螺紋連接和螺旋傳動ppt課件

1、第第5章章 螺紋銜接和螺旋傳動螺紋銜接和螺旋傳動第第5章章 螺紋銜接和螺旋傳動螺紋銜接和螺旋傳動51 螺紋螺紋52 螺紋銜接的類型和規(guī)范銜接件螺紋銜接的類型和規(guī)范銜接件53 螺紋銜接的預緊螺紋銜接的預緊55 螺栓組銜接的設計螺栓組銜接的設計57 螺紋銜接件的資料和許用應力螺紋銜接件的資料和許用應力58 提高螺紋銜接強度的措施提高螺紋銜接強度的措施59 螺旋傳動螺旋傳動54 螺紋銜接的防松螺紋銜接的防松56 螺紋銜接的強度計算螺紋銜接的強度計算潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的構成一、螺紋的構成5-1 5-1 螺螺 紋紋d2螺旋線螺旋線-一動點在一圓柱體的外表上，一邊繞軸線一動點在一圓柱體的

2、外表上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速挪動的軌跡。等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速挪動的軌跡。螺紋螺紋-一平面圖形沿螺旋線運動，運動時堅持該圖一平面圖形沿螺旋線運動，運動時堅持該圖形經(jīng)過圓柱體的軸線，就得到螺紋。形經(jīng)過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋潘存云教授研制矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分右旋螺紋右旋螺紋潘存云教

3、授研制左旋螺紋左旋螺紋潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線根數(shù)分按螺旋線根數(shù)分 單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋普通普通: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S =nP按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線根數(shù)分按螺旋線根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外外表分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外外表分 外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副潘存云教授研制外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋

4、的旋向分按螺旋線根數(shù)分按螺旋線根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外外表分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外外表分按螺旋的作用分按螺旋的作用分銜接螺紋銜接螺紋傳動螺紋傳動螺紋螺旋傳動螺旋傳動銜接螺紋銜接螺紋潘存云教授研制傳動螺紋傳動螺紋 潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線根數(shù)分按螺旋線根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外外表分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外外表分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體外形分按母體外形分圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制3.中徑中徑d2 d1d2d1.大徑大徑d2.小徑小徑 d14.螺距螺距P。5.導程導程S6.螺紋升角螺紋升

5、角 7.牙型角牙型角 tg=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2d2SS = nP二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2 8.接觸高度接觸高度 h h普通螺紋：大徑普通螺紋：大徑d-公稱直徑，同公稱直徑，同d有多種螺距，其中最大螺距有多種螺距，其中最大螺距P-粗牙螺紋，其他粗牙螺紋，其他P-細牙螺紋。粗牙螺紋運用最廣。細牙螺紋。粗牙螺紋運用最廣。60螺紋的精度等級螺紋的精度等級:A級級-公差小，精度最高，用于配合準確，防振動等公差小，精度最高，用于配合準確，防振動等場所；場所；B級級-受載較大且經(jīng)常裝配，調(diào)整或接受變載荷的受載較大且經(jīng)常裝配，調(diào)整或接受變載荷的聯(lián)接；聯(lián)接；C級級

6、-用于普通聯(lián)接，最常用。用于普通聯(lián)接，最常用。細牙螺紋的優(yōu)點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高。細牙螺紋的優(yōu)點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高。缺陷：不耐磨、易滑扣。缺陷：不耐磨、易滑扣。運用：薄壁零件、受動載荷的銜接和微調(diào)機構。運用：薄壁零件、受動載荷的銜接和微調(diào)機構。Pd粗牙粗牙dP細牙細牙dP細牙細牙潘存云教授研制潘存云教授研制梯形螺紋：梯形螺紋：梯梯 形形鋸齒形鋸齒形30330鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋:常用于傳動。常用于傳動。= 15= 3 粗牙普通螺紋、細牙普通螺紋和梯形螺紋的根本尺寸粗牙普通螺紋、細牙普通螺紋和梯形螺紋的根本尺寸見下表或查閱相關機械設計手冊。見下表或查閱相關機械設計手

7、冊。螺紋的根本尺寸：螺紋的根本尺寸：直徑與螺距、粗牙普通螺紋根本尺寸直徑與螺距、粗牙普通螺紋根本尺寸 mmmm3 0.5 2.675 2.459 公稱直徑大徑公稱直徑大徑 粗粗 牙牙 細細 牙牙 D d D d 螺距螺距P P 中徑中徑 D2 d2 D2 d2 小徑小徑 D2 d2 D2 d2 螺距螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1340.350.56 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5

