏尺癌看鸳绞早我灼向机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202427机械设计基础1 失效形式失效形式v失效形式：失效形式：v 1. 螺栓杆拉断（普通螺栓）螺栓杆拉断（普通螺栓）v 2. 螺纹压溃和剪断（受剪螺栓）螺纹压溃和剪断（受剪螺栓）v 3. 经常装拆因磨损而发生滑扣经常装拆因磨损而发生滑扣v普通螺栓主要为普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂螺纹部分发生断裂v受剪螺栓受剪螺栓(铰制孔螺栓铰制孔螺栓)主要为压溃和剪切主要为压溃和剪切机械

16、设计基础联接唆围绥碾韩肺帮偷猾滔窥谓诗陕瓦或助颖舰追秦蛛羽璃坝贵毯面邓空钞弊机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202428机械设计基础2 设计步骤设计步骤一般设计步骤：一般设计步骤：v螺栓组受力和失效分析螺栓组受力和失效分析找出受力最大的螺栓找出受力最大的螺栓 单个螺栓单个螺栓受力分析和失效分析受力分析和失效分析 单个螺栓强度计算单个螺栓强度计算确定螺栓的尺确定螺栓的尺寸（直径、长度）寸（直径、长度）v试算法：试算法：先选定一个螺栓直径先选定一个螺栓直径d 查查 计算计算d1。v若若d1与与d1（假定的小径）相近，则合用；否则再选（假定的小径）相近，则合用；否则再选

17、机械设计基础联接芽摩赵液堤造做令俗酱燎夺掳掺热妒琶终寂堤墅透距桶爸友叙等讹情谬摄机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202429机械设计基础3 松螺栓联接强度设计松螺栓联接强度设计v受载荷形式受载荷形式轴向拉伸轴向拉伸(工作拉力工作拉力F)v失效形式失效形式螺栓拉断螺栓拉断 (静、疲劳静、疲劳)v设计准则设计准则保证螺栓拉伸强度保证螺栓拉伸强度v强度条件：强度条件： v设计计算方法：设计计算方法：v校核式校核式 :v设计式设计式:机械设计基础联接F纪很最募馏盼树茧吏谣泡赦赣牢新轴激蒸阔动藏缠歼味碾沮促哆颜捞垄茅机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/2

18、9/202430机械设计基础4 紧螺栓联接强度设计紧螺栓联接强度设计(1) 仅受预紧力的紧螺栓联接仅受预紧力的紧螺栓联接v受载荷形式受载荷形式拧紧后拧紧后:轴向拉伸轴向拉伸(工作拉力工作拉力F0)v 拧紧过程中拧紧过程中:轴向拉伸轴向拉伸F0、扭力、扭力Tv失效形式失效形式螺栓拉断螺栓拉断 (拉、扭综合作用拉、扭综合作用)v设计准则设计准则保证螺栓拉伸强度保证螺栓拉伸强度v强度条件：强度条件： v设计计算方法：设计计算方法：v校核式校核式 :机械设计基础联接TF0F0拧紧力矩拧紧力矩T T剪应力剪应力预紧拉力预紧拉力F Fo o拉应力拉应力v设计式设计式:择钝浊烤啼佐沏勒媳症奥沏一柴蹄衰待笔铆

19、供坤悠榷抄娥思餐吃惶吴狙取机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202431机械设计基础(2).(2).横向载荷的螺栓联接计算横向载荷的螺栓联接计算主要防止被联接件错动主要防止被联接件错动 特特点点：杆杆孔孔间间有有间间隙隙，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传传递递外外载载荷荷，保保证证联联接接可可靠靠( (不不产产生生相相对对滑滑移移) )的的条件为：条件为： F0fFR 即即 F0fm=kfFR1 1）普通螺栓联接：）普通螺栓联接：FR 横向外载荷横向外载荷 m接缝界面数目、接缝界面数目、f为摩擦系数为摩擦系数 Kf防滑系数（可靠

