2014第三章螺纹连接

1、第二篇第二篇 连连 接接机械动连接机械动连接运动副运动副机械静连接机械静连接 螺纹连接、键连接、销连接螺纹连接、键连接、销连接焊接、铆接、胶接焊接、铆接、胶接第第3 3章章 螺纹连接螺纹连接3-1 3-1 螺螺 纹纹一、螺纹的类型和应用一、螺纹的类型和应用类型：类型：普通螺纹普通螺纹( (三角螺纹三角螺纹) )、管螺纹、管螺纹矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹30o60o33o单线、右旋螺纹单线、右旋螺纹双线、右旋螺纹双线、右旋螺纹d2d1d 2dhP大径大径 d d 公称直径公称直径小径小径 强度计算直径强度计算直径1d2dPP2dnP tan二、螺纹的主要参数二、

2、螺纹的主要参数三角形三角形030= 三、螺纹特点及应用三、螺纹特点及应用v螺旋副自锁条件螺旋副自锁条件螺旋副效率螺旋副效率)(vtantanvvfarctanvcosff 矩形矩形 =0梯形梯形015 三角形螺纹三角形螺纹v大自锁性好，用于连接。大自锁性好，用于连接。矩形、梯形、锯齿形螺纹传动效率高，用于传动。矩形、梯形、锯齿形螺纹传动效率高，用于传动。1 1、螺栓连接、螺栓连接装拆方便装拆方便螺栓受拉螺栓受拉FF普通螺栓连接普通螺栓连接pF预紧力预紧力铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连接螺栓受剪切、挤压螺栓受剪切、挤压FF3-2 3-2 螺纹连接的类型及应用螺纹连接的类型及应用FF用于横向载荷大

3、的连接用于横向载荷大的连接2 2、双头螺柱连接、双头螺柱连接用于被连接件较厚，用于被连接件较厚，不宜制成通孔，不宜制成通孔，且经常装拆且经常装拆的场合的场合双头螺柱受拉力双头螺柱受拉力FpF预紧力预紧力3、螺钉连接、螺钉连接用于不经常装拆的场合用于不经常装拆的场合螺钉受拉力螺钉受拉力FpF预紧力预紧力4 4、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接二、标准螺纹连接件二、标准螺纹连接件螺栓螺栓螺钉螺钉螺母螺母紧定螺钉紧定螺钉3-3 3-3 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松21TTT1T螺旋副阻力矩螺旋副阻力矩T2螺母和支承面上的摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩TpF一、螺纹连接的预紧一、螺纹连接的

4、预紧保证可靠性、紧密性保证可靠性、紧密性dFp 0.3)0.1( FL=FL预紧方法：预紧方法： 测力矩扳手测力矩扳手 定力矩扳手定力矩扳手二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松1 1、摩擦防松、摩擦防松弹簧垫圈弹簧垫圈垫圈动画三角形螺纹三角形螺纹v大大, 9.843.校核连接安全工作的必要条件校核连接安全工作的必要条件验算结合面不压溃条件验算结合面不压溃条件不出现缝隙条件不出现缝隙条件VS,PFKfZF 不滑移条件：不滑移条件：VSHmbmPFK FC+CC-ZFf)(112.5MPa2.28MPa)(1=p =+=.- )-(-minWMFCCCZFAWMAZFHmbmPpp 150F160

5、0150F1600150F1600150F1600HLLP0MFMPHPM横向载荷横向载荷P 倾覆力矩倾覆力矩FFLzHPLzMF=工作拉力工作拉力PKfZiFSP 不不滑滑移移条条件件fZPKFSP=预紧力预紧力FCCCFFmbbPQ+=总总拉拉力力 QFd4311.校核连接安全工作的必要条件校核连接安全工作的必要条件VS,PFKfZF 不滑移条件：不滑移条件：VSHmbmPFK FC+CC-ZFf)(WM+)FC+CC-(ZFA=WM+AZF=HmbmPppmax1WMFCCCZFAWMAZFHmbmPpp- )-(-min+=1 H HF FM 150o oV VF FHLLPPMFFP

