螺纹联接 (精品)

1、由于制造、装配、使用和运输等原因，许多零部件之间以一定的方式组合成一个整体，就构成了机械中广泛使用的连接。被连接件之间相互固定、不能作相对运动的称为静连接，能按照一定运动形式作相对运动的称为动连接。按照是否可拆，连接可分为：1）可拆连接：连接拆开时，不破坏或损伤连接中的零件，重新安装，可继续使用的连接。2）不可拆连接：连接拆开时，会破坏或损伤连接中的零件，无法重新安装继续使用的连接。第 5 章 螺纹连接 5.1 机械制造中的常用螺纹机械制造中的常用螺纹5.2 螺纹连接的主要类型螺纹连接的主要类型5.3 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松5.8 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施

2、基本要求基本要求: 具有进行螺纹连接标准件的选择和校核计算的能力。重点难点： 螺纹连接的类型、失效形式，强度计算、受力分析和结构设计5.1 机械制造中的常用螺纹螺纹可用于连接，也可用于传动。普通螺纹和管螺纹主要用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹主要用于传动。连接螺纹作为紧固连接件用，要求保证连接强度（有时要求紧密性）；传动螺纹作为传动件用，要求保证螺纹副的传动精度、效率和磨损寿命等 两个三角形会怎样？三个呢？ 大径中径小径升角螺距 导程牙型角牙型斜角1、普通螺纹剖面为三角形，牙型角=60牙根较厚，牙根强度较高，当量摩擦系数大，主要用于连接。同一公称直径有多种螺距，螺距最大的称为粗牙螺纹，

3、其余都称为细牙螺纹。一般情况下用粗牙螺纹，细牙螺纹的自锁性能好，但易滑扣，常用于薄壁零件、受振动或变载荷的连接中。 2、管螺纹 牙型角=55。以管子的内径（英寸）表示尺寸代号，以25.4mm（即1英寸）内的牙数表示螺距。牙顶呈圆弧，旋合螺纹间无径向间隙，紧密性好。分为非螺纹密封的管螺纹(GB/T7307-1987)和用螺纹密封的管螺纹(GB/T7306-2000) 管螺纹适于管子、管接头、旋塞、阀门等连接的附件。 3、矩形螺纹 螺纹牙的剖面为矩形，牙型角=0。 传动效率最高，但牙根强度弱，精加工困难，磨损后难以补偿间隙，对中精度低，故应用较少，已逐渐被梯形螺纹代替。 尚未标准化。 4、梯形螺纹

4、 剖面为等腰梯形，牙型角=30。效率较矩形螺纹低，但可避免矩形螺纹的缺点，广泛应用于车床丝杠、螺旋举重器等各种传动中。 5、锯齿形螺纹 工 作 面 的 牙 型 斜 角=3，非工作面的牙型斜角=30兼有矩形螺纹的效率高和梯形螺纹的牙根强度高的优点，但只能用于单向受力的传动。0)cos(QRFF0)sin(RtFF)tan(QtFF2)tan(2221dFdFTQt)tan(tan22)tan(tan222112dFdFTPFWWQQhQ)tan(QtFFtan)tan( 自锁条件：)tan(VQtFFV自锁条件：VVVfffarctancos2)tan(21dFTVQ)tan(tanV螺纹类型牙

5、型斜角自锁性效率加工情况强度普通螺纹30易低易高梯形螺纹15较易较高较易较高锯齿形螺纹3不易较高较易较高矩形螺纹0不易高不易低5.2 螺纹连接的主要类型1.螺栓连接螺栓穿过被连接件的通孔与螺母旋合。被连接件上无需加工螺纹。有普通用螺栓连接和铰制孔用螺栓连接两种。 (1)普通用螺栓连接螺栓杆受拉，故又称受拉螺栓连接特点：螺栓杆与被连接件的通孔间有间隙，对通孔的加工精度要求较低适用场合：结构简单、装拆方便、广泛用于被连接件不太厚可制成通孔并能够从连接两边装配的场合 (2)铰制孔用螺栓连接 栓杆受剪，又称受剪螺栓连接特点：螺栓杆与通孔采用基孔制过渡配合，无间隙，对通孔的加工精度要求较高适用场合：适于

