第七章螺紋連接

1、1、可拆卸連接：可拆卸連接：拆開時(shí)不破壞連接件和被連接件。拆開時(shí)不破壞連接件和被連接件。例如：螺紋連接、鍵聯(lián)結(jié)、銷連接等例如：螺紋連接、鍵聯(lián)結(jié)、銷連接等 2、不可拆卸連接：、不可拆卸連接： 拆開時(shí)會(huì)破壞連接件或被連接件。拆開時(shí)會(huì)破壞連接件或被連接件。 例如：焊接、鉚接、粘接等。例如：焊接、鉚接、粘接等。常用連接方式常用連接方式 第七章第七章 螺紋連接螺紋連接主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1.1.螺紋連接的基本知識(shí)螺紋連接的基本知識(shí)2.2.螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松3.3.單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算（單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算（重點(diǎn)重點(diǎn)）4.4.螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)

2、例分析（難點(diǎn)）（難點(diǎn)）5.5.提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施一、螺紋的主要參數(shù)二、螺紋聯(lián)接件主要類型機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接二、螺紋聯(lián)接件主要類型二、螺紋聯(lián)接件主要類型標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件v1.1.螺栓螺栓普通螺栓普通螺栓 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓v2.2.雙頭螺栓雙頭螺栓v3.3.螺釘螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接螺釘緊定螺釘、自攻螺釘緊定螺釘、自攻螺釘螺紋聯(lián)接件通過組合形成螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接件通過組合形成螺紋聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接1. 1. 螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺紋連接螺紋連接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)

3、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：靠擰入零件螺紋孔靠擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住中的螺釘末端頂住另一個(gè)零件的表面，另一個(gè)零件的表面，或者頂入相應(yīng)的凹或者頂入相應(yīng)的凹坑中，將零件固定?？又?，將零件固定。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁件聯(lián)接薄壁件聯(lián)接螺紋連接螺紋連接螺紋聯(lián)接件實(shí)物螺紋聯(lián)接件實(shí)物7.2 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松1 1、預(yù)緊的作用：、預(yù)緊的作用： 預(yù)緊可使連

4、接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力預(yù)緊可使連接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F F0 0的作用，以防止連接受載后被連接件之間出現(xiàn)間隙的作用，以防止連接受載后被連接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松?；驒M向滑移。預(yù)緊也可以防松。2 2、控制預(yù)緊力的目的：在于增加連接的可靠性、緊、控制預(yù)緊力的目的：在于增加連接的可靠性、緊 密性和防松能力。密性和防松能力。預(yù)緊力過大，會(huì)使連接超載。預(yù)緊力過大，會(huì)使連接超載。預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致連接失效。預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致連接失效。重要的螺栓應(yīng)控制預(yù)緊力。重要的螺栓應(yīng)控制預(yù)緊力。一、螺紋連接的預(yù)緊一、螺紋連接的預(yù)緊擰緊螺母時(shí)的力矩和預(yù)緊力擰緊螺母時(shí)的力矩和預(yù)緊

5、力3、擰緊力矩和預(yù)緊力的計(jì)算、擰緊力矩和預(yù)緊力的計(jì)算21TTT2)tan(201dFTv)4(012dDfcFTo螺紋副摩擦力矩螺紋副摩擦力矩螺母與被連件摩擦力矩螺母與被連件摩擦力矩?cái)Q緊力矩?cái)Q緊力矩dFT02 . 0dTF2 . 00 當(dāng)鋼制螺紋當(dāng)鋼制螺紋M10M68時(shí)，由螺紋幾何關(guān)系和時(shí)，由螺紋幾何關(guān)系和摩擦系數(shù)可得：摩擦系數(shù)可得： F F0 0大小可以根據(jù)螺栓的受力情況和連接的工作要求大小可以根據(jù)螺栓的受力情況和連接的工作要求決定，一般規(guī)定，擰緊后不超過螺紋連接件材料屈服強(qiáng)決定，一般規(guī)定，擰緊后不超過螺紋連接件材料屈服強(qiáng)度的度的8080。v定力矩扳手定力矩扳手v測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手機(jī)械設(shè)計(jì)

