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第十四章 螺纹连接与焊接第十四章 螺纹连接与焊接教学目的：了解螺纹参数及常用螺纹、螺纹连接的基本类型和元件 、螺纹连接的拧紧和防松；理解螺旋副的受力分析效率和自锁；掌握螺纹连接的强度计算重 点：螺栓连接的类型、强度计算。难 点：螺旋副的受力分析和自锁；螺栓组连接的受力分析参 考 书：机械基础 刘泽深等主编 中国建工出版社 2000机械设计基础 杨可桢主编 高等教育出版社 2003机械设计 濮良贵主编 高等教育出版社 2004 教 具：课件教学内容：1螺纹参数一.螺纹连接的特点 可拆，多次装拆也不破坏；型式多样；成本低；标准化生产；具有自锁性；存在应力集中。二.螺纹的形成 一直角三角形，一圆柱体，使直角三角形的底边与圆柱体的周长相等，当三角形的底边与圆柱体的圆周重合时，三角形的斜边就是螺旋线。三.螺纹参数 大径d；小径d1；中径d2；螺距t；导程s；螺旋线数n；螺纹升角；牙型角。四.分类按旋向：左旋；右旋。按母体：圆柱螺纹；圆锥螺纹。按螺旋线的头数：单头；多头。按牙型：三角形；梯形；矩形；锯齿形。2 机械制造中常用螺纹 连接:三角形 传动: 梯形、矩形、锯齿形。 表14-1、2. 3螺旋副的受力分析、效率和自锁一.牙型角=0时1.受力分析 由图14-7可知，螺母和螺杆的相对运动可用滑块在斜面上运动分析，拧紧螺母时，即滑块沿斜面匀速向上移动。此时，作用在滑块上的力有：外载荷Q、由拧紧力矩T引起的水平力P、斜面对滑块的法向反力N、滑块运动时产生的摩擦阻力fN，现将法向反力N和摩擦阻力fN合成一总的反力R，则作用在滑块上的Q、P、R平衡，由力的封闭三角形知，P=Qtg（+）2.传动效率3.自锁 当外力矩撤掉以后，作用在滑块上的力Q沿斜面和与斜面垂直的面的两个分力F1=Qsin，F2=Qcos，若滑块不下滑，则必须满足F1F2f，即Qsin fQcostgf=tg二.牙型角0时 由图14-9知，牙型角=0时，滑块法向反力N=Q；牙型角0时，滑块法向反力；牙型角=0时摩擦力F=Qf； 牙型角0时摩擦力F=f=Qfv牙型角0螺旋副的受力可以看作是摩擦系数为当量摩擦系数fv的矩形螺纹，从而使问题简化。因此，牙型角0时螺旋副的力、效率及自锁条件为：P=Qtg（+v）= v4螺栓连接的基本类型及螺纹连接件一.螺纹连接的基本类型 1.螺栓连接：普通螺栓连接和铰制孔螺栓连接。 2.双头螺柱连接 3.螺钉连接 4.紧定螺钉连接二.螺纹连接件 1.螺栓 2.双头螺柱 3.紧定螺钉 4.螺母 5.垫圈三.螺纹紧固件的强度级别 表1445 螺纹连接的拧紧和防松一.螺纹连接的拧紧 图14-14 螺纹连接拧紧的力矩 T=T1+T2=ktFd式中：T1螺纹力矩T2螺母和被连接件支承表面的摩擦力矩Kt拧紧力矩系数，在（0.10.3）之间F预紧力二.螺纹连接的防松 表14-56螺纹连接的受力分析螺栓连接的特点:成组使用,而且组中螺栓通常是同材料、同直径、同长度.受力分析的目的:找出螺栓连接中受力最大的螺栓。一.受轴向力Q作用的螺栓组连接 若螺栓组中螺栓的个数为Z，则单个螺栓受到的轴向外载荷F为：(14-14) F=二.受横向力R作用的螺栓组连接 1.普通螺栓连接（14-15）F= 2.铰制孔螺栓连接（14-16）三.受旋转力矩T作用的螺栓组连接 1.普通螺栓连接（14-17）F= 2.铰制孔螺栓连接（14-22）四.受转翻（倾覆）力矩M作用的螺栓组连接（14-23）7螺栓连接的强度计算目的:校核螺栓强度,选择螺栓尺寸。一.受拉螺栓连接(一).松螺栓连接定义：装配时螺栓不用拧紧，在承受外载荷之前螺栓不受力。若螺栓连接受轴向外载荷F作用时，螺栓受拉，此时，螺栓的强度条件和设计公式与材料力学受拉件相同，即强度条件：设计公式：(二).紧螺栓连接定义：螺栓连接在装配时已经拧紧，所以，在外载荷作用之前，螺栓已受到预紧力F的拉伸和拧紧力矩T的扭转，即作用在螺栓上的应力有F引起的拉应力和T引起的剪应力，螺栓在承受外载荷之前已处于复杂应力状态。1.螺栓仅受预紧力F的连接按照材料力学的第四强度理论，将作用在螺栓上的拉应力和剪应力合成，且带入=0.5，则即：强度条件设计公式2.紧螺栓受轴向外载荷作用此时，由变形协调条件可知，作用在单个螺栓上总的轴向载荷F为： F=F1+F残 强度条件 设计公式 式中，当外载荷为一集中力F时，Z为螺栓组中螺栓的个数；当外载荷为一倾翻力矩M时，F残见表14-8。3.紧螺栓受横向外载荷作用a.普通螺栓连接强度条件：设计公式：式中，当外载荷为一集中力R时，F=，当外载荷为一旋转力矩时，F=b.铰制孔螺栓连接强度条件：式中，当外载荷为一集中力时，；当外载荷为一旋转力矩T时 设计时的简便方法：令则 设计时根据AS数值查表14-9可确定螺栓尺寸。8高温条件下工作的螺栓连接 高温条件下工作的螺栓材料见表14-14. 9焊缝的强度计算 见表1415。10影响焊缝强度的因素和提高焊缝强度的结构措施一.影响焊缝强度的主要因素：