第5章-螺紋連接和螺旋傳動(dòng)-大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)精美課件

第5章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)§5－1螺紋§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件§5－3螺紋連接的預(yù)緊§5－5螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算§5－7螺栓的材料和許用應(yīng)力§5－8提高螺栓連接強(qiáng)度的措施§5－9螺旋傳動(dòng)§5－4螺紋連接的防松§5－6螺栓組連接的設(shè)計(jì)江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授第5章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)§5－1螺紋§5－2螺紋連接的1潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成§5－1螺紋d2螺旋線——一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋——一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成§5－1螺紋2按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)3潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋的牙型潘存云教授研制矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o潘存云教授研制潘存云教授研制江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋4潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋潘存云教授研制左旋螺紋江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線5潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋一般:n≤4PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:S=n

P單線螺紋多線螺紋江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的6按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回7潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云8按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回9連接螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授連接螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制江漢大學(xué)專用10按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回11潘存云教授研制圓柱螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制管螺紋江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制圓柱螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制管12ψ潘存云教授研制(3)中徑d2

也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。βd1d2d(1)大徑d

與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2)小徑d1

與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4)螺距P

相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5)導(dǎo)程S(6)螺紋升角ψ

中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tanψ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

αβψπd2SS=nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2(8)接觸高度

h

內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授ψ潘存云教授研制(3)中徑d2也是一個(gè)假想圓柱的直徑，13普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。60?螺紋的精度等級(jí):A級(jí)B級(jí)C級(jí)公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的連接用于一般連接，最常用粗牙螺紋應(yīng)用最廣。細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高缺點(diǎn)：不耐磨，易滑扣。應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙dP細(xì)牙dP細(xì)牙江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以14潘存云教授研制潘存云教授研制梯形螺紋：梯形鋸齒形30o3o30o為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側(cè)角β比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時(shí)，梯形螺紋可消除因摩擦而產(chǎn)生的間隙，應(yīng)用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，但只適合單向傳動(dòng)。鋸齒形螺紋:常用于傳動(dòng)。β=15oβ=3o粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基本尺寸見(jiàn)后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）。螺紋的基本尺寸：江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制梯形螺紋：梯形鋸齒形30o315潘存云教授研制直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸mm30.52.6752.459公稱直徑（大徑）粗牙細(xì)牙

D

d螺距P中徑D2d2小徑D2d2螺距P

40.73.5453.24250.83.5454.1340.350.5615.3504.91881.257.1886.647101.59.0268.3761.25,10.75121.7510.86310.1061.5,1.250.5(14)212.70111.8351.5,116214.70113.835(18)2.516.37615.294202.518.37617.294(20)2.520.37619.29424322.05220.752(27)325.05223.752303.527.72726.2112,1.5,1注：括號(hào)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D2、d2——內(nèi)、外螺紋中徑D、d

——內(nèi)、外螺紋大徑P——螺距標(biāo)記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑24、螺距3)M24×1.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4D

dD2

d2D1

d1P/2P/430?60?90?江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸mm316潘存云教授研制細(xì)牙普通螺紋基本尺寸mm螺距P中徑D2、d2小徑D1、d10.35d-1+0.773d-1+0.6210.5d-1+0.675d-1+0.4590.75d-1+0.513d-1+0.1881d-1+0.35d-2+0.9181.25d-1+0.188d-2+0.6471.5d-1+0.026d-2+0.3762d-2+0.701d-3+0.8353d-2+0.052d-4+0.752江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制細(xì)牙普通螺紋基本尺寸mm螺距P17潘存云教授研制潘存云教授研制梯形螺紋基本尺寸mm標(biāo)記示例：Tr48×8(梯形螺紋，直徑48，螺距8)P

h3=H4

ac

第1系列第2系列D2d2

D1

螺距螺紋牙高牙頂間隙公稱直徑d中徑內(nèi)螺紋小徑

126.50.590、10085、95d-6d-12105.50.540、70、8038、42、65d-5d-1086.50.548、5246、50d-4d-842.250.2516、2018d-2d-452.750.2524、2822、26d-2.5d-562.250.532、3630、34d-3d-6內(nèi)螺紋外螺紋dPR1R2D1D4H1D2d2d3acac30?

H4R2江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制梯形螺紋基本尺寸mm標(biāo)記18潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dd2d1P用螺紋密封的管螺紋普通細(xì)牙螺紋管螺紋非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁α=55?）用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁α=55?）60?圓錐管螺紋公稱直徑——管子的公稱通徑。強(qiáng)調(diào)與普通螺紋不同55?55?非螺紋密封的管螺紋dd2d1Pφ2φ江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dd19§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長(zhǎng)度l1鉸制孔用螺栓靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;鉸制孔用螺栓l1≈d;螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到被連接件邊緣的距離e=d+(3~6)mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制d孔與螺桿之間留有間隙潘存云教授研制潘存云教授研制江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件一、螺紋連接的基本類20潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型螺釘連接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：aee雙頭螺柱連接