6、基礎(chǔ)聯(lián)接4、裝配時(shí)控制預(yù)緊力的方法、裝配時(shí)控制預(yù)緊力的方法定力矩扳手定力矩扳手二、二、螺紋連接的防松螺紋連接的防松（一）（一） 、摩擦防松、摩擦防松1 、雙螺母、雙螺母在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，保證摩擦力。保證摩擦力。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便?？煽啃圆桓?。可靠性不高。用于平穩(wěn)、低速、重載。用于平穩(wěn)、低速、重載。2 、彈簧墊圈、彈簧墊圈 其反彈力使螺紋間保持一定壓其反彈力使螺紋間保持一定壓力，切口處的尖端也能阻止螺母轉(zhuǎn)力，切口處的尖端也能阻止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)脫落。動(dòng)脫落。 不十分可靠，用于不太重要的不十分可靠，用于不太重要的連接。連接。3 、鎖緊螺母、鎖緊螺母鑲嵌

7、彈性環(huán)或尼龍圈鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈擠入螺紋中橢圓口螺擠入螺紋中橢圓口螺母。母。（二）、（二）、 機(jī)械防松機(jī)械防松 1 、開口銷、開口銷2 、止動(dòng)墊圈、止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈3 、串聯(lián)鋼絲、串聯(lián)鋼絲（三）、（三）、 永久防松永久防松焊接焊接 沖點(diǎn)沖點(diǎn) 涂膠涂膠v問題：?jiǎn)栴}：v為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接7.37.3、螺栓聯(lián)接的計(jì)算、螺栓聯(lián)接的計(jì)算松螺栓聯(lián)接：松螺栓聯(lián)接：無預(yù)緊力，只有工作拉力無預(yù)緊力，只有工作拉力緊螺栓聯(lián)接：緊螺栓聯(lián)接：有預(yù)緊力，還有工作拉力有預(yù)緊力，還有工作拉力1 失效形式失效形式2 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步

8、驟3 松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)4 緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓組聯(lián)接螺栓組聯(lián)接1 失效形式失效形式v失效形式：失效形式：v 1. 螺栓桿拉斷（普通螺栓）螺栓桿拉斷（普通螺栓）v 2. 螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓）螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓）v 3. 經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣v普通螺栓主要為普通螺栓主要為螺紋部分發(fā)生斷裂螺紋部分發(fā)生斷裂v受剪螺栓受剪螺栓(鉸制孔螺

9、栓鉸制孔螺栓)主要為壓潰和剪切主要為壓潰和剪切機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接2 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟一般設(shè)計(jì)步驟：一般設(shè)計(jì)步驟：v螺栓組受力和失效分析螺栓組受力和失效分析找出受力最大的螺栓找出受力最大的螺栓 單個(gè)螺栓單個(gè)螺栓受力分析和失效分析受力分析和失效分析 單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算確定螺栓的尺確定螺栓的尺寸（直徑、長(zhǎng)度）寸（直徑、長(zhǎng)度）v試算法：試算法：先選定一個(gè)螺栓直徑先選定一個(gè)螺栓直徑d 查查 計(jì)算計(jì)算d1。v若若d1與與d1（假定的小徑）相近，則合用；否則再選（假定的小徑）相近，則合用；否則再選機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接3 松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)v受載荷形式受載荷形式軸向拉伸軸向拉伸(工作

10、拉力工作拉力F)v失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (靜、疲勞靜、疲勞)v設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證螺栓拉伸強(qiáng)度保證螺栓拉伸強(qiáng)度v強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： v設(shè)計(jì)計(jì)算方法：設(shè)計(jì)計(jì)算方法：v校核式校核式 :v設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 214dFAF41Fd F4 緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1) 僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接v受載荷形式受載荷形式擰緊后擰緊后:軸向拉伸軸向拉伸(工作拉力工作拉力F0)v 擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸F0、扭力、扭力Tv失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (拉、扭綜合作用拉、扭綜合作用)v設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證螺栓拉伸強(qiáng)度保證螺栓拉伸強(qiáng)度

11、v強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： v設(shè)計(jì)計(jì)算方法：設(shè)計(jì)計(jì)算方法：v校核式校核式 :機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接TF0F0擰緊力矩?cái)Q緊力矩T T剪應(yīng)力剪應(yīng)力預(yù)緊拉力預(yù)緊拉力F Fo o拉應(yīng)力拉應(yīng)力5 .0 3 . 1)5 . 0(332222 4/3 . 121dFox1.341Fodv設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式:(2).(2).橫向載荷的螺栓聯(lián)接計(jì)算橫向載荷的螺栓聯(lián)接計(jì)算主要防止被聯(lián)接件錯(cuò)動(dòng)主要防止被聯(lián)接件錯(cuò)動(dòng) QpQpRRRRLmind0特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓力力( (F0) )產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷，產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷，保證聯(lián)接可靠保證聯(lián)接可靠( (不產(chǎn)生相對(duì)滑移不產(chǎn)生相對(duì)滑移)