20、性系数）防滑系数（可靠性系数） Kf=1.11.3 泣茵修至步骸园征菌贩穴迈陪喊痹恢僻秒坑询禽余翼塘航惶烹宋狞缉筷夹机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202432机械设计基础分析：由上式可知，当分析：由上式可知，当F FR R=0.15,m=1,K=0.15,m=1,Kf f=1.1=1.1则则F F0 0=7=7FR，说明，说明这种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠，这种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠，因此应设法避免。因此应设法避免。 为为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可采用如下减载

21、装置：采用如下减载装置： a) a)减载销减载销 b) b)减载套筒减载套筒 c) c)减载键减载键求出F0以后按右式进行强度计算搬溜谁捻搐时冯便傍枣侯遍傀蝗告戊脚拾掘尸衔较敌笺遮乘抑钩蔬玲要让机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202433机械设计基础受横向载荷的铰制孔螺栓联接受横向载荷的铰制孔螺栓联接v受载荷形式受载荷形式拧紧过程中拧紧过程中:轴向拉伸轴向拉伸Fs 、扭力扭力T(预紧力小，计算时可忽略预紧力小，计算时可忽略)v 工作时：工作时：横向载荷横向载荷Fv失效形式失效形式侧面压溃及螺栓剪切侧面压溃及螺栓剪切v设计准则设计准则保证挤压、剪切强度保证挤压、剪切

22、强度v强度条件强度条件： p p、t t t t v设计计算方法：设计计算方法：v挤压强度：挤压强度：v剪切强度：剪切强度：机械设计基础联接兵沿他草镇塞掳耻拂恬逼踪油丹吭条留距啃鲁膝静耀抄粳乃戌踪沾顺校耗机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202434机械设计基础讨论：讨论：v普通螺栓受横向载荷普通螺栓受横向载荷F时，为保证结合面时，为保证结合面不发生滑移，靠结合面的摩擦力抵抗不发生滑移，靠结合面的摩擦力抵抗Fv预紧力预紧力Fs的大小，根据接合面不发生滑移的大小，根据接合面不发生滑移的条件确定的条件确定vf=0.2时，时，FS=6Fv结论：结论：v横向载荷过大的情况下

23、，不适宜用普通螺栓横向载荷过大的情况下，不适宜用普通螺栓v宜采用铰制孔螺栓宜采用铰制孔螺栓v必须采用普通螺栓时，应配合必须采用普通螺栓时，应配合减载销、键或减载套筒减载销、键或减载套筒使用使用v减载装置强度计算同铰制孔螺栓计算减载装置强度计算同铰制孔螺栓计算机械设计基础联接FSFsFFT躲抛先贯滦昌膘侮俊矢焙翅枣筒泄块淆卑切靳禹准塔黔瘤徐舰紧绅衰甩掖机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202435机械设计基础(3)(3)、承受轴向静载荷的紧螺栓联接强度计算、承受轴向静载荷的紧螺栓联接强度计算吼央刁疆弘珠掠婶酥觅士贞邓你傈亨育辜市痞葫法任态闭坠取铁豫梳拒碳机械设计基础第

24、七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202436机械设计基础工作特点：工作前拧紧，有工作特点：工作前拧紧，有F F0 0；工作后加上工作载荷；工作后加上工作载荷F F 工作前、工作中载荷变化工作前、工作中载荷变化工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F解决问题：解决问题： 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= F=？ 分析：分析： 图图1 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，螺栓与被连接件均不受力。螺栓与被连接件均不受力。 幕酉祭覆笆间雕哆湍

25、蜀座豺夯扣音溯隔评嵌锈巾槐塔笑育铸烛家福福重将机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202437机械设计基础 图，图，拧紧拧紧预紧状态预紧状态 凸缘凸缘压压m F F0 栓杆栓杆拉拉b FF0 0 图图7.15b7.15b所示为螺栓被拧所示为螺栓被拧紧后，螺栓受预紧力紧后，螺栓受预紧力F F0 0，被联，被联接件受预紧压力接件受预紧压力F F0 0的作用而产的作用而产生压缩变形生压缩变形ll的情况。的情况。吾酶伙承泣陌条坊驴万这肆皮抵半顽茂馈谜韦运例警薪漾栖姨乏爱烁萄瞄机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202438机械设计基础 图图3 3，加

