机械设计2-螺栓连接要点

1、第二章螺纹连接 2-1概述 22螺纹连接的类型和材料性能等级 23螺纹连接的预紧和防松 24螺栓连接的强度计算 25螺栓组连接的设计 e2i概述 在通用机械中，连接件占总零件数的2050%。如 Boeng747中有250万个紧固连接件。 一、连接（joinO分类 1.按运动关系分 挣连接：只固定，无相对运动。如蛭纹连接、普通平键连接C I动连接：彼此有相对运动“如滑键、嗽旋传动等。 运动刚 2按传載原理分 （靠摩撩力：如螺栓、过盈连接。 非摩擦：靠连接零件的相互嵌合传載，如平键。 材料锁合连接：利用附加材料分了间作用，如粘接、焊接， 3按拆开时是否损坏零件分 可拆连接：如螺纹连接（最广泛的可拆

2、连接）。 .不町拆连接：如焊接柳接等。 O 悝 二、螺纹基本知识 1 螺纹的主要参数 1）直轻 大径d:公称直径M2O-*J=2Omm 小径d,:螺纹的最小直径 中径2：齿厚=齿槽宽处直径 2）线数川刀=1时用于连接；1时用于传动; ，但为便于制造 3）牙形角a：螺纹牙两侧面夹角 4）螺距P 5）升角# 2：螺纹的类型 Mi M Bl 三角形螺纹 样形螺纹 健齿形螺纹 锤彫舞纹 连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。 O 丄 2-2螺纹连接的类型和材料性能等级 一、螺纹连接主要类型 1.螺栓连接 装拆方便，成本低，打通孔，应用最广. 普通螺栓较制孔螺栓 2.双头螺柱连接 3.螺伺连接 螺

3、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. 无螺母，结构紧妻，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 螺钉末端顶住另一笨件的表面或相应凹坑，以固定 两个窣件的相互位置，并可传递不大的力或力矩. 螺栓（钉、柱）的力学性能等级（GB/T3098.13098.2-2（MMO 受載之前 拧紧螺母 預紧力几 2-3螺纹连接的预紧和防松 一、预紧 二.防松 预紧冃的 f连接刚度 t防松能力 t紧密性 实质是防止螺纹副发生相对转动. 防松的方法：摩擦机械破坏见表53 生松动? 性能 等级 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.

4、8 8.8 9.8 10.9 12.9 抗拉 强度 300 4()0 400 500 600 800 900 1000 1200 oi,/MPa 屈服 强度 180 240 320 300 400 480 640 720 900 1080 cr/MPa 24螺栓连接的强度计算 松连接: 受拉螺栓 螺栓连接 受剪螺栓 不拧紧，无预紧力尸。，仅受匸作載荷尸 需拧打仅受预紧力歼 I同时受预紧力仇和匸作戦荷F 一、松连接（不受预紧力） b =爭 m b nd x 式中：F 釉向工作载荷.N 螺纹小径，mm a螺栓材料的许用拉应力 O J二、紧连接（受预紧力） （1）承受横向工作栽荷的普通螺栓连接 失效

5、形式：接合面发生滑移 螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力仇导致接合面所产 生的縻擦力应大于或等于横向静载荷 强度条件: 问：公式中的系数1.3是何用意？ ？ ？ 13系数将提畐 30%, n考虑螺釵力矩 财连接强度的& 样ffififlftM合应力状 誉简Ituafi#来处理, 简ftlit算。 上式中：仇_单个螺检的轴向预紧力，N 几N KsF./JZi计算时取F,、= K貝 Zi 氐一可靠系数（防滑系數），1.K1.3 心横向静载荷，N Z螺栓数目 i接合面数 合面摩擦系数 例：某普通螺栓组连接，已知横向静载荷F=30kN,结合面摩擦 =.15,结合面数/ =1,可靠系数Ks=1.2,共有六

6、个螺栓， 不控制预紧力，螺栓材料为碳钢，性能等级4&试确定螺栓规格. 解：单个螺栓预紧力仇 由于不控制预it力，采用估计法确定安全系数$, 由表510 1选、1242 3.14（插值计算） B二 cr/S = 320/3J4 MPa 1/ 5.2x 40000 =2V 49S mm r 1 1 冷】* rrfrrf 1 320 n x 3.14| 124的d|=2U752inm怙计偏小，不适用 2选M30, S = 2.5 |a|= a/S = 320/2.5 =128 MPa f1.3F05.2x40000 = 22_ /rxl28 加】I M30的心=26.211mm,所以符合要求. (2

7、)受預紧力几和轴向工作栽荷F的紧螺栓连接 松弛 状态 变形受力过程: I久h e 无变形-几- A i+b 预紧 状态 变形协调条件： A2h- AAm AA 工作 状态 F是 工作 拉力 各力定义要明确 1. 预紧力F。（拧紧螺母后，作用往螺栓上的拉力和被连件上的压力） 2. 螺栓总拉力几一码=几+尸 3. 工作拉力F （对螺栓连接施加的轴向外我荷） 4. 殘余预紧力Fi FVF。 变形 显然：螺栓的总拉力佗（用于计算强度） 讨论: 螺栓相对刚度 半几八F 定时, 为J螺栓受力f应使 一选择不同華片 2. FpO不岀现缝隙, 强度条件: 螺栓的相对刚度系数 垫片类型 金属垫片或无垫片 皮革

8、铜皮石棉 橡胶 Cb Ccm 0203 0.7 0.8 1 0.9 例有一受预紧力/KMM)N和轴向工作拉力心1000N作用的紧 螺栓连接己知螺栓刚度C；和被连接件刚度 + -x 10(H) = 15 N 2 1 =1000 X 1000 = 500 N 2 I熟记公式,灵活应 例某压力容器采用螺栓连接，已知“力变形”线图试求: (1) 螺栓受到的预紧力仇的大小； (2) 为满足紧密性要求，取剩余预紧力为20(HM)N,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/,=26.211 mm. a|=106MPa,校核螺栓连接强度； (4) 螺栓承受的总拉力几达到多少时.容器将漏气？ 蛛栓 变形 1.3Al3 x 35000r . - 34.4MPa a 兀d ： x 26.211 * 44 解：预紧力心30000N工作拉力弋蠶甞0。 (T = (3)校核 螺栓连接强度足够. (4)被连接件变形为。时，容器则漏气，由图可知 F, = 45000N 25螺栓组连接的设计 1 接合面儿何形状力求简单(矩、風三角)，I螺栓组的对称中心 与接合面形心氓合，接合面受力均匀。 2螺栓组受力合理：螺栓