機件的聯(lián)接PPT學習教案

1、會計學1 機件的聯(lián)接機件的聯(lián)接 鋸齒形螺紋 三角形螺紋矩形螺紋 梯形螺紋 第1頁/共46頁 1）外徑（大徑）d（D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱 面直徑，亦稱公稱直徑 2）內徑（小徑）d1(D1) 與外螺紋牙底相重合的假想圓柱 面直徑 3）中徑d2 在軸向剖面內牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱 面的直徑，d20.5(d+d1) 三、螺紋的主要參數(shù) 第2頁/共46頁 4）螺 距 P 相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應兩點間 的軸向距離 5）導程（S）同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線 上的對應兩點間的軸向距離 6）線 數(shù) n 螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n4 螺距、導程、線數(shù)之間關系：L=nP

2、第3頁/共46頁 7）螺旋升角中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋 線軸線的平面的夾角 8）牙型角 螺紋軸向平面內螺紋牙型兩側邊的夾角 9）牙型斜角螺紋牙的側邊與螺紋軸線垂直平面的夾角 2 2 / d nP arctgdarctgL 第4頁/共46頁 102 螺紋聯(lián)接的類型及螺紋聯(lián)接件 一、螺紋聯(lián)接主要類型 1、螺栓聯(lián)接 a) 普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結構簡單，裝拆方便，可多個裝拆，應用較廣。 b) 精密螺栓聯(lián)接裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接 第5頁/

3、共46頁 2、雙頭螺栓聯(lián)接螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時。折裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。 3、螺釘聯(lián)接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況 第6頁/共46頁 特殊聯(lián)接：地腳螺栓聯(lián)接 , 吊環(huán)螺釘聯(lián)接 4、緊定螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應的缺口中以固定零件的相對位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。 第7頁/共46頁 二、螺紋聯(lián)接件 2）雙頭螺柱兩端帶螺紋 A型有退刀槽 B型無退刀槽 1）螺栓 普通螺栓 六角頭，小六角頭，標準六角頭，

4、大六角頭, 內六角 鉸制孔螺栓螺紋部分直徑較小螺母 第8頁/共46頁 4）緊定螺釘 錐 端適于零件表面硬度較低不常拆卸常合 平 端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸 圓柱端壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板 3）螺釘 與螺栓區(qū)別要求螺紋部分直徑較粗;要求全螺紋 第9頁/共46頁 6）螺母 六角螺母：標準，扁，厚 5）自攻螺釘由螺釘攻出螺紋 圓螺母+止退墊圈帶有缺口，應用時帶翅墊圈內舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內，螺母即被鎖緊 第10頁/共46頁 7）墊圈 第11頁/共46頁 10 螺紋聯(lián)接的預緊和防松 一、預緊 預緊目的保持正常工作。如汽

5、缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦力工作，增大剛性等。 增大剛性增加聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松能力 預緊力QP預先軸向作用力（拉力） 螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接在裝配時不擰緊，只存受外載時才受到力的作用 緊聯(lián)接在裝配時需擰緊，即在承載時，已預先受力，預緊力QP 預緊過緊擰緊力QP過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強度 過松擰緊力QP過小，工作不可靠 第12頁/共46頁 預緊力QP的控制： 測力矩板手測出預緊力矩，如左圖 定力矩板手達到固定的擰緊力矩T時，彈簧受壓將自動打滑，如右圖 測量預緊前后螺栓伸長量精度較高 二、螺紋防松 第13頁/共46頁 1、防松目的 實際工作中，外載荷有振動、變

6、化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動，如經(jīng)反復作用，螺紋聯(lián)接就會松馳而失效。因此，必須進行防松，否則會影響正常工作，造成事故 2、防松原理 消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運動的難度。 3、防松辦法及措施 1）摩擦防松 雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等 第14頁/共46頁 彈簧墊圈 自鎖螺母螺母一端做成非圓形收口或開峰后徑面收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊 2）機械防松： 開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動墊片，串聯(lián)鋼絲等 第15頁/共46頁 3）永久防松：端鉚

7、、沖點、點焊 4）化學防松粘合 開槽螺母 與開口銷 圓螺母 與止動墊圈 串聯(lián)鋼絲 第16頁/共46頁 10 單個螺栓聯(lián)接的強度計算 針對不同零件的不同失效形式，分別擬定其設計計算方法，則失效形式是設計計算依據(jù)和出發(fā)點。 1、失效形式和原因 受拉螺栓螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂 受剪螺栓螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷 b）失效原因：應力集中 a）失效形式 工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效 受拉螺栓：設計準則為保證螺栓的疲勞拉伸強度和靜強度 受剪螺栓：設計準則為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度 應力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程 2、設計計算準則與思路 第17頁/共46頁 一、松螺栓聯(lián)接 如吊

