第二章螺纹连接(1)

1、 机机 械械 设设 计计第二章第二章 螺纹连接螺纹连接基本要求基本要求 重重 点点学学 时时螺纹形成、分类及基本参数，螺纹连接的基本类型，螺纹连接的预紧及防松。螺栓组的设计及螺栓的强度计算。了解掌握螺栓组的设计及螺栓的强度计算。6学时第二章第二章 螺纹连接螺纹连接第一节第一节 螺纹连接概述螺纹连接概述 螺纹连接是利用带有螺纹的零件构成的可拆连接，它的功用是把两个或者两个以上的零件连接在一起，这种连接结构简单，拆装方便，互换性好，工作可靠，形式多样灵活，可反复拆装而不必破坏任何零件。 刀具做直线运动； 工件做旋转运动； 螺纹线：转动与直线运动合成； 螺纹牙：某一个形状小面积沿螺旋线运动就形成；一

2、、螺纹的形成一、螺纹的形成二、螺纹的分类二、螺纹的分类1、按照平面图形的形状：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。2、按照螺旋线的旋向：左旋螺纹和右旋螺纹。3、按照螺旋线的数目：单线螺纹和多线螺纹，为了制造方便，螺纹的线数一般不超过4。4、按功能：联接螺纹，传动螺纹。5、按标准：公制螺纹，英制螺纹。三、螺纹的主要参数三、螺纹的主要参数1）外径d螺纹的最大直径，在标准中定为公称直径；2）内径d1螺纹的最小直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径；3）中径d2近似等于螺纹的平均直径；4）螺距P相邻两牙中径线上对应轴线间的距离;5）导程S同一条螺旋线相邻两牙的轴向距离；6) 线数n螺

3、纹螺旋线数目，一般为便于制造n4；螺距、导程、线数之间关系：L=nP7）升角-螺旋线与水平线夹角；8）牙型角-螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角;9)牙型斜角-螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角。三、螺纹联接的基本类型三、螺纹联接的基本类型左图螺杆与孔之间有一定的间隙普通螺栓联接；右图螺杆与孔之间无间隙铰制孔螺栓联接。1 1、螺栓连接、螺栓连接2 2、双头螺柱连接、双头螺柱连接 这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装。3 3、螺钉连接、螺钉连接 这种联接在结构上比双头螺柱联接简单、紧凑。其用途和双头螺柱联接相似，但如经常拆装时，易使螺

4、纹孔磨损，故多用于受力不大，或不需要经常拆装的场合。4 4、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接 将紧定螺钉拧入一零件的螺纹孔中，其末端顶住另一零件的表面，或顶入相应的凹坑中。常用于固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。5 5、其它连接、其它连接四、螺纹紧固件（标准件）四、螺纹紧固件（标准件） 螺纹联接件品种很多，大都已标准化。常用的标准螺纹联接件有螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉、螺母和垫圈等。 普通螺栓 六角头、圆柱头（内六角）1）螺栓 铰制孔螺栓螺纹部分直径较小2）双头螺柱两端带螺纹 3）螺钉4）紧定螺钉5）螺母6）圆螺母7）弹簧垫片8）止动垫片螺纹紧固件的力学性能等级螺纹紧固件的力学性能

5、等级第二节第二节 螺栓连接的预紧及防松螺栓连接的预紧及防松一、螺纹连接的预紧及其控制一、螺纹连接的预紧及其控制1.螺纹连接的预紧1）预紧及预紧力的定义2）预紧的目的：防止被连接件的分离、相对滑移或结合面开缝。预紧力越大越好吗？预紧力越大越好吗？2.螺纹连接的预紧力的控制1）一般连接经验控制，普通扳手。2）重要连接许严格控制预紧力。二、螺纹连接的防松（二、螺纹连接的防松（P276）1、摩擦式防松；2、机械式防松；3、永久式防松。 第三节第三节 螺栓组设计螺栓组设计由两个或者两个以上的螺栓组成的连接称为螺栓组连接。螺栓组设计的主要内容：1.螺栓组连接的失效分析；2.螺栓组的受力分析和结构设计。一、

