機械設(shè)計-螺紋聯(lián)接課件

第17章螺紋聯(lián)接與軸轂聯(lián)接學(xué)習(xí)目標(biāo)：熟悉機器聯(lián)接中常用的各種聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)、類型、性能和應(yīng)用場合，掌握設(shè)計理論和選用方法。12/27/20221機械設(shè)計第17章螺紋聯(lián)接與軸轂聯(lián)接學(xué)習(xí)目標(biāo)：12/20/20221機聯(lián)接的分類動聯(lián)接：靜聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。例如：機械原理中，各種運動副之間的聯(lián)接。在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯(lián)接。靜聯(lián)接可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個零件就可拆開的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。過盈聯(lián)接聯(lián)接12/27/20222機械設(shè)計聯(lián)接的分類動聯(lián)接：靜聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對在第17章螺紋聯(lián)接與軸轂聯(lián)接17.1螺紋聯(lián)接17.1.1螺紋聯(lián)接的類型17.1.2螺紋聯(lián)接的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則17.1.3螺紋聯(lián)接的材料及許用應(yīng)力17.1.4螺紋聯(lián)接的強度計算17.1.5提高螺紋聯(lián)接強度的措施12/27/20223機械設(shè)計第17章螺紋聯(lián)接與軸轂聯(lián)接17.1螺紋聯(lián)接17.1.3螺一.螺紋聯(lián)接的基本類型1.螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接：應(yīng)用廣泛

鉸制孔用螺栓聯(lián)接2.螺釘聯(lián)接：被聯(lián)接件之一較厚3.雙頭螺栓聯(lián)接：常拆卸4.緊定螺釘聯(lián)接：傳遞較小載荷其它：地腳螺栓聯(lián)接；吊環(huán)螺栓聯(lián)接；

T型槽螺栓聯(lián)接17.1.1螺紋聯(lián)接的類型12/27/20224機械設(shè)計一.螺紋聯(lián)接的基本類型17.1.1螺紋聯(lián)接的類型12/201.普通螺栓聯(lián)接

12/27/20225機械設(shè)計1.普通螺栓聯(lián)接12/20/20225機械設(shè)計12/27/20226機械設(shè)計12/20/20226機械設(shè)計1.鉸制孔用螺栓聯(lián)接12/27/20227機械設(shè)計1.鉸制孔用螺栓聯(lián)接12/20/20227機械設(shè)計12/27/20228機械設(shè)計12/20/20228機械設(shè)計12/27/20229機械設(shè)計12/20/20229機械設(shè)計2.雙頭螺柱聯(lián)接

12/27/202210機械設(shè)計2.雙頭螺柱聯(lián)接12/20/202210機械12/27/202211機械設(shè)計12/20/202211機械設(shè)計3.螺釘聯(lián)接

12/27/202212機械設(shè)計3.螺釘聯(lián)接12/20/202212機械12/27/202213機械設(shè)計12/20/202213機械設(shè)計3、螺釘聯(lián)接

螺釘擰入深度H:鋼或青銅H≈d鑄鐵H=(1.25∽1.5)d鋁合金H=(1.5∽2.5)d12/27/202214機械設(shè)計3、螺釘聯(lián)接螺釘擰入深度H:12/20/202214機械設(shè)4.緊定螺釘聯(lián)接

12/27/202215機械設(shè)計4.緊定螺釘聯(lián)接12/20/202215機械設(shè)計地腳螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺栓聯(lián)接

12/27/202216機械設(shè)計地腳螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺栓聯(lián)接12/20/20221T形槽螺栓聯(lián)接

12/27/202217機械設(shè)計T形槽螺栓聯(lián)接12/20/202217機械設(shè)計12/27/202218機械設(shè)計12/20/202218機械設(shè)計17.1.2螺紋聯(lián)接的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則普通螺栓主要為螺紋部分發(fā)生斷裂受剪螺栓主要為壓潰和剪切12/27/202219機械設(shè)計17.1.2螺紋聯(lián)接的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則普通螺栓主要為螺紋部

