机械设计 西工大 第八版PPT2.ppt

第二章螺纹连接 2 1概述 在通用机械中 连接件占总零件数的20 50 如Boeng747中有250万个紧固连接件 一 连接 joint 分类 1 按运动关系分 2 按传载原理分 3 按拆开时是否损坏零件分 二 螺纹基本知识 1 直径 4 螺距P 2 线数n n 1时用于连接 n 1时用于传动 n 但为便于制造n 4 3 牙形角 螺纹牙两侧面夹角 1 螺纹的主要参数 5 升角 连接螺纹 一般为单线 粗牙 右旋的三角螺纹 三角形螺纹 2 螺纹的类型 2 2螺纹连接的类型和材料性能等级 1 螺栓连接 装拆方便 成本低 打通孔 应用最广 铰制孔螺栓 普通螺栓 一 螺纹连接主要类型 2 双头螺柱连接 螺柱不用拆下 用于被连接件之一较厚 盲孔 或材料较软 且经常拆装的场合 3 螺钉连接 无螺母 结构紧凑 经常拆装时 容易损伤螺纹孔 多用于受力不大或无需经常拆装的场合 4 紧定螺钉连接 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 二 螺纹连接件的材料性能等级 螺栓 钉 柱 的力学性能等级 GB T3098 1 2000 3098 2 2000 2 3螺纹连接的预紧和防松 一 预紧 受载之前 预紧目的 二 防松 实质是防止螺纹副发生相对转动 怎么会发生松动 2 4螺栓连接的强度计算 螺栓连接 一 松连接 不受预紧力 二 紧连接 受预紧力 1 承受横向工作载荷的普通螺栓连接 失效形式 接合面发生滑移 螺栓与孔之间有间隙 工作时预紧力F0导致接合面所产生的摩擦力应大于或等于横向静载荷 问 公式中的系数1 3是何用意 强度条件 上式中 F0 单个螺栓的轴向预紧力 NF0 KSF fZi计算时取F0 KSF fZiKS 可靠系数 防滑系数 1 1 1 3F 横向静载荷 NZ 螺栓数目i 接合面数f 接合面摩擦系数 1 3 系数将 提高30 以考虑螺纹力矩对连接强度的影响 这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理 简化了计算 例 某普通螺栓组连接 已知横向静载荷F 30kN 结合面摩擦系数f 0 15 结合面数i 1 可靠系数KS 1 2 共有六个螺栓 不控制预紧力 螺栓材料为碳钢 性能等级4 8 试确定螺栓规格 解 单个螺栓预紧力F0 由于不控制预紧力 采用估计法确定安全系数S 由表5 10 1 选M24 S 3 14 插值计算 s S 320 3 14MPa M24的d1 20 752mm 估计偏小 不适用 2 选M30 S 2 5 s S 320 2 5 128MPa M30的d1 26 211mm 所以符合要求 2 受预紧力F0和轴向工作载荷F的紧螺栓连接 预紧状态 工作状态F是工作拉力 变形受力过程 无变形 F0 F 变形协调条件 b m 各力定义要明确 1 预紧力F0 拧紧螺母后 作用在螺栓上的拉力和被连件上的压力 2 螺栓总拉力F2 F2 F1 F3 工作拉力F 对螺栓连接施加的轴向外载荷 4 残余预紧力F1F1 F0 螺栓刚度 Cb tan b F0 b 被连接件刚度 Cm tan m F0 m 由合成图分析 F0 F1 F F 检查残余预紧力F1的大小 显然 螺栓的总拉力F2 用于计算强度 讨论 1 螺栓相对刚度 当F0 F一定时 为 螺栓受力 应使 强度条件 例 有一受预紧力F0 1000N和轴向工作拉力F 1000N作用的紧螺栓连接 已知螺栓刚度Cb和被连接件刚度Cm相等 试计算 1 螺栓所受的总拉力F2和剩余预紧力F1 2 为保证被连接件不出现缝隙 该螺栓的轴向工作拉力F极限值为多少 解 1 2 要求F1 0 熟记公式 灵活应用 例 某压力容器采用螺栓连接 已知 力 变形 线图 试求 1 螺栓受到的预紧力F0的大小 2 为满足紧密性要求 取剩余预紧力为20000N 此时螺栓承受的工作拉力F的大小 3 若螺栓选用M30规格 而且已知d1 26 211mm 106MPa 校核螺栓连接强度 4 螺栓承受的总拉力F2达到多少时 容器将漏气 解 1 预紧力F0 30000N 2 工作拉力F 35000 20000 15000N 3 校核 螺栓连接强度足够 4 被连接件变形为0时 容器则漏气 由图可知F2 45000N 2 5螺栓组连接的设计 1 接合面几何形状力求简单 矩 圆 三角 且螺栓组的对称中心与接合面形心重合 接合面受力均匀 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