机械设计基础 第5章 螺纹联接的预紧和放松

1、10-5 螺纹联接的预紧和放松一、预紧 预紧目的：增加联接的刚性、紧密性及放松能力。拧紧过程：螺栓受拉，伸长。预预 紧紧F0F0F0F0在螺纹连接过程中，预紧力大小要适当。 如气缸盖螺纹连接， F0小缸盖与缸体间出现间隙漏气；F0过大螺栓拉断1、预紧力预紧力 F021114AdS一般：碳钢： 螺栓最小剖面积mm2 屈服极限 MPa 合金钢：01(0.6 0.7)SFA01(0.5 0.6)SFA2、拧紧力矩 F0如何加上去的，通过扳手给螺母加一个力矩产生的，这个力矩叫做拧紧力矩12TF LTT102tg() 2vTFd0204wcddTf FT1螺旋副摩擦力矩T2端面摩擦力矩00.2TF d对

2、于M10M68粗牙螺纹，则可简化为 由上式可得出预紧力与外加力矩的关系d:螺纹公称直径拧紧力矩可通过控制拧紧力矩T的大小，来控制预紧力通常扳手长过小螺栓易损坏，一般M515Ld0150.2F LFdF d075FF3. 控制预紧力的措施 通常，联接不重要，用扳手长短可控制，关键部件，如航空、航天、压力容器等必须要求可靠性，必须控制预紧力。2007年8月20日中国台湾华航公司的一架737-800客机在冲绳机场降落后起火。 事故原因：螺栓松脱，刺穿油箱2005年1月美猎鹰美猎鹰1火箭火箭发射一分钟后消失 军事卫星下落不明 事故原因螺母脱落3、 控制预紧力的措施：一般通过控制拧紧力矩来控制预紧力测力

3、距扳手 定力矩扳手最准确方法，测量预紧前后的螺栓变形量精确，直观可直接测出螺栓预紧力的值思考： 除了外加拧紧力矩，还有没有其他方法控制预力？ 用液压拉伸器先 将螺栓拉长，拧螺母，再放松螺螺栓轮船燃气轮机上螺栓，太大，无法用扳手（拿不动），怎样拧紧（加预紧力）由于拧紧过程中螺栓被拉长先 将螺栓拉长液压拉伸预紧技术F0F0F0F0二、螺纹联接的防松螺纹联接，通常满足自锁条件v 但是在冲击、振动和变载的作用下，预紧力和摩擦力可能瞬间消失，多次重复后就可能使联接松脱。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。永久防松端铆冲点（破坏螺纹）点焊液压防松螺母10-6 螺纹联接的强度计算螺纹连接常常用

4、螺栓组受力分析找出受力最大的螺栓理论计算（螺栓组应大小相同，美观且便于安装）强度计算：用多大螺栓，强度够不够强度计算：用多大螺栓，强度够不够 受拉螺栓的失效形式主要是：螺纹部分的塑性变形。螺杆的疲劳断裂。65%20%15%一、松螺栓联接工作前不拧紧，无F0，（如吊钩螺栓）只有工作载荷F起拉伸作用，主要失效形式拉断。强度条件为：21 4Fd MPa 设计问题：14 Fd 式中：d1螺杆危险截面直径（mm） 许用拉应力 N/mm2 (MPa) （mm） 定公称直径d二、紧螺栓联接 工作前有预紧力F0 (仅研究普通螺栓连接形式) F0F0F0F0 工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下，螺栓仅承受预紧力 0

5、21/4Fd对于给出预紧力F0 多大螺栓合适？进而求出d1可否ca预紧力F0产生拉伸应力 螺纹摩擦力矩T1产生剪应力复合应力状态02114Fd2200132111021tan()22tan()1164410 680.50.54vvTddFFTdWddFMMd 当拉应力剪应力按第四强度理论：2231.3ca0211.3 4caFd 014 1.3Fd 强度条件为：式中：F0预紧力（N） 1.3考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的影响 设计公式：那么F0=?2受横向工作载荷时特点：杆孔间有间隙，靠拧紧后正压力由（F0）产生摩擦力来传递外载荷，保证联接可靠（不产生相对滑移）的条件为： FFFFb)a)FFF

6、F0m f FCF0aC FFFm f所须的预紧力为F0f 摩擦系数m接合面数C可靠性系数带入上节强度（设计）公式可校核（求d1）螺栓所需的轴向力（即预紧力）应为当00.151.218fCmFF即，预紧力为横向工作载荷的8倍，所以螺栓联接靠摩擦力来承担横向载荷时，其尺寸较大。 3、受轴向工作载荷时FP工作特点：工作前拧紧，有F0；工作后加上工作载荷F, 工作前、工作中载荷变化。解决问题：a) 保证安全可靠的工作，F0=？ b) 工作时螺栓总载荷，FE=？ FDDp1.51.8REFF0.20.6REFF0.61.0REFF1.有密封性要求联接2.一般联接工作载荷稳定3.一般联接工作载荷变化aREFFF00baEbmCFFFFFCCbbmCCC01mREbmbREbmCFFCFFCCFCC总拉力相对刚度联立上两式得（F0与FR的关系） 212N/m.34m1aFd 14 1.3mmaFd 设计公式 强度条件