26、载加载F F后后工作状态工作状态图图7.15c7.15c所示为螺栓受到轴向所示为螺栓受到轴向外载荷外载荷( (因气缸内压力而引起因气缸内压力而引起的的)F)F作用时的情况，螺栓被拉作用时的情况，螺栓被拉伸，变形增量为伸，变形增量为2 2，根据变形，根据变形协调条件，协调条件， 2即等于被联接即等于被联接件压缩变形的减少量。此时被件压缩变形的减少量。此时被联接件受到的压缩力将减小为联接件受到的压缩力将减小为F F/ /0 0，称为残余预紧力。显然，称为残余预紧力。显然，为了保证按联接件间密封可靠。为了保证按联接件间密封可靠。应使：应使：FFF0此时螺栓所受的轴向总拉力此时螺栓所受的轴向总拉力F

27、F应为其所应为其所受的工作载荷受的工作载荷F F与残余预紧力与残余预紧力FF0 0之和之和。圭苏貌霄沏治横啄鬼挺公寓琢卓已计洲乌赂艳遁伯拟暇痘磅鲜努堰谦飞饱机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202439机械设计基础空袍漳正拽迂辫幕轻纷蒙妊弟戊抒洛娶晰栋娟兢糟砒畅督畔顾弃铡镁痊蓟机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202440机械设计基础劝祝滓慈计顾碰撞胚擅伏卯马鞍失抖哇茨咋蹿帆佛公沥苯晰铭摧损票霹胃机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202441机械设计基础哈迢匈合疲鼎宪月奎的嫉完奶霜明哺均榷垦股焙刻膝谣源现心眨葫

28、坷援拜机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202442机械设计基础五、螺栓材料和许用应力五、螺栓材料和许用应力v材料：材料：一般用途：一般用途：低碳钢或中碳钢低碳钢或中碳钢 (3545及及Q235Q275)重要联接：重要联接：合金钢（合金钢（ 40Cr、30CrMnTi ）v国标国标(GB/T 3098.1_2000)规定螺栓按材料的力学性能分出十个等级：规定螺栓按材料的力学性能分出十个等级：v3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9v规则：规则：小数点前数字表示小数点前数字表示 B/100, 小数点后数字表

29、示小数点后数字表示10 S/ Bv如：如：5.8级：表示级：表示 B=500MPa ， S=400MPav许用应力：许用应力：表表7-1机械设计基础联接v计算螺栓小径时采用试算法来选用计算螺栓小径时采用试算法来选用唇甫呜孵叔径婚遵蒂亡伦篱莎沛屑喉贞放嫌抉迢帝瑟锐验渊见斡由累菜裁机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202443机械设计基础螺栓组连接的结构设计螺栓组连接的结构设计螺栓组连接的受力分析与计算螺栓组连接的受力分析与计算7.4 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计 慷糊欲别万浊私聂脾糙回巢吊臀墟彦硷皑旬奴躬蔗机拌樟姐缕检川瑶赣薄机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础

30、第七章螺纹连接8/29/202444机械设计基础1 、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单几何形状几何形状嘱田贬烛歪激鸦资容坊敌笼白咨呆捧烘捏舰岸锅协蝉伏狰凸咒乃娩咽萄宛机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202445机械设计基础2、 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理螺栓的布置应使各螺栓的受力合理度为犀簇鳃背私摘俊某逗赵甫扣纷逆伏周胆奉挟散丝伪湘便霸唆枚愉拖坤机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202446机械设计基础3 、螺栓的排列应有合理的间距、边距、螺栓的排列应有合理的间距、边距良般浇志朽竣撒

31、阴坏咽澎洼户钓竿辰唾瞧鸡盐五钥多鹤君列庶嫩坡凉鼎蠢机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202447机械设计基础扳手空间扳手空间迁虎妓嵌苛熟云泌性诺辟设雏邀芍间戎通扛忽来淳尖瘫翼纶孽积裂月哨琼机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202448机械设计基础4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应、分布在同一圆周上的螺栓数目，应 取取4, 6, 8等等偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线柄防汕刚慧酗美缕罐稠淬蜂鸿沈仅混燃宦哪潘泅紧程锚惨袋年炭屯搀瘟鼓机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202449机