8、 (14) 2 12.701 11.835 1.5, 116 2 14.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 (20) 2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 (27) 3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 2, 1.5, 1注：括號內(nèi)的公稱直徑為第二系列注：括號內(nèi)的公稱直徑為第二系列 H=0.866P d2=d-0.6495P d1=d-1.0825PD1、d1-內(nèi)、外螺紋小徑內(nèi)、外螺紋小徑 D2、d2-內(nèi)、外螺紋中徑內(nèi)、外螺紋中徑 D、d -內(nèi)、外螺

9、紋大徑內(nèi)、外螺紋大徑 P-螺距螺距 標志例如：標志例如：M24(M24(粗牙普通螺紋、直徑粗牙普通螺紋、直徑2424、螺距、螺距3) 3) M241.5(細牙普通螺紋細牙普通螺紋,直徑直徑24,螺距螺距1.5) PP/8P/8P/8H/4D dD2 d2 D1 d1 P/2P/430 60 9090 潘存云教授研制梯形螺紋根本尺寸梯形螺紋根本尺寸 mmmm標志例如：標志例如：Tr48Tr488 8( (梯形螺紋直徑梯形螺紋直徑4848螺距螺距8)8)P h3=H4 ac 第第1系列系列 第第2系列系列 D2 d2 D1 螺距螺距 螺紋牙高螺紋牙高 牙頂間隙牙頂間隙 公稱直徑公稱直徑d d 中中

10、 徑徑 內(nèi)螺紋小徑內(nèi)螺紋小徑 12 6.5 0.5 90、100 85、95 d-6 d-12 10 5.5 0.5 40、70、80 38、42、65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 48、52 46、50 d-4 d-8 4 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 5 2.75 0.25 24、28 22、26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 32、36 30、34 d-3 d-6 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外螺紋外螺紋dPR1R2D1D4H1D2 d2d3acacac3030 H4R2潘存云教授研制dd2d1P用螺紋密封的管螺紋用螺紋密封的管螺紋普通細牙螺紋普通細牙螺紋管

11、螺紋管螺紋非螺紋密封管螺紋圓柱管壁非螺紋密封管螺紋圓柱管壁 = 55 = 55用螺紋密封管螺紋圓錐管壁用螺紋密封管螺紋圓錐管壁 = 55 = 5560圓錐管螺紋公稱直徑公稱直徑-管子的公稱通徑。管子的公稱通徑。55 55 非螺紋密封的管螺紋非螺紋密封的管螺紋dd2d1P2潘存云教授研制5 52 2 螺紋銜接的類型及規(guī)范聯(lián)接件螺紋銜接的類型及規(guī)范聯(lián)接件一、一、 螺紋銜接的根本類型螺紋銜接的根本類型1、螺栓銜接、螺栓銜接潘存云教授研制eaal1l1接受橫向載荷。螺紋余留長度螺紋余留長度l1 鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓孔與螺桿之孔與螺桿之間留有間隙間留有間隙靜載荷靜載荷l1=(0.30.5)d;變載荷

12、變載荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1d;螺紋伸出長度螺紋伸出長度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的間隔螺栓軸線到邊緣的間隔e=d+(36) mm用于經(jīng)常拆裝處。用于經(jīng)常拆裝處。潘存云教授研制潘存云教授研制dd普通螺栓銜接普通螺栓銜接潘存云教授研制潘存云教授研制2、螺釘銜接、螺釘銜接座端擰入深度座端擰入深度H，當螺孔資料為：，當螺孔資料為：aee3、雙頭螺柱銜接、雙頭螺柱銜接 被聯(lián)接件較厚，被聯(lián)接件較厚， 可經(jīng)常拆裝。可經(jīng)常拆裝。鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d螺紋

13、孔深度螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P;鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;參數(shù)參數(shù)l1 、e、a與螺栓一樣與螺栓一樣 l1l1HHH1H1H2H2構造簡單，不宜經(jīng)常構造簡單，不宜經(jīng)常拆裝。拆裝。d潘存云教授研制4、緊定螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘緊定螺釘二、規(guī)范螺紋銜接件二、規(guī)范螺紋銜接件1、螺栓、螺栓螺栓的構造方式螺栓的構造方式LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭dL0L1LL1 -座端長度座端長度L0 -螺母端長度螺母端長度2、雙頭螺柱、雙頭螺柱末端末端構造構造頭部頭部構造構造3、螺釘、緊定螺釘、螺釘、緊定螺釘潘存云教授研制地腳螺栓地腳螺栓 潘存云教授研制起吊螺釘

14、起吊螺釘 4、公用螺紋銜接件、公用螺紋銜接件T 型螺栓型螺栓 六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。5、螺母、螺母潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：6、墊圈、墊圈 平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈添加支承面積以減小壓強，添加支承面積以減小壓強，防止擰緊螺母擦傷外表、防防止擰緊螺母擦傷外表、防松。松。5 53 3 螺紋銜接的預緊螺紋銜接的預緊預緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需求擰緊，使之預緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需求擰緊，

