第2章螺紋聯(lián)接

第二章螺紋聯(lián)結(jié)動(dòng)聯(lián)接（movableconnection）——機(jī)器工作時(shí)，被聯(lián)接零件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接?？刹鹇?lián)接——不需要?dú)娜魏瘟慵涂刹痖_(kāi)的聯(lián)接。靜聯(lián)接（fixedjoint）——機(jī)器工作時(shí)，被聯(lián)接零件之間不允許有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。運(yùn)動(dòng)副軸承螺紋聯(lián)接焊接不可拆聯(lián)接——拆開(kāi)時(shí)至少要破壞一個(gè)零件的聯(lián)接。考慮結(jié)構(gòu)安裝運(yùn)輸維護(hù)螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接焊接鉚接考慮制造經(jīng)濟(jì)性螺紋聯(lián)接一螺紋聯(lián)接的主要類型一、螺紋（thread）1、螺紋的形成2、螺紋的類型①按平面圖形分牙根強(qiáng)度工藝性適用場(chǎng)合三角形螺紋(triangularthread)最大好聯(lián)接矩形螺紋(rectanglethread)小差傳動(dòng)梯形螺紋(trapezoidalthread)

較大好傳動(dòng)鋸齒形螺紋(sawtooththread)較大好傳動(dòng)管螺紋（pipethread）聯(lián)接螺紋聯(lián)接②按螺線的繞行方向分左旋螺紋（left-handthread）右旋螺紋（right-handthread）③按螺紋線數(shù)分單線螺紋（single-thread）——用于聯(lián)接雙線螺紋（double-thread）——用于傳動(dòng)三線螺紋（triple-thread）——用于傳動(dòng)多線螺紋——用于傳動(dòng)螺紋聯(lián)接3、主要參數(shù)大徑d——公稱直徑（nominalthread）小徑d1——危險(xiǎn)剖面直徑，強(qiáng)度計(jì)算直徑中徑d2——軸線剖面上的假想直徑線數(shù)n

——螺旋線數(shù)目螺距P（threadpitch）導(dǎo)程S（lead）

S＝nP升角ψ（leadangle）牙型角

牙側(cè)角

工作高度h螺紋聯(lián)接二、螺紋聯(lián)接的基本類型1、螺栓（bolt）聯(lián)接受拉螺栓聯(lián)結(jié)（普通螺栓聯(lián)接）受剪螺栓聯(lián)結(jié)（鉸制孔螺栓聯(lián)接）2、雙頭螺柱（stud，double-endbolt）聯(lián)接螺紋聯(lián)接3、螺釘（screw）聯(lián)接4、緊定螺釘（setscrew）聯(lián)接5、特殊用螺釘聯(lián)接地腳螺釘(foundationbolt)聯(lián)接吊環(huán)螺釘（eyebolt）聯(lián)接螺紋聯(lián)接6、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺栓、螺柱、螺釘、緊定螺釘自攻螺釘、螺母、墊圈

螺紋聯(lián)接三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松（一）螺紋副受力分析1、矩形螺紋①

物體沿斜面勻速上升RFRNFFfψ

F

＝

tan（ψ+φ）螺母旋轉(zhuǎn)一周的輸入功為

A1＝F

d2＝

tan（ψ+φ）

d2舉升重物的有效功為

A2＝

S＝

d2tanψ螺紋聯(lián)接效率：當(dāng)ψ＝45o－0.5φ

時(shí)，螺紋副的效率最高②

物體沿斜面勻速下降RNFFfψR(shí)F

F＝

tan（ψ－φ）自鎖條件為：

F＝

tan（ψ―φ）≤0

ψ≤φ螺紋聯(lián)接2、三角形螺紋摩擦力：力的關(guān)系F＝

tan（ψ

φv）效率自鎖條件NNγ螺紋聯(lián)接（二）螺紋聯(lián)接的預(yù)緊1、螺紋阻力矩2、支承面阻力矩3、擰緊力矩增加可靠性緊密性螺紋聯(lián)接4、控制預(yù)緊力的方法①

測(cè)力矩板手②定力矩板手③測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)量螺紋聯(lián)接（三）螺紋聯(lián)接的防松1、摩擦防松（preventlooseningbyfriction）雙螺母（doublenut）彈簧墊圈（springwasher）自鎖螺母（self-lockingnut）螺紋聯(lián)接2、機(jī)械防松開(kāi)口銷(springcotter)與六角開(kāi)槽螺母(notchnut)止動(dòng)墊圈（stopwasher）串聯(lián)金屬絲（inserieswire）螺紋聯(lián)接3、永久防松（破壞螺紋副）沖點(diǎn)、焊接(jointing)、粘合(conglutination)四、單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1、失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則①

