任务5-1-1螺纹连接的设计

任务5-1螺纹连接的选择与设计教学要求知识要素：1．螺纹联接的类型、预紧和防松。2．螺纹联接工作能力分析，螺栓组联接结构设计。能力要求：1．能根据工作要求选择合适的联接方式。2．能合理选择螺纹联接的防松方式，正确预紧螺纹联接。学习重点与难点：知识延伸：教学要求弹簧联接。1．螺栓组联接结构设计。任务5-1螺纹连接的选择与设计联接：被联接件和联接件的组合结构。分类：按组成联接件的两零件间相对位置是否变动，联接可分为：静联接、动联接根据是否可拆，联接可分为：可拆联接、不可拆联接联接可拆联接不可拆联接过盈配合铆接焊接粘接螺纹联接键、花键、销联接成形联接任务5-1-1螺纹连接的设计一、螺纹联接类型、结构尺寸及应用场合螺栓联接基本类型eaal1l1螺纹余留长度l1铰制孔螺栓联接孔与螺杆之间留有间隙静载荷l1>=(0.3~0.5)d;变载荷l1>=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷l1≥d;铰制孔用螺栓l1≈0;螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;螺栓轴线到边缘的距离e=d+(3~6)mm用于经常拆装易磨损之处。dd普通螺栓联接任务5-1-1螺纹连接的设计设计：潘存云设计：潘存云螺栓联接基本类型螺钉联接座端拧入深度H，当螺孔材料为：aee双头螺柱联接钢或青铜H=d;铸铁H=(1.25~1.5)d铝合金H=(1.5~2.5)d螺纹孔深度H1=H+(2~2.5)P;钻孔深度H2=H1+(0.5~1)d;参数l1

、e、a与螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2d一、螺纹联接类型、结构尺寸及应用场合设计：潘存云螺栓联接基本类型螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接紧定螺钉一、螺纹联接类型、结构尺寸及应用场合二、标准螺纹联接件螺栓螺纹紧固件LL0d六角头LdL0小六角头螺栓的结构形式双头螺柱螺栓螺纹紧固件dL0L1LL1-----座端长度L0-----螺母端长度二、标准螺纹联接件螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓螺纹紧固件末端结构头部结构二、标准螺纹联接件螺母六角螺母六角扁螺母六角厚螺母设计：潘存云圆螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓螺纹紧固件用于尺寸受限制之处。二、标准螺纹联接件其它螺母：其它螺母：垫圈平垫圈薄平垫圈A型平垫圈B型平垫圈螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓螺纹紧固件斜垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。二、标准螺纹联接件（一）螺纹联接的预紧目的：dd0dwT三、螺纹联接的预紧和防松Fa增加联接的刚度、紧密性和提高放松能力。预紧力大小：合金钢螺栓F′≤（0.5~0.6）σsA1碳素钢螺栓F′≤（0.6~0.7）σsA1σs为螺栓的材料的屈服强度；A1为螺杆的横截面面积测力矩扳手工程上常采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。二、螺纹联接的防松防松的方法1.摩擦力防松尼龙圈锁紧螺母F弹簧垫圈对顶螺母定力矩扳手开口销与六角开槽螺母串联钢丝2.机械方法防松圆螺母用止动垫圈潘存云教授研制止动垫圈潘存云教授研制潘存云教授研制3.其他方法防松1~1.5P用冲头冲2~3点冲点防松法粘合法防松涂粘合剂四、工作能力分析FaFa螺纹联接件是标准件，其工作能力分析，主要是螺栓的受力及强度计算。（一）工作情况分析对于重要的工作场合，应根据螺栓联接的具体工作情况，选取相应的强度计算公式进行计算。（二）螺纹联接件常用材料及许用应力1.螺纹联接件常用材料一般螺栓——Q215Q235103545重要螺栓——15Cr40Cr30CrMnSi2.螺纹联接件的许用应力紧螺栓联接的受载情况许用应力