15、使之在接受任務載荷之前，預先遭到力的作用，這個預加在接受任務載荷之前，預先遭到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力。作用力稱為預緊力。預緊的目的：加強銜接的可靠性和嚴密性，以防止受預緊的目的：加強銜接的可靠性和嚴密性，以防止受載后被銜接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對挪動。載后被銜接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對挪動。預緊力確實定原那么：預緊力確實定原那么： 擰緊后螺紋銜接件的預緊應力擰緊后螺紋銜接件的預緊應力不得超越其資料的屈服極限不得超越其資料的屈服極限ss的的80%。 一、概述一、概述碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓：F0(0.60.7) s A1合金鋼螺栓：合金鋼螺栓：F0 (0.50.6) s A1A1 -危險截

16、面積，危險截面積， A1 d21/4fcrFftgdFTTT02021)(2)(22021tgdFTTT二、二、 擰緊力矩擰緊力矩21TTTT1抑制螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩；抑制螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩；T2抑制螺母支承面上的摩擦阻力矩；抑制螺母支承面上的摩擦阻力矩；設預緊力為設預緊力為F0F0fc摩擦系數(shù)摩擦系數(shù),無光滑時取：無光滑時?。篺c =0.15；rf支承面摩擦半徑。支承面摩擦半徑。 rf =(dw+d0)/4簡化公式：簡化公式：T 0.2 F0 d T 0.2 F0 d 適用于適用于M10M64M10M64的粗牙螺紋。的粗牙螺紋。F0總力矩：總力矩： 留意：對于重要的銜接，應盡能夠采用

17、M12的螺栓。Td0ddw潘存云教授研制測力矩扳手測力矩扳手預緊力控制方法預緊力控制方法: :F定力矩扳手定力矩扳手LSLS1)1)憑手感閱歷；憑手感閱歷；2)2)測力矩扳手；測力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)測定伸長量。測定伸長量。LMLMLSLS聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和任務溫度變化不大時，不會自動松脫。但在沖擊、振動和變載條件下，預緊力能夠在某一瞬時消逝，聯(lián)接仍有能夠松動而失效。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差別等，也能夠發(fā)生松脫景象。防松的方法：防松的方法： 1、摩擦防松、摩擦防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對頂螺母對頂螺母5 53 3

18、螺紋銜接的防松螺紋銜接的防松防松防松-防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。 開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2、機械防松、機械防松圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈潘存云教授研制止動墊圈止動墊圈開口銷開口銷+ +開槽螺母防松開槽螺母防松螺栓裝配圖開槽螺母開口銷正確錯誤串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松止動墊片防松止動墊片防松3、破壞螺紋副防松、破壞螺紋副防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點點沖點防松沖點防松粘接防松粘接防松涂粘合劑涂粘合劑焊接防松焊接防松鉚沖防松鉚沖防松5-5 5-5 螺栓組銜接的設計螺栓組銜接的設計根據(jù)被銜接件的構造和聯(lián)接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布方式。為了便

19、于加工制造和裝配，保證銜接結合面受力為了便于加工制造和裝配，保證銜接結合面受力均勻，通常銜接結合面的幾何外形都設計成均勻，通常銜接結合面的幾何外形都設計成: :一、螺栓組銜接的構造設計一、螺栓組銜接的構造設計根本原那么：根本原那么：大多數(shù)機械中螺栓都是成組運用的。大多數(shù)機械中螺栓都是成組運用的。軸對稱的簡單幾何外形。軸對稱的簡單幾何外形。 圓形圓形 圓環(huán)形圓環(huán)形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 螺栓布置應使各螺栓的受力合理螺栓布置應使各螺栓的受力合理潘存云教授研制FF1)1)對于鉸制孔用螺栓銜接，不要在平行于任務載荷方向上布置對于鉸制孔用螺栓銜接，不要在平行于任務載荷方向上布置個以上的螺

20、栓，呵斥載荷分布過于不均。個以上的螺栓，呵斥載荷分布過于不均。潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理!2)2)當螺栓銜接接受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，應使螺栓的位置適當接近當螺栓銜接接受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，應使螺栓的位置適當接近接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。dhD螺栓的陳列應有合理的間距、邊距，以保證扳手空間螺栓的陳列應有合理的間距、邊距，以保證扳手空間3) 當同時接受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗當同時接受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗 剪零件來接受橫向載荷。剪零件來接受橫向載荷。60CCEE60AB對于壓力容器等嚴密性要求較高的重要銜接，螺栓對于壓力容器等嚴密性要求

