第五章_螺纹连接

1、第五章 螺纹联接与螺旋传动5-1 螺纹5-2 螺纹联接的类型与标准联接件5-3 螺纹联接的预紧5-6 螺纹联接的强度计算5-5 螺栓组联接的设计5-8 提高螺纹联接强度的措施5-7 螺纹联接件的材料与许用应力5-4 螺纹联接的防松螺纹的类型与特点1第二篇 联 接 动联接 静联接 各种运动副 可拆联接 不可拆联接螺纹、键、花键 焊、铆、粘5-1 螺 纹（一）螺纹的类型和应用（一）螺纹的类型和应用 右右旋螺纹旋螺纹 （顺时针方向旋入）（顺时针方向旋入） （逆时针方向旋入）（逆时针方向旋入） 单线单线螺纹螺纹多线螺纹多线螺纹圆柱圆柱螺纹螺纹圆锥圆锥螺纹螺纹左旋螺纹左旋螺纹矩形矩形螺纹螺纹梯型梯型螺纹

2、螺纹锯齿型锯齿型螺纹螺纹三角形三角形螺纹螺纹常用螺纹：常用螺纹： 矩形、梯形、锯齿型、三角形矩形、梯形、锯齿型、三角形 牙型牙型0 3030 3333 606055556060粗牙粗牙细牙细牙管螺纹管螺纹单向传动单向传动传动传动用途用途连接连接特性特性自锁自锁强度强度高高好好高高高高低低中中更高更高5-1 螺 纹( (二二) )螺纹的主要参数螺纹的主要参数大径大径d d 小径小径d d1 1中径中径d d2 2线数线数n n螺距螺距P P导程导程S S牙型角牙型角a a 2arctandS 公称直径公称直径计算直径计算直径S=nP2arctandnP升角升角 5-1 螺 纹( (一一) )螺纹

3、联接的基本类型螺纹联接的基本类型 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件1. 1. 螺栓联接螺栓联接 用于被联接件不太厚并经常拆卸处用于被联接件不太厚并经常拆卸处 普通螺栓普通螺栓联接联接 铰制孔螺栓铰制孔螺栓联接联接2. 2. 双头螺柱联接双头螺柱联接 用于被联接件之一较厚且经常拆卸处用于被联接件之一较厚且经常拆卸处3. 3. 螺钉联接螺钉联接 同同2 2 用于不经常拆卸处用于不经常拆卸处 ( (二二) )标准螺纹联接件标准螺纹联接件4. 4. 紧定螺钉联接紧定螺钉联接21TTT目的：目的：扳手力矩扳手力矩 1T 螺纹摩擦力矩螺纹摩擦力矩2T 螺母支承面的摩擦力矩螺母支承面的摩擦力矩增加联接的刚

4、性、紧密性和防松增加联接的刚性、紧密性和防松dF02 . 05-3 螺纹联接的预紧5-4 螺纹联接的防松 弹簧垫圈弹簧垫圈 对顶螺母对顶螺母2. 2. 机械防松机械防松 开口销开口销+ +槽形螺母槽形螺母 止动垫圈止动垫圈 圆螺母止动垫圈圆螺母止动垫圈 串联钢丝串联钢丝3. 3. 破坏螺纹副破坏螺纹副 铆、焊、粘铆、焊、粘1.1.摩擦防松摩擦防松5-5 螺栓组联接的设计( (一一) )螺栓组联接的结构设计螺栓组联接的结构设计( (二二) )螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析目的：确定螺栓组中受力最大的螺栓及其所受工作目的：确定螺栓组中受力最大的螺栓及其所受工作 载荷的大小。载荷的大小。

5、d d、L L、材料、材料、都相同；都相同； 被联接件为刚体，接合面受力后保持平面；被联接件为刚体，接合面受力后保持平面； 变形在弹性范围内。变形在弹性范围内。 找变形分布规律找变形分布规律 CFFFi21CFFFi21方法方法 力系平衡力系平衡 简化：简化：力分布规律力分布规律 力系平衡原理力系平衡原理 maxF1.1.受横向载荷的螺栓组联接受横向载荷的螺栓组联接 用普通螺栓用普通螺栓靠接合面之间的摩擦力承载！靠接合面之间的摩擦力承载！螺栓必须预紧！螺栓必须预紧！预紧预紧 加载加载 0F 螺栓受预紧力螺栓受预紧力0F 螺栓仍受预紧力螺栓仍受预紧力取中间板为分离体，不产生滑移的条件取中间板为分

