第2章_螺紋連接.

1、螺紋螺紋螺紋連接螺紋連接單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計提高螺紋連接強度的措施提高螺紋連接強度的措施第二章第二章 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接聯(lián)接的分類聯(lián)接的分類 ：動聯(lián)接動聯(lián)接靜聯(lián)接靜聯(lián)接 2.1 概述概述一、一、螺紋的形成螺紋的形成 將一傾斜角為將一傾斜角為的直線繞在圓柱體上便形成一條螺旋的直線繞在圓柱體上便形成一條螺旋線。取一平面圖形，使它沿著螺旋線運動，同時保證線。取一平面圖形，使它沿著螺旋線運動，同時保證平面圖形運動時始終通過圓柱體的軸線，就得到螺紋平面圖形運動時始終通過圓柱體的軸線，就得到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B

2、AC 2.2 螺紋螺紋d2螺旋線螺旋線 - - 一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速移動的軌跡。速移動的軌跡。螺螺 紋紋 - - 一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。得到螺紋。螺紋螺紋 2.2 螺紋螺紋5-1 螺紋大徑大徑d 是螺紋的公稱直徑。是螺紋的公稱直徑。小徑小徑d1常用于強度計算。常用于強度計算。中徑中徑d2常用于幾何計算。常用于幾何計算。螺距螺距P 中徑線上，相鄰兩螺紋中徑線上，相鄰兩螺紋牙上對應(yīng)點間的軸向

3、距離。牙上對應(yīng)點間的軸向距離。導(dǎo)程導(dǎo)程 S 沿螺紋上同一條螺旋線沿螺紋上同一條螺旋線 轉(zhuǎn)一周所移動的軸向距離，轉(zhuǎn)一周所移動的軸向距離，S = nP。線數(shù)線數(shù) n 螺紋的螺旋線數(shù)目。螺紋的螺旋線數(shù)目。牙型角牙型角a在軸向截面內(nèi)，在軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。螺紋螺紋二、螺紋的主要參數(shù)二、螺紋的主要參數(shù)牙型高度牙型高度h h牙頂和牙底牙頂和牙底間垂直于軸線的距離間垂直于軸線的距離 22tandnPdS螺紋旋向分左旋和右旋，常用右旋螺紋螺紋旋向分左旋和右旋，常用右旋螺紋螺紋升角螺紋升角螺旋線的切線與螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。夾角。

4、按軸向剖面形狀按軸向剖面形狀（螺紋的牙型）（螺紋的牙型）三角形螺紋：三角形螺紋： 常用于聯(lián)接，常用于聯(lián)接，常用于傳動，單向受載常用于傳動，單向受載常用于傳動常用于傳動梯形螺紋：梯形螺紋：鋸齒形螺紋：鋸齒形螺紋：按螺旋線數(shù)目分按螺旋線數(shù)目分單頭螺紋單頭螺紋：多頭螺紋多頭螺紋：常用于聯(lián)接，常用于聯(lián)接，常用于傳動常用于傳動按螺旋線繞行方向分按螺旋線繞行方向分左旋左旋右旋（常用右旋（常用）常用螺紋常用螺紋螺紋螺紋左旋右旋一、一、矩形螺紋矩形螺紋 1. 受力分析受力分析 2.3 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖FnFRv展開中徑展開中徑d2 圓柱面得一斜面圓柱面得一斜面.Fd2S

5、F -水平推力水平推力Fn -法向反力法向反力Fa -軸向載荷軸向載荷F=f Fn -摩擦力摩擦力f -摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) -摩擦角摩擦角d2FFaFF FaFR -總反力總反力vFnFRvFd2S滑塊在F、FR 、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài)d2FFaF F Fa 作力多邊形作力多邊形得：得： F=Fatan(+ ) 驅(qū)動力矩：驅(qū)動力矩：FaFFR+ 2tan()2adF 22dTF 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR + Fa + +F =0 FRFa = + + FR =(1 + + f ) FnFa -為阻力，為阻力，F(xiàn)為驅(qū)動力，摩擦力為驅(qū)動力，摩擦力F沿斜面朝下。沿斜面朝下。當(dāng)螺紋擰緊

