螺栓演示幻灯片

,螺纹的用途,1,2,在讲述螺栓之前我们必须先了解螺纹，因为螺栓的连接效果是由螺纹来实现的。,一、螺纹发展的历史,螺纹是人类最早发明的简单机械之一，在古代，人们利用螺纹固定战袍的铠甲、提升物体、压榨油料和酒制品等。18世纪末，英国工程师亨利莫斯利（HenryMaudslag）发明了螺纹丝杠车床。第一次工业革命后，1841年英国人约瑟夫惠特沃斯（JosephWhitworth）提出了世界上第一份螺纹国家标准(BS84,惠氏螺纹，B.S.W.和B.S.F.)从而奠定了螺纹标准的技术体系。1905年，英国人泰勒（WilliamTaylor）发明了螺纹量规设计原理（泰勒原理）。从此，英国成为世界上第一个全面掌握螺纹加工和检测技术的国家，英制螺纹标准是世界上现行螺纹标准的祖先，英制螺纹标准最早得到了世界范围的认可和推广。,世界上最有影响的紧固螺纹有三种，它们是：英国的惠氏螺纹、美国的赛氏螺纹、法国的米制螺纹。最有影响的管螺纹有两种：英国的惠氏管螺纹、美国的布氏管螺纹。,3,一、螺纹联接的基本知识,按螺旋线绕行方向，螺纹可分为左旋螺纹和右旋螺纹,按螺纹的位置，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。,（一）螺纹的类型,按螺旋线的数目，螺纹可分为单线螺纹（n=1）、双线螺纹（n=2）和多线螺纹（n2）,4,按牙型，螺纹可分为,三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹,主要用于联接,主要用于传动,5,锯齿形螺纹,三角形螺纹,矩形螺纹,梯形螺纹,6,7,（三）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,公制三角形螺纹，牙型角为60，同一公称直径下有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余为细牙螺纹。,英制螺纹，牙型角为55，公称直径是管子内径，可分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹，前者用于低压场合，后者用于高温、高压或密封性高的管连接。,牙型为正方形，牙型角为0，传动效率最高，牙根强度低，传动精度低，常用于传力或传导螺旋，未标准化，逐渐被梯形螺纹所替代。,牙型为等腰梯形，牙型角为30，传动效率低于矩形螺纹，但牙根强度高，对中性好，广泛用于传力或传导螺旋，如机床的丝杠、螺旋举重器等。,工作面的牙型斜角为3，非工作面的牙型斜角为30，综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点，但仅用于单向受力的传力螺旋。,8,一、螺纹的形成、结构和要素,螺纹的形成,一个与轴线共面的平面图形（三角形、梯形等），绕圆柱面作螺旋运动，则得到一圆柱螺旋体,螺纹。,制在圆柱体外表面上的螺纹叫外螺纹。,制在圆柱体内表面上的螺纹叫内螺纹。,1螺纹和螺纹紧固件,9,车外螺纹,车内螺纹,工件旋转,车刀沿轴向移动,10,一、外螺纹加工方法,车削外螺纹的情况：工件绕轴线作等速回转运动，刀具沿轴线作等速移动且切入工件一定深度即能切削出螺纹。,11,（二）内螺纹加工方法,丝锥攻丝的方法：先用钻头钻孔，再用丝锥攻丝，钻孔深度较深于螺纹长度,车削内螺纹的情况：工件绕轴线作等速回转运动，刀具沿轴线作等速移动且切入工件一定深度,12,螺纹的检验：,13,螺纹的要素,螺纹的牙型,在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。,常用的有：,14,螺纹的大径和小径,大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径。D、d,小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径。D1、d1,15,外螺纹,内螺纹,大径D、d,小径D1、d1,中径D2、d2,螺纹的中径：,一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。