第6章螺纹联接课件

1、q螺纹联接的类型q螺纹联接的拧紧与防松q单个螺栓的受力分析 与强度计算q螺纹组受力分析与讨论q提高螺纹联接强度的措施1 1 主要类型、材料主要类型、材料一、主要类型一、主要类型（注意各图的画法注意各图的画法）1 1、螺栓联接、螺栓联接受拉受拉普通螺栓普通螺栓普通螺栓：无需在被联件上加工螺纹 孔，装拆方便，用于两被联件均不太厚的场合。受剪受剪铰制孔螺栓铰制孔螺栓铰制孔螺栓：除起联接作用外， 还起定位作用。2 2、双头螺柱联接、双头螺柱联接 用于有一联接件较厚，并经常装拆的场合，拆卸时只需拧下螺母即可。3 3、螺钉联接、螺钉联接用于有一联接件较厚，且不需经常装拆的场合。4 4、紧定螺钉联接、紧定螺

2、钉联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、性能等级二、性能等级1、螺栓等螺栓等：十个性能等级，如：3.63.6、4.64.6、4.84.8、性能等级材料性能如如：6.86.8Bmin/100=6Bmin=600MPa10(smin/Bmin)=8smin=480MPa或smin=(68)10=480MPa低碳钢或中碳钢2、螺母：七个等级，与螺栓性能相配。2 2 螺栓联接的拧紧与防松螺栓联接的拧紧与防松一、拧紧一、拧紧受载之前拧紧螺母预紧力F预紧联接刚度防松能力紧密性1 1、拧紧力矩、拧紧力矩T T螺母支承面间的摩擦阻力矩以螺母分析：T=T

3、1+T2螺纹副间的摩擦力矩dFkTTTt 21kt拧紧力矩系数，一般取kt=0.2F/2F/2d)螺栓和被联接 件所受预紧力e)计算螺母承压面 力矩用的符号FF/2F/2FD1d1预紧力：预紧力：F2 2、控制、控制T T的方法的方法T F 拉断、滑扣T不能满足工作要求控制T的大小一般情况凭经验，拧紧即可。方法：定力矩扳手测力矩扳手冲击扳手3 3、严格控制预紧力时、严格控制预紧力时dM12 M16标准扳手长度L=15d，若拧紧力为F，则： T=FL=15dF=0.2Fd F=75F若F=200N，则F=15000N。 小于M12，则易拉断。二、防松二、防松1、螺纹联接按自锁条件设计： v。 静

4、载下不会自行松脱。2、松动原因冲击、振动、变载荷下温度变化较大时螺旋副摩擦力Ff减小或瞬时消失松动下螺母上螺母螺栓对顶螺母3 3、防松方法、防松方法防止螺旋副相对转动。按防松原理不同，分为三类：a ）摩擦防松自锁螺母开口方向：斜向右下方弹性增压尖端抵住弹簧垫圈弹簧垫圈开口销与槽形螺母b ）机械防松（直接锁住）止动垫圈止动垫圈正确不正确注意金属丝穿入方向串联金属丝c ）破坏螺纹副关系不可拆联接胶接冲点焊住3 3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算单个螺栓联接的受力分析和强度计算螺栓联接螺栓联接受拉螺栓受拉螺栓受剪螺栓受剪螺栓松联接：不拧紧，无预紧力松联接：不拧紧，无预紧力F F，仅受工作载荷，仅受

5、工作载荷F F紧联接：需拧紧紧联接：需拧紧仅受预紧力仅受预紧力F F同时受预紧力同时受预紧力F F和工作载荷和工作载荷F F一、受拉螺栓联接一、受拉螺栓联接对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。65%20%15%危险截面面积由小直径危险截面面积由小直径 d1 1确定。确定。1 1、松联接、松联接如：起重滑轮螺栓仅受轴向工作拉力F失效：拉断强度条件：4/2cdFMPa 校核式式中：dc危险截面计算直径（d1 ）许用应力， = sSs4Fdcmm 设计式查手册，选螺栓2 2、紧联接、紧联接（1）只受预紧力F的紧联接外载荷FR对螺栓为横向力靠摩擦力传递a. FR作用下，板