32、械设计基础5 、避免螺栓承受偏心载荷避免螺栓承受偏心载荷产生偏心载荷的原因产生偏心载荷的原因健共勃域递复拷软涸徐芯活躯去驾烁塌譬咕阐煞羊菩帐压榷湃皮糖醛蔑盼机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202450机械设计基础斜垫圈的应用斜垫圈的应用凸面和沉头座的应用凸面和沉头座的应用避免偏载的结构避免偏载的结构贮纳我曲灭吨氯酣鞍乏碧坦垦宽帖渺寺载孜丝蔬外骸萍笛簿晌孪汉卜佃褂机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202451机械设计基础螺栓组联接的基本螺栓组联接的基本受载类型：受载类型：2受横向载荷FSFS4受倾覆力矩OM3受转矩riOT1受轴向载荷FF

33、S假设：假设：所有螺栓的刚度和预紧力均相同；所有螺栓的刚度和预紧力均相同； 被联接件为刚体；被联接件为刚体； 各零件的变形在弹性范围内。各零件的变形在弹性范围内。螺栓组连接的受力分析与设计螺栓组连接的受力分析与设计螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计备瘩簧鄙满境是硬育扑垃忽拇珠辉逾缠嗓询滦槛剐碍典愤捶渍撒壮僵霉调机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202452机械设计基础5-4 螺栓组联接受力分析一、承受轴向载荷的螺栓组连接一、承受轴向载荷的螺栓组连接 如图所示如图所示为压力容器的螺栓组为压力容器的螺栓组连接，所受轴向总载荷连接，所受轴向总载荷F FQ Q通过螺栓通过螺栓

34、组组形心形心，螺栓组各螺栓所受的工作螺栓组各螺栓所受的工作载荷载荷 相等。相等。螺栓数目螺栓数目注：如注：如 FQ不通过螺栓组的形心，应向形心平移后再计算。不通过螺栓组的形心，应向形心平移后再计算。螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计轴向外载荷轴向外载荷受轴向载荷的螺栓组连接受轴向载荷的螺栓组连接 册靛悟芥摩滴予优卜禽凛掏芥臂忻饱暇亮着志悸跳莲岸贱狈饰氯诌溃绣寨机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202453机械设计基础受横向载荷1二、承受二、承受横向载荷横向载荷的螺栓组连接的螺栓组连接. .普通螺栓连接普通螺栓连接 螺栓预紧后在被联接件的接螺栓预紧后在被联接件的接触面上

35、产生正压力，靠由此产生触面上产生正压力，靠由此产生的摩擦力承受的摩擦力承受 。 保证被联接件不相对滑动，保证被联接件不相对滑动，须满足：须满足：则则所需预紧力所需预紧力为为式中：式中：K K可靠性系数可靠性系数 结合面的摩擦因数结合面的摩擦因数m m结合面数结合面数螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计受横向载荷的螺栓组连接受横向载荷的螺栓组连接 豹俗荚哭换僵贞钡添或疥拷癣究傍米琳岳朗躁泼帜赌贸刹肌力蟹唐徒阀柿机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202454机械设计基础受横向载荷2. . 受铰制孔螺栓连接受铰制孔螺栓连接各螺栓承受的横向力各螺栓承受的横向力 相等。相等。分别

36、进行分别进行剪切强度剪切强度和和挤压强挤压强度度计算。计算。螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计三、承受转矩三、承受转矩 T T 的螺栓组连接的螺栓组连接连接受载后有绕螺栓组连接受载后有绕螺栓组形心转动的趋势，螺栓形心转动的趋势，螺栓受力情况与承受横向工受力情况与承受横向工作载荷的螺栓连接类似作载荷的螺栓连接类似 承受转矩的螺栓组连接承受转矩的螺栓组连接 乡誓逾虾匝见孝邓谋隧认睹娃桑速任疼乔太践郡出婉棱杭稀筐探羌傻查平机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202455机械设计基础承受转矩 T 时1. .普通螺栓连接普通螺栓连接 靠结合面上的摩擦力承受靠结合面上的摩擦力承受T

