机械设计第17章螺纹联接.ppt

1、第17章螺纹联接与轴毂联接,学习目标： 熟悉机器联接中常用的各种联接件的结构、类型、性能和应用场合，掌握设计理论和选用方法。,2020/7/22,机械设计,2,联接的分类,动联接：,静联接：,机器工作时，零部件之间可以有相对 运动。例如：机械原理中，各种运动 副之间的联接。,在机器工作中，不允许零部件之间存 在相对运动的联接。,静联接,可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆 开的联接。例如：螺纹联接、键联接。,不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的 联接。例如：铆接、焊接等。,过盈联接,联接,2020/7/22,机械设计,3,第17章螺纹联接与轴毂联接,17.1螺纹联接的类型和设计

2、准则 17.1.1螺纹联接的类型 17.1.2螺纹联接的失效形式和设计准则,2020/7/22,机械设计,4,一. 螺纹联接的基本类型 1. 螺栓联接：普通螺栓联接：应用广泛 铰制孔用螺栓联接 2.螺钉联接：被联接件之一较厚 3. 双头螺栓联接：常拆卸 4. 紧定螺钉联接：传递较小载荷 其它：地脚螺栓联接；吊环螺栓联接； T型槽螺栓联接,17.1.1螺纹联接的类型,2020/7/22,机械设计,5,1. 普通螺栓联接,2020/7/22,机械设计,6,1. 铰制孔用螺栓联接,2020/7/22,机械设计,7,2. 双头螺柱联接,2020/7/22,机械设计,8,3. 螺钉联接,2020/7/2

3、2,机械设计,9,螺钉联接,螺钉拧入深度H: 钢或青铜 Hd 铸铁 H=(1.251.5)d 铝合金 H=(1.5 2.5)d,2020/7/22,机械设计,10,4. 紧定螺钉联接,2020/7/22,机械设计,11,地脚螺栓联接 吊环螺栓联接,2020/7/22,机械设计,12,T形槽螺栓联接,2020/7/22,机械设计,13,17.1.2螺纹联接的失效形式和设计准则,普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂 受剪螺栓主要为压溃和剪切,2020/7/22,机械设计,14,失效分析,2020/7/22,机械设计,15,17.1.3螺纹联接的强度计算,一般步骤：螺栓组受力和失效分析 单个螺栓组受力分析

4、、失效分析,（一）松螺栓联接的强度计算,2020/7/22,机械设计,16,（一）松螺栓联接的强度计算 1.受载荷形式轴向拉伸 （工作拉力F） 2.失效形式螺栓拉断 （静、疲劳）,2020/7/22,机械设计,17,（一）松螺栓联接设计,3.设计准则保证螺栓拉伸强度 4.强度条件： 5.设计计算方法： 校核式 （17-1 ） 设计式 6.螺栓材料 许用应力及安全系数（5-7） 7 查手册，求d,2020/7/22,机械设计,18,拉应力 剪应力 近似处理,(二）仅受预紧力作用的 紧螺栓联接的强度计算,2020/7/22,机械设计,19,应力合成： 强度条件： 设计公式：,2020/7/22,机

5、械设计,20,普通螺栓联接,受力平衡条件 或 （5-24） i接合面数；KS防滑系数取1.11.3,2020/7/22,机械设计,21,(三）受预紧力和工作拉力作用 的紧螺栓联接的强度计算,2020/7/22,机械设计,22,分析受力和变形关系Q = QP+ F,2020/7/22,机械设计,23,受力和变形关系,2020/7/22,机械设计,24,受力和变形关系,2020/7/22,机械设计,25,受力变形线图（P284图17-13）,2020/7/22,机械设计,26,受力变形线图（P284图17-13）,2020/7/22,机械设计,27,受力变形线图（P284图17-13）,受力变形线

