Ch03-l-螺紋聯(lián)接

1、第三章第三章 螺紋聯(lián)接與螺旋傳動螺紋聯(lián)接與螺旋傳動 3-1 螺紋基本知識螺紋基本知識 3-3 單個螺栓聯(lián)接的強度計算單個螺栓聯(lián)接的強度計算 3-6 螺旋傳動螺旋傳動 3-4 提高螺栓聯(lián)接強度的措施提高螺栓聯(lián)接強度的措施 3-2 螺栓組聯(lián)接受力分析與計算螺栓組聯(lián)接受力分析與計算 3-5 螺紋連接的防松螺紋連接的防松 2 連連 接接 機械動連接機械動連接運動副運動副 機械靜連接機械靜連接焊接、焊接、 膠接、膠接、 鉚接鉚接 螺紋連接螺紋連接、鍵連接、鍵連接 銷連接等銷連接等 3 一、螺紋的形成一、螺紋的形成 將直角三角形纏繞到直將直角三角形纏繞到直 徑為徑為d d2 2的圓柱上，其斜的圓柱上，其斜

2、 邊在圓柱上形成的螺旋邊在圓柱上形成的螺旋 形體形體螺紋螺紋 螺紋的類型（表螺紋的類型（表3-2） （1 1）按螺紋牙形分）按螺紋牙形分 三角形螺紋三角形螺紋矩形螺紋矩形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋 三角形三角形 螺紋用螺紋用 于聯(lián)接于聯(lián)接 3-1 3-1 螺紋聯(lián)接基本知識螺紋聯(lián)接基本知識 4 （2 2）按螺紋旋向分）按螺紋旋向分 將圓柱體將圓柱體 直立判斷：直立判斷： 螺紋右傾螺紋右傾 為右旋，為右旋， 螺紋左傾螺紋左傾 為左旋。為左旋。 右旋右旋 螺紋螺紋 左旋左旋 螺紋螺紋 （3）按螺紋頭數(shù)分）按螺紋頭數(shù)分 單頭單頭多頭多頭 單頭螺紋單頭螺紋 的自鎖性的自鎖性 較好，故較好，

3、故 聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋 多見單頭多見單頭 螺紋。螺紋。 5 （5 5）按螺紋尺寸基制分）按螺紋尺寸基制分 米制（毫米）米制（毫米） 英制英制 （英寸）（英寸） 主要用于普通公制聯(lián)接用螺紋。主要用于普通公制聯(lián)接用螺紋。 主要用于管螺紋。主要用于管螺紋。 （4 4）按螺紋分布位置分）按螺紋分布位置分 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋 外螺紋外螺紋 6 （1 1）普通螺紋）普通螺紋 牙型為三角形、用米制表達尺寸、用于緊固的圓柱形聯(lián)接螺紋。牙型為三角形、用米制表達尺寸、用于緊固的圓柱形聯(lián)接螺紋。 1 1）大徑）大徑d d： 公稱直徑公稱直徑； 2 2）小徑）小徑d d1 1： 強度計算用直徑；強度計算用直徑； 3 3）中徑

4、）中徑d d2 2： 螺紋配合用直徑螺紋配合用直徑； 4 4）螺距）螺距 P P： 中徑線上兩牙之距；中徑線上兩牙之距； 5 5）導程）導程 L L： 同一條螺旋線上兩牙之距；同一條螺旋線上兩牙之距； npL （為螺旋線頭數(shù)）（為螺旋線頭數(shù)） 22 tan d np d L 二、螺紋的主要參數(shù)二、螺紋的主要參數(shù) 6 6）升角）升角 ：螺柱底平面與中徑線上螺旋線切線之間所夾銳角；螺柱底平面與中徑線上螺旋線切線之間所夾銳角； 7 7）牙型角）牙型角 ：螺紋牙型之夾角（螺紋牙型之夾角（ =60=60o o 三角螺紋）； 三角螺紋）； 7 三角形三角形 0 30 （2 2）螺紋特點及應用螺紋特點及應用