21、較高的重要銜接，螺栓的間距的間距 t0 t0 不大于下表所引薦的取值。不大于下表所引薦的取值。t0螺栓間距t0任務壓力 (MPa) 7d 5.5d 4.5d 4d 3.5d 3d t0 (mm) 1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 d為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成:4:4、6 6、8 8等偶數(shù)。等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的資料、直徑、長度應一樣。同一螺栓組中的螺栓的資料、直徑、長度應一樣。防止螺栓接受附加的彎曲載荷。防止螺栓接受附加的彎曲載荷。采用凸臺或沉孔構造采

22、用凸臺或沉孔構造切削加工支承面切削加工支承面支承面不平支承面不平支承面傾斜支承面傾斜采用斜墊圈采用斜墊圈二、螺栓組銜接的受力分析二、螺栓組銜接的受力分析受力分析的目的：受力分析的目的：根據(jù)銜接的構造和受載情況，求出受力最大的螺栓根據(jù)銜接的構造和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，進展單個螺栓銜接的強度計算。及其所受的力，進展單個螺栓銜接的強度計算。 受力分析時所作假設：受力分析時所作假設： 1) 1)一切螺栓的資料、直徑、長度和預緊力均一樣；一切螺栓的資料、直徑、長度和預緊力均一樣； 3)3)受載后銜接接合面仍堅持為平面。受載后銜接接合面仍堅持為平面。受力分析的類型：受力分析的類型：2

23、)2)螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受橫向載荷受軸向載荷受軸向載荷受傾覆力矩受傾覆力矩M1對于鉸制孔用螺栓銜接，每個螺栓所受任務剪力為：對于鉸制孔用螺栓銜接，每個螺栓所受任務剪力為：2對于普通螺栓銜接對于普通螺栓銜接 ，預緊后接合面間所產(chǎn)生的最，預緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必需大于或等于橫向載荷：大摩擦力必需大于或等于橫向載荷：式中：式中：z z為螺栓數(shù)目。為螺栓數(shù)目。1 1、受橫向載荷的螺栓組銜接、受橫向載荷的螺栓組銜接zFFFKzifFS0fziFKFS0Ks為防滑系數(shù)，設計中可取為防滑系數(shù)，設計中可取Ks =1.

24、11.3。鉸制孔螺栓FFFF潘存云教授研制TO潘存云教授研制O2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組銜接、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組銜接TKfrFfrFfrFsz02010 TrFziii1(1)采用普通螺栓銜接，是靠聯(lián)接預緊采用普通螺栓銜接，是靠聯(lián)接預緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T。(2)采用鉸制孔用螺栓銜接，是靠螺栓采用鉸制孔用螺栓銜接，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩抗轉(zhuǎn)矩T。iirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmaxziirfTKF1S0TrmaxFmaxr1f F0f F0r2riFiiirKF3、受軸向載荷的螺

25、栓組銜接、受軸向載荷的螺栓組銜接假設作用在螺栓組上軸向總載荷假設作用在螺栓組上軸向總載荷FF作用線與螺栓軸線平行，作用線與螺栓軸線平行，并經(jīng)過螺栓組的對稱中心，那么各個螺栓受載一樣，每個螺栓并經(jīng)過螺栓組的對稱中心，那么各個螺栓受載一樣，每個螺栓所受軸向任務載荷為：所受軸向任務載荷為：通常，各個螺栓還接受預緊力通常，各個螺栓還接受預緊力F0的作的作用，受載后保證剩余預緊力為用，受載后保證剩余預緊力為F1時，時，每個螺栓所接受的總載荷每個螺栓所接受的總載荷F2：zFFF2 = F1 + Fp潘存云教授研制DFFF潘存云教授研制潘存云教授研制4、受傾覆力矩的螺栓組銜接、受傾覆力矩的螺栓組銜接 傾覆力

26、矩 M 作用在銜接接合面的一個對稱面內(nèi)，底板在接受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并接受預緊力F0且被拉伸，地基有均勻的緊縮。在作用M后，接觸面繞o-o線轉(zhuǎn)動一個角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進一步緊縮。單個螺栓拉力產(chǎn)生單個螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為：的力矩為：F2F0 F0 p ( F 0引起引起)F1mp2( F2m引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li iiLFLFmaxmax假設底板受載仍為平面，那么螺栓受力與螺栓中心到螺栓組陳列中心的間隔成正比。iiLKF螺栓接受的載荷與間隔成正比：螺栓接受的載荷與間隔成正比： F2m