失效分析12/27/202220機械設(shè)計失效分析12/20/202220機械設(shè)計17.1.3螺紋聯(lián)接的材料及許用應(yīng)力1、螺紋聯(lián)接的材料滿足強度和塑性要求，P285表17-22、螺紋聯(lián)接的許用應(yīng)力材料的屈服極限安全系數(shù)，P286表17-5許用拉應(yīng)力許用剪應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力安全系數(shù)，P286表17-612/27/202221機械設(shè)計17.1.3螺紋聯(lián)接的材料及許用應(yīng)力1、螺紋聯(lián)接的材料材料的螺紋聯(lián)接件的常用材料：低碳鋼Q215（原A2）、10號鋼；----一般聯(lián)接中碳鋼235Q（原A3）、35、45號鋼；----一般聯(lián)接低合金鋼或合金鋼15Cr、40Cr、30CrMnTi。----承受沖擊、振動載荷墊片材料：普通墊片：Q215、15、35號鋼；彈簧墊片：65Mn。：（需熱處理）12/27/202222機械設(shè)計螺紋聯(lián)接件的常用材料：12/20/202222機械設(shè)計17.1.4螺紋聯(lián)接的強度計算一般步驟：螺栓組受力和失效分析單個螺栓組受力分析、失效分析一、松螺栓聯(lián)接的強度計算二、僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算三、受預(yù)緊力和工作拉力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算四、受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接的強度計算小結(jié)五、螺栓組聯(lián)接的強度計算12/27/202223機械設(shè)計17.1.4螺紋聯(lián)接的強度計算一般步驟：螺栓組受力和失效分析

1.受載荷形式——軸向拉伸（工作拉力F）2.失效形式——螺栓拉斷（靜、疲勞）（一）松螺栓聯(lián)接的強度計算12/27/202224機械設(shè)計（一）松螺栓聯(lián)接的強度計算12/20/202224機械設(shè)計3.設(shè)計準(zhǔn)則——保證螺栓拉伸強度4.強度條件：σ≤[σ]

5.設(shè)計計算方法：校核式（17-1）設(shè)計式6.螺栓材料許用應(yīng)力及安全系數(shù)7查手冊，求d（一）松螺栓聯(lián)接的強度計算12/27/202225機械設(shè)計3.設(shè)計準(zhǔn)則——保證螺栓拉伸強度（一）松螺栓聯(lián)接的強度計算1拉應(yīng)力

剪應(yīng)力近似處理(二）僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算Q0Q012/27/202226機械設(shè)計(二）僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算Q0Q012/2

應(yīng)力合成：強度條件：

設(shè)計公式：

12/27/202227機械設(shè)計12/20/202227機械設(shè)計三、受預(yù)緊力和工作拉力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算QeQe12/27/202228機械設(shè)計三、受預(yù)緊力和工作拉力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算QeQe12分析受力和變形關(guān)系

Q==Q0+Qe

12/27/202229機械設(shè)計分析受力和變形關(guān)系

Q==Q0+Qe

1受力和變形關(guān)系

12/27/202230機械設(shè)計受力和變形關(guān)系12/20/202230機械設(shè)計12/27/202231機械設(shè)計12/20/202231機械設(shè)計受力變形線圖（P284圖17-13）12/27/202232機械設(shè)計受力變形線圖（P284圖17-13）12/20/20223212/27/202233機械設(shè)計12/20/202233機械設(shè)計受力變形線圖（P284圖17-13）為降低螺栓的受力，提高承載能力應(yīng)使螺栓的相對剛度值盡量小些，取較硬的墊片12/27/202234機械設(shè)計受力變形線圖（P284圖17-13）為降低螺栓的受力，提高承

由圖可得：螺栓的剛度被聯(lián)接件的剛度螺栓總拉力：防止受載后接合面產(chǎn)生縫隙，殘余預(yù)緊力可取 ：緊密性載荷不穩(wěn)定載荷穩(wěn)定1.5~1.8Qe0.6~1.0Qe0.2~0.6Qe12/27/202235機械設(shè)計由圖可得：螺栓的剛度被聯(lián)接件的剛度螺栓總拉力：預(yù)緊力（17-9）用金屬墊片或無墊片時取0.7~0.8用軟墊片時取0.1~0.312/27/202236機械設(shè)計預(yù)緊力