5、: : 矩形矩形 =0 梯形梯形 0 15 cos arctan f f f v vv 螺旋副效率螺旋副效率 v tan tan 螺旋副自鎖條件螺旋副自鎖條件 v 8 同一公稱直徑上根據(jù)螺距不同普通螺同一公稱直徑上根據(jù)螺距不同普通螺 紋可分為：紋可分為： 1 1）普通粗牙螺紋：）普通粗牙螺紋：用于一般聯(lián)接。用于一般聯(lián)接。 2 2）普通細牙螺紋：）普通細牙螺紋：用于薄壁零件聯(lián)接。用于薄壁零件聯(lián)接。 三角形螺紋自鎖性好，三角形螺紋自鎖性好，用于連接螺紋用于連接螺紋。 矩形、梯形螺紋傳動效率高，矩形、梯形螺紋傳動效率高，用于傳動用于傳動螺螺 紋紋。 9 三三、螺紋的精度、螺紋的精度: : 1 1、普

6、通螺紋的標記、普通螺紋的標記 螺紋代號螺紋代號-公差帶代號公差帶代號-旋合長度代號旋合長度代號 M和公稱直徑和公稱直徑 中徑和頂徑中徑和頂徑 公差帶公差帶 S、N、L M105g6gS 螺紋代號（普通螺紋，公稱直徑為螺紋代號（普通螺紋，公稱直徑為10mm） 中徑公差帶代號中徑公差帶代號 頂徑（大徑）公差帶代號頂徑（大徑）公差帶代號 旋合長度代號旋合長度代號 10 M101 左左6H 螺紋代號（公稱直徑為螺紋代號（公稱直徑為10mm，螺距為，螺距為1mm的的 細牙螺紋，螺紋旋向左旋）細牙螺紋，螺紋旋向左旋） 中徑和頂徑（小徑）公差帶代號中徑和頂徑（小徑）公差帶代號 M2025H / 5g6g 內(nèi)

7、螺紋公差帶代號內(nèi)螺紋公差帶代號 外螺紋公差帶代號外螺紋公差帶代號 示例示例1 1： M 24 GB19681M 24 GB19681 公稱直徑公稱直徑d=24mmd=24mm的普通粗牙螺紋；的普通粗牙螺紋； 示例示例2 2： M 24 M 24 1.5 GB196811.5 GB19681 公稱直徑公稱直徑d=24mmd=24mm，螺距，螺距P=1.5mmP=1.5mm的普通細牙螺紋；的普通細牙螺紋； 11 四、螺紋聯(lián)接的基本類型四、螺紋聯(lián)接的基本類型 受拉螺栓聯(lián)接（普通螺栓聯(lián)接）受拉螺栓聯(lián)接（普通螺栓聯(lián)接） 受剪螺栓聯(lián)接（鉸制孔用螺栓聯(lián)接）受剪螺栓聯(lián)接（鉸制孔用螺栓聯(lián)接） 1）螺栓聯(lián)接）螺栓

8、聯(lián)接 2）雙頭螺柱聯(lián)接）雙頭螺柱聯(lián)接 3）螺釘聯(lián)接）螺釘聯(lián)接 4）緊定螺釘聯(lián)接）緊定螺釘聯(lián)接 1、常用標準、常用標準螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接件 （1）螺栓）螺栓 按精度不同分為：按精度不同分為：普通螺栓、精制螺栓普通螺栓、精制螺栓 按頭部形狀分：按頭部形狀分：標準六角頭螺栓、小六角頭螺栓。標準六角頭螺栓、小六角頭螺栓。 12 按直徑特點分為：按直徑特點分為：等徑螺柱、不等徑螺柱等徑螺柱、不等徑螺柱 （2）雙頭螺柱）雙頭螺柱 按螺紋長度分為：按螺紋長度分為：兩端螺紋等長、兩端螺紋不等長兩端螺紋等長、兩端螺紋不等長 （3）螺釘）螺釘 主要按頭部形狀分：主要按頭部形狀分：內(nèi)六角頭、六角內(nèi)六角頭、六角 頭、

