[工学]第5章—螺纹连接.ppt

第二篇 连 接,机械动连接, 运动副,机械静连接, 焊接、,胶接、,铆接,螺纹连接,、键连接,销连接等,第5章 螺纹连接,3-1 螺 纹,一、螺纹的类型和应用,类型：,普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹,大径 d 公称直径,小径 d1 强度计算直径,二、螺纹的主要参数,线数 n 螺纹的螺旋线数目,螺距 p 螺纹相邻两个牙型 上对应点间的轴向距离,三、螺纹特点及应用:,三角形螺纹自锁性好，用于连接。,矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动。,5-2 螺纹连接的类型和标准连接件,1、螺栓连接,装拆方便,螺栓受拉力,普通螺栓连接,一、螺纹连接的基本类型,铰制孔螺栓连接,螺栓受剪切、挤压,用于横向载荷大的连接,2、双头螺柱连接,用于被连接件较厚，不宜制成通孔， 且经常装拆 的场合,双头螺柱受拉力,3、螺钉连接,用于不经常装拆的场合,螺钉受拉力,二、标准螺纹连接件,螺栓、螺母、螺钉、垫圈等,5-3 螺纹连接的预紧和防松,螺旋副摩擦阻力矩,螺母和支承面上的摩擦阻力矩,一、螺纹连接的预紧保证可靠性、紧密性,螺旋副摩擦阻力矩,螺母和支承面上的摩擦阻力矩,预紧方法： 测力矩扳手（图3-15） 定力矩扳手（图3-16）,二、螺纹连接的防松,1、摩擦防松,螺纹升角=1o42 3o2,v= 6.5o 10.5o,防松的根本问题： 防止螺旋副的相对转动,自锁螺母,2、机械防松,3、其他防松,防松的根本问题： 防止螺旋副的相对转动,5-4 螺栓组连接的设计,一、螺栓组连接的结构设计,1、连接接合面的几何形状要有对称性；,2、螺栓的排列应有合理的间距和边距；,3、分布在圆周上的螺栓数目多为偶数；,4、减小螺栓受力，尽量受力均匀。,螺栓布置靠近边缘,螺栓排数不宜过多,二、螺栓组连接的受力分析,螺栓组受力分析的目的：,分析螺栓组中各螺栓的受力情况，找出 受力最大的螺栓，以便进行强度计算。,螺栓组受的外载在情况：,几点假设： （1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； （2）螺栓的对称中心与连接结合面的形心重合； （3）受载后连接结合面仍保持为平面。,1、受横向载荷的螺栓组连接,铰制孔用螺栓连接,螺栓受剪力,Z螺栓的数目,用普通螺栓连接,用普通螺栓连接,连接的不滑移条件：,Fp=100N,z=3,f =0.15, Ks=1.2求F=?,不滑移条件：,2、受转矩的螺栓组连接,a.用普通螺栓连接,连接的不转动条件：,T=10Nm,z=6, f =0.15, Ks=1.2求Fp=?,r1,r2,不转动条件：,r1 =60mm,r2 =100mm,b.采用铰制孔螺栓连接,受载最大的螺栓 所受剪力,T=10Nm, z=6, 求Fmax=? F1= ?,r1,r2,r1 =60mm,r2 =100mm,3、受轴向力的紧螺栓组连接,工作拉力,4、受倾覆力矩M的螺栓组连接,绕轴y-y受倾覆力矩M=10Nm, 求Fmax=?,Lmax=L=80,若绕轴x-x受倾覆力矩M=10Nm, 求Fmax=?,一、受拉螺栓连接的强度计算,5-5 螺纹连接的强度计算,1、 仅受预紧力,1.3系数是考虑扭转切应力的影响,设计式,验算式,减载销 减载套筒 减载键,例1：普通螺栓连接，3个螺栓,=200MPa, f =0.15, Ks=1.2,F=15000N,求所需螺栓的直径d1？,1)不滑移条件：,=20 000N,2)强度条件：,=12.86mm,查标准,2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接 强度计算,工作拉力,预紧力,螺栓承受的总拉力,？,？,再受工 作载荷,螺栓所受的总拉力,残余预紧力,静强度计算,当工作拉力 F 变化时，应验算 疲劳强度安全系数,1.3,强度 条件：,相对刚度,总拉力,按 ，判定强度计算方法,验算疲劳强度安全系数。,例2:图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取 试求: 1、螺栓小径d1； （F-工作拉力） 2、安装时预紧力,解：1、求工作拉力F,2、求总拉力FQ,3、求螺栓小径,4、求螺栓的预紧力,二、受剪螺栓连接的强度计算,剪切强度,失效形式：,挤压强度,注意：-螺栓材料； p-螺栓或孔壁较弱的材料,例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，d=100mm, f =0.15, , 试求螺栓小径d1.,解: 1、将外力P 向螺栓组形心简化。,螺栓组受载,横向力： P 转矩： T=PL =800000Nmm,2、分析在各载荷作用下，每个螺栓的受力。,=8000N,3、求合力,4、求螺栓的预紧力,不滑移条件：,5、求螺栓小径d1,6、讨论 1）其他条件不变，使螺栓之间的距离由100增至200mm,对连接有何影响？,合力：,结论：受转矩和倾覆力矩作用的螺栓组，螺栓应远离螺栓组形心或旋转轴线。,2)当两个螺栓水平布置 时, 会有何影响？,横向载荷P 倾覆力矩,3、按不滑移条件求预紧力,不滑移条件：,4、求总拉力FQ,5、求螺栓小径,6、接合面是否出现间隙？,例5：P72 图示支座用4个螺钉连接,已知P=4800N，夹角a=50o,h=340mm,b=150mm, 取摩擦系数 f =0.15, 防滑系数Ks=1.2,试设计螺栓连接.,P1作用下每个螺栓工作拉力：,M作用下 螺栓工作拉力：,工作拉力,不滑移条件:M 作用对摩擦力没有影响,一、降低应力幅,3-6 提高螺纹连接强度的措施,1、减小螺栓刚度（空心螺栓、加长螺栓）,2、增大被连接件刚度（金属垫片）,3、减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，同时增加预紧力,二、改善螺纹牙间的载荷分布,悬置螺母,环槽螺母,内斜螺母,四、避免附加弯曲应力,三、减小应力集中（大圆角和卸载结构）,1.冷镦螺栓头，滚压螺纹； 2. 采用氮化、氰化、喷丸处理。,五、采用合理的制造方法,3-7 螺纹连接件的材料及其许用应力,螺栓性能等级：（表3-9） 3.6，4.6，4.8，5.6， 5.8 6.8，8.8，9.8，10.9，12.9,屈服极限/MPa,900,=109,螺母性能