12、 )的的條件為：條件為： F0fFR 即即 F0fm=kfFR1 1）普通螺栓聯(lián)接：）普通螺栓聯(lián)接：FR 橫向外載荷橫向外載荷 m接縫界面數(shù)目、接縫界面數(shù)目、f為摩擦系數(shù)為摩擦系數(shù) Kf防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)）防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)） Kf=1.11.3 分析：由上式可知，當(dāng)分析：由上式可知，當(dāng)F FR R=0.15,m=1,K=0.15,m=1,Kf f=1.1=1.1則則F F0 0=7=7FR，說明，說明這種聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動(dòng)變載下工作極不可靠，這種聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動(dòng)變載下工作極不可靠，因此應(yīng)設(shè)法避免。因此應(yīng)設(shè)法避免。 為增加可靠性，減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高承載能力為增加

13、可靠性，減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高承載能力可采用如下減載裝置：可采用如下減載裝置： a)a)減載銷減載銷 b)b)減載套筒減載套筒 c)c)減載鍵減載鍵求出F0以后按右式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接v受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力扭力T(預(yù)緊力小，計(jì)算時(shí)可忽略預(yù)緊力小，計(jì)算時(shí)可忽略)v 工作時(shí)：工作時(shí)：橫向載荷橫向載荷Fv失效形式失效形式側(cè)面壓潰及螺栓剪切側(cè)面壓潰及螺栓剪切v設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證擠壓、剪切強(qiáng)度保證擠壓、剪切強(qiáng)度v強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件： p p、 v設(shè)計(jì)計(jì)算方法：設(shè)計(jì)計(jì)算方法：v擠壓強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：v剪切強(qiáng)度：

14、剪切強(qiáng)度：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接min0ppLdF 420 dF討論：討論：v普通螺栓受橫向載荷普通螺栓受橫向載荷F時(shí)，為保證結(jié)合面時(shí)，為保證結(jié)合面不發(fā)生滑移，靠結(jié)合面的摩擦力抵抗不發(fā)生滑移，靠結(jié)合面的摩擦力抵抗Fv預(yù)緊力預(yù)緊力Fs的大小，根據(jù)接合面不發(fā)生滑移的大小，根據(jù)接合面不發(fā)生滑移的條件確定的條件確定vf=0.2時(shí)，時(shí)，F(xiàn)S=6Fv結(jié)論：結(jié)論：v橫向載荷過大的情況下，不適宜用普通螺栓橫向載荷過大的情況下，不適宜用普通螺栓v宜采用鉸制孔螺栓宜采用鉸制孔螺栓v必須采用普通螺栓時(shí)，應(yīng)配合必須采用普通螺栓時(shí)，應(yīng)配合減載銷、鍵或減載套筒減載銷、鍵或減載套筒使用使用v減載裝置強(qiáng)度計(jì)算同鉸制孔螺栓計(jì)算減載裝

15、置強(qiáng)度計(jì)算同鉸制孔螺栓計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接FSFsFFTx1.341 SFd FFf2.10(3)(3)、承受軸向靜載荷的緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算、承受軸向靜載荷的緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有F F0 0；工作后加上工作載荷；工作后加上工作載荷F F 工作前、工作中載荷變化工作前、工作中載荷變化工作原理：靠螺桿抗拉強(qiáng)度傳遞外載工作原理：靠螺桿抗拉強(qiáng)度傳遞外載F解決問題：解決問題： a) a) 保證安全可靠的工作，保證安全可靠的工作，F(xiàn) F0 0= =？ b) b) 工作時(shí)螺栓總載荷，工作時(shí)螺栓總載荷， F=F=？ 分析：分析： 圖圖1 1，螺母未擰緊螺栓螺母松馳

16、狀態(tài)，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài)，螺栓與被連接件均不受力。螺栓與被連接件均不受力。 QpQpQpQpQ pQ pQ pQ pFbmbm 圖，圖，擰緊擰緊預(yù)緊狀態(tài)預(yù)緊狀態(tài) 凸緣凸緣壓壓m F F0 栓桿栓桿拉拉b FF0 0 圖圖7.15b7.15b所示為螺栓被擰所示為螺栓被擰緊后，螺栓受預(yù)緊力緊后，螺栓受預(yù)緊力F F0 0，被，被聯(lián)接件受預(yù)緊壓力聯(lián)接件受預(yù)緊壓力F F0 0的作用的作用而產(chǎn)生壓縮變形而產(chǎn)生壓縮變形ll的情況。的情況。 圖圖3 3，加載加載F F后后工作狀態(tài)工作狀態(tài)圖圖7.15c7.15c所示為螺栓受到軸向所示為螺栓受到軸向外載荷外載荷( (因氣缸內(nèi)壓力而引起因氣缸內(nèi)壓力而引起的