9、開槽圓頭、開槽沉頭、開槽盤頭、頭、開槽圓頭、開槽沉頭、開槽盤頭、 開槽十字頭、滾花頭等；開槽十字頭、滾花頭等； 主要按端部形狀分：主要按端部形狀分：錐端、平端、長錐端、平端、長 圓柱端、凹端等緊定螺釘。圓柱端、凹端等緊定螺釘。 （4）緊定螺釘）緊定螺釘 13 （5）螺母）螺母 按精度不同分為：按精度不同分為：普通螺母、精制螺母普通螺母、精制螺母 按厚度不同分為：按厚度不同分為：標準螺母、薄螺母、加厚螺母標準螺母、薄螺母、加厚螺母 按功用不同分為：按功用不同分為：一般螺母、防松螺母一般螺母、防松螺母 （6）墊圈）墊圈 按適用場合分為：按適用場合分為： 平墊、薄平墊、斜墊、彈簧墊等。平墊、薄平墊、

10、斜墊、彈簧墊等。 14 2 2、螺紋連接類型、螺紋連接類型 （1 1）螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接 螺栓桿部與被聯(lián)接件孔螺栓桿部與被聯(lián)接件孔 之間有間隙，孔加工精之間有間隙，孔加工精 度要求低；結(jié)構(gòu)簡單；度要求低；結(jié)構(gòu)簡單； 裝拆方便；螺栓受拉力裝拆方便；螺栓受拉力 主要承受軸向載荷；應主要承受軸向載荷；應 用廣泛。用廣泛。 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 螺栓桿部與被聯(lián)接件空螺栓桿部與被聯(lián)接件空 之間為配合關系，桿孔之間為配合關系，桿孔 配合精度要求高；螺栓配合精度要求高；螺栓 受剪切、擠壓主要用于受剪切、擠壓主要用于 橫向載荷大的聯(lián)接。橫向載荷大的聯(lián)接。 鉸制孔螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接 15 （2 2）雙頭螺

11、柱聯(lián)接）雙頭螺柱聯(lián)接 雙頭螺柱雙頭螺柱受拉力，主受拉力，主 要適用于被聯(lián)接件之要適用于被聯(lián)接件之 一較厚或必須采用盲一較厚或必須采用盲 孔，且經(jīng)常拆卸的場孔，且經(jīng)常拆卸的場 合，拆卸時只需擰下合，拆卸時只需擰下 螺母。螺母。 （3 3）螺釘聯(lián)接）螺釘聯(lián)接 螺釘螺釘受拉力，主要適受拉力，主要適 用于被聯(lián)接件之一較用于被聯(lián)接件之一較 厚或必須采用盲孔，厚或必須采用盲孔， 且不經(jīng)常拆卸的場合。且不經(jīng)常拆卸的場合。 16 （4 4）緊定螺釘緊定螺釘聯(lián)接聯(lián)接 適用于固定兩個零件間的位置，并可傳遞不適用于固定兩個零件間的位置，并可傳遞不 大的力或轉(zhuǎn)矩。大的力或轉(zhuǎn)矩。 17 （1 1）螺栓組的布置應盡可）螺

12、栓組的布置應盡可 能對稱，以使接合面受力比較能對稱，以使接合面受力比較 均勻，一般都將接合面設計成均勻，一般都將接合面設計成 對稱的簡單幾何形狀，并應使對稱的簡單幾何形狀，并應使 螺栓組的對稱中心與接合面的螺栓組的對稱中心與接合面的 形心重合，如圖所示形心重合，如圖所示. . 原則：合理確定螺栓組的布置形式及接合面的幾原則：合理確定螺栓組的布置形式及接合面的幾 何形狀；使各螺栓受力均勻，便于加工、裝配何形狀；使各螺栓受力均勻，便于加工、裝配 3-2 3-2 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設計和受力分析螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設計和受力分析 一、螺栓組的結(jié)構(gòu)設計一、螺栓組的結(jié)構(gòu)設計 18 （2 2）當螺栓聯(lián)接承受彎矩