6、图（p73图5-17）,2020/7/22,机械设计,28,由图可得： 螺栓的刚度 被联接件的刚度 螺栓总拉力：,2020/7/22,机械设计,29,可由图17-13中的几何关系推出螺栓总拉力Q与预紧力之间的关系：,2020/7/22,机械设计,30,用式（17-7）计算螺栓的总拉力时，防止受载后接合面产生缝隙，残余预紧力可取： 紧密性 有冲击 不稳定 载荷稳定 地脚螺栓 1.51.8F 1.01.5F 0.61.0F 0.20.6F F 用式（5-18）计算螺栓的总拉力时，螺栓的相 对刚度 可由表5-4选取。 为降低螺栓的受力，提高承载能力应使螺栓的相对刚度 值尽量小些，取较硬的垫片。,20

7、20/7/22,机械设计,31,螺栓拉伸 强度条件： （5-19） 设计公式： （5-20）,2020/7/22,机械设计,32,（二） 受工作剪力的紧螺栓联 接的强度计算,预紧力很小，强度计算 时可不考虑； 失效形式：侧面压溃及 螺栓剪切,预紧力很小，强度计算 时可不考虑； 失效形式：侧面压溃及 螺栓剪切,2020/7/22,机械设计,33,受工作剪力的紧螺栓联接的强度计算,挤压强度条件： (5-21) 剪切强度条件： (5-22) 式中 螺栓与孔壁挤压面最小高度； 许用应力，表5-11,2020/7/22,机械设计,34,5-6 螺纹组联接的设计(二）螺栓组联接的受力分析 1.受横向载荷的

8、螺栓组联接 （1）普通螺栓组联接 （2）铰制孔用螺栓组联接,2020/7/22,机械设计,35,5-6 螺纹组联接的设计(二）螺栓组联接的受力分析 2.受扭矩的螺栓组联接 （1）普通螺栓联接 （2）铰制孔用螺栓联接,2020/7/22,机械设计,36,（1）普通螺栓联接 力矩平衡条件： 所需预紧力：,（2）.铰制孔用螺栓联接,变形量越大，则工作剪力越大,2020/7/22,机械设计,38,力矩平衡条件： 受力最大的螺栓所受的工作剪力： （5-28）,2020/7/22,机械设计,39,n,5-3 螺纹联接的预紧 （一） 预紧的目的 1.提高联接的紧密性 2.防止联接松动 3.提高联接件强度,2

9、020/7/22,机械设计,40,防止联接松动,2020/7/22,机械设计,41,提高联接的紧密性,2020/7/22,机械设计,42,5-3 螺纹联接的预紧,（一）预紧的目的 （二）控制预紧力的方法 1.控制应力或应变 2.控制拧紧力矩 3.控制拧紧力臂,2020/7/22,机械设计,43,控制应力或应变,2020/7/22,机械设计,44,控制拧紧力矩,2020/7/22,机械设计,45,控制拧紧力臂,2020/7/22,机械设计,46,5-3 螺纹联接的预紧,（一）预紧的目的 （二）控制预紧力的方法 （三）拧紧力矩与预紧力的关系,2020/7/22,机械设计,47,拧紧力矩与预紧力的关

10、系,2020/7/22,机械设计,48,拧紧力矩与预紧力的关系,d2 0.9d ; y=14232 fvacrtg(1.155f);f0.10.2 fc0.15;D0 1.5d ;d0 1.1d 代入整理： 不控制预紧力时，不宜 . 采取M12以下的螺栓。,2020/7/22,机械设计,49,（一） .螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副 的相对转动。 （二）螺纹联接防松的方法按工作原理可分 为（P68表5-3）： 1.摩擦防松 2.机械防松 焊接 3.其它：破坏螺纹副关系（铆冲；粘接）,5-4 螺纹联接的防松,2020/7/22,机械设计,50,1. 摩擦防松弹簧垫圈防松,2020/7/22,机械设计,51,1. 摩擦防松自锁螺母防松,2020/7/22,机械设计,52,1. 摩擦防松 对顶螺母防松,2020/7/22,机械设计,53,2.机械防松 开口销+开槽螺母防松,2020/7/22,机械设计,54,2.机械防松 止动垫片防松,2020/7/22,机械设计,55,2.机械防松 止动垫片防松,2020/7/22,机械设计,56,2.机械防松 串联钢丝防松,2020/7/2