6、當(dāng)螺紋擰緊(滑塊上升滑塊上升)時：時：FR = Fn + +F - FFaFa -為驅(qū)動力，為驅(qū)動力，F(xiàn)成為阻力，成為阻力，摩擦力摩擦力F沿斜面朝上。沿斜面朝上。 FRvFRFa當(dāng)螺紋擰松當(dāng)螺紋擰松(滑塊下滑滑塊下滑)時：時：FRFa = - - 滑塊在F、FR 、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài) 作力多邊形可得：作力多邊形可得： F=Fatg(- - ) 驅(qū)動力矩：驅(qū)動力矩：22dFT )(22tgFdad2FFaFFnF- - 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR + Fa + +F =0 F 2tan()2adTF 若若 ，則則T為正值，其方向與螺為正值，其方向與螺 母運動方向相反，是阻力；母

7、運動方向相反，是阻力；若若 ，則則T為負值，方向相反，其方向與預(yù)先假定的方向為負值，方向相反，其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母運動方向相同，成為放松螺母所需外加的驅(qū)動相反，而與螺母運動方向相同，成為放松螺母所需外加的驅(qū)動力矩。力矩。提問：當(dāng)提問：當(dāng)時，若沒有力矩時，若沒有力矩T，螺母在，螺母在F Fa a的作用下會運動的作用下會運動嗎？嗎？不會！不會！-這種現(xiàn)象稱為自鎖。這種現(xiàn)象稱為自鎖。T Td2FaFFd2FaFFT T 2.3 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺母螺母螺桿螺桿軸軸線線軸線軸線螺桿螺桿螺母螺母FnFa二、二、 非矩形螺紋非矩形螺紋 0矩形螺紋忽略

8、升角的影響時有：矩形螺紋忽略升角的影響時有：Fn=Fa當(dāng)當(dāng) 0 時，摩擦力為：時，摩擦力為：nFfFaFfcosaFf costgff摩擦系數(shù)為摩擦系數(shù)為f 的非矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力與摩擦系的非矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力與摩擦系數(shù)為數(shù)為f 的矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。的矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。稱稱 為當(dāng)量摩擦角為當(dāng)量摩擦角FaFnFa故稱故稱 f 為當(dāng)量摩擦系數(shù)。為當(dāng)量摩擦系數(shù)。引入?yún)?shù)引入?yún)?shù)f 和和 就可象矩形螺紋那樣對非矩形螺紋進行力的分析。就可象矩形螺紋那樣對非矩形螺紋進行力的分析。 滑塊上升：滑塊上升：) (2:) (:2tgFdTtgFFaa驅(qū)動力矩水平推力 滑塊下降：滑塊下降

9、：) (2) (2tgFdTtgFFaa非矩形非矩形螺旋的自鎖條件：螺旋的自鎖條件： 對于聯(lián)接螺紋必須滿足自鎖條件 2.3 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：2aF ST 2tan()aaFSFd 當(dāng)一定時，效率只是螺紋升角的函數(shù)，由此可以繪出效率曲線.當(dāng)當(dāng)一定時，效率曲線一定時，效率曲線有極大值在有極大值在=45=45- -/2 /2 處處。對于傳動螺旋，一般取：對于傳動螺旋，一般取：對于聯(lián)接螺紋，必須?。簩τ诼?lián)接螺紋，必須?。?/p>

10、升角過大, 制造困難，且效率增高也不明顯。= 5.7 螺旋轉(zhuǎn)動一圈時，有效功為螺旋轉(zhuǎn)動一圈時，有效功為F Fa aS, S, 輸入功為輸入功為2 2T。f = =tan =0.1自鎖極限自鎖極限25緊固螺紋區(qū)緊固螺紋區(qū)tantan() 2.3 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺紋連接的類型和螺紋緊固件的材料及精度螺紋連接的類型和螺紋緊固件的材料及精度螺紋連接的預(yù)緊及其控制螺紋連接的預(yù)緊及其控制螺紋連接的防松螺紋連接的防松 2.4 2.4螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件1. 1. 螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺紋連接的類型和螺紋緊固件的材料和精度螺紋連接的類型和螺紋緊固件的材

