螺纹联接受力分析PPT课件.ppt

千斤顶为什么不会自动向下滑动 螺纹连接如受力作用 螺纹尺寸有何要求 FQ0 1 螺旋副的受力分析 效率和自锁 2 以矩形螺纹为例 把螺母和重物简化为滑块FQ 螺母处受推力Ft的作用 假想在螺纹中径处展开 得一斜面 Ft为作用在中径处的水平推力 1 受力分析 3 FQ 轴向力 由FN和fFN合力构成的总反力FR FR与FN之间夹角 称为摩擦角 仅与摩擦系数f有关 FN 支反力 fFN 摩擦力f 摩擦系数 V FQ Ft fFN FN FR FR Ft FQ Ft 旋转螺母的水平推力 4 由平衡条件可知 螺纹力矩 由此可以看出 螺纹力矩T随工作载荷FQ 螺纹升角 和摩擦角 的增大而增大 当滑块上升时 FR与FQ的夹角是 则 5 自锁 即指没有外力作用时 物体自己不会下滑 螺旋副自锁 无论轴向载荷FQ多大 如无外力矩作用 螺母和螺杆都不会产生相对轴向移动 当千斤顶举重物到一定的高度 螺母停止转动 释去力矩T 螺母仍停在原处 而不因重物下滑 这种现象称为自锁 2 自锁 6 滑块在FQ力作用下有下滑趋势时 摩擦力fN将反向 V FQ Ft fFN FN FR FR Ft FQ 7 滑块在FQ力作用下有下滑趋势时 摩擦力fFN将反向 此时Ft变为支持力 由平衡条件可知 当 时 自锁条件 当 时 由此可见 细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能好 8 输入功 输出功一部分举起重物 另一部分克服摩擦力 有用功 则效率 3 效率 当螺母旋转一周 滑块沿力Ft的方向移动了 d2的距离 9 当 不变时 效率 是 的函数 对 求导 0 得 此时 效率 最大 但升角过大 制造困难 一般取 25 要满足自锁条件 则 一般取 6 为了保证自锁 可取 4 5 故 50 所以自锁螺纹的效率较低 效率分析 10 摩擦力 FN F N 4 方牙螺纹受力分析 方牙螺纹受力的情况 11 三角型楔面的法向反力 摩擦力 令 当量摩擦系数 当量摩擦角 FN F N FN1 1 5 三角螺纹受力分析 三角螺纹斜角 12 三角螺纹 梯型螺纹螺旋副中力的关系式 螺纹力矩 自锁条件 效率 13 当量摩擦系数 越小 力矩T就越小 越省力 当量摩擦系数 越小 效率 就越高 当量摩擦系数 与牙型角 有关 牙型角 越小 效率 就越高 越省力 但自锁性能降低 螺旋升角 越小 力矩T就越小 越省力 但效率 降低 线数n越少 则螺旋升角 越小 自锁性能好 但效率 降低 6 三角螺纹受力分析讨论 14 常用螺纹紧固件联接的设计计算 FQ0 15 螺栓紧固件设计是通过强度计算来确定联接件中的螺栓直径尺寸 在设计时 首先应考虑结构设计问题 1 布置要对称 受力要均匀 2 不要使被联接件强度削弱太多 3 螺母和螺栓头部支撑面应平整 凸台 凹坑 4 注意扳手空间和装拆方便 5 同一机器上的螺纹规格尽可能少 1 结构设计问题 16 以吊钩为例 松螺栓联接装配时 不需把螺栓拧紧 螺栓在承受载荷前螺栓不受力 此时 一般按最大载荷计算确定螺栓的直径或校核危险截面的强度 FQ0 2 松螺栓联接的受力分析 FQ0 17 强度公式 Mpa 设计公式 mm FQO 最大载荷N 材料的许用应力Mpa d1 螺栓的最小直径mm FQ0 FQ0 18 3 受横向力普通螺栓联接受力分析 19 受横向力普通螺栓联接受力分析 20 用普通螺栓联接时 承受横向载荷 靠拧紧螺母时足够的预紧力FQO 被联接件间产生足够的摩擦力 使被联接件间不产生相对滑动 此时在FQO的作用下 产生的拉伸应力为 FQ0 Mpa 21 FQ0 f 摩擦系数c 防滑安全系数c 1 1 1 3m 接触面数 当摩擦面增加时 摩擦力为mFQOf 22 在螺栓受拉的同时 为了拧紧螺母 螺栓受到克服螺纹之间的相对转动阻力矩 螺纹力矩 M1的作用 由此产生的扭转剪应力 d1 危险截面的直径 一般为螺纹小径 23 对于M10 M68的普通螺纹 按第四强度理论 受横向载荷时的强度条件 Mpa 在危险截面上既有拉应力又有扭转剪应力 24 强度条件 Mpa 材料的许用应力Mpa FQ0 预紧力Nd1 螺纹小径mm 设计公式 mm 25 从受横向力载荷的普通螺栓联接 当f 0 15 c 1 2 m 1时 即预紧力是横向载荷的8倍 在工程中常用铰制孔螺栓承受联接横向载荷 此时螺栓无需预紧力 螺栓受剪切应力和挤压应力 4 受横向力铰制孔螺栓联接受力分析 26 剪切应力 Mpa 挤压应力 d0 铰制孔螺栓光杆直径mm 螺栓杆与被联接件孔壁间接触受力最小轴向长度mm 许用剪切应力Mpa 计算中较弱材料的许用挤压应力Mpa Mpa 27 螺纹紧固件的材料一般为Q235A 10 35 45钢和合金钢 4 螺纹紧固件