6、离体，不产生滑移的条件FKZifFS00F0F0FFF5-5 螺栓组联接的设计fziFKFS0或或 式中：式中： f f接合面摩擦系数接合面摩擦系数 SK防滑系数，通常防滑系数，通常SK=1.11.3=1.11.3 i i接合面数接合面数铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓靠螺栓杆受剪切及联接受挤压承载！靠螺栓杆受剪切及联接受挤压承载！各螺栓受剪力各螺栓受剪力: : ZFFFF5-5 螺栓组联接的设计、比较比较承载能力大，但加工装配困难。承载能力大，但加工装配困难。反之反之2. 2. 受转矩的螺栓组联接受转矩的螺栓组联接 用普通螺栓用普通螺栓靠接合面的摩擦力承载！靠接合面的摩擦力承载！必须预紧！必须预紧！

7、预紧预紧 加载加载 0F 螺栓受预紧力螺栓受预紧力0F 螺栓仍受预紧力螺栓仍受预紧力0fF0fF1r2rT01 23 46 58 7T5-5 螺栓组联接的设计TKfrFfrFfrFSz02010力系平衡方程力系平衡方程 铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓靠螺栓受剪及联接受挤压承载！靠螺栓受剪及联接受挤压承载！1F2FT01 23 46 58 72r1riFC C 力分布规律力分布规律 iirF 即即 maxmaxrFrFii)(210zSrrrfTKFTziiSrfTK15-5 螺栓组联接的设计TrrFzii12maxmaxziirTrF12maxmax力矩平衡条件力矩平衡条件 TrFziii1iirr

8、FFmaxmax5-5 螺栓组联接的设计3. 3. 受轴向载荷的螺栓组联接受轴向载荷的螺栓组联接典型例：典型例：每个螺栓分担工作载荷每个螺栓分担工作载荷 ZFF螺栓总拉力螺栓总拉力 02FFF通气通气 用普通螺栓！用普通螺栓！Z Z F汽缸或压力容器汽缸或压力容器5-5 螺栓组联接的设计4. 4. 受倾覆力矩的螺栓组联接受倾覆力矩的螺栓组联接工作载荷工作载荷iF拉力拉力M01 23 46 58 7B BL L预紧预紧 加载加载 0F 螺栓受螺栓受0FF和 螺栓受螺栓受用普通螺栓用普通螺栓力分布规律力分布规律 iiLF maxmaxLFLFiiiiLLFFmaxmax5-5 螺栓组联接的设计力矩

9、平衡条件力矩平衡条件 MLFziii1ziiLMLF12maxmax螺栓总拉力螺栓总拉力 02FFFpbmmpWMCCCAzF0max不离缝条件不离缝条件不压碎条件不压碎条件00minWMCCCAzFbmmpM01 23 46 58 7B BL LpMminpmaxp5-5 螺栓组联接的设计ppWMAzF0max00minWMAzFp5-5 螺栓组联接的设计5-6 螺纹联接的强度计算受拉螺栓受拉螺栓主要失效形式：主要失效形式：计算准则：计算准则：(一一)松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算不需预紧！不需预紧！强度条件强度条件 214dFMPa或或 Fd41mm 螺牙塑变或螺杆断裂螺牙塑变或螺杆

10、断裂计算螺栓拉伸强度计算螺栓拉伸强度F F（吊钩螺纹）（吊钩螺纹）式中式中: 螺栓材料的许用应力螺栓材料的许用应力( (二二) )紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算12( ( 种螺栓组）种螺栓组）0F1. 只受只受的紧螺栓联接的紧螺栓联接0F2104dF预紧时螺栓同时受转矩预紧时螺栓同时受转矩螺纹摩擦力矩螺纹摩擦力矩T TT WT16)tan(23120ddFv42)tan(21012dFddv5 . 05-6 螺纹联接的强度计算第四强度理论第四强度理论223ca22)5 . 0(33 . 1强度条件强度条件 21043 . 1dFMpa 校核式校核式 013 . 14Fdmm 0F螺栓所受