11、料和精度螺紋連接螺紋連接一、螺紋連接的類型一、螺紋連接的類型2. 2. 雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接工作原理：工作原理：螺栓受拉力，承螺栓受拉力，承受外載受外載應(yīng)用：應(yīng)用：被聯(lián)接件較厚，被聯(lián)接件較厚，且常拆卸處且常拆卸處螺紋連接螺紋連接3. 3. 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接工作原理：工作原理：螺栓受拉承受外載螺栓受拉承受外載應(yīng)用：應(yīng)用：一被聯(lián)件較厚，一被聯(lián)件較厚，但不常拆卸處但不常拆卸處螺紋連接螺紋連接4. 4. 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接工作原理：工作原理：靠靠 承受外載承受外載應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁件聯(lián)接薄壁件聯(lián)接uF螺紋連接螺紋連接螺栓、螺釘、雙頭螺柱、螺螺栓、螺釘、雙頭螺柱、螺母、墊圈、母、墊圈、 防松零件

12、等防松零件等標準化標準化螺釘、螺母、墊圈螺釘、螺母、墊圈二、螺紋緊固件二、螺紋緊固件螺紋連接螺紋連接按公差等級分成按公差等級分成A A、B B、C C三級。三級。A A級的公差等級最高級的公差等級最高,C,C級公差級公差等級較低等級較低螺栓、螺母、螺釘和雙頭螺柱螺栓、螺母、螺釘和雙頭螺柱的常用材料有的常用材料有Q215Q215、Q235Q235、3535和和4545鋼鋼。螺紋聯(lián)接件實物螺紋聯(lián)接件實物1. 1. 螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺紋連接的預(yù)緊及其控制螺紋連接的預(yù)緊及其控制螺紋連接螺紋連接一、螺紋連接的類型一、螺紋連接的類型擰緊目的擰緊目的：提高螺栓聯(lián)接剛：提高螺栓聯(lián)接剛性、緊密性、緊固性要求；以

13、性、緊密性、緊固性要求；以及防松及防松擰緊力矩和預(yù)緊力擰緊力矩和預(yù)緊力預(yù)緊：預(yù)緊： 安裝時將螺母擰緊，使聯(lián)接受到安裝時將螺母擰緊，使聯(lián)接受到一定的預(yù)緊力一定的預(yù)緊力 。F120.2TTTF d 螺紋間摩擦力矩螺紋間摩擦力矩支承面處與螺母間摩擦力矩支承面處與螺母間摩擦力矩擰緊力矩擰緊力矩T T螺紋連接的預(yù)緊及其控制螺紋連接的預(yù)緊及其控制螺紋連接螺紋連接)(221 tgdFTT T2 2 = f fc c F/ rfF F/ /預(yù)緊力預(yù)緊力;d;d2 2螺紋中徑螺紋中徑; ; / /當(dāng)量摩擦角當(dāng)量摩擦角 ; ; f fc c螺母與被聯(lián)接件支承面間摩擦系數(shù)螺母與被聯(lián)接件支承面間摩擦系數(shù), ,無潤滑時

14、無潤滑時取取f fc c0.150.15；r rf f支承面摩擦半徑支承面摩擦半徑r rf f(D(D1 1+d+d0 0)/4 )/4 ；式中式中D D1 1、d d0 0螺母支承面的外徑、內(nèi)徑。螺母支承面的外徑、內(nèi)徑。螺紋連接螺紋連接注意：對于重要的聯(lián)接，盡可能不采用注意：對于重要的聯(lián)接，盡可能不采用直徑過小直徑過小( (M12)M12)的螺栓。的螺栓。簡化計算：對簡化計算：對M10M10M68M68的粗牙普通螺紋的粗牙普通螺紋 取取 f f / /=tg =tg / / =0.15 =0.15 ， f fc c0.150.15得：得：T0.2FT0.2F/ /d N.mmd N.mm控制