13、和轉(zhuǎn)矩時，還須將螺）當螺栓聯(lián)接承受彎矩和轉(zhuǎn)矩時，還須將螺 栓盡可能地布置在靠近接合面邊緣，以減少螺栓中栓盡可能地布置在靠近接合面邊緣，以減少螺栓中 的載荷。的載荷。 如果普通螺栓聯(lián)接受較大的橫向載荷，則可用如果普通螺栓聯(lián)接受較大的橫向載荷，則可用 套筒、鍵、銷等零件來分擔橫向載荷，以減小套筒、鍵、銷等零件來分擔橫向載荷，以減小 螺栓的預緊力和結(jié)構(gòu)尺寸。螺栓的預緊力和結(jié)構(gòu)尺寸。 減荷裝置減荷裝置 19 （3 3）螺栓布置要有合理的距離。在布置螺栓時，螺栓）螺栓布置要有合理的距離。在布置螺栓時，螺栓 中心線與機體壁之間、螺栓相互之間的距離，要根據(jù)中心線與機體壁之間、螺栓相互之間的距離，要根據(jù) 扳手

14、活動所需的空間大小來決定扳手活動所需的空間大小來決定. .如下圖和表如下圖和表3-43-4 扳手空間扳手空間 （4 4）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)，應取為）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)，應取為4 4、6 6、 8 8等易于等分的數(shù)目，以便于加工。等易于等分的數(shù)目，以便于加工。 20 目的：求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，以便進行螺栓目的：求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，以便進行螺栓 聯(lián)接的強度計算。聯(lián)接的強度計算。 假設：假設：（1 1）所有螺栓的材料、直徑、長度和）所有螺栓的材料、直徑、長度和預緊力預緊力均相同；（均相同；（2 2） 螺栓的對稱中心與連接結(jié)合面的形心重合；（螺栓的對

15、稱中心與連接結(jié)合面的形心重合；（3 3）受載后連）受載后連 接結(jié)合面仍保持為平面接結(jié)合面仍保持為平面；（；（4 4）各螺栓的剛度相同，且螺栓的變）各螺栓的剛度相同，且螺栓的變 形在彈性范圍內(nèi)形在彈性范圍內(nèi)。 二、螺栓組聯(lián)接受力分析與計算二、螺栓組聯(lián)接受力分析與計算 螺栓組聯(lián)接的基本螺栓組聯(lián)接的基本受載類型有四種：受載類型有四種： 3受軸向載荷受軸向載荷 1受橫向載荷受橫向載荷 2受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩 4受傾覆力矩受傾覆力矩 21 氣缸螺栓連接圖氣缸螺栓連接圖 D 1 1、受軸向力的緊螺栓組、受軸向力的緊螺栓組 p FP P 單個螺栓工作拉力單個螺栓工作拉力 z Dp z P Q 4/ 2 注：如注：如

16、 不通過螺不通過螺 栓組的形心，應向形栓組的形心，應向形 心平移后再計算。心平移后再計算。 P 22 2 2、受橫向載荷的螺栓組連接、受橫向載荷的螺栓組連接 鉸制孔鉸制孔用用螺栓連接螺栓連接 RR R Z螺栓的數(shù)目螺栓的數(shù)目 用普通螺栓連接用普通螺栓連接 R/2 R/2 單個螺栓受剪力單個螺栓受剪力 z R F 23 用普通螺栓連接用普通螺栓連接 RR mzf RK Q n P 2m P Q P Q fQP 聯(lián)接的不滑移條件聯(lián)接的不滑移條件： RKzmfQ np m m接合面數(shù)目（摩擦工作面）；接合面數(shù)目（摩擦工作面）； Q QP P單個螺栓預緊力單個螺栓預緊力 K Kn n安全系數(shù)，一般取安

17、全系數(shù)，一般取1.11.11.31.3 24 例：例：Qp p=100N,=100N,z=3,=3,f =0.15, K =1.2求 求F =? =? 不滑移的條件：不滑移的條件： n P K fZmQ F N150 21 43150100 . . F F FKzmfQ np 25 3 3、受扭矩的螺栓組連接、受扭矩的螺栓組連接 a.a.用普通螺栓連接用普通螺栓連接 n i i n P rf TK Q 1 fQP fQP i r T TKfrQ n n i ip 1 聯(lián)接不轉(zhuǎn)動的條件聯(lián)接不轉(zhuǎn)動的條件： 靠結(jié)合面上的摩擦力承受靠結(jié)合面上的摩擦力承受T 。 26 160 120 T=10Nm,z=

