《機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì) （下冊(cè)） 第4版》 課件 第14章-螺紋緊固件連接

第十四章螺紋緊固件連接一、螺紋的形成與分類第一節(jié)概述1概述S

形成（以圓柱外螺紋為例）

母體－螺旋線－牙型平面－螺紋概述

分類二、螺紋的主要參數(shù)（以圓柱外螺紋為例）

徑向參數(shù)大徑d、小徑d1、中徑d

2、牙型高度h

軸向參數(shù)螺距P、導(dǎo)程S（線數(shù)

n）

角度參數(shù)牙型角、牙型斜角、螺紋升角2圓柱螺紋圓錐螺紋外螺紋內(nèi)螺紋左旋螺紋右旋螺紋單線螺紋多線螺紋普通螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋矩形螺紋概述3概述三、常用螺紋（牙型）4普通梯形鋸齒形矩形效率自鎖性概述螺紋選用

螺紋連接（自鎖性）：?jiǎn)尉€、小螺距；大牙型斜角；螺旋傳動(dòng)（效率）：多線、大螺矩；小牙型斜角。5螺紋緊固件及連接類型6第二節(jié)螺紋緊固件及連接類型一、螺紋緊固件摘自GB/T3098.1—2010螺紋緊固件及連接類型二、螺紋緊固件連接的類型普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接7螺紋緊固件及連接類型雙頭螺柱連接螺釘連接緊定螺釘連接8一、預(yù)緊力及其控制螺紋緊固件連接的預(yù)緊與防松預(yù)緊：裝配階段（承受工作載荷之前），將螺母擰緊到一定程度。預(yù)緊力：螺栓所受軸向拉力

F

。目的：提高連接的剛性、緊密性，防止松脫；有緊密性要求的螺紋連接，必須嚴(yán)格控制預(yù)緊力（擰緊力矩），以免緊固件受損。0TT2T1T2TT19第三節(jié)螺紋緊固件連接的預(yù)緊與防松0TT2T1T2TT1螺紋阻力矩：螺母支承面摩擦力矩：擰緊力矩：10螺紋緊固件連接的預(yù)緊與防松測(cè)力矩扳手定力矩扳手二、防松承受沖擊、振動(dòng)載荷、循環(huán)載荷、工作溫度變化較大時(shí)，螺紋副間和支承面間摩擦力下降，引起連接松脫，影響機(jī)器設(shè)備正常工作。

摩擦防松11螺紋緊固件連接的預(yù)緊與防松機(jī)械防松永久止動(dòng)12螺紋緊固件連接的預(yù)緊與防松第四節(jié)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)算一、受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算失效形式；強(qiáng)度計(jì)算對(duì)象；危險(xiǎn)截面直徑。（一）受橫向工作載荷拉應(yīng)力扭應(yīng)力13單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于M10～M68的普通螺栓，，依據(jù)第四強(qiáng)度理論，當(dāng)量應(yīng)力校核設(shè)計(jì)許用應(yīng)力（表14-6）14減載裝置單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算（二）受軸向工作載荷1.受力分析總拉力剩余預(yù)緊力15單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算16相對(duì)剛度（表14-3）單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算17為確保連接的緊密性，防止接合面產(chǎn)生縫隙，2.受軸向靜載荷時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算校核設(shè)計(jì)承載后，可能需要補(bǔ)充擰緊，計(jì)入扭應(yīng)力影響，總拉力增大30％18根據(jù)連接承載情況，計(jì)算螺栓工作載荷，并根據(jù)工作要求確定剩余預(yù)緊力，求解螺栓總拉力。3.受軸向循環(huán)載荷時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算19先按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)，初定螺栓公稱直徑，再校其核疲勞強(qiáng)度。二、受剪螺栓（鉸制孔用螺栓）連接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算20螺栓桿與孔壁為過渡配合或過盈配合；依靠螺栓桿的抗剪切強(qiáng)度、螺栓桿與孔壁間的抗擠壓強(qiáng)度工作；預(yù)緊力、螺紋摩擦力矩均較小，忽略不計(jì)。ds單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算抗剪切強(qiáng)度（螺栓桿）抗擠壓強(qiáng)度（螺栓桿、被連接件）設(shè)計(jì)校核校核最小接觸長(zhǎng)度按抗剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)，確定螺栓桿直徑和螺紋公稱直徑，再校核其抗擠壓強(qiáng)度。21ds螺栓桿、被連接件中較小者單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算三、螺紋緊固件的許用應(yīng)力22靜載荷循環(huán)載荷載荷性質(zhì)應(yīng)力幅校核不控制預(yù)緊力控制預(yù)緊力單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算23螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算第五節(jié)螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容：(1)螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定接合面形狀、螺栓布置方式和數(shù)目；(2)螺栓組受力分析，確定受力最大螺栓（受力大小和方向）；(3)單個(gè)螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算，確定螺栓尺寸。一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1：螺栓受力合理盡可能將螺栓布置在接合面的外緣，以減小螺栓的工作載荷；螺栓盡可能相對(duì)外載荷對(duì)稱布置，以使螺栓受力較均勻；對(duì)于鉸制孔用螺栓組，在平行于工作載荷的方向上，布置螺栓數(shù)目不宜超過6～8