15、擰緊力矩方法控制擰緊力矩方法 1 1）擰緊程度）擰緊程度通常由經(jīng)驗控制通常由經(jīng)驗控制2 2）重要聯(lián)接）重要聯(lián)接根據(jù)聯(lián)接要求決定根據(jù)聯(lián)接要求決定 計算出計算出T T的值的值 。在擰緊時用。在擰緊時用側(cè)力矩扳手側(cè)力矩扳手或或定力定力矩扳手矩扳手控制控制T T 按按T T計算式計算式螺紋連接螺紋連接使用測力矩扳手使用測力矩扳手 測力矩扳手原理：利用彈性測力矩扳手原理：利用彈性件的變形量正比于擰緊力矩的原件的變形量正比于擰緊力矩的原理，借助手柄上的指針指示刻度理，借助手柄上的指針指示刻度扳上擰緊力矩值扳上擰緊力矩值, ,以控制以控制F F。 使用定力矩扳手使用定力矩扳手 定力矩扳手原理：當(dāng)擰緊力定力矩

16、扳手原理：當(dāng)擰緊力矩超過規(guī)定值時，彈簧壓縮，卡矩超過規(guī)定值時，彈簧壓縮，卡盤與圓柱銷之間打滑，如果繼續(xù)盤與圓柱銷之間打滑，如果繼續(xù)轉(zhuǎn)動手柄，卡盤不再回轉(zhuǎn)，擰緊轉(zhuǎn)動手柄，卡盤不再回轉(zhuǎn)，擰緊力矩的大小可用螺釘調(diào)整彈簧壓力矩的大小可用螺釘調(diào)整彈簧壓力來加以控制。力來加以控制。螺紋連接螺紋連接1 1、螺紋聯(lián)接多采用單線普通螺紋，一般都具有自鎖性；、螺紋聯(lián)接多采用單線普通螺紋，一般都具有自鎖性；2 2、在靜載荷和工作環(huán)境溫度變化不大的情況下不會自動松、在靜載荷和工作環(huán)境溫度變化不大的情況下不會自動松脫。脫。3 3、但在振動、沖擊、變載荷或溫度變化很大時，聯(lián)接就有、但在振動、沖擊、變載荷或溫度變化很大時，

17、聯(lián)接就有可能松脫。為保證聯(lián)接安全可靠，設(shè)計時必須考慮防松問可能松脫。為保證聯(lián)接安全可靠，設(shè)計時必須考慮防松問題。題。防松方法：防松方法： 摩擦防松摩擦防松 機械防松機械防松永久止動永久止動螺紋連接的防松螺紋連接的防松螺紋連接螺紋連接受拉螺栓連接的強度計算受拉螺栓連接的強度計算鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓（受剪螺栓）（受剪螺栓）連接的強度計算連接的強度計算螺紋連接件的許用應(yīng)力螺紋連接件的許用應(yīng)力2.5單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算 5-3 單個螺栓聯(lián)接的強度l本節(jié)以螺栓聯(lián)接為代表，討論強度計算問題，其方法和本節(jié)以螺栓聯(lián)接為代表，討論強度計算問題，其方法和結(jié)論也適用于其他形式的螺紋聯(lián)接。結(jié)論

18、也適用于其他形式的螺紋聯(lián)接。l螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接強度計算的目的強度計算的目的是：確定防止失效所需的螺栓直徑。是：確定防止失效所需的螺栓直徑。l聯(lián)接的聯(lián)接的強度計算內(nèi)容強度計算內(nèi)容，根據(jù)其可能的失效形式而定。，根據(jù)其可能的失效形式而定。螺紋聯(lián)接的受載形式基本分為：螺紋聯(lián)接的受載形式基本分為：采用受拉螺栓采用受拉螺栓可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓?？捎檬芗袈菟?，也可用受拉螺栓。軸向載荷（沿軸線方向）：軸向載荷（沿軸線方向）：橫向載荷（橫向載荷（軸線方向）軸線方向）：下面按螺栓類型和受載形式的不同，分別討論其強度計算方下面按螺栓類型和受載形式的不同，分別討論其強度計算方法。法。單個螺栓連接的強度計算單個