8、鉤螺栓，工作前不擰緊，無QP，只有工作載荷F起拉伸作用 強度條件為： 4 2 1 d F 4 1 F d 驗算用 設計用 d1螺桿危險截面直徑（mm） 許用拉應力 N/mm2 (MPa) n S / S s材料屈服極限Mpa表4-8 N 安全系數(shù)，表4-9 第18頁/共46頁 二、緊螺栓聯(lián)接工作前有預緊力QP 工作前擰緊，在擰緊力矩T作用下： 預緊力QP產(chǎn)生拉伸應力 螺紋摩擦力矩T1產(chǎn)生剪應力 復合應力狀態(tài): 2 1 4 1 d Qp )5 . 0(48. 0 4 48. 0610 4 2 )( 16 1 )( 2 2 1 2 1 2 3 1 2 或當 d Q MM d Q d d tg d

9、tg d Q W P P P v vp T 接第四強度理論： 3 . 13 22 ca 強度條件為： 第19頁/共46頁 式中：QP 預緊力（N） T1 螺紋摩擦力矩，起扭剪作用，又稱螺紋扭矩，N.mm 1.3系數(shù)將外載荷提高30%，以考慮螺紋力矩對螺栓聯(lián)接強度的影響，這樣把拉扭的復合應力狀態(tài)簡化為純拉伸來處理，大大簡化了計算手續(xù)，故又稱簡化計算法 第20頁/共46頁 1、橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計算主要防止被聯(lián)接件錯動 特點：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓力(QP)產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷，保證聯(lián)接可靠(不產(chǎn)生相對滑移)的條件為： （1）普通螺栓聯(lián)接 RKQfi SP if RK Q S P f 接縫

10、面間的摩擦系數(shù) i接縫界面數(shù)目 KS防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)） KS=1.11.3 第21頁/共46頁 強度條件驗算公式： 設計公式： 分析：由上式可知，當f=0.2,i=1,KS=1則QP=5R，說明這種聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動變載下工作極不可靠 為增加可靠性，減小直徑，簡化結構，提高承載能力 可采用如下減載裝置： a)減載銷 b)減載套筒 c)減載鍵 第22頁/共46頁 2、鉸制孔螺栓聯(lián)接防滑動 特點：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷R進行工作 4 2 0 d R 螺栓的剪切強度條件為： 螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強度條件為： PP ld R min 0 R

11、橫向載荷（N） d0螺桿或孔的直徑（mm） Lmin 被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長度（mm），如圖所示 螺栓許用剪應力，MPa， ， P 螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應力，MPa 鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高 第23頁/共46頁 2、軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強度計算 工作特點：工作前擰緊，有QP；工作后加上工作載荷F 工作前、工作中載荷變化 工作原理：靠螺桿抗拉強度傳遞外載F 解決問題： a) 保證安全可靠的工作，QP=？ b) 工作時螺栓總載荷， Q=？ 分析： 圖1，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài) 第24頁/共46頁 圖，擰緊預緊狀態(tài) 凸緣壓m QP 栓桿

12、拉b QP 第25頁/共46頁 FQQQ ppbbbb 從 圖3，加載F后工作狀態(tài) 栓桿繼續(xù)拉 凸緣 放松 ppmmmm QQ從 殘余預緊力 總載 第26頁/共46頁 a）軸向靜力緊螺栓聯(lián)接強度計算 靜力F不變，Q為靜力，但考慮補充擰緊防斷 強度條件驗算公式： 4 3 . 1 2 1 d Q ca 43 . 1 1 d 設計公式： b）軸向變載荷緊螺栓聯(lián)接強度計算 分析：當工作載荷，由0F 2 1 max 4 d Q Q 螺栓總載，由QpQ QP 2 1 min 4 d Q Q P p 部分載荷，由0F0 2 1 2 1 2 4 1 2/ 2d FK d FF C a 第27頁/共46頁 3、

13、當驗算不滿足時措施： a dd 1 b) 最好改善結構、降低應力集中。包括：工藝、結構、制造、CmCb，適當提高QP等綜合措施 m c a) 第28頁/共46頁 三、螺栓材料與許用應力計算 1、材料 螺母、螺栓強度級別： 1）根據(jù)機械性能，把栓母分級并以數(shù)字表示，此乃強度級別 2）所依據(jù)機械性能為抗拉強度極限Bmin和屈服極限Smin 螺栓級別: 帶點數(shù)字表示 ， 點前數(shù)字為 100/ minB 點后數(shù)字為 minmin /10 Bs 螺母級別: 100/ minB 注意：選擇對螺母的強度級別應低于螺栓材料的強度級別，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于2040HB） 第29頁/共46頁 2、許