17、的)F)F作用時(shí)的情況，螺栓被拉作用時(shí)的情況，螺栓被拉伸，變形增量為伸，變形增量為2 2，根據(jù)變，根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，形協(xié)調(diào)條件， 2即等于被聯(lián)即等于被聯(lián)接件壓縮變形的減少量。此時(shí)接件壓縮變形的減少量。此時(shí)被聯(lián)接件受到的壓縮力將減小被聯(lián)接件受到的壓縮力將減小為為F F/ /0 0，稱為殘余預(yù)緊力。顯然，稱為殘余預(yù)緊力。顯然，為了保證按聯(lián)接件間密封可靠。為了保證按聯(lián)接件間密封可靠。應(yīng)使：應(yīng)使：FFF0此時(shí)螺栓所受的軸向總拉力此時(shí)螺栓所受的軸向總拉力F F應(yīng)為其所應(yīng)為其所受的工作載荷受的工作載荷F F與殘余預(yù)緊力與殘余預(yù)緊力F F 0 0之和之和。五、螺栓材料和許用應(yīng)力五、螺栓材料和許用應(yīng)力v材料：

18、材料：一般用途：一般用途：低碳鋼或中碳鋼低碳鋼或中碳鋼 (3545及及Q235Q275)重要聯(lián)接：重要聯(lián)接：合金鋼（合金鋼（ 40Cr、30CrMnTi ）v國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)(GB/T 3098.1_2000)規(guī)定螺栓按材料的力學(xué)性能分出十個(gè)等級(jí)：規(guī)定螺栓按材料的力學(xué)性能分出十個(gè)等級(jí)：v3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9v規(guī)則：規(guī)則：小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示 B/100, 小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示10 S/ Bv如：如：5.8級(jí)：表示級(jí)：表示 B=500MPa ， S=400MPav許用應(yīng)力：許用應(yīng)力：表表7-1機(jī)械設(shè)計(jì)

19、基礎(chǔ)聯(lián)接v計(jì)算螺栓小徑時(shí)采用試算法來選用計(jì)算螺栓小徑時(shí)采用試算法來選用s s 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組連接的受力分析與計(jì)算螺栓組連接的受力分析與計(jì)算7.4 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì) 1 、連接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單、連接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀幾何形狀2、 螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理3 、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距扳手空間扳手空間4、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng) 取取4, 6, 8等等偶數(shù)，以便鉆孔時(shí)在圓周上分度和畫線偶數(shù)，以便

20、鉆孔時(shí)在圓周上分度和畫線5 、避免螺栓承受偏心載荷避免螺栓承受偏心載荷產(chǎn)生偏心載荷的原因產(chǎn)生偏心載荷的原因斜墊圈的應(yīng)用斜墊圈的應(yīng)用凸面和沉頭座的應(yīng)用凸面和沉頭座的應(yīng)用避免偏載的結(jié)構(gòu)避免偏載的結(jié)構(gòu)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(jì)螺栓組連接的受力分析與設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)5-4 螺栓組聯(lián)接受力分析一、承受軸向載

21、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(jì)算。不通過螺栓組的形心，應(yīng)向形心平移后再計(jì)算。螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)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

22、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(duì)滑動(dòng)，保證被聯(lián)接件不相對(duì)滑動(dòng)，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(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)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(jìn)行分別進(jìn)行剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度和和擠壓強(qiáng)擠壓強(qiáng)度度計(jì)算。

23、計(jì)算。螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)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(dòng)的趨勢(shì)，螺栓形心轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，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(shí)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(dòng)，須滿足動(dòng)，須滿足zrfFrfFrfF02010 KT則所需預(yù)緊力則所需預(yù)緊力0F)(21zfrrrfTK 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)r

24、 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(shí)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，得最大工作剪力最大工作剪力22221maxmaxzsrrrTrF zszssrFrFrF 2211即即螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)受翻轉(zhuǎn)力矩M時(shí)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

25、 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(dòng)的趨勢(shì)。轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。 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(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)受翻轉(zhuǎn)力矩M時(shí)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：

26、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(shí)際中，螺栓組往往同時(shí)承受兩種或?qū)嶋H中，螺栓組往往同時(shí)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(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì) 工作時(shí)承受工作時(shí)承受外載荷外載荷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7.5 提高螺紋連接強(qiáng)

