第14章 螺紋連接

1、螺紋螺紋機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋螺紋連接連接 14.1 螺紋螺紋 14.2 螺紋連接螺紋連接 14.3 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松 14.5單個螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算單個螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算目錄 14.4螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析 14.6 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋螺紋連接連接任何一部機(jī)器都是由若干零件以一定方式連接而成任何一部機(jī)器都是由若干零件以一定方式連接而成連接連接分類分類機(jī)械靜連接機(jī)械靜連接可拆連接可拆連接機(jī)械動連接機(jī)械動連接不可拆連接不可拆連接機(jī)械連接的分類：章頭螺螺 紋紋運(yùn)動副運(yùn)動副 螺紋、鍵、銷螺紋、鍵

2、、銷焊、粘、鉚焊、粘、鉚 節(jié)頭機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)一、螺紋的基本參數(shù)一、螺紋的基本參數(shù)d-螺紋大徑螺紋大徑d1-螺紋小徑螺紋小徑d2 -螺紋中徑螺紋中徑p-螺距螺距n-線數(shù)線數(shù) 旋向旋向S-S-導(dǎo)程導(dǎo)程Y Y( () ) -螺紋升角螺紋升角 -牙型角牙型角 -牙型斜角牙型斜角yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL 結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝拆方便，且多數(shù)螺紋連接件結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝拆方便，且多數(shù)螺紋連接件已標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)率高，因而應(yīng)用廣泛。已標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)率高，因而應(yīng)用廣泛。第第3 3章章 螺紋螺紋連接連接螺螺 紋紋二、螺紋的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用二、螺紋的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用 普通螺紋普通螺紋(三角

3、形螺紋三角形螺紋) 矩形螺紋矩形螺紋 梯形螺紋梯形螺紋 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋 管螺紋管螺紋螺紋有：螺紋有：外螺紋外螺紋和和內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋之分之分； 除矩形螺紋外，其他類型螺除矩形螺紋外，其他類型螺紋都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。基本尺寸可查紋都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。基本尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或手冊。閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或手冊。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋的分類螺紋的分類（表（表3-13-1）左旋左旋及及右旋；右旋；單線單線、雙線雙線和和多線多線螺紋；螺紋； 米制米制和和英制。英制。節(jié)頭螺紋螺紋連接連接一、螺紋連接的基本類型一、螺紋連接的基本類型普通螺栓連接普通螺栓連接 絞制孔螺栓連接絞制孔螺栓連接1)1)螺栓連接螺栓連接 (1) (1)普通螺

4、栓連接普通螺栓連接 (2) (2)絞制孔用螺栓連接絞制孔用螺栓連接機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)14.2 螺紋連接螺紋連接2)2)雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接3)3)螺釘連接螺釘連接4 4）緊定螺釘連接）緊定螺釘連接5)5)其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接雙頭螺柱雙頭螺柱螺釘連接螺釘連接地腳螺栓地腳螺栓吊環(huán)螺釘?shù)醐h(huán)螺釘T T型槽螺栓型槽螺栓二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件( (表表3-2)3-2)三、螺紋連接零件常用材料和機(jī)械性能等級三、螺紋連接零件常用材料和機(jī)械性能等級( (表表3-3)3-3)螺紋螺紋連接連接章頭一、螺紋連接的預(yù)緊一、螺紋連接的預(yù)緊 Tt 擰緊力矩?cái)Q緊力矩TtFL14.3 1

5、4.3 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)TtT1+T2 預(yù)緊目的：預(yù)緊目的：T1螺紋副摩擦阻力矩螺紋副摩擦阻力矩T2螺母支撐面的摩擦力矩螺母支撐面的摩擦力矩F F預(yù)緊力預(yù)緊力預(yù)緊力的控制：預(yù)緊力的控制：二、螺紋連接的防松二、螺紋連接的防松防松目的：防松目的：防松方法：防松方法： ( (表表3-5)3-5)測力矩扳手測力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手螺紋螺紋連接連接章頭彈簧墊圈彈簧墊圈對頂螺母對頂螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母用沖頭沖用沖頭沖23點(diǎn)點(diǎn)沖點(diǎn)防松法沖點(diǎn)防松法粘合法防松粘合法防松機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)頭螺紋螺

6、紋連接連接一、一、 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）受軸向載荷）受軸向載荷FQ的螺栓組的螺栓組聯(lián)聯(lián)接接單個螺栓受力單個螺栓受力Z-螺栓數(shù)目螺栓數(shù)目FFF目的：找出一組螺栓中受力最大的螺栓及所受載荷目的：找出一組螺栓中受力最大的螺栓及所受載荷14.14.4 4 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)與與設(shè)計(jì)受力分析設(shè)計(jì)受力分析二、二、 螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓組聯(lián)接的受力分析 zFQF=機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋螺紋連接連接章頭式中：式中： f 接合面間摩擦系數(shù)（表接合面間摩擦系數(shù)（表3-7） m 接合面數(shù)接合面數(shù) Kn 可靠性系數(shù)可靠性系數(shù) Kn =1.11.3(1) (1) 普通螺栓：普通螺