螺栓拉伸強度條件：（17-7）設(shè)計公式：（17-8）12/27/202237機械設(shè)計12/20/202237機械設(shè)計四、受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接的強度計算預(yù)緊力很小，強度計算時可不考慮；失效形式：側(cè)面壓潰及螺栓剪切預(yù)緊力很小，強度計算時可不考慮；失效形式：側(cè)面壓潰及螺栓剪切12/27/202238機械設(shè)計四、受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接的強度計算預(yù)緊力很小，強度計算受工作剪力的鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算擠壓強度條件：剪切強度條件螺栓與孔壁擠壓面最小高度RRdsn為螺栓數(shù)m為接合面數(shù)12/27/202239機械設(shè)計受工作剪力的鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算擠壓強度條件：剪切強度條受工作剪力的普通螺栓聯(lián)接的強度計算受力平衡條件或m——接合面數(shù)；K——可靠性系數(shù)取1.1~1.3，f為摩擦系數(shù)，材料為鋼和鑄鐵時取0.10~0.15為保證接合面有足夠的摩擦，螺栓必須先預(yù)緊RR12/27/202240機械設(shè)計受工作剪力的普通螺栓聯(lián)接的強度計算受力平衡條件或m——接合面單個螺栓強度計算小結(jié)鉸制孔螺栓強度計算普通螺栓強度計算1.松螺栓強度計算2.僅受預(yù)緊力的螺栓強度計算3.受預(yù)緊力和工作載荷的螺栓強度計算4.受剪螺栓的強度計算12/27/202241機械設(shè)計單個螺栓強度計算小結(jié)鉸制孔螺栓強度計算1.松螺栓強度計算2螺栓組受力分析的幾點假設(shè)所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同；螺栓組的對稱中心和聯(lián)接接合面形心重合；受載荷后，螺栓組聯(lián)接的接合面仍為平面。五、螺栓組聯(lián)接的強度計算12/27/202242機械設(shè)計螺栓組受力分析的幾點假設(shè)所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均五、螺栓組聯(lián)接的強度計算螺栓組聯(lián)接的強度計算方法：一、螺栓組聯(lián)接的受力分析二、求危險螺栓的受力三、按單個螺栓強度計算的方法計算1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接2.受扭矩的螺栓組聯(lián)接3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接4.受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接5、復(fù)合受載舉例例題12/27/202243機械設(shè)計五、螺栓組聯(lián)接的強度計算螺栓組聯(lián)接的強度計算方法：1.受橫向xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力

3個方向，6種載荷：橫向力：軸向力：翻轉(zhuǎn)力矩：轉(zhuǎn)矩：FxFYFzMx，MYTz12/27/202244機械設(shè)計xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力F1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接

（1）鉸制孔用螺栓組聯(lián)接

（2）普通螺栓組聯(lián)接

螺栓組聯(lián)接的受力分析RR鉸制孔用螺栓組聯(lián)接12/27/202245機械設(shè)計1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接

（1）鉸制孔用螺栓組聯(lián)接

（受力平衡條件或m——接合面數(shù)；K——可靠性系數(shù)取1.1~1.3，f為摩擦系數(shù)，材料為鋼和鑄鐵時取0.10~0.15為保證接合面有足夠的摩擦，螺栓必須先預(yù)緊RR1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接

普通螺栓組聯(lián)接12/27/202246機械設(shè)計受力平衡條件或m——接合面數(shù)；K——可靠性系數(shù)取1.1~1.（1）普通螺栓聯(lián)接

（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接

2.受扭矩的螺栓組聯(lián)接1、由力矩平衡條件求每個螺栓的切向力：2、如采用普通螺栓，計算所需預(yù)緊力：12/27/202247機械設(shè)計（1）普通螺栓聯(lián)接

（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接

3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接12/27/202248機械設(shè)計3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接12/20/202248機械設(shè)