,16,螺纹的线数n,沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做多线螺纹。,单线螺纹,双线螺纹,17,螺距和导程,螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P称为螺距。,同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离L称为导程。,单线螺纹：P=L,多线螺纹：P=L/n,=导程,18,螺距的测量,19,20,螺纹的旋向,右旋(常用),左旋,注意：只有上述各要素完全相同的内、外螺纹才能旋合在一起。,右旋,左旋,21,二、螺纹的规定画法,牙顶用粗实线表示(外螺纹的大径线，内螺纹的小径线)。,牙底用细实线表示(外螺纹的小径线，内螺纹的大径线)。,在投影为圆的视图上，表示牙底的细实线圆只画约3/4圈。,螺纹终止线用粗实线表示。,当需要表示螺纹收尾时，螺尾部分的牙底线与轴线成30。,不管是内螺纹还是外螺纹，其剖视图或断面图上的剖面线都必须画到粗实线。,22,外螺纹画法,外螺纹剖视画法：,AA,23,1.外螺纹的画法,24,内螺纹画法,25,不穿通螺纹孔的画法:,容易出错的地方,钻孔,攻丝,26,螺纹局部结构的画法与标注,倒角,退刀槽,螺尾,螺尾只在有要求时才画，不需标注。,27,螺纹牙型的表示,重合画法,移出局部放大,28,AA,螺纹连接的画法,画图要点：,大径线和大径线对齐；小径线和小径线对齐。,旋合部分按外螺纹画；其余部分按各自的规定画。,按不剖画,内、外螺纹剖面线方向相反,29,画图步骤：,画外螺纹,确定内螺纹的端面位置,画内螺纹及其余部分投影,30,三、螺纹的种类,螺纹,31,联接螺纹,传动螺纹,M,G,Tr,B,是最常用的联接螺纹,用于细小的精密或薄壁零件,用于水管、油管、气管等薄壁管子上，用于管路的联接。,用于各种机床的丝杠，作传动用。,只能传递单方向的动力。,常用的几种螺纹的特征代号及用途,32,四、螺纹的标注,标注的基本模式,螺纹代号,公称直径,螺距(导程/线数),旋向,公差带代号,旋合长度代号,粗牙螺纹允许不标注螺距；,旋合长度为中等时，“N”可省略。,单线螺纹允许不标注导程与线数；,右旋螺纹省略“右”字，左旋时则标注LH;,33,标注示例,M202LH-5g6g-s,例1：,例2：,Tr407(14/2)7HL,右旋,34,M202,标注方法,M20-7H,G1,记住：尺寸界线应从大径引出！,注：G右面的数字不是管螺纹的大径，而是它的公称直径。,35,（4）非标注螺纹的标准,非标准螺纹必须画出牙型并标注全部尺寸,36,常见螺纹紧固件,37,螺纹紧固件的标记,38,螺纹紧固件的标记和画法,六角螺母,规定标记：,螺母GB6172M12,简化画法：,常用的螺纹紧固件有：螺栓、螺钉、螺柱、螺母和垫圈等。由于这类零件都是标准件，通常只需用简化画法画出它们的装配图，同时给出它们的规定标记。标记方法按“GB”有关规定。,例：,39,六角头螺栓,规定标记：,螺栓GB5780M1280,简化画法：,例：,垫圈,规定标记：,垫圈GB9512,简化画法：,例：,40,螺钉,规定标记：,螺钉GB65M12L,简化画法：,例：,41,42,螺栓联接装配图的简化画法,一、螺纹紧固件装配图的画法,L计=1+2+0.15d(垫圈厚)+0.8d(螺母厚)+0.3d,螺栓、垫圈、螺母按不剖画,螺栓的有效长度按下式计算,计算后查表取标准值,两块板的剖面线方向相反,被连接件的孔径=1.1d,43,画图步骤：,先画俯视图较方便,44,2.螺栓连接的比例画法,45,1.螺栓联接,a)普通螺栓联接被联接件不太厚，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。主要用于被连接件不厚、通孔、经常拆卸的场合。,46,b)铰制孔螺栓联接装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制孔螺栓联接.,47,二.螺柱连接的装配过程,48,双头螺柱旋入长度,49,2.螺柱连接的比例画法,50,螺柱联接装配图的简化画法,L计=+0.15d+0.8d+0.3d,bm同螺钉,由被联接件的材料决定。