27、強調(diào)是基座上的壓力Fm F2m F1 F F2 C2 單個螺栓的受力分析：單個螺栓的受力分析：Om 力力 變形變形 Ob ziLFM1ii作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即：平衡，即：1)未加傾覆力矩時，任務未加傾覆力矩時，任務點在點在A。Mi=02)施加傾覆力矩施加傾覆力矩M時時:左邊的螺栓與地基，左邊的螺栓與地基，任務點移至：任務點移至： B1 和和C1 右邊的螺栓與地基，右邊的螺栓與地基，任務點移至：任務點移至： B2 和和C2左邊螺栓總拉力添加，右邊螺栓總拉力減小。F2 F1m C1 B2 B1 iiLFLFmaxmax由：iiLLFFmaxma

28、xZiLMLF12imaxmaxA F0 0maxPPWMAzF00minPWMAzF螺栓的總拉力：螺栓的總拉力：maxmbb02FCCCFF為防止接合面受壓最大處被壓碎右邊，或受壓為防止接合面受壓最大處被壓碎右邊，或受壓最小處出現(xiàn)間隙左邊：最小處出現(xiàn)間隙左邊：表5-6 銜接接合面資料的許用擠壓應力資料 鋼 鑄鐵 混凝土 磚(水泥漿縫) 木材p(MPa) 0.8 s (0.40.5)B 2.03.0 1.52.0 2.04.05 56 6 螺紋銜接的強度計算螺紋銜接的強度計算螺栓的主要螺栓的主要失效方式：失效方式：滑扣滑扣 經(jīng)常拆經(jīng)常拆裝裝受拉螺栓受拉螺栓塑性變形塑性變形 螺紋部分螺紋部分疲勞

29、斷裂疲勞斷裂受剪螺栓受剪螺栓 剪斷剪斷 螺栓桿剪斷螺栓桿剪斷壓潰壓潰 螺桿和孔壁的貼合面螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常裝配經(jīng)常裝配 斷裂斷裂-軸向變載荷軸向變載荷90%的螺栓疲勞破的螺栓疲勞破壞壞潘存云教授研制螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強度原那么及螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強度原那么及運用閱歷規(guī)定的。采用規(guī)范件時，這些部分不需求進展強度運用閱歷規(guī)定的。采用規(guī)范件時，這些部分不需求進展強度計算，螺栓銜接的強度計算即為螺紋部分的強度計算。計算，螺栓銜接的強度計算即為螺紋部分的強度計算。一、松螺栓銜接強度計算一、松螺栓銜接強度計算強度條件：強度條件：4/21dF式中式中: d1-

30、螺紋小徑螺紋小徑 mm； 許用應力。許用應力。FF設計公式：設計公式：41Fd 裝配時不需求擰緊！裝配時不需求擰緊！按照規(guī)范選定螺紋公稱直徑d及螺距P。 FF二、緊螺栓銜接強度計算二、緊螺栓銜接強度計算裝配時需求擰緊，在任務形狀下能夠需求補充擰緊。裝配時需求擰緊，在任務形狀下能夠需求補充擰緊。1、僅接受預緊力的緊螺栓銜接、僅接受預緊力的緊螺栓銜接2、接受預緊力和任務拉力的緊螺栓銜、接受預緊力和任務拉力的緊螺栓銜接接3、接受任務剪力的螺栓銜接、接受任務剪力的螺栓銜接3 . 1螺栓受軸向拉力螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩和摩擦力矩T1的雙重作用。的雙重作用。4/210dF拉應力：拉應力：1、僅接受預

31、緊力的緊螺栓銜接、僅接受預緊力的緊螺栓銜接改動切應力：改動切應力：16/3111dTWTT16/2) (3120ddtgF4/) (221012dFtgdd對于對于M10M64的普通鋼制螺紋，可?。旱钠胀ㄤ撝坡菁y，可?。?tg f =0.17，d2 /d1=1.04-1.08, tg 0.05 得：得： 0.5 計算應力：計算應力：223ca22)5 . 0( 3可將預緊力增大30%思索改動的影響。4/3.1210dFca強度條件：強度條件：當接受橫向任務載荷時，當接受橫向任務載荷時， 預緊力預緊力F0使接合面所產(chǎn)生的摩擦力應大于橫使接合面所產(chǎn)生的摩擦力應大于橫向載荷向載荷F 。KS-防滑系數(shù)

32、，常取防滑系數(shù)，常取 KS=1.11.3ifFKFS0預緊力預緊力F0 ： f-摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15i-結合面數(shù)結合面數(shù) ，上圖，上圖i =1，以下圖，以下圖i=2假設取假設取 f =0.15，KS=1.2, i=1, 那么：那么：F0 8F構造尺寸大構造尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0潘存云教授研制FF/2F/22、受預緊力和任務拉力的緊螺栓銜接、受預緊力和任務拉力的緊螺栓銜接改良措施：改良措施： 1)采用鍵、套筒、銷承當橫向任務載荷。螺栓僅起聯(lián)接作用采用鍵、套筒、銷承當橫向任務載荷。螺栓僅起聯(lián)接作用2)采用無間隙的鉸制孔用螺栓。采