4.受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接假定底板為剛體，翻轉(zhuǎn)力矩作用在螺栓組的聯(lián)接形心受載后繞O—O轉(zhuǎn)動仍保持平面12/27/202249機械設(shè)計4.受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接12/20/202249機械設(shè)底板受力分析受傾覆力矩前，螺栓受預(yù)緊力均勻伸長，地基受均勻壓縮，Q0Q00012/27/202250機械設(shè)計底板受力分析受傾覆力矩前，螺栓受預(yù)緊力均勻伸長，地基受均勻壓底板受力分析受傾覆力矩后，軸線左側(cè)螺栓被進一步拉伸，地基被放松；在右側(cè)螺栓被放松，地基被進一步壓縮。Q0Q012/27/202251機械設(shè)計底板受力分析受傾覆力矩后，軸線左側(cè)螺栓被進一步拉伸，地基被放底板受力分析底板擠壓應(yīng)力分布圖12/27/202252機械設(shè)計底板受力分析底板擠壓應(yīng)力分布圖12/20/202252機械設(shè)底板受力分析

FF由力矩平衡，得到由力矩產(chǎn)生的螺栓軸向力螺栓受力為12/27/202253機械設(shè)計底板受力分析FF由力矩平衡，得到由力矩產(chǎn)生的螺栓軸向力螺栓失效分析緊螺栓受拉扭；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板右側(cè)壓潰。12/27/202254機械設(shè)計失效分析緊螺栓受拉扭；12/20/202254機械設(shè)計強度計算螺栓的強度：右側(cè)不壓潰：左側(cè)不分離：12/27/202255機械設(shè)計強度計算螺栓的強度：12/20/202255機械設(shè)計xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力分析小結(jié)3個方向，6種載荷：橫向力：軸向力：翻轉(zhuǎn)力矩：轉(zhuǎn)矩：FxFYFzMx，MYTz12/27/202256機械設(shè)計xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力分析小結(jié)FxFYF。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+軸向載荷+傾覆力矩12/27/202257機械設(shè)計。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+軸向載荷+傾覆力矩12/2。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+旋轉(zhuǎn)力矩12/27/202258機械設(shè)計。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+旋轉(zhuǎn)力矩12/20/202。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接計算時應(yīng)求出受力最大螺栓的受力12/27/202259機械設(shè)計。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接12/20/202259機械設(shè)計（一）降低應(yīng)力幅（二）改善螺紋牙載荷分布不均的現(xiàn)象（三）減小應(yīng)力集中的影響（四）采用合理的加工工藝?yán)溏吢菟^部和滾壓螺紋氮化；氰化；噴丸等處理17.1.5提高螺紋聯(lián)接強度的措施12/27/202260機械設(shè)計（一）降低應(yīng)力幅（四）采用合理的加工工藝17.1.5提高螺螺紋聯(lián)接設(shè)計要解決的主要問題確定螺紋聯(lián)接的形式----選擇螺栓類型螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計確定螺栓數(shù)目及布置方式螺紋聯(lián)接的主要尺寸確定材料防松方法強度校核12/27/202261機械設(shè)計螺紋聯(lián)接設(shè)計要解決的主要問題確定螺紋聯(lián)接的形式----選擇螺

例：如圖鋼板厚度用兩個鉸制孔用螺栓固定在機架上，F(xiàn)=5000N，其它尺寸如圖。板和機架材料均為Q235。試：（1）分析鉸制孔用螺栓的失效形式；（2）分析鉸制孔用螺栓的受力（3）按強度設(shè)計鉸制孔用螺栓的直徑（4）若用普通螺栓，計算螺栓的直徑（Fc=0.2，Kn=1.1）解：1.鉸制孔用螺栓的失效形式為剪切和擠壓失效；2.受力分析：將載荷F向形心O簡化后，每個螺栓的受力3.按剪切強度計算螺栓的直徑，12/27/202262機械設(shè)計例：如圖鋼板厚度.粗選d=10，d0=11mm的六角頭鉸制孔用螺栓，螺母d=10，H=8。根據(jù)機架，板厚及螺母H選用l=100（l3=82，l2=2）選用兩個100GB27--88六角頭鉸制孔用螺栓。按擠壓強度校核式中由結(jié)構(gòu)確定4.改用普通螺栓每個螺栓的預(yù)緊力選用兩個M30（d1=26.21）的六角螺栓。小結(jié)：受復(fù)合載荷螺栓，其合力按向量相加；鉸制孔用螺栓比普通螺栓尺寸小很多。其中12/27/202263機械設(shè)計.選用兩個100螺栓組受力分析的方法將作用力向形心轉(zhuǎn)化----得到力、力矩分析每個螺栓的受力找出受力最大的危險螺栓對危險螺栓進行強度校核五、螺栓組聯(lián)接的強度計算12/27/202264機械設(shè)計螺栓組受力分析的方法將作用力向形心轉(zhuǎn)化----得到力、力矩五xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力分析3個方向，6種載荷：橫向力：軸向力：翻轉(zhuǎn)力矩：轉(zhuǎn)矩：FxFYFzMx，MYTz12/27/202265機械設(shè)計xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力分析FxFYFzM螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（一）預(yù)緊的目的1.提高聯(lián)接的緊密性2.防止聯(lián)接松動3.提高聯(lián)接件強度