18、6, f =0.15, Kn=1.2求單求單 個螺栓個螺栓Q Qp p=?=? r1 r2 r1 =60mm,r2 =100mm NQP7 .307 )1004602(15. 0 1000102 . 1 n i i n P rf TK Q 1 解：不轉(zhuǎn)動的條件：解：不轉(zhuǎn)動的條件： 27 b.采用鉸制孔螺栓連接采用鉸制孔螺栓連接 i i r F r F max max TrF i n i i 1 又 n i i r Tr F 1 2 max max 則受載最大的螺栓所受剪力則受載最大的螺栓所受剪力 T max r max F i r i F rz T FF max 則 max rr i 當 28

19、 160 120 T=10Nm, z=6, 求求Fmax=? =? F1= ?= ? r1 r2 r1 =60mm,r2 =100mm N18.21 1004602 100100010 22 n i i r Tr F 1 2 max max 1 1 max max r F r F N r rF F7 .1260 100 18.21 max 1max 1 29 4 4、受翻轉(zhuǎn)力矩、受翻轉(zhuǎn)力矩M M 的螺栓組連接的螺栓組連接 i i L Q L Q max max 幾何條件： z i ii MLQ 1 平衡條件： z i i L ML Q 1 2 max max 0 M i Q max Q max

20、 L i L 30 例例1：繞軸：繞軸y-y受翻轉(zhuǎn)力矩受翻轉(zhuǎn)力矩 M=10Nm, 求求Q Qmax max=? =? z i i L ML Q 1 2 max max 160 120 y y x x L Lmax=L=80 N25.31 804 80100010 2 若繞軸若繞軸x-x受翻轉(zhuǎn)力矩受翻轉(zhuǎn)力矩 M=10Nm, 求求Q Qmax max=? =? NQ7 .27 606 60100010 2 max 31 3-3 3-3 單個螺栓聯(lián)接的強度計算單個螺栓聯(lián)接的強度計算 一、失效形式一、失效形式 其主要失效形式為：其主要失效形式為： 螺栓被剪斷螺栓被剪斷 孔壁被壓潰孔壁被壓潰 螺栓失效中

21、，螺栓失效中，65%的斷裂發(fā)生在螺母和被聯(lián)接件的接合處。的斷裂發(fā)生在螺母和被聯(lián)接件的接合處。 65% 20%15% 二、受拉螺栓聯(lián)接的強度計算二、受拉螺栓聯(lián)接的強度計算 受拉螺栓聯(lián)接受拉螺栓聯(lián)接 松聯(lián)接：不預緊的。松聯(lián)接：不預緊的。 緊聯(lián)接：預緊的。緊聯(lián)接：預緊的。 受拉螺栓的失效形式主受拉螺栓的失效形式主要是：要是： 螺紋部分的塑性變形。螺紋部分的塑性變形。 螺桿的疲勞斷裂。螺桿的疲勞斷裂。 32 單個螺栓聯(lián)接的強度計算 1. 松螺栓聯(lián)接的強度計算松螺栓聯(lián)接的強度計算（不預緊）（不預緊） 松螺栓松螺栓聯(lián)接裝配時不需要把螺聯(lián)接裝配時不需要把螺 母擰緊，在承受工作載荷前，母擰緊，在承受工作載荷前

22、， 除有關零件的自重外，聯(lián)接并除有關零件的自重外，聯(lián)接并 不受力。不受力。 工作中，松螺栓只受工作中，松螺栓只受工作拉力工作拉力 F 。 4/ 2 1 d Q 強度條件強度條件為： 設計式設計式為： 1 d Q4 式中：d1螺栓小徑（mm）； 螺栓的許用拉應力（Mpa)。 注：對鋼制螺栓 ,屈服極限、安全系數(shù)見表格。 S s Q Q Q Q 33 單個螺栓聯(lián)接的強度計算 2. 2. 緊螺栓聯(lián)接的強度計算緊螺栓聯(lián)接的強度計算 （1 1）僅受預緊力）僅受預緊力 Q Qp p的緊螺栓聯(lián)接橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接橫向載荷 這種聯(lián)接在擰緊的瞬間最危險，這種聯(lián)接在擰緊的瞬間最危險， 此時：此時： 4/ 2 1

