常用螺纹的主要参数

3 0导言 3 1常用螺纹的主要参数 类型特点和应用 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3 3螺纹联接的预紧和防松 3 4螺栓的强度计算 3 5螺栓联接的结构设计 第3章螺纹联接 3 0导言 由于使用 制造 装配 维修及运输等原因 机器中的很多零件需要彼此联接 按被联接零件之间在工作时是否有相对运动 联接可分为动联接和静联接两大类 导向平键和导向花键 铰链等都是动联接 箱盖与箱座之间所用的螺栓联接 销联接等则属于静联接 本篇主要讨论静联接 在机械设计中 通常所谓的联接主要指静联接 静联接又可分为可拆联接和不可拆联接两大类 即 3 1 1 螺纹的主要参数 大经d 小径d1 中经d2 螺距P 导程S 升角l 牙型角a 牙型斜角b 3 1常用螺纹的主要参数 类型特点和应用 3 1常用螺纹的主要参数 类型特点和应用 左旋螺纹和右旋螺纹单线螺纹和多线螺纹 螺纹分为内螺纹和外螺纹 二者共同组成螺纹副用于联接和传动 螺纹的牙型 3 1 2 螺纹的类型 特点和应用 三角形矩形梯形锯齿形 主要用于联接 多用于传动 普通螺纹 3 1 3常用螺纹的特点及应用 管螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 3 1常用螺纹的主要参数 类型特点和应用 1 螺栓联接 3 2 1螺栓联接的主要类型 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 2 双头螺柱联接 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3 螺钉联接 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 4 紧定螺钉联接 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3 2 2螺纹紧固件 1 螺栓 螺柱 螺钉联接件 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 2 紧定螺钉 螺母 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3 垫圈 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3 2螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3 2 3螺纹紧固件的材料及等级 螺纹紧固件有两类等级 1 产品等级2 机械性能等级 1 产品等级 产品的加工精度等级 国家标准规定 螺纹紧固件分为三个精度等级 其代号为A B C A级精度最高 用于要求配合精确 防止振动等重要零件的联接 B级精度多用于受载较大且经常装拆或受变载荷的联接 C级精度多用于一般的螺纹联接 2 机械性能等级和材料 螺纹紧固件的常用材料为Q215 Q235 10 35和45号钢 对于重要的螺纹紧固件 可采用15Cr 40Cr等 对于特殊用途 如防锈蚀 防磁 导电或耐高温等 的螺纹紧固件 可采用特种钢或铜合金 铝合金等 弹簧垫圈用65Mn制造 并经热处理和表面处理 3 3 1螺栓联接的预紧 T T1 T2 KF0d 拧紧时扳手力矩为 T可由测力矩扳手测定 式中K为拧紧力矩系数 可查表 3 3螺纹联接的预紧和防松 拧紧目的1 提高联接的紧密性2 防止联接松动3 提高联接件强度 拧紧工具 测力矩扳手 3 3 2螺栓联接的防松 常用的防松方法 摩擦防松 机械防松 其他防松 弹簧垫圈 对顶螺母 尼龙圈锁紧螺母 开口销 带翅垫片 止动垫片 3 3螺纹联接的预紧和防松 摩擦力防松 防松不可靠防松原理直接锁住 防松可靠破坏螺纹副关系 不可拆卸 弹簧垫圈 对顶螺母 尼龙圈锁紧螺母 开口销 带翅垫片 止动垫片 焊点法 冲点法 串联钢丝 3 4螺栓的强度计算 螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础 根据联接的的工作情况 可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓 两者失效形式是不同的 设计准则 针对具体的失效形式 通过对螺栓的相应部位进行相应强度条件的设计计算 或强度校核 螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1 然后按照标准选定螺纹的公称直径 大经 d等 3 4 1普通螺栓联接的强度计算 1 松螺栓联接 强度条件 设计公式 式中 为松联接螺栓的许用拉应力 MPa 查表 d1计算出后 再按标准查选螺纹的公称直径 3 4螺栓的强度计算 2 紧螺栓联接 紧螺栓联接有预紧力F 按所受工作载荷的方向分为两种情况 1 受横向工作载荷的紧螺栓联接 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 在横向工作载荷的作用下 被联接件的接合面间有相对滑移趋势 为防止滑移 由预紧力F 所产生的摩擦力应大于等等于横向工作载荷 即 3 4螺栓的强度计算 引入可靠性系数c 整理得 式中 螺栓所受轴向预紧力 N c 可靠性数 取c 1 1 1 3 螺栓联接所受横向工作载荷 N f 接合面间的摩擦系数 对于干燥的钢铁件表面 取f 0 1 0 16 m 接合面的数目 当拧紧螺栓联接时 螺栓的危险截面上受由预紧力F 引起的拉应力 和由螺纹副中摩擦力矩引起的扭切应力 的复合作用 因螺栓材料是塑性的 复合应力可按第四强度理论计算 故螺栓的强度条件为 对于M10 M68的普通螺纹 因此 由此可见 扭切应力对强度的影响在数学式上表现为将轴向拉应力增大30 即 3 4螺栓的强度计算 设计公式为 2 受轴向工作载荷的紧螺栓联接 这种紧螺栓联接常见于对紧密性要求较高的压力容器中 如气缸 油缸中的法兰联接 设压力容器内的流体压力为 螺栓数目为z 则缸体周围每个螺栓承受的轴向工作载荷为F 上图所示的压力容器的螺栓连接是受预紧力和轴向工作载荷的典型实例 3 4螺栓的强度计算 工作载荷作用前 工作载荷作用时 在工作载荷作用前 螺栓只受预紧力 接合面受压力 工作时 在轴向工作载荷F作用下 接合面有分离趋势 该处压力由减为 称为残余预紧力 同时也作用于螺栓 因此 螺栓所受总拉力应为轴向工作载荷F与残余预紧力之和 即 3 4螺栓的强度计算 受力特点 螺栓受载前后不需预紧 横向载荷靠螺栓杆与螺栓孔壁之间的相互挤压传递 挤压强度条件 剪切强度条件 为保证联接的紧固性与紧密性 残余预紧力F 应大于零 推荐值 螺栓的强度校核与设计计算式分别为和 3 4 2受剪螺栓联接的强度计算 3 4螺栓的强度计算 3 5螺栓组联接的结构设计 要设计成轴对称的几何形状 3 5 1螺栓组联接的结构设计 螺栓的布置应使螺栓的受力合理 3 5螺栓组联接的结构设计 螺栓的布置应有合理的间距 边距 3 5螺栓组联接的结构设计 同一组螺栓联接中各螺栓的直径和材料均应相同 3 5螺栓组联接的结构设计 避免螺栓承受偏心载荷 3 5螺栓组联接的结构设计 3 5 2提高螺栓联接强度的措施螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度 提高螺栓强度有以下几种措施 改善螺纹牙间的载荷分配 内斜螺母 环槽螺母 悬置螺母 3 5螺栓组联接的结构设计 减小螺栓的应力变化幅度 受变载荷作用的螺栓 其应力也在一定的幅度内变动 减小螺栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化