（二）控制預(yù)緊力的方法1.控制應(yīng)力或應(yīng)變2.控制擰緊力矩3.控制擰緊力臂12/27/202266機械設(shè)計螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（一）預(yù)緊的目的12/20/202266控制應(yīng)力或應(yīng)變12/27/202267機械設(shè)計控制應(yīng)力或應(yīng)變12/20/202267機械設(shè)計控制擰緊力矩12/27/202268機械設(shè)計控制擰緊力矩12/20/202268機械設(shè)計控制擰緊力臂12/27/202269機械設(shè)計控制擰緊力臂12/20/202269機械設(shè)計擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系

12/27/202270機械設(shè)計擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系12/20/202270機械設(shè)計擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系d2≈0.9d;y=1o42’~3o2’fv≈acrtg(1.155f);f≈0.1~0.2fc≈0.15;D0≈1.5d;d0≈1.1d代入整理：不控制預(yù)緊力時，不宜.采取M12以下的螺栓。12/27/202271機械設(shè)計擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系12/20/202271機械設(shè)計第17章螺紋聯(lián)接與軸轂聯(lián)接學(xué)習(xí)目標(biāo)：熟悉機器聯(lián)接中常用的各種聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)、類型、性能和應(yīng)用場合，掌握設(shè)計理論和選用方法。12/27/202272機械設(shè)計第17章螺紋聯(lián)接與軸轂聯(lián)接學(xué)習(xí)目標(biāo)：12/20/20221機聯(lián)接的分類動聯(lián)接：靜聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。例如：機械原理中，各種運動副之間的聯(lián)接。在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯(lián)接。靜聯(lián)接可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個零件就可拆開的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。過盈聯(lián)接聯(lián)接12/27/202273機械設(shè)計聯(lián)接的分類動聯(lián)接：靜聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對在第17章螺紋聯(lián)接與軸轂聯(lián)接17.1螺紋聯(lián)接17.1.1螺紋聯(lián)接的類型17.1.2螺紋聯(lián)接的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則17.1.3螺紋聯(lián)接的材料及許用應(yīng)力17.1.4螺紋聯(lián)接的強度計算17.1.5提高螺紋聯(lián)接強度的措施12/27/202274機械設(shè)計第17章螺紋聯(lián)接與軸轂聯(lián)接17.1螺紋聯(lián)接17.1.3螺一.螺紋聯(lián)接的基本類型1.螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接：應(yīng)用廣泛

鉸制孔用螺栓聯(lián)接2.螺釘聯(lián)接：被聯(lián)接件之一較厚3.雙頭螺栓聯(lián)接：常拆卸4.緊定螺釘聯(lián)接：傳遞較小載荷其它：地腳螺栓聯(lián)接；吊環(huán)螺栓聯(lián)接；

T型槽螺栓聯(lián)接17.1.1螺紋聯(lián)接的類型12/27/202275機械設(shè)計一.螺紋聯(lián)接的基本類型17.1.1螺紋聯(lián)接的類型12/201.普通螺栓聯(lián)接

12/27/202276機械設(shè)計1.普通螺栓聯(lián)接12/20/20225機械設(shè)計12/27/202277機械設(shè)計12/20/20226機械設(shè)計1.鉸制孔用螺栓聯(lián)接12/27/202278機械設(shè)計1.鉸制孔用螺栓聯(lián)接12/20/20227機械設(shè)計12/27/202279機械設(shè)計12/20/20228機械設(shè)計12/27/202280機械設(shè)計12/20/20229機械設(shè)計2.雙頭螺柱聯(lián)接