23、 d Qp Q Qp p引起的拉應力：引起的拉應力： 此外，還有擰緊力矩此外，還有擰緊力矩 M 引起的引起的 切應力切應力 。經(jīng)分析推導可知： 5 . 0 按按第四強度理論第四強度理論計算當量應力，則計算當量應力，則 3 . 1)5 . 0(33 2222 e p Q p Q F F 34 強度條件為強度條件為： 4 3 . 1 2 1 d Qp ca 單個螺栓聯(lián)接的強度計算 設計式為設計式為： p Q d 3 . 14 1 1.1.3 3系數(shù)是考慮扭轉(zhuǎn)切應力的影響系數(shù)是考慮扭轉(zhuǎn)切應力的影響 時，當2 . 0 ,fFQf P FQP5 減載銷減載銷( (圖圖3-7a)3-7a) 減載套筒減載套

24、筒( (圖圖3-7b)3-7b) 減載鍵減載鍵( (圖圖3-7c3-7c) ) 35 F F 例例2 2：普通螺栓連接，：普通螺栓連接，3 3個螺栓個螺栓,=200MPa,=200MPa,f =0.15, Kn=1.2,F=15000N,求所需螺栓的直徑求所需螺栓的直徑d1？ 2315. 0 150002 . 1 =20 000N fzm FK Q n p 解：解：不發(fā)生滑移的條件：不發(fā)生滑移的條件： 2)2)強度條件：強度條件： p Q d 43 . 1 1 200 2000043 . 1 =12.86mm M16 d1=13.835mm 查標準查標準 36 單個螺栓聯(lián)接的強度計算 （2 2

25、）承受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接）承受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接 雖然，這種螺栓是在受預緊力雖然，這種螺栓是在受預緊力 Qp的基礎上，又受的基礎上，又受工作拉力工作拉力Q。但。但 是，是，螺栓的總拉力螺栓的總拉力 QQQ p 0 p 氣缸螺栓連接圖氣缸螺栓連接圖 D Q P Q z Dp Q 4/ 2 預緊力預緊力QpQp 單個螺栓工作拉力單個螺栓工作拉力Q Q： 37 L T L T P Q 預緊時預緊時受工作載荷后受工作載荷后 )( 0LL Q )( TTp Q Qp殘余預緊力殘余預緊力 螺栓：螺栓： 被聯(lián)接件被聯(lián)接件： Tp Q Q 0 Q Q P Q 螺栓的總拉力為螺栓的總拉力為 單個螺栓聯(lián)接的強

26、度計算 a L QQQp 0 Qp P Q P Q P Q Q 0 Q 0 Q P Q P Q 38 可用載荷變形圖分析各力之間的關系。可用載荷變形圖分析各力之間的關系。 螺栓的剛度螺栓的剛度 ： CL 被聯(lián)接件的剛度被聯(lián)接件的剛度：CT T T 力 變形 L P Q 力 變形 o 力 變形 o P Q Q 0 Q T T L b P Q LL Ctan TT Ctan Q CC C Q TL L L 單個螺栓聯(lián)接的強度計算 L L 變形協(xié)調(diào)條件：變形協(xié)調(diào)條件： 螺栓總拉力：螺栓總拉力： TL ）（193 0 p QQQ 39 單個螺栓聯(lián)接的強度計算 注注（1 1）為保證工作安全，必須）為保證

27、工作安全，必須Q Qp p O,O,工程上一般取工程上一般取 ： 工作載荷工作載荷Q Q穩(wěn)定時：穩(wěn)定時： 工作載荷工作載荷Q Q不穩(wěn)定時：不穩(wěn)定時： 有密封要求時：有密封要求時： QQ QQ QQ p p p )8 . 15 . 1 ( )0 . 16 . 0( )6 . 02 . 0( 令 TL L CC C K L ，稱為螺栓的稱為螺栓的相對剛度相對剛度 )233( 0 QKQQ CC C QQ Q CC C QQQ CC C QQ Lp TL L p TL T pp TL T pp ，經(jīng)整理得： 40 TL L PLPLPP CC C QQKQQQQQQQ 0 討論：討論： ） 最不利的