33、用無間隙的鉸制孔用螺栓。設流體壓強為設流體壓強為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為z，那么缸體，那么缸體周圍每個螺栓的平均任務載荷為：周圍每個螺栓的平均任務載荷為：p D2/4F =zpFFD潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制受載受載變形變形加預緊力加預緊力螺栓拉伸伸長螺栓拉伸伸長b被聯(lián)接件緊縮縮短被聯(lián)接件緊縮縮短m加載加載 F 后后:螺栓總伸長量添加為螺栓總伸長量添加為: +b總拉力為：總拉力為：F2=F+F1被聯(lián)接件緊縮量減少為：被聯(lián)接件緊縮量減少為：m - 剩余預緊力減少為：剩余預緊力減少為：F1 很顯然很顯然: F1F0 潘存云教授研制松弛松弛形狀形狀預緊預緊形狀形狀bF0F0mFFF

34、0F0FFFFF2F2F1F1 b聯(lián)接件變形聯(lián)接件變形力力螺栓變形螺栓變形力力FbFm螺栓變形螺栓變形力力F2 F1 FF0F0mF0bmbm潘存云教授研制力力螺栓變形螺栓變形b-相對剛度相對剛度F= Fb +Fm =(Cb +Cm ) Cb +CmCbF2 = F0 +FCb +CmCb F1 = F0 F 1-F1= F0-Fm= F0 -Cm F2= F0 +Fb= F0 +Cb Cb +CmF =FF2FbF0代入得：代入得： 螺栓的相對剛度螺栓的相對剛度墊片類型墊片類型 金屬墊片或無墊片金屬墊片或無墊片 皮革皮革 銅皮石棉銅皮石棉 橡膠橡膠 0.20.3 0.7 0.8 0.9Cb

35、+CmCbFmF14/3.1212dFca靜強度條件：靜強度條件：重要場所的螺栓銜接，還應進展疲勞強度校核。重要場所的螺栓銜接，還應進展疲勞強度校核。3.1421Fd設計公式：設計公式：當任務拉力在當任務拉力在0F之間變化時，之間變化時，螺栓所受總拉力在螺栓所受總拉力在F0 F2之間之間變化。變化。F2 F0 m bF 假設不思索摩擦力矩的影響，假設不思索摩擦力矩的影響，有：有：4/212maxdF最大拉應力：4/210mindF最小拉應力：21minmax22dFCCCmbba應力幅：DI min =C , min =C , 應力任務點應力任務點M M落在落在ODG IODG I區(qū)域內(nèi)，疲勞

36、強度有：區(qū)域內(nèi)，疲勞強度有：SKKS)2)()(2minamin1tc-ca其中其中-1tc -1tc -螺栓資料的對稱循螺栓資料的對稱循環(huán)拉壓疲勞極限。環(huán)拉壓疲勞極限。疲勞極限疲勞極限-1 -1tc10 160220 120 150Q215 170220 12016035 220300 17022045 250340 19025040Cr 320440 240340資料資料 - -試件的資料常數(shù)試件的資料常數(shù)碳素鋼：碳素鋼： =0.10.2 =0.10.2合金鋼：合金鋼： =0.20.3 =0.20.3minM-1e-1amOCAS GMM3K -K -綜合影響系數(shù)綜合影響系數(shù)S -S -平

37、安系數(shù)平安系數(shù)3 3、接受任務剪力的螺栓銜接、接受任務剪力的螺栓銜接螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸外表受擠壓，在銜接結合面處，螺栓桿那么受剪切。螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為：螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為：螺栓桿的剪切強度條件為：螺栓桿的剪切強度條件為：F螺栓所受的任務剪力，單位為螺栓所受的任務剪力，單位為N；Pmin0PLdF 204dFLmin鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓FFd0設計時應使設計時應使: Lmin1.25d0d0螺栓剪切面的直徑螺栓剪切面的直徑(可取螺栓可取螺栓 孔直徑孔直徑)，單位為，單位為mm；Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小螺栓桿與孔壁擠壓面的最小 高度，高度， 單位為單位為m

38、m；5-7 5-7 螺紋銜接件的資料和許用應力螺紋銜接件的資料和許用應力一、螺紋銜接件的資料一、螺紋銜接件的資料螺栓、螺柱、螺釘常用資料：螺栓、螺柱、螺釘常用資料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；等碳素鋼；特殊用途特殊用途( (防磁、導電防磁、導電): ): 特殊鋼、銅合金、鋁合金等。特殊鋼、銅合金、鋁合金等。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃槁菟?、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃?0級。級。3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9螺紋銜接件是按其性能等級選用的。對于一定性能等級的螺紋銜接件應具備一定的強度極限。沖擊振動場所用：沖擊振動場所用：15Cr、4