連接件厚，允許拆裝。鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1、e、a與螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難?！?－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件d江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋連接的21潘存云教授研制一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型螺釘連接雙頭螺柱連接緊定螺釘連接緊定螺釘§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件潘存云教授研制江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制一、螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型螺釘22潘存云教授研制潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭LdL0小六角頭江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件螺栓23dL0L1LL1

——座端長(zhǎng)度L0

——螺母端長(zhǎng)度二、螺紋緊固件螺紋緊固件雙頭螺柱螺栓江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授dL0L1LL1——座端長(zhǎng)度L0——螺母端長(zhǎng)度二、螺紋緊24二、螺紋緊固件螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授二、螺紋緊固件螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺25潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺紋緊固件潘存云教授研制地腳螺栓潘存云教授研制起吊螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋連接T型螺栓江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺紋緊固件潘存云教授研制地腳螺栓26二、螺紋緊固件螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國(guó)標(biāo)羅列有６０余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋連接六角螺母六角扁螺母六角厚螺母潘存云教授研制圓螺母江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授二、螺紋緊固件螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限27潘存云教授研制其它螺母：江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制其它螺母：江漢大學(xué)專用28潘存云教授研制其它螺母：江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制其它螺母：江漢大學(xué)專用29墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。專用螺紋連接江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘30§5－3螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限ss的80%。一、概述一般螺紋連接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)轭A(yù)緊力的大小對(duì)螺紋連接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。碳素鋼螺栓：F0≤(0.6~0.7)σsA1合金鋼螺栓：F0≤(0.5~0.6)σsA1A1——危險(xiǎn)截面積，A1≈πd21/4江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授§5－3螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需要31二、

擰緊力矩T1——克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；T2——克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)預(yù)緊力為F0

或預(yù)緊力（不受軸向載荷）fc——摩擦因子。無(wú)潤(rùn)滑時(shí)取fc=0.15Rf——支撐面摩擦半徑。rf=(dw+d0)/4簡(jiǎn)化公式

適用于M10~M60的粗牙螺紋，f’=0.15,fc=0.15,

T≈0.2F0dFa是由連接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊

可靠，應(yīng)取：總力矩注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用大于M12的螺栓。Fad0dT江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授二、擰緊力矩T1——克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；T232測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法:連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓連接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。F定力矩扳手通常螺紋連接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。(1)憑手感經(jīng)驗(yàn)(2)測(cè)力矩扳手(3)定力矩扳手(4)測(cè)定伸長(zhǎng)量潘存云教授研制LSLMLS江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法:連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜33尼龍圈鎖緊螺母連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓連接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的方法1.利用附加摩擦力防松彈簧墊圈對(duì)頂螺母§5－3螺紋連接的防松防松——防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授尼龍圈鎖緊螺母連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫34開(kāi)口銷與六角開(kāi)槽螺母串聯(lián)鋼絲2.采用專門防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈潘存云教授研制潘存云教授研制江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授開(kāi)口銷與六串聯(lián)鋼絲2.采用專門防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈35沖點(diǎn)防松法3.其它方法防松1~1.5P用沖頭沖2至3點(diǎn)粘合法防松涂粘合劑江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授沖點(diǎn)防松法3.其它方法防松1~1.5P用沖頭沖2至3點(diǎn)粘合36§5－5螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓連接的主要失效形式滑扣

因經(jīng)常拆裝受拉螺栓塑性變形螺紋部分疲勞斷裂受剪螺栓剪斷壓潰螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸——軸向變載荷斷裂江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授§5－5螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓連接的主要失效形式滑扣37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(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓連接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件式中d1——螺紋小徑mm，[σ]——許用應(yīng)力二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算FaFa力除以面積設(shè)計(jì)公式裝配時(shí)需要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接3.承受工作剪力的緊螺栓連接裝配時(shí)不須要擰緊江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授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(qiáng)度原38螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。拉應(yīng)力1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力對(duì)于M10~M64的普通鋼制螺紋，可?。篢anρ’≈f‘=0.17，d2/d1=1.04~1.08,tanρ’≈0.5得：

τ≈0.5σ分母為抗剪截面系數(shù)計(jì)算應(yīng)力由此可見(jiàn)，對(duì)于M10~M64普通螺紋的鋼制緊螺栓連接，在擰緊時(shí)，雖然同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)，可以只考慮拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將預(yù)緊力增大30%來(lái)考慮扭轉(zhuǎn)的影響。強(qiáng)度條件江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。拉應(yīng)力1.僅承39潘存云教授研制潘存云教授研制當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，預(yù)緊力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C——可靠性系數(shù)，常取C=1.1~1.3預(yù)緊力F0

f——摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取f=0.1~0.15m——結(jié)合面數(shù)上圖m=1,下圖m=2若取f=0.15，C=1.2,m=1,則F0

≥8F→結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，預(yù)緊40潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FF/2F/2潘存云教授研制D2.受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接改進(jìn)措施：(1)采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用(2)采用無(wú)間隙的鉸制孔用螺栓。設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為pπD2/4F

=ZpFF江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存41潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制預(yù)緊狀態(tài)潘存云教授研制特別注意，軸向載荷：F2≠