27、度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施 螺紋聯(lián)接組的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，通常是先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，通常是先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jìn)行受力分析承載狀況進(jìn)行受力分析。l為了便于加工制造和對(duì)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(duì)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(jì)成常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。軸對(duì)稱的簡(jiǎn)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

28、時(shí)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(shí)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。 改善螺紋牙間的載荷分配改善螺紋牙間的載荷分配提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施5-5 提高螺栓強(qiáng)度的措施 工作中，螺栓受拉，螺母受壓，從而產(chǎn)生螺距差，導(dǎo)工作中，螺栓受拉，螺母受壓，從而產(chǎn)生螺距差，導(dǎo)致旋合的

29、致旋合的各圈螺紋牙受載各圈螺紋牙受載不均。不均。提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施改善螺紋牙間的載荷分配改善螺紋牙間的載荷分配螺栓受拉伸，其螺紋的螺距增大；螺栓受拉伸，其螺紋的螺距增大；螺母受壓縮，其螺紋的螺距減小。螺母受壓縮，其螺紋的螺距減小。約有約有1/3的載荷集中作用在的載荷集中作用在第一圈，第八圈以后的螺第一圈，第八圈以后的螺紋牙幾乎不承受載荷紋牙幾乎不承受載荷 、懸置螺母、懸置螺母螺桿與懸置螺母同時(shí)受拉螺桿與懸置螺母同時(shí)受拉力，使兩者變形協(xié)調(diào)，可使旋力，使兩者變形協(xié)調(diào)，可使旋合螺紋牙的載荷均勻分配。合螺紋牙的載荷均勻分配。提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施、環(huán)槽螺

30、母、環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母和螺栓在支承面處的變環(huán)槽螺母和螺栓在支承面處的變形性質(zhì)相同（均受拉），從而改形性質(zhì)相同（均受拉），從而改善了旋合圈螺紋的受載狀況。善了旋合圈螺紋的受載狀況。 、內(nèi)斜螺母、內(nèi)斜螺母將螺母旋入端制成將螺母旋入端制成10 15 的內(nèi)錐，的內(nèi)錐，使螺栓受力較大的螺紋圈之受力點(diǎn)外使螺栓受力較大的螺紋圈之受力點(diǎn)外移，螺栓疲勞強(qiáng)度可提高約移，螺栓疲勞強(qiáng)度可提高約20%。 減小螺栓的應(yīng)力幅減小螺栓的應(yīng)力幅增加螺栓的長(zhǎng)度增加螺栓的長(zhǎng)度減小無螺紋部分螺桿的直徑減小無螺紋部分螺桿的直徑螺桿制成中空結(jié)構(gòu)（柔性螺栓）螺桿制成中空結(jié)構(gòu)（柔性螺栓） 在螺母下安裝彈性元件在螺母下安裝彈性元件 措施措施提高

31、螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施減小螺栓剛度或增大被連接件的剛度，都能使應(yīng)力幅減小減小螺栓剛度或增大被連接件的剛度，都能使應(yīng)力幅減小 采用合理的制造工藝。采用合理的制造工藝。減小附加彎曲應(yīng)力減小附加彎曲應(yīng)力冷鐓、碾壓、氮化、噴丸等工藝均可提高螺栓的強(qiáng)度。冷鐓、碾壓、氮化、噴丸等工藝均可提高螺栓的強(qiáng)度。提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施球面墊圈球面墊圈帶環(huán)腰的螺栓帶環(huán)腰的螺栓 一、鍵聯(lián)接的分類及結(jié)構(gòu)二、鍵的強(qiáng)度校核三、花鍵聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接1 松聯(lián)接松聯(lián)接（1）平鍵聯(lián)接）平鍵聯(lián)接v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):鍵兩側(cè)與鍵槽相配合鍵兩側(cè)與鍵槽相配合(靜聯(lián)接為過渡靜聯(lián)接為過渡配合配合, 動(dòng)聯(lián)接為間隙配合動(dòng)聯(lián)接為間隙配合), 上端面與輪轂上端面與輪轂鍵槽底面有間隙鍵槽底面有間隙v工作原理工作原理:兩側(cè)面是工作面，靠?jī)蓚?cè)面擠兩側(cè)面是工作面，靠?jī)蓚?cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩壓傳遞轉(zhuǎn)矩v失效形式失效形式:v靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷v動(dòng)聯(lián)接：工作面磨損動(dòng)聯(lián)接：工作面磨損v特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝折方便，對(duì)中性好，承載能力大，應(yīng)用廣泛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝折方便，對(duì)中性好，承載能力大，應(yīng)用廣泛v成對(duì)使