28、情況最不利的情況 ) 1( 0 LPTL KQQQCC ) 0( 0 LPTL KQQCC） 最理想的情況最理想的情況 ）不允許的情況）不允許的情況有縫隙存在，漏氣有縫隙存在，漏氣 QKQQ LpP )1 ( 0即 ）降低螺栓受力的措施）降低螺栓受力的措施： a) a) 必須采用剛度小螺栓（空心、加長、細頸）必須采用剛度小螺栓（空心、加長、細頸） b) b) 加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高強度加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高強度 ）為聯(lián)接緊密、不漏氣，）為聯(lián)接緊密、不漏氣，要求要求 LpP KQQQ1 0 即 41 QQQ QQQ P P 0 0 6 6）計算時可根據(jù)已知條件選擇）計算時可根

29、據(jù)已知條件選擇其一其一進行計算進行計算 a a）軸向靜力緊螺栓聯(lián)接強度計算）軸向靜力緊螺栓聯(lián)接強度計算 靜力靜力Q不變，不變，Q為靜力，但考慮補充擰緊為靜力，但考慮補充擰緊防斷防斷 強度條件驗算公式強度條件驗算公式： 4 3 .1 2 1 0 d Q ca 43.1 1 d 設計公式設計公式： b b）軸向變載荷緊螺栓聯(lián)接強度計算）軸向變載荷緊螺栓聯(lián)接強度計算 分析：當工作載荷，由分析：當工作載荷，由0Q 2 1 0 max0 4 d Q Q 螺栓總載，由螺栓總載，由QpQ0 QP 2 1 min 4 d Q Q P p 部分載荷，由部分載荷，由0Q Q0 2 1 2 1 2 4 1 2/ 2

30、d QK d QQ L a 42 7)7)當驗算不滿足時當驗算不滿足時措施措施： a dd 1 b) 最好改善結(jié)構(gòu)、降低應力集中。包括：工藝、結(jié)構(gòu)、制最好改善結(jié)構(gòu)、降低應力集中。包括：工藝、結(jié)構(gòu)、制 造、造、C CT TCCL L，適當提高，適當提高Q QP P等綜合措施等綜合措施 a) 例例3:圖示氣缸蓋用圖示氣缸蓋用6個普通螺栓連接個普通螺栓連接,已知氣缸壓力已知氣缸壓力p=2MPa， D=80mm,取取 試求試求: 1、螺栓小徑、螺栓小徑d1；2、安裝時預緊力、安裝時預緊力 （F-工作拉力）工作拉力） ,2,5 . 1 LTP CCQQ ? P Q ,MPa160 p D 43 解：解：

31、1、求工作拉力、求工作拉力Q N D p Z Q Q 1674 6 4 80 2 6 4 22 2、求總拉力、求總拉力Q0 NQ QQQQQ p 41855 . 2 5 . 1 0 D Q Q p 44 3、求螺栓小徑、求螺栓小徑 4、求螺栓的預緊力、求螺栓的預緊力 P Q mm Q d 58. 6 160 418543 . 143 . 1 0 1 N Q CC C QQ TL L P 3627 1674 3 1 4185 0 NQQP25115 . 1 45 min 0 d 三三、受剪螺栓連接、受剪螺栓連接的的 p s p d F min0 4/ 2 0 dm F 剪切強度剪切強度 失效形式

32、失效形式： 螺栓剪斷螺栓剪斷 接觸表面壓潰接觸表面壓潰 擠壓強度擠壓強度 d d0 0桿抗剪面直徑桿抗剪面直徑 mm抗剪面數(shù)目抗剪面數(shù)目 許用剪許用剪應力應力 pp - -螺栓或孔壁較弱的材料螺栓或孔壁較弱的材料 46 四四、螺栓材料與許用應力計算、螺栓材料與許用應力計算 1 1、材料、材料 螺母、螺栓強度級別螺母、螺栓強度級別： 1 1）根據(jù)機械性能，把栓母分級并以數(shù)字表示，此乃強度級別）根據(jù)機械性能，把栓母分級并以數(shù)字表示，此乃強度級別 2 2）所依據(jù)機械性能為抗拉強度極限）所依據(jù)機械性能為抗拉強度極限bmin和屈服極限和屈服極限Smin 螺栓級別螺栓級別: 帶點數(shù)字表示帶點數(shù)字表示 ，