6、螺栓组的失效分析（一、螺栓组的失效分析（P277)P277)二、螺栓组的受力分析二、螺栓组的受力分析 进行螺栓组受力分析的目的是：求出受力最大的螺栓及其所受的力。下面针对几种典型的受载情况，分别加以讨论。失效形式：1）被连接件的滑移、出现间隙、压溃及断裂； 1）连接件的断裂、压溃、塑性变形及螺纹牙的滑扣。1、受横向载荷的螺栓组联接1）采用普通螺栓连接靠摩擦力平衡横向外载荷。FKfmZFfP2）采用铰制孔螺栓连接横向外载荷靠螺栓杆受剪切和螺栓杆与孔壁之间的挤压平衡。单个螺栓所受工作载荷：ZFF平衡公式：单个螺栓所受预紧力：ZfmFKFfP2、受转矩的螺栓组联接1）采用普通螺栓连接2）采用铰制孔螺

7、栓连接转矩靠摩擦面的摩擦力矩平衡。TKrrrfFfiP)(21外加转矩T由各螺栓所受横向剪切载荷对形心O的力矩平衡。TrFrFrFii2211平衡公式：单个螺栓所受预紧力：)(21ifPrrrfTKF平衡公式：离形心最远的螺栓受力最大：22221maxmaxirrrTrF3、受轴向工作载荷的紧螺栓连接（详见第四节）4、受倾覆力矩M的螺栓组连接MrFrFrFii2211平衡公式：离对称中心最远的螺栓受力最大：22221maxmaxirrrMrF 在翻转力矩作用下，被连接结合面的压力最小处不应出现间隙，受力最大处不应出现压溃0minWMAZFPPmaxPPPZFMAW注意：螺栓组受单一载荷的情况较

8、少，经常是以上四种情况的组合。注意：螺栓组受单一载荷的情况较少，经常是以上四种情况的组合。进行螺栓组受力分析时，首先将载荷进行简化分解，并逐一按照单一进行螺栓组受力分析时，首先将载荷进行简化分解，并逐一按照单一情况进行分析，求出各螺栓所受载荷，最后将相同性质的载荷按照力情况进行分析，求出各螺栓所受载荷，最后将相同性质的载荷按照力的叠加原理，求出受力最大的螺栓所受实际载荷。的叠加原理，求出受力最大的螺栓所受实际载荷。三、螺栓组连接结构设计三、螺栓组连接结构设计 螺栓组结构设计的目的在于根据载荷情况确定连接结合面的几何形状和螺栓组布置形式，力争使各螺栓受力均匀，避免产生附件载荷，便于加工装配。1、

9、结合面形状简单：尽量采用有两个对称轴的简单几何形状；2、结合面便于分度：3、4、6、8、12；3、尽量减少加工面；4、各螺栓受力均匀；5、螺栓排列有合理的间距和边距。第四节第四节 螺栓的强度计算螺栓的强度计算一、单个普通螺栓强度计算一、单个普通螺栓强度计算1、松螺栓连接421dF 标准的螺纹连接，其螺栓、螺母、垫片各部分的结构尺寸均已按等强度原则设计确定，所以强度计算只需确定或者校核螺纹部分的危险截面，而铰制孔螺纹只需确定或者校核螺栓杆无螺纹部分的截面直径。2、只受预紧力的单个紧螺栓连接43 . 121dFP1.3是考虑扭转切应力的影响，将载荷增加30%，按照纯拉伸载荷计算。3、受轴向工作载荷

10、的紧螺栓连接螺栓所受总载荷?0FFFP拧紧后的状态：2211PPFcFc2/21/101cFFcFFFcFFPPPPP112ccc称为相对刚度。受工作载荷后：21/0FFFP1012/212PpPcFFFcccFFFcc用 计算单个螺栓的总力时，残余预紧力的取值参考以下数据：FFFP/0一般连接：F为变载荷：F为冲击载荷：压力容器或重要连接：FFP）（6 . 02 . 0/FFP）（0 . 16 . 0/FFP）（5 . 10 . 1/FFP）（8 . 15 . 1/43 . 1210dF1）F为静载荷：2）F为变载荷：除了 按上式计算还需进行应力幅值计算aaaAF其中：211120102a.22cccFFFFF二、单个铰制孔螺栓强度计算二、单个铰制孔螺栓强度计算 204dmF pphdFmin0第五节第五节 提高螺纹连接性能的措施提高螺纹连接性能的措施一、提高螺纹连接强