6、不滑移：FRFf，而FfF。b. 按F计算： F为螺栓轴向负荷拉应力4/2cdFc. 拧紧过程中，在T1作用下螺栓受扭产生T4/)tan(216/2/)tan(22321cvccvTTdFddddFWT对钢制M10M68螺栓：T T0.50.5。d. 危险截面上受复合应力（ 、 T）作用强度准则螺栓为塑性材料第四强度理论。3 . 1322Tc校核式即：4/3 . 12ccdF1.3意义：紧联接时，将拉应力增大30%以考虑拧紧力矩的影响。3 . 14Fdcmm 设计式（2）受预紧力F和轴向工作载荷F的紧螺栓联接a、未拧状态b、拧紧状态Fc、工作状态F变形受力过程：无变形 F 12 +F 1+12

7、-2变形协调条件：1= 2 =各力定义1、预紧力F（拧紧螺母后，作用在螺栓上的拉力和被联件上压力）2、螺栓工作拉力F0 总拉力3、工作载荷F（对螺栓联接施加的外载荷）4、F”剩余预紧力。思考：图b中，F0=？ 图c中，F0=F+F？静力平衡条件： F0=F+F”即：螺栓总拉力等于工作载荷与剩余预紧力之和。a、未拧状态b、拧紧状态Fc、工作状态F 上述过程还可通过力变形图表示1 12 2变变形形力力力力 1 1 2 21 12 2变变形形力力受预紧力F和轴向工作载荷F的紧螺栓联接: F0=F+F”螺栓刚度：螺栓刚度：111/tanFc222/tanFc被联件刚度：被联件刚度：在合并图中：1101

8、cFFFcFF 22cFF FcccFF 212FcccFFFF 2110检查F”的大小求总拉力即：螺栓总拉力等于预紧力加上部分工作载荷。即：螺栓总拉力等于预紧力加上部分工作载荷。由于21两图合并1 12 21 12 2变形变形力力因因21可解得可解得: :讨论：1、211ccc螺栓相对刚度系数当F、F一定时，2110cccF为螺栓受力 选择不同垫片211ccc应使2、0 F：不出现缝隙。(由FcccFF 212验算) (P108)同理，考虑扭转作用，强度条件为：校核式4/3 . 120ccdF3 . 140Fdcmm 设计式FcccFF2110F1o时间o工作载荷变化2力F变形螺栓拉力变化c

9、1+c2c1Fc2c1+c2F2F1F2F12F02-F01F01F02若工作载荷为变载荷：当工作载荷在F1F2变化时，螺栓总拉力在F01F02之间变化变载荷下螺栓失效：Fa作用下的疲劳拉断Fa拉力变幅：21112010222CCCFFFFFa)(2211212acaCCCdFF应力幅：螺栓许用应力幅（P110）表6.3即：变载荷下螺栓，应力幅越小，疲劳强度越高。hhFR12d21剪断破坏挤压破坏被连接件FRa)受剪螺栓联接b)螺栓被挤压二、受剪螺栓联接二、受剪螺栓联接1、失效形式：剪断、接触表面压溃。2、螺栓剪切强度条件4/2dmFsd杆抗剪面直径m抗剪面数目许用剪应力3、挤压强度条件psp