6、KfZFSP fZPKFSP=WMAZFpp-min= WM+AZF=ppmaxM M 作用对结合面总摩擦力没有影响，轴向载荷使预紧力下降。作用对结合面总摩擦力没有影响，轴向载荷使预紧力下降。HLLP例：图示支座用例：图示支座用4个螺钉连接个螺钉连接, 已知已知P=8000N，H=120mm, L=80mm, 取摩擦系数取摩擦系数 f=0.15, 防滑防滑系数系数试求螺栓小径试求螺栓小径., 2 . 1SK ,MPa120 , 3 . 0mbbCCCHLLPPMFF解：解：1、将外力、将外力P 移至接合面形心移至接合面形心HPM横向载荷横向载荷P 倾覆力矩倾覆力矩NLzHPLzMF300080

7、412080002 2、求工作拉力、求工作拉力F FHLLPPMFF3 3、按不滑移条件求预紧力、按不滑移条件求预紧力FpFp不滑移条件：不滑移条件： PKiZfFSPNiZfPKFSP1600014150800021=.4 4、求总拉力、求总拉力FQFQNFCCCFFmbbPQ1690030003016000=+=+=.5 5、求螺栓小径、求螺栓小径 mmFdQ2715120169004314311.= 6.6.需要时校核连接安全工作的必要条件需要时校核连接安全工作的必要条件例题例题3-2 3-2 厚度厚度=12mm=12mm的钢板用的钢板用4 4个螺栓固定在个螺栓固定在厚度厚度=30mm=

8、30mm的支架上。有两种布置方案。已知的支架上。有两种布置方案。已知螺栓材料螺栓材料Q235Q235，=95MPa,=96MPa=95MPa,=96MPa。钢板。钢板的的p=320MPap=320MPa，铸铁的，铸铁的p1 =180MPap1 =180MPa。接。接合面摩擦系数合面摩擦系数f =0.15, f =0.15, 防滑系数防滑系数Ks=1.2,Ks=1.2,载荷载荷F=12000NF=12000N。l=400mml=400mm，a=100mma=100mm。试试:(1):(1)比较哪种布置方案合理。比较哪种布置方案合理。 (2) (2)按合理方案，分别确定普通螺栓和铰制按合理方案，分

9、别确定普通螺栓和铰制孔螺栓直径。孔螺栓直径。400400200200FF400400200200FF400200F200解解:1:1、受力分析、受力分析(1)(1)将外力将外力F F 移至接合面形心移至接合面形心(2)(2)求螺栓受的横向载荷求螺栓受的横向载荷F Fa a方案受载最大的螺栓所受的横向载荷方案受载最大的螺栓所受的横向载荷FsmaxaFsmaxaN10820cos4520212221=+=assassasFFFFFmaxFsmaxa1SFkN300041= FFS由由FF引起的横向载荷引起的横向载荷F S1F S1N848721004104.8462=aarTFSaSF2由由T T

10、引起的横向载荷引起的横向载荷F s2aF s2aT TF旋转力矩旋转力矩N.mm.61084400= FT螺栓组受横向载荷螺栓组受横向载荷F=12000NF=12000NbSF21SFT TF400400200200FFb b方案受载最大的螺栓所受的横向载荷方案受载最大的螺栓所受的横向载荷FsmaxbFsmaxbN120001004104.8462=bbrTFSkN300041= FFSN1500012000300021=+=+=bbmFFFSSaxS400400200200FF400400200200FF Fsmaxb=Fs1+Fs2b Fsmaxb=Fs1+Fs2b=3000 =3000

11、=15000N=15000N FsmaxFsmaxa aNs2as12s2a2s1Smaxa10820cos2FFFFFN4S13000FFN6aS2a84874 .1414108 . 44rTFa a合理合理比较比较a,ba,b两种方案两种方案FsmaxFsmaxb b2.2.按方案按方案a a确定螺栓直径确定螺栓直径 mmFdas981140.max= minminmax paspLdF 0=NfFKFasSP8656015010820021=.max mmFdP843895865604314311.= (2)(2)如果用普通螺栓联接如果用普通螺栓联接pFpFsmaxaF(1)(1)如果用