12/27/202281機械設(shè)計2.雙頭螺柱聯(lián)接12/20/202210機械12/27/202282機械設(shè)計12/20/202211機械設(shè)計3.螺釘聯(lián)接

12/27/202283機械設(shè)計3.螺釘聯(lián)接12/20/202212機械12/27/202284機械設(shè)計12/20/202213機械設(shè)計3、螺釘聯(lián)接

螺釘擰入深度H:鋼或青銅H≈d鑄鐵H=(1.25∽1.5)d鋁合金H=(1.5∽2.5)d12/27/202285機械設(shè)計3、螺釘聯(lián)接螺釘擰入深度H:12/20/202214機械設(shè)4.緊定螺釘聯(lián)接

12/27/202286機械設(shè)計4.緊定螺釘聯(lián)接12/20/202215機械設(shè)計地腳螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺栓聯(lián)接

12/27/202287機械設(shè)計地腳螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺栓聯(lián)接12/20/20221T形槽螺栓聯(lián)接

12/27/202288機械設(shè)計T形槽螺栓聯(lián)接12/20/202217機械設(shè)計12/27/202289機械設(shè)計12/20/202218機械設(shè)計17.1.2螺紋聯(lián)接的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則普通螺栓主要為螺紋部分發(fā)生斷裂受剪螺栓主要為壓潰和剪切12/27/202290機械設(shè)計17.1.2螺紋聯(lián)接的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則普通螺栓主要為螺紋部

失效分析12/27/202291機械設(shè)計失效分析12/20/202220機械設(shè)計17.1.3螺紋聯(lián)接的材料及許用應(yīng)力1、螺紋聯(lián)接的材料滿足強度和塑性要求，P285表17-22、螺紋聯(lián)接的許用應(yīng)力材料的屈服極限安全系數(shù)，P286表17-5許用拉應(yīng)力許用剪應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力安全系數(shù)，P286表17-612/27/202292機械設(shè)計17.1.3螺紋聯(lián)接的材料及許用應(yīng)力1、螺紋聯(lián)接的材料材料的螺紋聯(lián)接件的常用材料：低碳鋼Q215（原A2）、10號鋼；----一般聯(lián)接中碳鋼235Q（原A3）、35、45號鋼；----一般聯(lián)接低合金鋼或合金鋼15Cr、40Cr、30CrMnTi。----承受沖擊、振動載荷墊片材料：普通墊片：Q215、15、35號鋼；彈簧墊片：65Mn。：（需熱處理）12/27/202293機械設(shè)計螺紋聯(lián)接件的常用材料：12/20/202222機械設(shè)計17.1.4螺紋聯(lián)接的強度計算一般步驟：螺栓組受力和失效分析單個螺栓組受力分析、失效分析一、松螺栓聯(lián)接的強度計算二、僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算三、受預(yù)緊力和工作拉力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算四、受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接的強度計算小結(jié)五、螺栓組聯(lián)接的強度計算12/27/202294機械設(shè)計17.1.4螺紋聯(lián)接的強度計算一般步驟：螺栓組受力和失效分析

1.受載荷形式——軸向拉伸（工作拉力F）2.失效形式——螺栓拉斷（靜、疲勞）（一）松螺栓聯(lián)接的強度計算12/27/202295機械設(shè)計（一）松螺栓聯(lián)接的強度計算12/20/202224機械設(shè)計3.設(shè)計準(zhǔn)則——保證螺栓拉伸強度4.強度條件：σ≤[σ]

5.設(shè)計計算方法：校核式（17-1）設(shè)計式6.螺栓材料許用應(yīng)力及安全系數(shù)7查手冊，求d（一）松螺栓聯(lián)接的強度計算12/27/202296機械設(shè)計3.設(shè)計準(zhǔn)則——保證螺栓拉伸強度（一）松螺栓聯(lián)接的強度計算1拉應(yīng)力

剪應(yīng)力近似處理(二）僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算Q0Q012/27/202297機械設(shè)計(二）僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算Q0Q012/2