7、栓：機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)螺栓剪切力螺栓剪切力F Fs s（2 2）絞制孔用螺栓：）絞制孔用螺栓：zFF=zFF=2 2）受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接）受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接FR靠摩擦力平衡外載荷靠摩擦力平衡外載荷( (螺栓受拉螺栓受拉) )?？柯菟ㄋ芗羟衼砥胶馔廨d荷靠螺栓所受剪切來平衡外載荷。節(jié)頭KzmFFnfmzKF.Fnf螺紋螺紋連接連接(1) (1) 普通螺栓：普通螺栓：r1 、r2、. rz 各螺栓中心至螺栓各螺栓中心至螺栓 組形心組形心O的距離的距離3 3）螺栓組聯(lián)接受轉(zhuǎn)矩（橫向）螺栓組聯(lián)接受轉(zhuǎn)矩（橫向） T T n21.zTKrrrF+fffFF)21n.(zrrrTK+fF機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)

8、計(jì)（2 2）絞制孔螺栓：）絞制孔螺栓：2222118541max.zsssssrrrTrFFFFF+=2222111).(zsTrrrrF=+2211.zszssrFrFrF=2211.zszssTrFrFrF=+靠摩擦力平衡外力矩靠摩擦力平衡外力矩T T?？柯菟ㄋ芗袅砥胶馔饬乜柯菟ㄋ芗袅砥胶馔饬豑 T。r=1212rFFSS剛剛性性凸凸緣緣聯(lián)聯(lián)軸軸器器nz rTKfFFS1FS2ff螺紋螺紋連接連接節(jié)頭4 4）螺栓組聯(lián)接受翻轉(zhuǎn)力矩）螺栓組聯(lián)接受翻轉(zhuǎn)力矩M M機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)=ziilMlF12maxmax+=zlllMlFF222211101.=zzlFlFlF2211.=+zz

9、MlFlFlF2211.1）受軸向載荷）受軸向載荷FQ的螺栓組的螺栓組聯(lián)聯(lián)接接2 2）螺栓組聯(lián)接受橫向載荷）螺栓組聯(lián)接受橫向載荷FR3 3）螺栓組聯(lián)接受旋轉(zhuǎn)力矩（橫向）螺栓組聯(lián)接受旋轉(zhuǎn)力矩（橫向） T T 4 4）螺栓組聯(lián)接受翻轉(zhuǎn)力矩）螺栓組聯(lián)接受翻轉(zhuǎn)力矩M M受力歸納：受力歸納：=ll2F21F1螺紋螺紋連接連接節(jié)頭1、受拉松連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算、受拉松連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算一、受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算一、受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算21 4Fd=14 Fd 14.5 14.5 單個螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算單個螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)螺栓連接的受力分析和失效分析螺栓連接的受力分析和失效分析強(qiáng)度條件為強(qiáng)度條

10、件為 設(shè)計(jì)式為設(shè)計(jì)式為 式中式中 d1螺栓小徑，螺栓小徑，mm； 螺栓許用拉應(yīng)力，螺栓許用拉應(yīng)力，MPa， （表（表3-9） 螺紋螺紋連接連接章頭（1 1）僅受預(yù)緊力）僅受預(yù)緊力F F的緊螺栓連接的的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算21tan()2vdTF=+2 2、受拉緊連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算、受拉緊連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)螺栓所受拉應(yīng)力為：螺栓所受拉應(yīng)力為：214Fd=2v1t31tan()20.516dFTFWd+=式中：式中：螺紋升角，（螺紋升角，（）；）； v當(dāng)量摩擦角，（當(dāng)量摩擦角，（）。）。對對M10M10 M64M64普通螺紋的鋼制螺栓剪應(yīng)力：普通螺紋的鋼制螺栓剪應(yīng)力： 根據(jù)第四

11、強(qiáng)度理論求出當(dāng)量應(yīng)力根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出當(dāng)量應(yīng)力222331.3=+=+2e（0.5 ） e211.34Fd= 11.34Fd校核式：校核式：設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)式：節(jié)頭螺紋螺紋連接連接（2 2）既受預(yù)緊力）既受預(yù)緊力F F又受工作拉力又受工作拉力F F作用的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算作用的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算F F機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)F0= +強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：螺栓總拉力：螺栓總拉力：F0 =F+ F殘余預(yù)緊力：殘余預(yù)緊力：F =43 . 1210dFFCCCFF212+-= CCC212+ 相對剛度系數(shù)（相對剛度系數(shù)（P P5252）（ P P5151）螺紋螺紋連接連接節(jié)頭3.3.受剪螺栓連接受剪螺栓連接

12、擠壓強(qiáng)度條件為：擠壓強(qiáng)度條件為： 剪切強(qiáng)度強(qiáng)度條件為：剪切強(qiáng)度強(qiáng)度條件為： 式中：式中： F每個螺栓受的剪切力，每個螺栓受的剪切力，N； d0 螺栓抗剪面的直徑，螺栓抗剪面的直徑，mm； h 計(jì)算對象的受擠壓高度，計(jì)算對象的受擠壓高度，mm；p計(jì)算對象的許用擠壓應(yīng)力，計(jì)算對象的許用擠壓應(yīng)力，MPa；（表（表3-12） m 剪切面數(shù)；剪切面數(shù)； 螺栓的許用切應(yīng)力，螺栓的許用切應(yīng)力，MPa （表（表3-12）機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋螺紋連接連接pphdF=0 =mdF204節(jié)頭14.6 提高螺栓強(qiáng)度的措施提高螺栓強(qiáng)度的措施( (自學(xué)自學(xué)) )1.改善螺紋牙間載荷分布改善螺紋牙間載荷分布機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)普通螺母普通螺母加厚螺母加厚螺母螺螺栓栓桿桿螺螺母母體體螺螺栓栓桿桿螺螺母母體體螺螺栓栓桿桿F Fa aF F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2F F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2螺螺母母體體螺螺栓栓桿桿F F