39、0Cr、 30CrMnSi等合金鋼。等合金鋼。墊圈：墊圈：Q235、15、 35 彈簧墊圈：彈簧墊圈：65Mn 選用原那么：選用原那么：普通用途：通常選用普通用途：通常選用4.8級左右的螺栓；級左右的螺栓；重要場所：選用較高性能等級，如在壓力容器中重要場所：選用較高性能等級，如在壓力容器中 常采用常采用8.8級的螺栓。級的螺栓。螺母的性能等級分為7級。 4 5 6 8 9 10 12二、螺紋銜接件的許用應力二、螺紋銜接件的許用應力螺紋銜接件的許用應力與載荷性質(zhì)螺紋銜接件的許用應力與載荷性質(zhì)( (靜、變載荷靜、變載荷) )、裝配情況裝配情況( (松、緊聯(lián)接松、緊聯(lián)接) )、資料、構造尺寸等有關。

40、、資料、構造尺寸等有關。許用拉應力：許用拉應力： 許用剪應力和擠壓應力：許用剪應力和擠壓應力： SsSsPsPS-被銜接件為鋼被銜接件為鋼PBPS-被銜接件為鑄鐵被銜接件為鑄鐵S、 Sp-平安系數(shù)，取值見下頁。平安系數(shù)，取值見下頁。潘存云教授研制表表5-10 螺紋銜接的平安系數(shù)螺紋銜接的平安系數(shù)S 碳素鋼碳素鋼 54 42.5 2.52 碳素鋼碳素鋼 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M6M16 M16 M30 M30M60不控制不控制預緊力預緊力的計算的計算控制預控制預緊力的緊力的計算計算受載類型受載類型 靜載荷靜載荷 變載荷變載荷松螺栓銜接松螺

41、栓銜接 1.21.7合金鋼合金鋼 5.75 53.4 3.43 合金鋼合金鋼 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54 )鋼：鋼：S=2.5， Sp= 1. 25， 鋼：鋼：S=3.55， Sp= 1. 5鑄鐵：鑄鐵：Sp=2.02.5， 鑄鐵：鑄鐵： Sp= 2.53鉸制孔用鉸制孔用螺栓銜接螺栓銜接受軸受軸向及向及橫向橫向載荷載荷的普的普通螺通螺栓銜栓銜接接緊緊螺螺栓栓銜銜接接5 58 8 提高螺紋銜接強度的措施提高螺紋銜接強度的措施接受軸向變載荷時，螺栓的破壞方式：接受軸向變載荷時，螺栓的破壞方式：疲勞斷裂疲勞斷裂容易斷裂部位：容易斷裂部位：一、降低螺

42、栓總拉伸載荷一、降低螺栓總拉伸載荷F2F2的變化范圍的變化范圍軸向任務載荷軸向任務載荷F的變化范圍的變化范圍: 0 FCb+ CmCbF0 F0 + F總拉伸載荷總拉伸載荷F2的變化范圍的變化范圍: Cb 或或 Cm F2的變化范圍的變化范圍F 螺栓銜接強度主要螺栓銜接強度主要取決于螺栓強度，取決于螺栓強度，65%20%15%潘存云教授研制潘存云教授研制F0 m b措施一：降低螺栓剛度措施一：降低螺栓剛度 Cb Cb , b Cm , m m 措施三：綜合措施措施三：綜合措施 Cb Cm , F0 F0 F F F1 F2 F2F F m F1bF0m F=FFF剩余預緊剩余預緊力減小力減小F

43、F剩余預緊剩余預緊力減小力減小F=FF=F， F1 =F1FF2F3F4F5螺螺栓栓桿桿F F螺螺栓栓桿桿F螺母體螺母體均載螺母原理均載螺母原理 加厚螺母加厚螺母潘存云教授研制1015懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母1015內(nèi)斜與環(huán)槽螺母內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理一樣均載原理一樣螺母也受拉力螺母也受拉力可使載荷較大的頭幾圈螺紋牙容易變形，使載荷上移而改善載荷分布不均。均載均載元件元件懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母鋼絲螺套鋼絲螺套加工復雜，僅限于用加工復雜，僅限于用在重要場所或大型聯(lián)接。在重要場所或大型聯(lián)接。鋼絲螺套鋼絲螺套普通型普通