,51,螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。拆装时只需拆螺母，而不将双头螺柱从被联接件中拧出。适用于被联接件之一较厚、盲孔且经常拆卸场合。,2.双头螺柱联接,52,三、螺钉联接装配图的简化画法,bm:,钢：bm=d,铸铁:bm=1.25d或1.5d,铝:bm=2d,螺钉长度：L计=bm+,53,常见的几种错误画法：,允许将螺纹画到底,螺钉末端应画到什么位置？,螺纹终止线应画到什么位置？,54,应为?度,倾斜?度,剖面线画到?位置,画在何处？,55,3.螺钉联接,适用于被联接件之一较厚、盲孔、不经常装拆且受力不大的场合。,56,4.紧定螺钉,锥端适于零件表面硬度较低不常拆卸场合。平端接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸的场合。圆柱端压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板。,57,5.六角螺母,按厚度分为标准、薄型两种，精度与螺栓对应，分A、B、C三级，分别与同级别的螺栓配用。,6.圆螺母：,圆螺母与带翅垫圈配用，螺母带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧.,58,7.垫圈,垫圈放在螺母与被连接件之间，保护支承面。分平垫和斜垫两者。斜垫用于倾斜的支承面。,59,螺栓强度等级：,螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。,60,螺栓性能等级标号有两部分数组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是：1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级；2、螺栓材质的屈强比值为0.6；3、螺栓材质的公称屈服强度达4000.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到：1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级；2、螺栓材质的屈强比值为0.9；3、螺栓材质的公称屈服强度达10000.9=900MPa级,61,62,螺栓标识系统,生产商第一个数=1/100的最小抗拉强度(N/mm2)1008=800N/mm2第二个数=屈服强度与最小抗拉强度之间的关系0.8=80%两数相乘得出屈服应力800*0.8=640N/mm2,公制螺纹,目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。（一）碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。1、低碳钢C%0.25%国内通常称为A3钢。国外基本称为1008，1015，1018，1022等。主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。（注：钻尾钉主要用1022材料。）2、中碳钢0.25%0.45%。目前市场上基本没使用4、合金钢：在普碳钢中加入合金元素，增加钢材的一些特殊性能：如35、40铬钼、SCM435，10B38。緊定螺丝主要使用SCM435铬鉬合金钢，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。（二）不锈钢。性能等级：45，50，60，70，80主要分奥氏体（18%Cr、8%Ni）耐热性好，耐腐蚀性好，可焊性好。A1，A2，A4马氏体、13%Cr耐腐蚀性较差，强度高，耐磨性好。C1，C2，C4铁素体不锈钢。18%Cr镦锻性较好，耐腐蚀性强于马氏体。目前市场上进口材料主要是日本产品。按级别主要分SUS302、SUS304、SUS316。（三）铜。常用材料为黄铜锌铜合金。市场上主要用H62、H65、H68铜做标准件。,63,二、碳钢产品所使用的盘元,64,不锈钢材质之特性简介（304、316）该三种材质均为300系列的奥氏体不锈钢，其化学成分如下：,65,1、304M、304HC、316三种材质是目前300系列奥氏体不锈钢使用最广的材质之一。