應(yīng)力合成：強度條件：

設(shè)計公式：

12/27/202298機械設(shè)計12/20/202227機械設(shè)計三、受預(yù)緊力和工作拉力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算QeQe12/27/202299機械設(shè)計三、受預(yù)緊力和工作拉力作用的緊螺栓聯(lián)接的強度計算QeQe12分析受力和變形關(guān)系

Q==Q0+Qe

12/27/2022100機械設(shè)計分析受力和變形關(guān)系

Q==Q0+Qe

1受力和變形關(guān)系

12/27/2022101機械設(shè)計受力和變形關(guān)系12/20/202230機械設(shè)計12/27/2022102機械設(shè)計12/20/202231機械設(shè)計受力變形線圖（P284圖17-13）12/27/2022103機械設(shè)計受力變形線圖（P284圖17-13）12/20/20223212/27/2022104機械設(shè)計12/20/202233機械設(shè)計受力變形線圖（P284圖17-13）為降低螺栓的受力，提高承載能力應(yīng)使螺栓的相對剛度值盡量小些，取較硬的墊片12/27/2022105機械設(shè)計受力變形線圖（P284圖17-13）為降低螺栓的受力，提高承

由圖可得：螺栓的剛度被聯(lián)接件的剛度螺栓總拉力：防止受載后接合面產(chǎn)生縫隙，殘余預(yù)緊力可取 ：緊密性載荷不穩(wěn)定載荷穩(wěn)定1.5~1.8Qe0.6~1.0Qe0.2~0.6Qe12/27/2022106機械設(shè)計由圖可得：螺栓的剛度被聯(lián)接件的剛度螺栓總拉力：預(yù)緊力（17-9）用金屬墊片或無墊片時取0.7~0.8用軟墊片時取0.1~0.312/27/2022107機械設(shè)計預(yù)緊力

螺栓拉伸強度條件：（17-7）設(shè)計公式：（17-8）12/27/2022108機械設(shè)計12/20/202237機械設(shè)計四、受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接的強度計算預(yù)緊力很小，強度計算時可不考慮；失效形式：側(cè)面壓潰及螺栓剪切預(yù)緊力很小，強度計算時可不考慮；失效形式：側(cè)面壓潰及螺栓剪切12/27/2022109機械設(shè)計四、受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接的強度計算預(yù)緊力很小，強度計算受工作剪力的鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算擠壓強度條件：剪切強度條件螺栓與孔壁擠壓面最小高度RRdsn為螺栓數(shù)m為接合面數(shù)12/27/2022110機械設(shè)計受工作剪力的鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算擠壓強度條件：剪切強度條受工作剪力的普通螺栓聯(lián)接的強度計算受力平衡條件或m——接合面數(shù)；K——可靠性系數(shù)取1.1~1.3，f為摩擦系數(shù)，材料為鋼和鑄鐵時取0.10~0.15為保證接合面有足夠的摩擦，螺栓必須先預(yù)緊RR12/27/2022111機械設(shè)計受工作剪力的普通螺栓聯(lián)接的強度計算受力平衡條件或m——接合面單個螺栓強度計算小結(jié)鉸制孔螺栓強度計算普通螺栓強度計算1.松螺栓強度計算2.僅受預(yù)緊力的螺栓強度計算3.受預(yù)緊力和工作載荷的螺栓強度計算4.受剪螺栓的強度計算12/27/2022112機械設(shè)計單個螺栓強度計算小結(jié)鉸制孔螺栓強度計算1.松螺栓強度計算2螺栓組受力分析的幾點假設(shè)所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同；螺栓組的對稱中心和聯(lián)接接合面形心重合；受載荷后，螺栓組聯(lián)接的接合面仍為平面。五、螺栓組聯(lián)接的強度計算12/27/2022113機械設(shè)計螺栓組受力分析的幾點假設(shè)所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均五、螺栓組聯(lián)接的強度計算螺栓組聯(lián)接的強度計算方法：一、螺栓組聯(lián)接的受力分析二、求危險螺栓的受力三、按單個螺栓強度計算的方法計算1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接2.受扭矩的螺栓組聯(lián)接3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接4.受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接5、復(fù)合受載舉例例題12/27/2022114機械設(shè)計五、螺栓組聯(lián)接的強度計算螺栓組聯(lián)接的強度計算方法：1.受橫向xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力