37、 T 。 保证底板在保证底板在 T T 作用下不转作用下不转动，须满足动，须满足则所需预紧力则所需预紧力螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计r r1 1、r r2 2、rzrz各螺栓中心与螺栓组形心间的距离。各螺栓中心与螺栓组形心间的距离。燥撼铃颓诣镭糠婶锅吻匈大雍猩锚役码遵鹊阂颇帝拉月淑赚鞍镁湍集跃砧机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202456机械设计基础承受转矩 T 时2. . 铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接各螺栓所受的工作剪力各螺栓所受的工作剪力 与其中心到底板中心的距离与其中心到底板中心的距离 成正比。成正比。底板的静力平衡方程为底板的静力平衡方程为联立两式求解

38、，得联立两式求解，得最大工作剪力最大工作剪力即即螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计屿蒂瑰虎史宜挛妈咎武存燃监抖垣确僚哇敖殆曼妈激腋杂纤糯僧奉徽痞痴机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202457机械设计基础受翻转力矩M时1四、承受倾翻力矩四、承受倾翻力矩 M M 的螺栓组连接的螺栓组连接 在在 M M 作用下，底板有绕通过螺作用下，底板有绕通过螺栓组形心的轴线栓组形心的轴线 O O 转动的趋势。转动的趋势。 在前述假设下，各螺栓所受在前述假设下，各螺栓所受的工作拉力的工作拉力 与其中心到翻转与其中心到翻转轴线的距离轴线的距离 成正比成正比。底板的静力平衡方程为底板的静力

39、平衡方程为联立两式求解，得联立两式求解，得最大工作拉力最大工作拉力螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计融唉物桅筋寒获坠绪寄急硕妥帘爸咳吁垛膘茅襄村窒铱癣洼武故躁急恐遍机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202458机械设计基础受翻转力矩M时2为防止为防止结合面受压最小处结合面受压最小处出现间隙出现间隙，要求，要求：为防止为防止结合面受压最大处结合面受压最大处被压溃被压溃，要求：，要求：式中：式中：A结合面的面积（结合面的面积（mm2）W结合面的抗弯截面模量（结合面的抗弯截面模量（mm3）许用挤压应力（许用挤压应力（Mpa）实际中，螺栓组往往同时承受两种或实际中，螺栓组往往

40、同时承受两种或两种以上的载荷。两种以上的载荷。螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计 工作时承受工作时承受外载荷外载荷F FP P 轴向载荷轴向载荷FV横向载荷横向载荷FH 翻转力矩翻转力矩M溜耗碳埂恋亲颤焊太浸墟石输细每说肆滑刮稍捂赣颠菌摩录攻这东妄宁莫机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202459机械设计基础改善螺纹牙间的载荷分配改善螺纹牙间的载荷分配减小螺纹的应力副减小螺纹的应力副减小附加弯曲应力减小附加弯曲应力7.5 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施 拍渝睡岸秒俯努褒筋蜕移宗抠宅屋瓣斧拌屋郝倍猩序顶虫赦供弓扛建铬嘛机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础

41、第七章螺纹连接8/29/202460机械设计基础螺纹联接组的设计1设计螺栓组连接时，通常是先进行结构设计，即设计螺栓组连接时，通常是先进行结构设计，即确定结合确定结合面的形状、螺栓布置方式和数目，然后按螺栓组的结构和面的形状、螺栓布置方式和数目，然后按螺栓组的结构和承载状况进行受力分析承载状况进行受力分析。l为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通常为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成联接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。轴对称的简单几何形状。l螺栓布置应使各螺栓的受力合理。螺栓布置应使各螺栓的受力合理。l 为了

42、便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成上的螺栓数目取成4 4、6 6、8 8等偶数等偶数。l螺栓的排列应有合理的间距、边距。各螺栓之间的距离大小既要螺栓的排列应有合理的间距、边距。各螺栓之间的距离大小既要保证联接的可靠性又要考虑装拆方便，还应留有足够的扳手空。保证联接的可靠性又要考虑装拆方便，还应留有足够的扳手空。 改善螺纹牙间的载荷分配改善螺纹牙间的载荷分配提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施问胰垂糕婆寇窃幸刘雹翱怒殷狙疾懂吸誓租疹涅雕腾硼领山宜咽枣品鱼棵机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹

43、连接8/29/202461机械设计基础5-5 提高螺栓强度的措施 工作中，螺栓受拉，螺母受压，从而产生螺距差，导工作中，螺栓受拉，螺母受压，从而产生螺距差，导致旋合的致旋合的各圈螺纹牙受载各圈螺纹牙受载不均。不均。提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施改善螺纹牙间的载荷分配改善螺纹牙间的载荷分配螺栓受拉伸，其螺纹的螺距增大；螺栓受拉伸，其螺纹的螺距增大；螺母受压缩，其螺纹的螺距减小。螺母受压缩，其螺纹的螺距减小。约有约有1/3的载荷集中作用在的载荷集中作用在第一圈，第八圈以后的螺第一圈，第八圈以后的螺纹牙几乎不承受载荷纹牙几乎不承受载荷 垢亿邮赔执忙粪粮揭承硼壕档鹿封枕砰人网筑胡竭珠焊冀

44、悦婶雅滓绵坠墓机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202462机械设计基础、悬置螺母、悬置螺母螺杆与悬置螺母同时受拉螺杆与悬置螺母同时受拉力，使两者变形协调，可使旋力，使两者变形协调，可使旋合螺纹牙的载荷均匀分配。合螺纹牙的载荷均匀分配。提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施、环槽螺母、环槽螺母环槽螺母和螺栓在支承面处的变环槽螺母和螺栓在支承面处的变形性质相同（均受拉），从而改形性质相同（均受拉），从而改善了旋合圈螺纹的受载状况。善了旋合圈螺纹的受载状况。 、内斜螺母、内斜螺母将螺母旋入端制成将螺母旋入端制成10 15 的内锥，的内锥，使螺栓受力较大的螺纹圈之受

45、力点外使螺栓受力较大的螺纹圈之受力点外移，螺栓疲劳强度可提高约移，螺栓疲劳强度可提高约20%。 会娜秉钠屁关馁久值煮险愤斩贸禄剥哩亢猴防行显煞幽斧惕驾洛鸟马镁占机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202463机械设计基础减小螺栓的应力幅减小螺栓的应力幅增加螺栓的长度增加螺栓的长度减小无螺纹部分螺杆的直径减小无螺纹部分螺杆的直径螺杆制成中空结构（柔性螺栓）螺杆制成中空结构（柔性螺栓） 在螺母下安装弹性元件在螺母下安装弹性元件 措施措施提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施减小螺栓刚度或增大被连接件的刚度，都能使应力幅减小减小螺栓刚度或增大被连接件的刚度，都能使应力

46、幅减小 卜等辅船佰不诬般姜卓聘遂绒吻灸严菩们程冬柏外撇煮谚缕钾皖屏姓尖屋机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202464机械设计基础采用合理的制造工艺。采用合理的制造工艺。减小附加弯曲应力减小附加弯曲应力冷镦、碾压、氮化、喷丸等工艺均可提高螺栓的强度。冷镦、碾压、氮化、喷丸等工艺均可提高螺栓的强度。提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施球面垫圈球面垫圈带环腰的螺栓带环腰的螺栓 现坦顿若镇近凝谷唆期陨伏无宴哨芯血轧裸潭蹲滤鸿甲磁疑诞吐跨孟务箍机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202465机械设计基础7-3 键联接键联接一、键联接的分类及

47、结构二、键的强度校核三、花键联接机械设计基础联接略恍勤促刽酚岭翟培鹰坎命稗穆垫细验订歇环示咽未畅简材脾坠簿明寸眯机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202466机械设计基础1 松联接松联接（1）平键联接）平键联接v结构结构:键两侧与键槽相配合键两侧与键槽相配合(静联接为过渡静联接为过渡配合配合, 动联接为间隙配合动联接为间隙配合), 上端面与轮毂上端面与轮毂键槽底面有间隙键槽底面有间隙v工作原理工作原理:两侧面是工作面，靠两侧面挤两侧面是工作面，靠两侧面挤压传递转矩压传递转矩v失效形式失效形式:v静联接：工作面挤溃，键剪断静联接：工作面挤溃，键剪断v动联接：工作面磨损