12、铰制孔螺栓联接如果用铰制孔螺栓联接minL0d paspLdF minmax0= /max420dFas= 注意：注意：-螺栓材料；螺栓材料； p- p-螺栓或孔壁较弱的螺栓或孔壁较弱的smaxaF螺栓组受力分析及计算步骤螺栓组受力分析及计算步骤: :1.1.外载分解，向接合面形心平移外载分解，向接合面形心平移3.3.求出各基本载荷下螺栓受力，合成出最大载荷求出各基本载荷下螺栓受力，合成出最大载荷2.2.确定连接受几种基本载荷确定连接受几种基本载荷横向载荷横向载荷FHFH转矩转矩T T轴向载荷轴向载荷FVFV倾覆力矩倾覆力矩M M产生横向力产生横向力F F产生工作拉力产生工作拉力F=FFV+F

13、MF=FFV+FM普通螺栓求预紧力普通螺栓求预紧力F PF P对铰制孔螺栓是剪力对铰制孔螺栓是剪力是受预紧力是受预紧力F PF P和工作拉力和工作拉力F F 的紧螺栓连接的紧螺栓连接 S dF=SQca=/41.321总拉力总拉力FFFCCCFFpmbbpQ+=+= PPFdF4311.,时时只只受受TMFVFHF FFMFFV例（习题例（习题3-9 ）图示气缸盖用）图示气缸盖用8个普通螺栓连接个普通螺栓连接,已知气缸内压力已知气缸内压力p=1.5MPa，D=200mm,取取 试求试求: 1、螺栓小径、螺栓小径d1 2、安装时预紧力、安装时预紧力FP,MP ,.azCCFFbmP1608351

14、= pD解：解：1、求工作拉力、求工作拉力FNDpzFF5887 84200518422= . 2、求总拉力、求总拉力FQNFFFFFFPQ147185251=+=+=.DFFp3、求螺栓小径、求螺栓小径4、求螺栓的预紧力、求螺栓的预紧力FP mmFdQ3412160147184314311.= NFCCCFFmbbQ14718-=+=NF883158875151=.总拉力总拉力FFFCCCFFpmbbpQ+=+=FCCCmbb+FCCCmbm+pFPFFQF QFd 4311.588743-13246=5887-14718=FCCCFmbmp+=-FFFQp-=N8

15、831=例：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已例：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知知P=4000N，L=200mm，s=100mm, f =0.15, Ks=1.2, s =300MPa。 试求螺栓小径试求螺栓小径d1.LsP 解解: 1、将外力、将外力P 向螺向螺栓组形心简化。栓组形心简化。P转矩转矩T螺栓组受载螺栓组受载:横向载荷：横向载荷： P=4000N 转矩：转矩： T=PL =800 000Nmm 2、分析在各载荷作用、分析在各载荷作用下，每个螺栓处受力。下，每个螺栓处受力。NPF20002 1=NzrTF80005028000002=LsP转矩转矩TP1F1F2F2FFFNF

16、FF8246 800020002222213、求合力、求合力4、求螺栓的预紧力、求螺栓的预紧力FKfFSP不滑移条件：不滑移条件：NfFKFSP65968150824621=.5、求螺栓小径、求螺栓小径d1 mmFdP0819300659684314311.= L当两个螺栓水平布置时当两个螺栓水平布置时,求预紧力求预紧力Fp=?转矩转矩TLsP转矩转矩TP1F1F2F2FFF2F1FNFFF8246 80002000222221=+=+=NFFF10000 8000200021=+=+=fFKFSP=思 考 题 1、普通螺纹其、普通螺纹其径为公称直径，径为公称直径，其其径作为强度计算时危险截径

17、作为强度计算时危险截面直径。面直径。 2、拧紧螺纹的力矩包括、拧紧螺纹的力矩包括_ 力矩和力矩和 _力矩。力矩。 3、螺纹连接防松的本质在于、螺纹连接防松的本质在于 。4、开口销与六角开槽螺母组成的防松，依、开口销与六角开槽螺母组成的防松，依据的是据的是防松的原理。防松的原理。5、一组螺栓连接中，螺栓的个数一般应取、一组螺栓连接中，螺栓的个数一般应取成成数。数。 6、进行螺栓组受力分析的目的是、进行螺栓组受力分析的目的是。7、螺栓组采用普通螺栓连接，承受横向外、螺栓组采用普通螺栓连接，承受横向外载荷，则螺栓本身所受的载荷是载荷，则螺栓本身所受的载荷是。8、为提高受轴向载荷螺栓连接的强度，、为提高受轴向载荷螺栓连接的