11、预紧力螺栓所受预紧力 N N设计式设计式 5-6 螺纹联接的强度计算0F0FFFF12bb0F1Fmmb b 受力受力b b 变形变形m m 受力受力m m 变形变形 预紧预紧 加载加载 0 00 00 00 0 0F0Fmb1F1F1FF F5-6 螺纹联接的强度计算2. 既受既受0F又受又受F F的紧螺栓联接的紧螺栓联接34( ( 种螺栓组）种螺栓组）螺栓、被联接件的受力变形图螺栓、被联接件的受力变形图bbF0tanmmF0tanFFF12FFF02)(10FFFF力力变形变形bmmbm0FF1F2FFbOmObFtanbCmCbC5-6 螺纹联接的强度计算FFmbCCFFFFCCCFmb

12、bFCCCFFbmm10FCCCFFmbb02FFF12 mtanmC5-6 螺纹联接的强度计算mbbCCCmbmCCCmbbmbmCCCCCC1式中式中: 螺栓的相对刚螺栓的相对刚度度被联接件的相对刚度被联接件的相对刚度 静强度条件静强度条件 21243 . 1dFMpa F1F2F 213 . 14Fdmmmm 或或 3 . 15-6 螺纹联接的强度计算如果外载荷是变载荷如果外载荷是变载荷 （汽缸内（汽缸内p p从从0p0p变化）变化）螺栓的工作载荷将从螺栓的工作载荷将从0F0F变化变化)4(2pZDF0minFF2maxFFb0F1F2FF力力变形变形bOmOmminFmaxFF4210

13、mindF4212maxdF mra5-6 螺纹联接的强度计算疲劳强度疲劳强度 应力变化规律应力变化规律 Cmin422102dFF2minmaxa212dF212dFCCCmbbaaeaSaaSK)(min1式中式中: aS安全系数安全系数 表表5-105-10紧密性条件：紧密性条件：1F（1.51.81.51.8）F F（0.61.00.61.0）F F（0.20.60.20.6）F F一般联结一般联结有紧密性要求有紧密性要求载荷变化载荷变化 载荷不变载荷不变5-6 螺纹联接的强度计算FCCCFFmbm,10靠扳手力矩保证靠扳手力矩保证 3.3.受工作剪力的紧螺栓联接受工作剪力的紧螺栓联接

14、 （铰孔螺栓）（铰孔螺栓） 失效形式：失效形式： 螺杆剪断螺杆剪断螺杆或孔壁压坏螺杆或孔壁压坏FFd0Lmin5-6 螺纹联接的强度计算某值某值 式中式中: minL螺杆与孔壁挤压面的最小长度螺杆与孔壁挤压面的最小长度 p0min25. 1dL螺栓或孔壁材料的许用挤压应力螺栓或孔壁材料的许用挤压应力 强度条件强度条件 剪切剪切 挤压挤压 420dFMPaMPappLdFmin0MpaMpa 取小取小者者5-6 螺纹联接的强度计算最常用材料：最常用材料：螺栓、螺钉、螺柱螺栓、螺钉、螺柱4 . 62401064sMpaMpa 400BMpaMpa Q215Q215、Q235Q235、3535、45

15、455-7 螺纹联接件的材料及许用应力5-8 提高螺纹联接强度的措施aaaaeaSKS)(min1qkK1) 11(（一）降低影响螺栓疲劳强度的应力幅（一）降低影响螺栓疲劳强度的应力幅212dFCCCmbba1FF力力变形变形bO1b1m2F2b2m(二二)改善螺纹牙上载荷分布不均的现象改善螺纹牙上载荷分布不均的现象(三三)减小应力集中的影响减小应力集中的影响(四四)采用合理的制造工艺方法采用合理的制造工艺方法5-8 提高螺纹联接强度的措施第五章 总结一、基本知识一、基本知识常用螺纹的种类、用途常用螺纹的种类、用途螺纹联接基本类型（结构）螺纹联接基本类型（结构）螺纹联接的预紧、放松螺纹联接的预紧、放松二、熟练掌握螺栓组联接受力分析二、熟练掌握螺栓组联接受力分析三、熟练掌握螺纹联接强度计算三、熟练掌握螺纹联接强度计算（1、2、3、4种、组合型）种、组合型）剪剪拉拉松松紧紧0FF既受既受 又受又受 只受只受0F 受力变形图受力变形图 重要公式重要公式