10、hdFh对象受压高度；p许用挤压应力，表6.4，取弱者计算；4 4 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析一、思路一、思路联接结构形式、外载荷类型 螺栓受力 找出受载最大螺栓按单个螺栓联接的计算方法计算二、基本假定二、基本假定1、各螺栓刚度相同；2、各螺栓F相同；3、变形在弹性范围内；4、被联件为刚体；4 4 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析三、三、 四种典型受载情况时的受力分析四种典型受载情况时的受力分析 受横向载荷的螺栓组联接受横向载荷的螺栓组联接 受旋转力矩的螺栓组联接受旋转力矩的螺栓组联接 受轴向载荷的螺栓组联接受轴向载荷的螺栓组联接 受翻转力矩的螺栓组联接受翻转力矩的螺栓组

11、联接4 4 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析1 1、受轴向载荷的螺栓组联接、受轴向载荷的螺栓组联接特点：载荷与螺栓轴线平行， 并通过螺栓组对称中心。各螺栓组平均受载：F=FF=FQ Q/z/z螺栓还受F F0 3 . 1420CdF工作条件：F”02 2、受横向载荷的螺栓组联接、受横向载荷的螺栓组联接（1）特点：横向载荷作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组对称中心。（2）承载方式：形闭合：受剪螺栓（靠杆的剪切与挤压承载）力闭合：受拉螺栓（由F在结合面产生的摩擦力承载）（3）受力分析a 、受拉螺栓工作条件：RfsFkzmF zmFkFsRf按仅受F的紧联接计算。式中：s （本书用f）结合面

12、的摩擦系数； z 螺栓个数； m 结合面数目，图中m=2； kf可靠系数（防滑系数）， kf=1.11.5；FRFRb)用受剪螺栓联接Fs/2Fs/2Fs/2FsFs/2FsFR/2FR/2b b、受剪螺栓、受剪螺栓假定每个螺栓受载相同，则工作条件：RsFFzzFFRS/剪切计算挤压计算3 3、受旋转力矩、受旋转力矩T T的螺栓组联接的螺栓组联接特点：在转矩T作用下，底板有绕螺栓组形心轴线O-O旋转的趋势。横向力受拉螺栓受剪螺栓摩擦力承载，各螺栓处产生相等的摩擦力Fs（1）受拉螺栓联接工作条件：TkrFrFrFfzsss21ziisfzsfrTkrrrTkF121)(（2）受剪螺栓联接 靠剪切

13、和挤压承载，各螺栓在T作用下受横向力Fs。问题：Fs1= Fs2= = Fsz ？即Fsi与ri成正比：zszssrFrFrF2211或isisrFrFmaxmax工作条件： Fs1r1+ Fs2r2+ + Fszrz= T变形协调条件：底板视为刚体，ri剪切变形量 FsimaxmaxrrFFissi代入工作条件中：ziizsrTrrrrTrF12max22221maxmax4 4、受翻转力矩、受翻转力矩MM（倾覆力矩）（倾覆力矩） 的螺栓组联接的螺栓组联接特点：在M作用下，底板有绕螺栓组形心轴翻转的趋势。作用M前：各螺栓受相同F作用M后：左侧：F拉(不均匀)， 右侧：F压(不均匀) F工作条

14、件：MrFrFrFzz2211变形协调条件：maxmax2211rFrFrFrFzzziizrrMrrrrMF12max22221maxmax其它条件：附加校核讨论：设计时，如何布置螺栓更合理？远离对称中心RiFmax实际应用可转化为上述四种状态的不同组合：分别计算 迭加横向载荷和旋转力矩F轴向载荷和翻转力矩F0F强度计算左侧不出现缝隙右侧边缘不压溃5 5 提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施1、机理工作时，螺栓受拉，p螺母受压，p两者产生螺距差一、改善螺纹牙间受力分配一、改善螺纹牙间受力分配第一圈：p最大，受力最大第810圈后几乎不受力各圈受载不均 采用加高螺母不能 提高联接强度。2、办法采用受拉螺母（变形一致） 减小螺栓螺母螺距变化差二、减小附加弯曲应力二、减小附加弯曲应力螺纹牙根弯曲应力断裂螺纹孔不正、被联件表面不平、发生变形等。引起附加弯曲应力因素