33、點前數(shù)字為點前數(shù)字為 100/ minb 點后數(shù)字為點后數(shù)字為）（ minmin /10 bs 螺母級別螺母級別: : 100/ minb 注意：選擇對螺母的強度級別應低于螺栓材料的強度級別，螺母的注意：選擇對螺母的強度級別應低于螺栓材料的強度級別，螺母的 硬度稍低于螺栓的硬度（均低于硬度稍低于螺栓的硬度（均低于2040HB） 47 48 2 2、許用應力、許用應力 許用拉應力許用拉應力： S S 已知：不控制已知：不控制QP的緊螺栓聯(lián)接，易過載。的緊螺栓聯(lián)接，易過載。 設計時應取較大的安全系數(shù)設計時應取較大的安全系數(shù)?？刂祁A緊力時可取較小的安?？刂祁A緊力時可取較小的安 全系數(shù)全系數(shù)S。 顯然

34、顯然S、與與d 有關。有關。 設計時，先假設設計時，先假設d，進行試算，選取一安全系數(shù)進行計算，進行試算，選取一安全系數(shù)進行計算 ，計算結(jié)果與估計直徑相比較，如在原先估計直徑所屬，計算結(jié)果與估計直徑相比較，如在原先估計直徑所屬 范圍內(nèi)即可，否則需重新進行估算。范圍內(nèi)即可，否則需重新進行估算。試算法試算法 49 機理機理: : 工作時，工作時， 螺栓受拉，螺栓受拉，pp 螺母受壓，螺母受壓，pp 兩者產(chǎn)生螺距差兩者產(chǎn)生螺距差 一、改善螺紋牙間受力分配一、改善螺紋牙間受力分配 第一圈：第一圈：pp最大，受力最大最大，受力最大 第第810810圈后幾乎不受力圈后幾乎不受力 各圈受載不均各圈受載不均

35、3-43-4 提高螺栓聯(lián)接強度的措施提高螺栓聯(lián)接強度的措施 P:P:螺距螺距 50 采用加高螺母不能采用加高螺母不能 提高聯(lián)接強度。提高聯(lián)接強度。 常用方法（變形一致）常用方法（變形一致） 減小螺栓螺母螺距變化差減小螺栓螺母螺距變化差 51 L C T C 0 Q Q 0 p Q 力力 變形變形 T L p Q Q Q CC C QQ TL L p 0 52 措施：措施： 1 1）螺栓長度螺栓長度 2 2）光桿直徑光桿直徑 3 3）采用細長）采用細長/ /空心螺栓空心螺栓 1 1、降低螺栓剛度降低螺栓剛度c c1 1 1 2 措施：措施：不宜采用剛度小的墊不宜采用剛度小的墊 片片。 53 a)

36、用密封墊片 b)用密封環(huán) 密封墊片密封環(huán) 3 3、減小螺栓剛度、增大被連接件剛度，同時增加預緊力、減小螺栓剛度、增大被連接件剛度，同時增加預緊力 p Q p Q 0 Q p Q Q 54 三、減輕應力集中三、減輕應力集中 卸載槽；退刀槽；卸載槽；退刀槽； 增大牙根處過渡圓角半徑。增大牙根處過渡圓角半徑。 四、減小附加彎曲應力四、減小附加彎曲應力 螺紋牙根螺紋牙根 彎曲應力彎曲應力 斷裂斷裂 螺紋孔不正、被聯(lián)件表面不平、螺紋孔不正、被聯(lián)件表面不平、 發(fā)生變形等發(fā)生變形等。 引起附加彎曲應力因素：引起附加彎曲應力因素： a)螺栓受偏心載荷 e F b)被聯(lián)接件剛度不夠 55 a)采用球面墊圈 抗彎 力偶 e)采用環(huán)腰d)采用沉頭座 b)采用斜墊圈 c)采用凸臺 措施：墊圈、措施：墊圈、凸臺、沉孔凸臺、沉孔等等。 五、采用合理的制造方法五、采用合理的制造方法 1.冷鐓螺栓頭，滾壓螺紋；冷鐓螺栓頭，滾壓螺紋； 2. 采用氮化、氰化、噴丸處理。采用氮化、氰化、噴丸處理。 目的：提高螺栓疲勞強度。目的：提高螺栓疲勞強度。 56 3-5