6、需使用螺栓杆承受横向载荷或需要精确固定被连接件之间相对位置的场合。 螺 栓 2、双头螺柱连接特点：将双头螺柱一端旋紧在一个被连接件的螺纹孔中，另一端穿过另一个被连接件的通孔与螺母旋合形成双头螺柱连接。适用场合：被连接件之一太厚不便于加工通孔、结构限制不能使用螺栓且其连接需要经常拆卸时，均宜于使用双头螺柱连接。双头螺柱两端都制有螺纹，故称双头螺柱，两端螺纹可相同或不同。3、螺钉连接特点：将螺钉穿过一个被连接的通孔，旋入另一个被连接件的螺纹孔中形成螺钉连接。适用场合：常用于被连接件之一太厚不便于加工通孔、结构限制不能使用螺栓的场合，螺钉连接简单紧凑，外露表面平整。应注意，螺钉连接不宜常拆装。 螺钉

7、无需与螺母配合。螺钉的头部可制成各种适合于扳手或螺丝刀的形状。六角头螺栓也可以不用螺母而作螺钉使用。4、紧定螺钉连接 将紧定螺钉旋入一个零件的螺纹孔中，其末端顶紧另一个零件的表面或凹坑，以固定两零件的相对位置。 紧定螺钉通常较短，全长加工有螺纹，只能传递不大的力和扭矩，多用于实现两零件相对位置的固定。 紧定螺钉的头部和末端具有多种形状垫圈常放在螺母与被连接件之间，其作用是保护被连接表面不被擦伤，增大被连接件的支承面积以减少接触处的压强，以及遮盖被连接件的不平表面。 目的:增加连接的可靠性、紧密性和防松能力 重要的连接不宜选用小于M12M16的螺栓 对于一般的连接，可凭经验在拧紧螺母时控制；对于

8、较重要的连接，使用测力矩扳手或定力矩扳手控制，较精确的方法是测量拧紧时螺栓杆的伸长变形量或螺母的转角 防松的根本问题： 防止螺母与螺栓杆相对转动 按工作原理不同，可分为 摩擦防松-简单方便，不十分可靠，多用于振动、冲击不剧烈的场合机械防松-工作可靠，应用广泛 永久防松-防松可靠，适于不需拆卸的特殊连接 摩擦防松机械防松注意方向永久防松5.5 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计结构设计-根据被连接件的结构和连接的用途，确定螺栓数目和分布形式。 连接件结合面的几何形状应设计成轴对称的简单几何形状，如圆形、环形、矩形、三角形等。 同一螺栓组中螺栓的材料、直径、长度和预紧力等均应相同。 对称布置螺栓，使

9、螺栓组的对称中心和被连接件结合面的形心重合。 分布在同一圆周上的螺栓数目应取为4、6、8等偶数，以便钻孔时易于分度和画线。 螺栓的排列应有合理的间距、边距。布置时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间来决定。 避免螺栓承受附加的弯曲载荷 受力分析的目的：根据连接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行单个螺栓连接的强度计算。 受力分析时所作假设： 所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； 受载后连接接合面仍保持为平面。螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；一、受轴向载荷的螺栓组连接每个螺栓所受轴向工作载荷为：*通常，各螺栓还承受预紧力的作用

10、zFF -轴向载荷作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心 -使用普通用螺栓（受拉螺栓） 1. 铰制孔用螺栓连接 式中：z为螺栓数目。二受横向载荷的螺栓组连接zFFR 每个螺栓所受工作剪力为：靠螺栓所受剪力平衡载荷垂直于螺栓轴线*使用铰制孔用螺栓连接时，在平行于工作载荷的方向成排地布置的螺栓个数应少于8个。 2.普通用螺栓连接二受横向载荷的螺栓组连接载荷垂直于螺栓轴线RFKzifFS0fziFKFRS0 防滑系数可取Ks =1.11.3-靠预紧后接合面间所产生的摩擦力平衡使用普通用螺栓承受较大的横向载荷时，应采用抗剪销、抗剪套筒、抗剪键等三受转矩的螺栓组连接三受转矩的螺栓组连接TKfrFf