44、型鎖緊型鎖緊型裝配圖裝配圖鋼絲螺套鋼絲螺套潘存云教授研制潘存云教授研制 支承面不平支承面不平三、減小應力集中三、減小應力集中1) 1) 增大過渡圓角增大過渡圓角2) 2) 切制卸載槽切制卸載槽r四、防止或減小附加應四、防止或減小附加應力力采用凸臺或沉孔構造采用凸臺或沉孔構造切削加工支承面切削加工支承面潘存云教授研制被聯(lián)接件變形太大被聯(lián)接件變形太大3) 3) 卸載過渡構造卸載過渡構造要從構造、制造與裝配精度采取措施。要從構造、制造與裝配精度采取措施。潘存云教授研制五、采用合理的制造工五、采用合理的制造工藝藝冷鐓頭部、輾壓螺紋比切削冷鐓頭部、輾壓螺紋比切削疲勞強度提高疲勞強度提高30% 外表處置：

45、外表處置：氰化、氮化、噴丸等處置，都氰化、氮化、噴丸等處置，都能提高疲勞強度。能提高疲勞強度。球面墊圈球面墊圈采用球面墊圈和腰環(huán)采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的螺栓可以保證螺栓的裝配精度。裝配精度。腰環(huán)螺栓腰環(huán)螺栓例：一厚度例：一厚度 =12mm =12mm的鋼板用的鋼板用4 4個螺栓固聯(lián)在厚度個螺栓固聯(lián)在厚度1=30mm1=30mm的的鑄鐵支架上，螺栓的布置有左圖、右圖兩種方案。知載荷鑄鐵支架上，螺栓的布置有左圖、右圖兩種方案。知載荷 F F=12000N=12000N，l =400mm, a=100mml =400mm, a=100mm。螺栓資料為。螺栓資料為Q235Q235性能性能等

46、級為等級為4.64.6， =96 MPa, =96 MPa,鑄鐵架鑄鐵架 p =180 MPap =180 MPa，鋼板，鋼板 p p =320MPa=320MPa；螺栓；螺栓M16M16M45M45的拉應力平安系數(shù)的拉應力平安系數(shù)S=4S=42, 2, 鋼板鋼板和鑄和鑄鐵支架的摩擦系數(shù)鐵支架的摩擦系數(shù) f =0.15f =0.15。1 1試比較哪種螺栓布置方案合理？試比較哪種螺栓布置方案合理？2 2按照合理的布置方案，分別確定采用普通螺栓和鉸制孔用按照合理的布置方案，分別確定采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓聯(lián)接時的螺栓直徑。螺栓聯(lián)接時的螺栓直徑。解：解：1 1、螺栓組受力分析、螺栓組受力分析1 1

47、將載荷將載荷F F 向螺栓組形向螺栓組形心簡化心簡化 簡化后得一橫向載荷簡化后得一橫向載荷F F 和一旋轉(zhuǎn)力矩和一旋轉(zhuǎn)力矩 F F l =4800l =4800103 Nmm103 Nmm。2 2確定各個螺栓所受的橫向確定各個螺栓所受的橫向載荷載荷 1 1在橫向力在橫向力F F作用下作用下 各螺栓所受橫向載荷各螺栓所受橫向載荷Fs1Fs1大小大小一樣，與一樣，與F F同向。同向。 Fs1= FFs1= F / 4=12000 / 4=3000 / 4=12000 / 4=3000 N N 2) 2) 在旋轉(zhuǎn)力矩在旋轉(zhuǎn)力矩T T 作用下作用下 由于各個螺栓中心至形心由于各個螺栓中心至形心OO點的

48、間隔相等點的間隔相等, ,所以各個螺栓所以各個螺栓所受的橫向載荷所受的橫向載荷Fs2Fs2大小也相大小也相同，但方向各垂直于螺栓中同，但方向各垂直于螺栓中心與形心連線。心與形心連線。 2222a100100 aar左方案中，各螺栓與形心間隔左方案中，各螺栓與形心間隔mm=141.4 mm,故故 螺栓螺栓1 1和和2 2所受兩力夾角所受兩力夾角較小，故受的橫向力最大較小，故受的橫向力最大 10820N N45cos84873000284873000cos222s2s12s22s1smaxaFFFFFmm100b arN1021N100410480033bs2bzrTF15000NN)120003000(S2Bs1smaxbFFF右方案中，右方案中， 由圖可見，螺栓1受最大的橫向力 8487NN4 s2azrTF3兩方案比較兩方案比較 因因Fsmax左左15 12 15 12 淬火鋼淬火鋼- -青銅青銅 鋼鋼- -青銅青銅 鋼鋼-鑄鐵鑄鐵 鋼鋼鋼鋼 612 1013 612 1013 0.060.08 0.060.08 4 精細螺桿或程度安裝精細螺桿或程度安裝螺桿的穩(wěn)定性條件為：螺桿的穩(wěn)定性條件