19、螺栓連接的強度計算受拉螺栓的強度一、一、受橫向工作載荷的受拉螺栓連接受橫向工作載荷的受拉螺栓連接 受拉螺栓的失效受拉螺栓的失效形式主要是：形式主要是：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。受拉螺栓連接的強度計算受拉螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算1 1）僅受預(yù)緊力）僅受預(yù)緊力 FF的緊螺栓聯(lián)接的緊螺栓聯(lián)接F Fs s為橫向工作載荷；為橫向工作載荷； s s為被連接件結(jié)合為被連接件結(jié)合面間的摩擦因數(shù)，面間的摩擦因數(shù)，m m為結(jié)合面?zhèn)€數(shù)；為結(jié)合面?zhèn)€數(shù)；K K為為可靠性因子，通?？煽啃砸蜃?，通常K K1.11.11.3 1.3 214d

20、FF引起的拉應(yīng)力：引起的拉應(yīng)力：擰緊力矩擰緊力矩 M M 引起的切應(yīng)力引起的切應(yīng)力經(jīng)分析推導(dǎo)可知：經(jīng)分析推導(dǎo)可知：5 . 0ssmFKF 162)tan(2121ddFWTT僅受預(yù)緊力的螺栓聯(lián)接按第四強度理論計算當(dāng)量應(yīng)力，則按第四強度理論計算當(dāng)量應(yīng)力，則3 . 1)5 . 0(332222e單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算強度條件為：強度條件為：43.121dFe設(shè)計式為：設(shè)計式為：Fd3.141驗算用驗算用 設(shè)計用。設(shè)計用。 查手冊，選螺栓查手冊，選螺栓 當(dāng)s0.15、m1、K1.2時，則F 8Fs?？梢?，要想傳遞一定的外載荷，需在螺可見，要想傳遞一定的外載荷，需在螺栓上施加栓上

21、施加8 8倍于外載荷的預(yù)緊力，這將倍于外載荷的預(yù)緊力，這將導(dǎo)致螺栓與連接的結(jié)構(gòu)尺寸過大。導(dǎo)致螺栓與連接的結(jié)構(gòu)尺寸過大。為避免上述缺點可為避免上述缺點可采用減載裝置，如減采用減載裝置，如減載銷、減載套等，或采用鉸制孔用螺栓載銷、減載套等，或采用鉸制孔用螺栓連接。連接。減載裝置減載裝置a) a) 減載銷減載銷 b) b) 減載套減載套 承受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接二、受軸向工作載荷的受拉螺栓連接二、受軸向工作載荷的受拉螺栓連接如圖所示的氣缸蓋上的聯(lián)接如圖所示的氣缸蓋上的聯(lián)接即屬此種類型。即屬此種類型。FDDp雖然，這種螺栓是在受預(yù)緊力雖然，這種螺栓是在受預(yù)緊力FF的基礎(chǔ)上，又受的基礎(chǔ)上，又受工作拉力F

22、 。但是，但是，螺栓的總拉力 FFF0單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算1. 1. 受力分析受力分析？承受軸向載荷的緊螺栓2bmFFFFF F 0F0FF預(yù)緊時受工作載荷后)(0bF)( mFF F剩余預(yù)緊力剩余預(yù)緊力螺栓：被聯(lián)接件：mFFF0FF 螺栓的總拉力為螺栓的總拉力為FFF 0abF單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算承受軸向載荷的緊螺栓3可用載荷變形圖分析各力之間的關(guān)系?？捎幂d荷變形圖分析各力之間的關(guān)系。螺栓的剛度 ： Cb 被聯(lián)接件的剛度：Cmmm力變形bF力變形o力變形ommbbFF F0FFbbCtanmmCtanFCCCmbb則則螺栓的總拉力 FCCCFF