受轴向载荷,横向载荷铰制孔用螺栓受横向载荷静载荷变载荷控制预先紧力时S=1.2~1.5不能严格控制预紧力时查表被联接件为钢被联接件为铸铁[σp]按静载荷[σp]值降低20%~30%1.25σS[σp]=3.5~5[τ]=σS2~2.5σB[σp]=2.5σS[τ]=SσS[σ]=螺栓的许用应力螺纹联接件许用应力与联接是否拧紧、是否控制预紧力、受力性质和材料等有关。五、螺纹联接结构设计要点机械设备中螺栓联接一般都是成组使用的，如何尽可能地使各螺栓接近均匀地承担载荷，是设计、安装螺栓联接时要解决的主要问题。1）螺栓组的布置应尽可能对称，结合面设计成对称简单几何形状，使螺栓组对称中心与结合面的形心重合。2）螺栓组联接承受弯矩和转矩时，螺栓应尽可能地布置在靠近结合面边缘的地方。若普通螺栓接受到较大的横向载荷，则可用套筒、键、销等零件来分担横向载荷。设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云FF/2F/2设计：潘存云3）分布在同一圆周上的螺栓数，应取为3、4、6、8等易于等分的数目。4）一般情况下，同一组螺栓中不论其受力大小，均采用同样的材料和尺寸。5）螺栓布置要有合理的距离，由扳手活动所需的空间大小决定。6）避免承受附加弯曲应力。知识延伸——弹簧第一节概述第二节弹簧的材料和制造第三节圆柱形螺旋弹簧弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，在机械设备中被广泛用作弹性元件。一、弹簧的功用1.控制机构运动或零件的位置;；第一节概述3.存储能量;

4.测量力的大小。螺旋弹簧

圆柱形

截锥形

按形状分

按受载分

拉伸弹簧

压缩弹簧

扭转弹簧

二、弹簧的类型：分类2.缓冲吸振；本章内容分类螺旋弹簧圆柱形截锥形按形状分按受载分拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧环形弹簧平面涡圈弹簧仪表中储能用板弹簧碟形弹簧第二节弹簧材料及制造一、弹簧的材料要求：高的弹性极限、疲劳极限、一定的冲击韧性、塑性和良好的热处理性能。材料：优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢、有色金属合金。碳素弹簧钢：含碳量在0.6~0.9%之间，如65、70、85优点：容易获得、价格便宜、热处理后具有较高的强度，适宜的韧性和塑性。缺点：当d>12mm，不易淬透，故仅适用于小尺寸的弹簧。

合金弹簧钢：硅锰钢、铬钒钢。有色金属合金：硅青铜、锡青铜、铍青铜。优点：适用于承受变载荷、冲击载荷或工作温度较高的弹簧。

设计：潘存云二、弹簧的制造制造过程：卷绕、端面加工(压簧)或拉钩制作（拉簧或扭簧）、热处理和工艺性试验。冷卷：d＜10mm热卷：d≥10mm

低温回火，消除应力

淬火、回火

经强压处理可提高承载能力。

强压处理：将弹簧预先压缩到超过材料的屈服极限，并保持一定时间后卸载，使簧丝表面层产生与工作应力相反的残余应力，受载时可抵消一部分工作应力。选用原则：充分考虑载荷条件（载荷的大小及性质、工作温度和周围介质的情况）、功用及经济性等因素。一般应优先采用碳素碳簧钢丝。设计：潘存云设计：潘存云第三节圆柱形螺旋弹簧一、圆柱形螺旋弹簧的端部结构1.圆柱形压缩螺旋弹簧压缩弹簧在自由状态下，各圈之间留有一定间距δ

。δ支承圈或死圈—两端有3/4~5/4圈并紧，以使弹簧站立平直，这部分不参与变形。不磨平磨平端部磨平

—重要弹簧端部不磨平

—一般用途d/4压缩弹簧的总圈数：n1=n+(1.5~2.5)为使工作平稳，n1的尾数取1/2变形用2.圆柱形拉伸弹簧a)各圈相互并紧δ=0；b)制作完成后具有初拉力；c)端部做有拉钩，以便安装和加载。拉钩形式：半圆钩环型、圆钩环型、转钩、可调转钩。改进后的结构拉伸弹簧的结构尺寸计算与压缩弹簧相同。节距：

t=d

+δ通常

t≈(0.3~0.5)D2,γ=5˚~9˚F2γ螺旋升角：弹簧丝的展开长度:πD2n1cosγL=tπD2γ=arctanH0tδD二、圆柱形螺旋弹簧的参数、主要尺寸及特性曲线1.圆柱形螺旋弹簧的参数弹簧丝直径：d弹簧中径：D工作圈数：n旋绕比：C=D/d是弹簧的主要参数之一，影响弹簧的刚度、稳定性以及制造的难度程度。一般取4≤C≤16设计：潘存云当b大于许用值时，弹簧工作时会弯曲而失稳。措施：内部加装导向杆、或外部加导向套。设计：潘存云加装导向杆b=H0/

D2高径比：

<5.3<3.7两端固定的弹簧一端固定，另一端铰支的弹簧设计：潘存云加装导向套失稳设计：潘存云2.压缩弹簧的特性曲线特性曲线—载荷—变形曲线压缩弹簧的特性曲线F1F2FlimFλarctankE最小工作载荷:F