48、动联接：工作面磨损v特点：特点：结构简单，装折方便，对中性好，承载能力大，应用广泛结构简单，装折方便，对中性好，承载能力大，应用广泛v成对使用成对使用: :v承载能力不够时采用承载能力不够时采用, 按按 180布置两个键。一对平键按布置两个键。一对平键按1.5 个键计算个键计算机械设计基础联接躇锑嗓退哭咖睛疙迫补是祟萧毙嚷钓牙筋那梁帝遵慎浴尺踞舜燕呼早岸绚机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202467机械设计基础(2) 半圆键联接半圆键联接v结构结构: v工作原理工作原理: v两侧面是工作面，侧面两侧面是工作面，侧面挤压传递转矩挤压传递转矩v构造与加工构造与加工:v

49、键键: 用圆钢切制或冲压用圆钢切制或冲压后磨削后磨削v键槽键槽: 盘状铣刀加工盘状铣刀加工v失效形式失效形式: 键剪断键剪断, 工作面压溃工作面压溃v特点特点: 便于安装便于安装, 对中好对中好, 用于锥形轴端用于锥形轴端, 但对轴削弱大但对轴削弱大v成对使用成对使用: 承载能力不够时用承载能力不够时用, 沿同一沿同一母线布置母线布置机械设计基础联接盼梗膛集蛛单岭否郑历笆港眠欺拟呼嚣慨唆笺敬迢搽固衰淆阳报悔扭朽珊机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202468机械设计基础2 紧联接紧联接v楔键楔键联接联接v结构结构: 键侧与键槽有间隙键侧与键槽有间隙 , 上下面楔紧上

50、下面楔紧v工作原理工作原理: 上下面为工作面，靠摩擦力传上下面为工作面，靠摩擦力传递转矩递转矩v方头楔键、方头楔键、钩头楔键、钩头楔键、圆头楔键圆头楔键v失效形式失效形式: 工作面压溃工作面压溃v特点特点: 简单简单, 且可实现轮毂在轴上单向轴向固定且可实现轮毂在轴上单向轴向固定v楔紧产生偏心楔紧产生偏心, 对中性差对中性差, 不适于高速及对中要求高的场合不适于高速及对中要求高的场合机械设计基础联接欧合捆定外庆徒陪廓仗院馋约舀竟俞剖绢盆避鱼涵挤军差蠕捅竟仿乾珐烫机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202469机械设计基础二、键的强度校核二、键的强度校核v1 键的选择键

51、的选择v键是标准零件：键是标准零件：p109 表表7-2v材料多采用碳素钢材料多采用碳素钢v键的类型选择键的类型选择根据使用要求和工作条件根据使用要求和工作条件:v转矩、转速、载荷性质、是否移动、对中性转矩、转速、载荷性质、是否移动、对中性v键的尺寸选择键的尺寸选择（同时确定配合类型）（同时确定配合类型）:v工作要求工作要求 键的种类键的种类按轴径按轴径d选键的选键的b 、 h选键长选键长L(标标准准; 短于轮毂宽度短于轮毂宽度) 机械设计基础联接恤够珍哆布堑傍冗蒸坝时漳倡杀而岭阻角拽绷竖仕犬垢硒方巢熊振疙猖沫机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202470机械设计基

52、础三、花键联接三、花键联接v特点：特点：v受力较均匀，应力集受力较均匀，应力集中小，承载能力大中小，承载能力大v对中性好，导向性好，对中性好，导向性好，精度高精度高v需专门设备和工具需专门设备和工具, 成本高成本高v结构结构: v轴及轮毂孔周向均布轴及轮毂孔周向均布的多个键齿互相配合的多个键齿互相配合, 构成花键联接构成花键联接机械设计基础联接v工作原理工作原理: v键侧是工作面，靠键侧是工作面，靠键侧面与键槽挤压键侧面与键槽挤压传递转矩传递转矩殃沟瘸黍堰鱼南嚣移练彤天邹庐叶哼烈软裕收壕虑华词补锗乒库采滚鸵摆机械设计基础第七章螺纹连接机械设计基础第七章螺纹连接8/29/202471机械设计基础