23、mbb0FCCCFFmbm 或?qū)懗桑夯驅(qū)懗桑篎CCCFFmbm 受力變形動畫bb單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算承受軸向載荷的緊螺栓4令mbbCCCKc，稱為螺栓的相對剛度 為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使 F 0 。通常根據(jù)工作拉力 F 的性質(zhì)確定F。l 設(shè)計中， 根據(jù)F確定F計算滿足F所需的F計算總拉力0F計算螺栓的強度。. .受軸向靜載荷時螺栓連接的強度計算受軸向靜載荷時螺栓連接的強度計算強度驗算：強度驗算：21043 . 1dF 設(shè)計式為：設(shè)計式為：1d3.140F單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算3.3.受軸向循環(huán)載荷時螺栓連

24、接的強度計算受軸向循環(huán)載荷時螺栓連接的強度計算靜強度計算（同上）靜強度計算（同上）疲勞強度計算疲勞強度計算螺栓的工作載荷在螺栓的工作載荷在0 0F F之間循環(huán)變化之間循環(huán)變化時，螺栓所受的總拉力將在時，螺栓所受的總拉力將在F F F F0 0之間循環(huán)變化之間循環(huán)變化 21minmax22dFkkkmbbaa aaSK1受軸向循環(huán)載荷螺栓的拉力變化受軸向循環(huán)載荷螺栓的拉力變化受剪螺栓的強度、螺栓桿的、螺栓桿的剪切強度剪切強度條件為：條件為： mdFss24式中：Fs螺栓所受的工作剪力（N）；ds螺栓剪切面的直徑（mm）；m螺栓受剪面數(shù)； 螺栓的許用切應(yīng)力。 鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算鉸制孔螺栓聯(lián)接

25、的強度計算其主要其主要失效形式為失效形式為：螺栓被剪斷螺栓被剪斷孔壁被壓潰孔壁被壓潰單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算、螺栓桿與孔壁的、螺栓桿與孔壁的擠壓強度擠壓強度條件為：條件為：PPhdFss式中： h計算對象（ 即 最小者）的擠壓面高度（mm）； 計算對象的許用擠壓應(yīng)力（Mpa)pph單個螺栓連接的強度計算單個螺栓連接的強度計算螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力螺紋連接的許用應(yīng)力受諸多因素的影響，如材料性能、螺紋連接的許用應(yīng)力受諸多因素的影響，如材料性能、熱處理工藝、結(jié)構(gòu)尺寸、載荷性質(zhì)、使用工況等。必?zé)崽幚砉に?、結(jié)構(gòu)尺寸、載荷性質(zhì)、使用工況等。必須綜合上述各因素確定許用應(yīng)

26、力，須綜合上述各因素確定許用應(yīng)力，一般設(shè)計時可參閱一般設(shè)計時可參閱表表2-4,2-5,2-6,2-7。螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓組連接的受力分析與計算螺栓組連接的受力分析與計算2.6螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計 螺紋聯(lián)接組的設(shè)計1設(shè)計螺栓組連接時，通常是先進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，即設(shè)計螺栓組連接時，通常是先進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，即確定結(jié)合確定結(jié)合面的形狀、螺栓布置方式和數(shù)目，然后按螺栓組的結(jié)構(gòu)和面的形狀、螺栓布置方式和數(shù)目，然后按螺栓組的結(jié)構(gòu)和承載狀況進行受力分析承載狀況進行受力分析。l為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面

27、受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計成常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀。軸對稱的簡單幾何形狀。l螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。l 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)目取成上的螺栓數(shù)目取成4 4、6 6、8 8等偶數(shù)等偶數(shù)。l螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。各螺栓之間的距離大小既要螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。各螺栓之間的距離大小既要保證聯(lián)接的可靠性又要考慮裝拆方便，還應(yīng)留有足夠的扳手空。保證聯(lián)接的可靠性又要考慮裝拆方便，還應(yīng)留有足夠的扳手空。 螺栓組連接的結(jié)