受拉螺栓斷裂（過(guò)載斷裂、疲勞斷裂）、螺紋滑扣；計(jì)算準(zhǔn)則：保證螺栓的靜力拉伸強(qiáng)度。占65%占20%占15%螺紋聯(lián)接②受剪螺栓螺桿和通孔孔壁被壓潰和螺桿被剪斷；計(jì)算準(zhǔn)則：保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。螺紋聯(lián)接2、松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算拉伸強(qiáng)度條件為：式中：d1——危險(xiǎn)剖面直徑，mm[

]——許用應(yīng)力，Mpa[

]＝

S／S螺紋聯(lián)接3、緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算拉伸應(yīng)力為：扭剪應(yīng)力：普通鋼制螺栓，tan＝0.17

d2／d1＝1.04～1.08，tanψ＝0.05代入計(jì)算得

≈0.5

螺紋聯(lián)接1）受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接螺桿的強(qiáng)度條件為：減載鍵、減載環(huán)螺紋聯(lián)接擠壓強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度：2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度剪切強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：螺紋聯(lián)接3)受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)結(jié) 螺栓的總載荷:殘余預(yù)緊力

螺紋聯(lián)接拉伸強(qiáng)度：①

保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使＞0

有緊密性要求的：＝（1.5～1.8）F

一般聯(lián)接，載荷穩(wěn)定：＝（0.2～0.6）F

一般聯(lián)接，載荷不穩(wěn)定：＝（0.6～1.0）F

地腳螺栓：≥F

設(shè)計(jì)式：

說(shuō)明螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接相對(duì)剛度盡可能取小些，推薦值為：金屬墊片(或無(wú)墊片)0.2～0.3，皮革墊片0.7，銅皮石棉墊片0.8，橡膠墊片0.9。螺栓剛度被聯(lián)接件剛度聯(lián)接相對(duì)剛度螺紋聯(lián)接當(dāng)為變載荷,除計(jì)算靜強(qiáng)度外,還應(yīng)計(jì)算變載強(qiáng)度,計(jì)算應(yīng)力幅,螺栓的拉力變幅為:應(yīng)力幅的條件為:螺紋聯(lián)接4）受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接螺紋聯(lián)接避免偏載的措施：①

鑄造出凸臺(tái)；③

斜面用斜墊圈；④

采用球面墊圈。②

加工沉頭座；螺紋聯(lián)接五、螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)

1、螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①

軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀螺紋聯(lián)接a、鉸制孔螺栓，在載荷方向不要成排布置8個(gè)以上的螺栓。b、受彎矩或扭矩時(shí)，螺栓應(yīng)布置在結(jié)合面的邊緣上，使受力小。c、同時(shí)受軸向、橫向載荷時(shí)，用減載鍵、銷、套筒等。

②

螺栓的受力合理螺紋聯(lián)接③螺栓間有合理的間距、邊距；④同一圓周上的螺栓數(shù)目盡量取偶數(shù)，同一螺栓組中各螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)一致；⑤避免螺栓受偏心載荷。螺紋聯(lián)接2、螺栓組受力分析目的：找出受力最大的螺拴及所受力的大小假設(shè)：螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度、預(yù)緊力相同；螺栓組的對(duì)稱中心與接合面形心重合；受載后結(jié)合面仍保持為平面;螺栓的應(yīng)變沒(méi)有超出彈性范圍。螺紋聯(lián)接（1）受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接FΣ／z

＝Ff—接合面摩擦系數(shù)；i—接合面數(shù)目；z—螺栓數(shù)目；KS—防滑系數(shù)，KS＝1.1～1.3。FΣ

fz

fz

fzi≥FΣKS螺紋聯(lián)接（2）受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接

①普通螺栓聯(lián)接不滑移條件ri—第i個(gè)螺栓的軸線到螺栓組對(duì)稱中心的距離。fF0fF0螺紋聯(lián)接②鉸制孔螺栓組聯(lián)接F1Fmax各螺栓剪切變形量與其至中心距離成正比螺紋聯(lián)接（3）受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接假設(shè)：底板是剛性底板繞O—O翻轉(zhuǎn)螺桿和地基按各自的剛度拉伸和壓縮。F＝FΣ／z（4）受傾覆力矩的螺紋組聯(lián)接F1Fmax螺紋聯(lián)接①