3個方向，6種載荷：橫向力：軸向力：翻轉(zhuǎn)力矩：轉(zhuǎn)矩：FxFYFzMx，MYTz12/27/2022115機械設(shè)計xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力F1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接

（1）鉸制孔用螺栓組聯(lián)接

（2）普通螺栓組聯(lián)接

螺栓組聯(lián)接的受力分析RR鉸制孔用螺栓組聯(lián)接12/27/2022116機械設(shè)計1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接

（1）鉸制孔用螺栓組聯(lián)接

（受力平衡條件或m——接合面數(shù)；K——可靠性系數(shù)取1.1~1.3，f為摩擦系數(shù)，材料為鋼和鑄鐵時取0.10~0.15為保證接合面有足夠的摩擦，螺栓必須先預(yù)緊RR1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接

普通螺栓組聯(lián)接12/27/2022117機械設(shè)計受力平衡條件或m——接合面數(shù)；K——可靠性系數(shù)取1.1~1.（1）普通螺栓聯(lián)接

（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接

2.受扭矩的螺栓組聯(lián)接1、由力矩平衡條件求每個螺栓的切向力：2、如采用普通螺栓，計算所需預(yù)緊力：12/27/2022118機械設(shè)計（1）普通螺栓聯(lián)接

（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接

3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接12/27/2022119機械設(shè)計3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接12/20/202248機械設(shè)

4.受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接假定底板為剛體，翻轉(zhuǎn)力矩作用在螺栓組的聯(lián)接形心受載后繞O—O轉(zhuǎn)動仍保持平面12/27/2022120機械設(shè)計4.受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接12/20/202249機械設(shè)底板受力分析受傾覆力矩前，螺栓受預(yù)緊力均勻伸長，地基受均勻壓縮，Q0Q00012/27/2022121機械設(shè)計底板受力分析受傾覆力矩前，螺栓受預(yù)緊力均勻伸長，地基受均勻壓底板受力分析受傾覆力矩后，軸線左側(cè)螺栓被進一步拉伸，地基被放松；在右側(cè)螺栓被放松，地基被進一步壓縮。Q0Q012/27/2022122機械設(shè)計底板受力分析受傾覆力矩后，軸線左側(cè)螺栓被進一步拉伸，地基被放底板受力分析底板擠壓應(yīng)力分布圖12/27/2022123機械設(shè)計底板受力分析底板擠壓應(yīng)力分布圖12/20/202252機械設(shè)底板受力分析

FF由力矩平衡，得到由力矩產(chǎn)生的螺栓軸向力螺栓受力為12/27/2022124機械設(shè)計底板受力分析FF由力矩平衡，得到由力矩產(chǎn)生的螺栓軸向力螺栓失效分析緊螺栓受拉扭；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板右側(cè)壓潰。12/27/2022125機械設(shè)計失效分析緊螺栓受拉扭；12/20/202254機械設(shè)計強度計算螺栓的強度：右側(cè)不壓潰：左側(cè)不分離：12/27/2022126機械設(shè)計強度計算螺栓的強度：12/20/202255機械設(shè)計xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力分析小結(jié)3個方向，6種載荷：橫向力：軸向力：翻轉(zhuǎn)力矩：轉(zhuǎn)矩：FxFYFzMx，MYTz12/27/2022127機械設(shè)計xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力分析小結(jié)FxFYF。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+軸向載荷+傾覆力矩12/27/2022128機械設(shè)計。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+軸向載荷+傾覆力矩12/2。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+旋轉(zhuǎn)力矩12/27/2022129機械設(shè)計。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+旋轉(zhuǎn)力矩12/20/202。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接計算時應(yīng)求出受力最大螺栓的受力12/27/2022130機械設(shè)計。受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接12/20/202259機械設(shè)計（一）降低應(yīng)力幅（二）改善螺紋牙載荷分布不均的現(xiàn)象（三）減小應(yīng)力集中的影響（四）采用合理的加工工藝