F0+F加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長(zhǎng)λb→被連接件受壓縮短λm加載F

后:螺栓總伸長(zhǎng)量增加為總拉力為被連接件壓縮量減少為

殘余預(yù)緊力減少為F1

很顯然F1<F0被連接件放松了?λ+λbλm-?λF0F0受載變形松弛狀態(tài)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F2F2F2=F+F1F1F1FFλmλb?λ?λ

F0F0江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存42潘存云教授研制潘存云教授研制λb?λ連接件變形力螺栓變形力?Fb?Fm螺栓變形力F2F1FF0F0F0λbarctanCbarctanCmλmλm江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制λb?λ連接件變形力螺栓變形力?43力螺栓變形arctanCb潘存云教授研制——相對(duì)剛度系數(shù)F=?Fb+?Fm=(Cb+Cm

)?δCb+CmCbF2=F0+FCb+CmCbF1=F0

–F

1-F1=F0-?F=F0

-Cm

?δF2=F0

+?Fb=F0

+Cb

?δCb+CmF?λ=FF2?FbF0?λ代入得：表5－4螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)墊片類型金屬墊片或無(wú)墊片皮革銅皮石棉橡膠0.2~0.30.70.80.9Cb+CmCb?FmF1江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授力螺栓變形arctanCb潘存云教授研制——相對(duì)剛度系數(shù)F=44靜強(qiáng)度條件重要場(chǎng)合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)公式當(dāng)工作拉力在0~F之間變化時(shí)，螺栓所受總拉力在F0

~F2之間變化。F2

F0

θm

θbF若不考慮摩擦力矩的影響，有江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授靜強(qiáng)度條件重要場(chǎng)合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)公式45DI因?yàn)棣襪in=const,應(yīng)力工作點(diǎn)M落在ODGI區(qū)域內(nèi)，依據(jù)疲勞強(qiáng)度理論有其中σ-1tc——螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限。疲勞極限σ-1

σ-1tc10160~220120~150Q215170~220120~16035220~300170~22045250~340190~25040Cr320~440240~340材料Ψσ——材料特性系數(shù)碳素鋼ψσ

=0.1~0.2合金鋼ψσ

=0.3~0.3σminσ-1eσ-1σaσmOCAσSGMM’3Kσ

——綜合影響系數(shù)S

——安全系數(shù)見(jiàn)下頁(yè)江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授DI因?yàn)棣襪in=const,應(yīng)力工作點(diǎn)M落在ODG46潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)S

碳素鋼5~44~2.52.5~2碳素鋼12.5~8.58.58.5~12.5M6~M16M16~M30M30~M60M16~M16M16~M30M30~M60不控制預(yù)緊力的計(jì)算控制預(yù)緊力的計(jì)算受載類型靜載荷變載荷松螺栓連接1.2~1.7合金鋼5.7~55~3.43.4~3合金鋼10~6.86.86.8~101.2~1.51.2~1.5(Sa=2.5~4)鋼：Sτ=2.5，Sp=1.25鋼：Sτ=3.5~5，Sp=1.5鑄鐵：Sp=2.0~2.5鑄鐵：Sp=2.5~3鉸制孔用螺栓連接受軸向及橫向載荷的普通螺栓連接緊螺栓連接江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)S碳素鋼5~47潘存云教授研制潘存云教授研制這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來(lái)承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無(wú)間隙，接觸表面受擠壓。在連接接合面處，螺栓桿則受剪切。3．承受工作剪力的緊螺栓連接螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為F——螺栓所受的工作剪力，單位為N；Lmin鉸制孔用螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin≥1.25d0d0——螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin——螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm。江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪48§5－6螺栓組連接的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和連接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式?！鵀榱吮阌诩庸ぶ圃旌蛯?duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀圓形圓環(huán)形矩形矩形框三角形江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授§5－6螺栓組連接的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)49潘存云教授研制▲螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理FF(1)對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置８?jìng)€(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理(2)當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制▲螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理FF(1)對(duì)于50潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dhD▲螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間(3)當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗剪零件來(lái)承受橫向載荷。潘存云教授研制潘存云教授研制60?CCEE60?扳手空間的尺寸見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB潘存云教授研制江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存51對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。t0潘存云教授研制螺栓間距t0工作壓力/MPa7d5d4.54d3.53dt0/mm≤1.61.6~44~1010~1616~2020~30d▲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4、6、8等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于52潘存云教授研制支承面傾斜采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平保證被連接件，螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直。對(duì)于在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座。當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈等。▲避免螺栓承受附加的彎曲載荷切削加工支承面支承面傾斜潘存云教授研制江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制支承面傾斜采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存53二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的:根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。受力分析時(shí)所作假設(shè):

(1)所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；(3)受載后連接接合面仍保持為平面。受力分析的類型：(2)螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受軸向載荷受傾覆力矩M江漢大學(xué)專用作者：潘存云教授二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的:受力分析時(shí)所作假設(shè):54（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為（2）對(duì)于普通螺栓連接，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有式中z為