各材质明显差异为：冷加工后材质磁性为316304HC304M。316材质抗化学品腐蚀，抗孔蚀性及抗海水耐蚀性能相对于304M及304HC要优良。2、总之，不锈钢标准件特性为耐腐蚀、美观、卫生，但其强度、硬度正常情况下相当于碳钢（6.8级）故对不锈钢产品应不可撞击、敲打、注意维护其表面光洁度、精度，且不能和使用碳钢产品一样随便施加力量，亦不可施力过大，同时因不锈钢延展性好，在使用时产生钢屑易粘于螺帽牙级处，增加摩檫力，易导致锁死，而使用碳钢即使产生铁屑也会掉落，相对于不锈钢不易锁死。,66,67,基本拧紧技术,基本拧紧技术,为什么使用螺栓连接,装配简单拆卸方便效率高成本低,68,69,质量等级,安全等级,客户定义等级,装配工作按精度等级分为三类,70,螺栓连接的受力,剪切,拉伸,71,为了拧紧螺栓,必须施加力以便拧紧螺母/螺丝,72,测量拧紧效果,我们能够测量的是扭矩T,我们想要得到的是夹紧力F,T,F,F,F,F,73,扭矩夹紧力,旋转螺母或螺丝使螺杆受力伸长螺杆伸长产生的夹紧力把连接件夹紧我们需要的是连接件中的夹紧力,74,JointDiagrams,螺拴与连接件的关系,75,螺拴和连接的变形,76,JointDiagrams,螺栓连接的变形关系,力,变形,预紧力,螺栓伸长1,连接件,压缩2,77,JointDiagrams,轴向工作载荷的影响,力,1,2,变形,螺栓受力增加部分,夹紧力减少部分,1,工作载荷,78,通过螺纹产生夹紧力把连接件夹紧,旋转螺母或螺丝使螺丝受力伸长螺丝伸长产生的夹紧力把连接件夹紧我们需要的是连接件中的夹紧力,79,力(F),力臂(L)=扭矩(M)螺栓旋转的越多，得到的扭矩越大,但是,90%的扭矩被摩擦力消耗只有10%的扭矩转化为夹紧力,夹紧力,10%,螺纹副中的摩擦了,40%,螺栓头下表面的摩擦力,50%,施加的扭矩并不象夹紧力那么简单,80,The50-40-10规则,扭矩,100%,90%的扭矩用于克服摩擦力,夹紧力10%,螺纹副中40%,螺栓头下摩擦力50%,81,夹紧力与摩擦力的关系,通常的情况,螺栓头下摩擦力50%,螺纹副中摩擦力40%,10%,在螺栓头下加润滑油,螺栓头下摩擦力45%,螺纹副中摩擦力40%,夹紧力15%,螺纹副中有杂质,螺栓头下摩擦力50%,螺纹副中摩擦力45%,5%,82,一定要确保施加的扭矩达到最小需要扭矩,夹紧力一定要高于外部载荷,安全余量载荷的影响因素:振动摩擦力的变化连接件尺寸变化拧紧精度,83,施加的扭矩不要超过使用极限,施加的扭矩过大会使螺栓过度伸长,安全余量取决于:拧紧精度材料等级,弹性松弛会影响夹紧力,材料弹性松弛会使夹紧力衰减!,Time,84,85,86,衰减,60-70%的衰减发生在30毫秒以内,时间,牛米,衰减,工具断开,螺栓联接的防松,防松目的：实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。,防松原理：消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。,87,1.摩擦防松,双螺母,弹簧垫圈,自锁螺母螺母一端做成非圆形收口或开峰后径向收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧,88,槽形螺母与开口销,止动垫片,2.机械防松,圆螺母与带翅垫圈,89,串联钢丝,3、其它方法防松,如端铆防松、冲点防松、点焊防松、粘合防松、串联钢丝防松,90,焊接冲点涂胶,91,92,Jointcharacteristicscanalsodefinethetooltyperequired(ISO5393),旋转角度,目标扭矩,A.硬连接：到达贴合点后，旋转30以内达到目标扭矩B.软连接：到达贴合点后，旋转2圈以上达到目标扭矩扭矩的过扭程度受连接件硬度以及工具转速影响。,软连接、硬连接,软、硬连接,目标,均值偏差,扭矩,角度,过扭,贴合点,硬连接,软连接,93,94,如何在一个连接件上测量扭矩,动态扭矩:在拧紧螺栓的同时用在线式扭矩传感器测量静态扭矩:安装后用扭矩扳手测量,95,静态扭矩,动力工具输出扭矩92949