28、構(gòu)設(shè)計螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計扳手空間扳手空間螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計l應(yīng)保證螺栓與螺母的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直，以避免引起偏應(yīng)保證螺栓與螺母的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直，以避免引起偏心載荷。為此，應(yīng)將被連接件的支承表面制成凸臺或沉頭座當(dāng)支承面傾斜心載荷。為此，應(yīng)將被連接件的支承表面制成凸臺或沉頭座當(dāng)支承面傾斜時，可采用斜面墊圈時，可采用斜面墊圈凸臺與沉頭座凸臺與沉頭座螺栓組聯(lián)接的基本螺栓組聯(lián)接的基本受載類型：受載類型：2受橫向載荷FSFS4受傾覆力矩OM3受轉(zhuǎn)矩riOT1受軸向載荷FFS假設(shè)：假設(shè)：所有螺栓的剛度和預(yù)緊力均相同；所有螺栓的剛度和

29、預(yù)緊力均相同； 被聯(lián)接件為剛體；被聯(lián)接件為剛體； 各零件的變形在彈性范圍內(nèi)。各零件的變形在彈性范圍內(nèi)。螺栓組連接的受力分析與設(shè)計螺栓組連接的受力分析與設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計5-4 螺栓組聯(lián)接受力分析一、承受軸向載荷的螺栓組連接一、承受軸向載荷的螺栓組連接 如圖所示為壓力容器的螺栓組如圖所示為壓力容器的螺栓組連接，所受軸向總載荷連接，所受軸向總載荷F FQ Q通過螺栓通過螺栓組組形心形心，螺栓組各螺栓所受的工作，螺栓組各螺栓所受的工作載荷載荷 相等。相等。F24QFD p螺栓數(shù)目螺栓數(shù)目注：如注：如 FQ不通過螺栓組的形心，應(yīng)向形心平移后再計算。不通過螺栓組的形心，應(yīng)向形心平移后再

30、計算。螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計QFFz軸向外載荷軸向外載荷受軸向載荷的螺栓組連接受軸向載荷的螺栓組連接 受橫向載荷1二、承受橫向載荷的螺栓組連接二、承受橫向載荷的螺栓組連接. .普通螺栓連接普通螺栓連接 螺栓預(yù)緊后在被聯(lián)接件的接螺栓預(yù)緊后在被聯(lián)接件的接觸面上產(chǎn)生正壓力，靠由此產(chǎn)生觸面上產(chǎn)生正壓力，靠由此產(chǎn)生的摩擦力承受的摩擦力承受 。SsF 保證被聯(lián)接件不相對滑動，保證被聯(lián)接件不相對滑動，須滿足：須滿足：SssKFmzF則則所需預(yù)緊力所需預(yù)緊力為為mzKFFssS式中：式中：K K可靠性系數(shù)可靠性系數(shù) 結(jié)合面的摩擦因數(shù)結(jié)合面的摩擦因數(shù)m m結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù)s螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的

31、設(shè)計受橫向載荷的螺栓組連接受橫向載荷的螺栓組連接 受橫向載荷2. . 受鉸制孔螺栓連接受鉸制孔螺栓連接各螺栓承受的橫向力各螺栓承受的橫向力 相等。相等。sFzFFssS分別進行分別進行剪切強度剪切強度和和擠壓強擠壓強度度計算。計算。螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計三、承受轉(zhuǎn)矩三、承受轉(zhuǎn)矩 T T 的螺栓組連接的螺栓組連接連接受載后有繞螺栓組連接受載后有繞螺栓組形心轉(zhuǎn)動的趨勢，螺栓形心轉(zhuǎn)動的趨勢，螺栓受力情況與承受橫向工受力情況與承受橫向工作載荷的螺栓連接類似作載荷的螺栓連接類似 承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接 承受轉(zhuǎn)矩 T 時1. .普通螺栓連接普通螺栓連接 靠結(jié)合面上的摩擦力承受靠