14、用應力 許用拉應力： n S 已知：不控制QP的緊螺栓聯(lián)接，易過載。 設計時應取較大的完全系數(shù)?？刂祁A緊力時可取較小的安全系數(shù)n。 顯然n，與d 有關。 設計時，先假設d，進行試算，選取一安全系數(shù)進行計算，計算結果與估計直徑相比較，如在原先估計直徑所屬范圍內即可，否則需重新進行估算。試算法 第30頁/共46頁 105 螺栓組聯(lián)接的設計與受力分析 工程中螺栓皆成組使用，單個使用極少。因此，必須研究栓組設計和受力分析。它是單個螺栓計算基礎和前提條件。 螺栓組聯(lián)接設計的順序選布局、定數(shù)目、力分析、設計尺寸 一、結構設計原則 1、布局要盡量對稱分布，栓組中心與聯(lián)接結合面形心重合（有利于分度、劃線、鉆孔

15、），以受力均勻 2、受剪螺栓組（鉸制孔螺栓聯(lián)接）時，不要在外載作用方向布置8個以上，螺栓要使其受力均勻，以免受力太不均勻，但彎扭作用螺栓組，要適當靠接縫邊緣布局，否則受力太不均 3、合理間距，適當邊距，以利用扳手裝拆 第31頁/共46頁 4、避免偏心載荷作用 a）被聯(lián)接件支承面不平突起 b）表面與孔不垂直 c）鉤頭螺栓聯(lián)接 防偏載措施：a）凸合；b）凹坑（魚眼坑）；c）斜墊片 二、螺栓組受力分析 目的求受力最大載荷的螺栓 第32頁/共46頁 前提（假設）： 被聯(lián)接件為剛性不變形，只有地基變形。 各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同 受力后材料變形在彈性范圍內 接合面形心與螺栓組形心重合，受力后其接縫

16、面仍保持平面 1、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接 單個螺栓工作載荷為： F=P/Z P軸向外載 Z螺栓個數(shù) 第33頁/共46頁 2、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接 特點：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑 普 通 螺 栓 受拉伸作用 鉸制孔螺栓受橫向載荷剪切、擠壓作用。 單個螺栓所承受的橫向載荷相等 第34頁/共46頁 3、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接 （1）圓形接合面：單個螺栓所受橫向載荷 rZ T R （2）矩形接合面 a)普通螺栓聯(lián)接 由靜平衡條件 0T TKTrfQrfQfQr SZPPP 21 Z i i S Z S P rf TK rrrf KT Q 1 21 )( 則各個螺栓所需的預緊

17、力為 聯(lián)接件不產(chǎn)生相對滑動的條件為： 第35頁/共46頁 b)鉸制孔螺栓聯(lián)接組 由變形協(xié)調條件可知，各個螺栓的變形量和受力大小與其中心到接合面形心的距離成正比 TrR r R r R r R Z i ii Z Z 1 2 2 1 1 由假設板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪應變與半徑成正比。在材料彈性范圍內，應力與應變成正比 ii i r r R R r R r R max max max max 1 由靜平衡條件 0T TrRrRrR ZZ 2211 Z i i r rT R 1 2 max max 第36頁/共46頁 4、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯(lián)接 特點：M在鉛直平面內，繞O-O回轉

18、，只能用普通螺栓，取板為受力對象，由靜平衡條件 設單個螺栓工作載荷為Fi MLFLFLF ZZ 2211 )( 1max max max 1 1 LL L F const L F L F i i 這里 t i i L ML FF 1 2 max 1max )( 即 第37頁/共46頁 螺栓桿不拉斷的條件 4 3 . 1 2 1 max d Q ca 43 . 1 max 1 Q d 設計公式 驗算公式 右側不壓潰條件（被聯(lián)接件） QP作用下接合面的擠壓應力 A ZQP QP M作用下接合面的擠壓應力 W M M maxP P MQPP W M A ZQ 第38頁/共46頁 左側不開縫的條件 0

19、 min W M A ZQP MQPP 若受有橫向載荷PH，板不滑動條件為： HSHVCP PKPPKZQf)( )( 1 VC HS P PK f PK Z Q mb m C CC C K 被聯(lián)接件相對剛度 實際使用中螺栓組聯(lián)接所受的載荷是以上四種簡單受力狀態(tài)的不同組合。計算時只要分別計算出螺栓組在這些簡單受力狀態(tài)下每個螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來，便得到每個螺栓的總工作載荷，再對受力最大的螺栓進行強度計算即可 第39頁/共46頁 說明：工程中受力情況很復雜，但均可轉化為四種典型情況進行解決。 計算公式在對稱分布情況下推導，但不對稱也可以用 取轉軸不同，公式計算精度不同。 總設計思路：螺栓組結構設計（布局、數(shù)目）螺栓組受力分析（載荷類型、狀態(tài)、形式）求單個螺栓的最大工作載荷（判斷哪個最大）按最大載荷的單個螺栓設計（求d1標準）全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的） 第40頁/共46頁 106 提高螺栓聯(lián)接強度的措施 影響聯(lián)接強度的因素很多，如材料、結構、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應力幅度、機械性能，而螺栓聯(lián)接的強度又