個(gè)，以避免載荷分布過于不均。24準(zhǔn)則2：螺栓規(guī)格尺寸一致同一螺栓組中，各螺栓尺寸一般相同，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、制造與維修，降低成本。準(zhǔn)則3：螺栓間距適當(dāng)螺栓布置應(yīng)有合理的間距、邊距和必要的扳手空間。對(duì)于緊密性要求較高的連接，推薦的螺栓間距見表14-10

。在圓周上布置的螺栓，數(shù)目宜采用4、6、8、12等，以便于加工時(shí)分度。25螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則4：減小附加彎曲應(yīng)力應(yīng)保證螺栓頭與螺母的支承面平整，并與螺栓軸線垂直，以避免引起偏心載荷。應(yīng)將被連接件的支承面制成凸臺(tái)或沉頭座；如支承面傾斜，可采用斜面墊圈。二、螺栓組連接的受力分析與計(jì)算假設(shè)

(1)全組螺栓的尺寸規(guī)格和所施加的預(yù)緊力均相同；(2)被連接件視為剛體（翻轉(zhuǎn)力矩作用時(shí)，基座視為彈性體）；(3)螺栓的變形在彈性范圍之內(nèi)。26螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算（一）承受軸向載荷的螺栓組連接軸向總載荷FQ通過螺栓組形心，各螺栓所受軸向工作載荷相等。（二）承受橫向載荷的螺栓組連接工作載荷FsΣ

與螺栓軸線垂直，且通過螺栓組對(duì)稱中心。1.普通螺栓連接27螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算2.鉸制孔用螺栓連接（二）承受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接1.普通螺栓連接預(yù)緊力相同，接合面摩擦力相同，且作用于各螺栓中心。28螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算2.鉸制孔用螺栓連接設(shè)被連接件底板為剛體，各螺栓所受剪力與其到螺栓組形心的距離成正比。29螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算（三）承受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接30螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算受拉側(cè)不分離受壓側(cè)不壓潰螺栓變形與其到形心軸線距離成正比，各螺栓剛度相同，故螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算31橫向工作載荷軸向工作載荷翻轉(zhuǎn)力矩(1)托架不滑移(2)接合面上端(受拉側(cè))不分離1.螺栓組受力分析2.螺栓組失效分析與強(qiáng)度計(jì)算由(1)(2)確定螺栓預(yù)緊力螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算32例題：接合面滑移、分離、壓潰，螺栓拉斷(3)受力最大螺栓不拉斷(4)接合面下端(受壓側(cè))不壓潰-校核工作載荷總拉力強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定螺栓公稱直徑及其小徑螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算33螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算34習(xí)題14-1提高緊固螺紋連接強(qiáng)度的措施35第六節(jié)提高緊固螺紋連接強(qiáng)度的措施一、改善旋合螺紋牙間的載荷分配

螺栓受拉，其螺距增大；螺母受壓，其螺距減小。螺距變化差依靠螺紋牙的變形來補(bǔ)償，螺母支承面處第一圈螺紋變形（受力）最大，以后各圈遞減。約1/3載荷集中作用在第一圈，第八圈以后幾乎不受力。

結(jié)論：增加旋合圈數(shù)（加厚螺母）不能提高螺紋連接的強(qiáng)度。36懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母措施：改變螺母變形性質(zhì)、改善螺栓旋合段載荷分布。二、減小螺栓的應(yīng)力幅最大應(yīng)力一定時(shí)，應(yīng)力幅越小，螺栓疲勞強(qiáng)度越高。

工作載荷和剩余預(yù)緊力不變，減小螺栓系統(tǒng)剛度、增大被連接件系統(tǒng)剛度，均可減小應(yīng)力幅。

提高緊固螺紋連接強(qiáng)度的措施37預(yù)緊力應(yīng)適當(dāng)增加，但需確保螺栓的靜強(qiáng)度。(1)減小螺栓系統(tǒng)剛度增加螺栓長(zhǎng)度、減小螺栓光桿部分的直徑、采用柔性螺栓、在螺母或螺栓頭下安裝彈性元件等。提高緊固螺紋連接強(qiáng)度的措施(2)增加