32、結(jié)合面上的摩擦力承受T T 。 保證底板在保證底板在 T T 作用下不轉(zhuǎn)作用下不轉(zhuǎn)動，須滿足動，須滿足zsssrFrFrF 21KT則所需預(yù)緊力則所需預(yù)緊力F)(21zsrrrKT 螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計r r1 1、r r2 2、rzrz各螺栓中心與螺栓組形心間的距離。各螺栓中心與螺栓組形心間的距離。承受轉(zhuǎn)矩 T 時2. . 鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接各螺栓所受的工作剪力各螺栓所受的工作剪力 與其中心到底板中心的距離與其中心到底板中心的距離 成正比。成正比。siFir底板的靜力平衡方程為底板的靜力平衡方程為TrFrFrFzszss 2211聯(lián)立兩式求解，得聯(lián)立兩式求解，得最大工作

33、剪力最大工作剪力22221maxmaxzsrrrTrF zszssrFrFrF 2211即即螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計受翻轉(zhuǎn)力矩M時1四、承受傾翻力矩四、承受傾翻力矩 M M 的螺栓組連接的螺栓組連接 在在 M M 作用下，底板有繞通過螺作用下，底板有繞通過螺栓組形心的軸線栓組形心的軸線 O O 轉(zhuǎn)動的趨勢。轉(zhuǎn)動的趨勢。 在前述假設(shè)下，各螺栓所在前述假設(shè)下，各螺栓所受的工作拉力受的工作拉力 與其中心到翻與其中心到翻轉(zhuǎn)軸線的距離轉(zhuǎn)軸線的距離 成正比成正比。iFilmax1212maxzzFFFFllll底板的靜力平衡方程為底板的靜力平衡方程為MrFrFrFzz 2211聯(lián)立兩式求解，得聯(lián)立

34、兩式求解，得最大工作拉力最大工作拉力22221maxmaxzrrrMrF 螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計受翻轉(zhuǎn)力矩M時20minPWMAFz為防止為防止結(jié)合面受壓最小處結(jié)合面受壓最小處出現(xiàn)間隙出現(xiàn)間隙，要求，要求：maxPPWMAFz為防止為防止結(jié)合面受壓最大處結(jié)合面受壓最大處被壓潰被壓潰，要求：，要求：式中：式中：A結(jié)合面的面積（結(jié)合面的面積（mm2）W結(jié)合面的抗彎截面模量（結(jié)合面的抗彎截面模量（mm3）許用擠壓應(yīng)力（許用擠壓應(yīng)力（Mpa）p實際中，螺栓組往往同時承受兩種或?qū)嶋H中，螺栓組往往同時承受兩種或兩種以上的載荷。兩種以上的載荷。螺栓組連接的設(shè)計螺栓組連接的設(shè)計 工作時承受工作時承受

35、外載荷外載荷F FP P 軸向載荷軸向載荷FV橫向載荷橫向載荷FH 翻轉(zhuǎn)力矩翻轉(zhuǎn)力矩M改善螺紋牙間的載荷分配改善螺紋牙間的載荷分配減小螺紋的應(yīng)力副減小螺紋的應(yīng)力副減小附加彎曲應(yīng)力減小附加彎曲應(yīng)力2.7 提高螺紋連接強度的措施提高螺紋連接強度的措施 螺紋聯(lián)接組的設(shè)計1設(shè)計螺栓組連接時，通常是先進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，即設(shè)計螺栓組連接時，通常是先進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，即確定結(jié)合確定結(jié)合面的形狀、螺栓布置方式和數(shù)目，然后按螺栓組的結(jié)構(gòu)和面的形狀、螺栓布置方式和數(shù)目，然后按螺栓組的結(jié)構(gòu)和承載狀況進行受力分析承載狀況進行受力分析。l為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計成常聯(lián)接結(jié)合面的