11、rFfrFsz02010 -靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩TziirfTKF1S01.采用普通用螺栓三受转矩的螺栓组连接三受转矩的螺栓组连接TrFziii1-靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩TiirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmax2.采用铰制孔用螺栓*当螺栓组连接承受转矩时，螺栓的布置应适当靠近被连接件结合面的边缘四受倾覆力矩的螺栓组连接 -作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F0。-作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡最大工作载荷：ziLFM1iiZiLMLF12imaxmax*当螺栓组连接承受倾覆力矩时

12、，螺栓的布置应适当靠近被连接件结合面的边缘0maxPPWMAzF00minPWMAzF 为防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，要求：5.6 螺栓连接的强度计算 1.受力分析 普通用螺栓受轴向载荷（受拉螺栓） 铰制孔用螺栓受横向载荷（受剪螺栓）11.5 螺栓连接的强度计算 2.失效形式 普通用螺栓受轴向载荷（受拉螺栓）： 在轴向载荷作用下，螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形和断裂 约有90%的螺栓失效属于疲劳破坏 60%25%15%11.5 螺栓连接的强度计算 2.失效形式 铰制孔用螺栓受横向载荷（受剪螺栓）： 螺栓杆被剪断 螺栓杆或孔壁被压溃 3.工作能力准则 普通用螺栓（受拉螺栓）

13、： 保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度 铰制孔用螺栓（受剪螺栓）： 保证螺栓杆的剪切强度和连接的挤压强度pp4.强度计算（一）松螺栓连接： 工作时受力，不工作时不受力 强度校核公式 设计公式421dF Fd41 Ss7 . 12 . 1S Ss5 . 12 . 1S 5 . 2s25. 1sp5 . 22Bp 55 . 3sP 螺栓连接的许用应力和安全系数螺栓连接的许用应力和安全系数许用应力和安全系数控制预紧力时被连接件为钢时， 被连接件为铸铁时，连接情况受载情况普通用螺栓连接松连接轴向静载荷 （未淬火钢取小值）紧连接轴向载荷不严格控制预紧力时，查表11-7铰制孔用螺栓连接横向静载荷横向变载荷值降低

14、20%30%螺栓连接的安全系数（不严格控制预紧力时）螺栓连接的安全系数（不严格控制预紧力时）材料静载荷变载荷M6M16M16M30M30M60M6M16M16M30M30M60碳素钢合金钢545.7542.553.42.523.4312.58.58.512.56.8104.强度计算（二）紧螺栓连接： 工作时受力，不工作时受预紧力 （1）普通用螺栓受横向外载荷的紧螺栓连接 为保证连接正常，应防止被连接件之间出现相对滑移 强度校核公式 设计公式43 . 1210dF 0143 . 1FdRfsFkmzF04.强度计算（二）紧螺栓连接： 工作时受力，不工作时受预紧力 （1）普通

15、用螺栓受横向外载荷的紧螺栓连接 *扭转剪应力对螺栓强度的影响表现为将轴向拉力增大30%，再按纯拉伸计算 *若横向外载荷较大，可采用减载装置，此时螺栓只起连接压紧作用。也可以采用铰制孔用螺栓连接来承受横向外载荷。 4.强度计算（二）紧螺栓连接： 工作时受力，不工作时受预紧力 （2）铰制孔用螺栓受横向外载荷的紧螺栓连接 靠螺栓杆本身的剪切和被连接件与螺栓杆之间的挤压来传递外载荷 剪切强度 挤压强度420dmFspsphdF0zFFRs/4.强度计算（二）紧螺栓连接： 例题1：凸缘联轴器用4个螺栓连接。已知螺栓中心圆直径 mm，联轴器传递的扭矩为 Nmm，试选用螺栓。 5108 . 4T1800D4

16、.强度计算（二）紧螺栓连接： （3）受轴向外载荷的紧螺栓连接 只能选用普通用螺栓连接02?FFF02FFFFcccFFmbm0110FFFFcccFFmbb02FcccFFmbm104.强度计算（二）紧螺栓连接： （3）受轴向外载荷的紧螺栓连接 强度校核公式 设计公式43 . 1212dF 2143 . 1Fd 【例例2】一压力容器如图所示。顶盖用10个螺栓压紧。已知容器的内径 mm，容器内最大压力 MPa，垫片宽度 mm，试计算该螺栓直径。 300D2p30b提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施 一、降低螺栓总拉力的变化范围一、降低螺栓总拉力的变化范围减小螺栓的刚度减小螺栓的刚度 增