計(jì)算受力最大螺栓的受力最大外載荷：螺栓總拉力：螺紋聯(lián)接如圖所示為一汽缸蓋螺栓組聯(lián)結(jié)，已

知汽缸內(nèi)的工作壓力P=0﹏1MP

缸蓋與缸體均為鋼制，直徑D1=350mm，D2=250mm，上、下凸緣厚均為25mm，試設(shè)計(jì)此聯(lián)結(jié)螺紋聯(lián)接六、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力1、螺紋聯(lián)接件的材料常用材料：Q215、Q235，10、35、45等；沖擊振動(dòng)大的場(chǎng)合：40Cr、30CrMnSi等；特殊場(chǎng)合：1Cr13、CrNi2、H62等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：螺紋聯(lián)接件按材料的力學(xué)性能分等級(jí)：螺栓、螺柱、螺釘從3.6～12.9分十個(gè)等級(jí)；螺母從4～12分七個(gè)等級(jí)。見(jiàn)表2-4,2-5,2-6螺紋聯(lián)接2、許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用拉應(yīng)力：[σ]＝σs／S螺紋聯(lián)接件的許用剪應(yīng)力：[τ]＝τs／Sτ螺紋聯(lián)接件的許用擠壓應(yīng)力：鋼：[σp]＝σs／Sp

鑄鐵：[σp]＝σB／Spσs、σB—聯(lián)接件材料的屈服極限、強(qiáng)度極限；S、Sτ

、Sp—安全系數(shù)。螺紋聯(lián)接七、提高螺拴聯(lián)接強(qiáng)度的措施①減少螺栓剛度Cb1、降低應(yīng)力幅用腰狀螺桿、空心螺桿螺母下安裝彈性元件改變前改變后螺紋聯(lián)接②

增大被聯(lián)接件剛度Cm不用墊片，或用剛性較大墊片③

減少螺栓剛度Cb、增大被聯(lián)接件剛度Cm和增大預(yù)緊力并用。改變前改變后改變前改變后螺紋聯(lián)接2、改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象螺栓和螺母的剛度和變形性質(zhì)不同，造成螺紋牙上各圈的受力不均第一圈螺紋牙承受約l／3的載荷，以后各圈依次遞減，第8圈以后的螺紋幾乎不受載。螺紋聯(lián)接①

用受拉螺母

懸置螺母②

內(nèi)斜螺母環(huán)槽螺母③內(nèi)斜、環(huán)槽共用螺母④

用鋼絲螺套螺紋聯(lián)接3、減小應(yīng)力集中增大過(guò)渡圓角、增加卸載槽、卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)采用球面墊圈采用腰環(huán)結(jié)構(gòu)螺紋聯(lián)接4、采用合理的制造工藝采用冷墩螺紋頭部；滾壓螺紋；冷作硬化表面。本章練習(xí):5-4,5-6螺紋聯(lián)接本章總結(jié)動(dòng)、靜聯(lián)接，可拆、不可拆聯(lián)接螺紋分類與應(yīng)用（功能、牙型、旋向、線數(shù)、）管螺紋與其它螺紋有何不同？主要參數(shù)：d,d1,d2,n,p,s,ψ,α,h螺紋聯(lián)接：類型與應(yīng)用，聯(lián)接件，預(yù)緊與防松（受力，效率，自鎖，擰緊力矩），強(qiáng)度計(jì)算：松螺栓，緊螺栓—僅有（拉伸載荷，橫向載荷），F(xiàn)0+F？F0=+F=+ΔF，C1/(C1+C2)，相對(duì)剛度殘余鎖緊力，補(bǔ)充擰緊，降低ΔF法，受剪緊螺栓螺栓組聯(lián)接：螺栓分布，受力情況-橫向載荷，轉(zhuǎn)矩，軸向載荷，傾覆力矩材料與許用應(yīng)力，提高強(qiáng)度措施。螺紋聯(lián)接②

對(duì)變載重要聯(lián)接，應(yīng)作疲勞強(qiáng)度校核σ-1tc—螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限；ψσ—試件的材料常數(shù)，碳素鋼ψσ＝0.1～0.2，合金鋼ψσ＝0.2～0.3；Kσ—拉壓疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)kσ—有效應(yīng)力集中系數(shù)εσ—尺寸系數(shù)S—安全系數(shù)螺紋聯(lián)接②考慮地基強(qiáng)度受外載前地基的擠壓應(yīng)力：