第5章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動

1、鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 第第5章章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動51 螺紋螺紋52 螺紋聯(lián)接的類型及標準聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型及標準聯(lián)接件53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊55 螺紋聯(lián)接的強度計算螺紋聯(lián)接的強度計算57 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力58 提高螺栓聯(lián)接強度的措施提高螺栓聯(lián)接強度的措施59 螺旋傳動螺旋傳動54 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計螺栓組聯(lián)接的設(shè)計鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 機械機械聯(lián)接聯(lián)接機器機器機構(gòu)機構(gòu) 構(gòu)件構(gòu)件 （運動單元）（運動單元）零部件零部件 零件零件（制造單元）（制造單元）聯(lián)接聯(lián)接 可拆聯(lián)接：可拆聯(lián)接：螺

2、紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等。螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等。 不可拆聯(lián)接：不可拆聯(lián)接：焊接、鉚接、粘結(jié)等。焊接、鉚接、粘結(jié)等。聯(lián)接聯(lián)接動聯(lián)接：動聯(lián)接：允許相對運動。運動副等。允許相對運動。運動副等。 靜聯(lián)接：靜聯(lián)接：不允許相對運動。螺栓聯(lián)接等不允許相對運動。螺栓聯(lián)接等。 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成一、螺紋的形成51 螺螺 紋紋d2螺旋線螺旋線： 一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速移動的軌跡。等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速移動的軌跡。螺紋螺紋： 一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖一平面圖形

3、沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋的牙型螺紋的牙型潘存云教授研制矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺

4、紋1530330潘存云教授研制潘存云教授研制鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋潘存云教授研制左旋螺紋左旋螺紋鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)

5、外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋 一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P潘存云教授研制潘存云教授研制鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺

6、紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺

7、紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋螺旋傳動螺旋傳動鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接

8、螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制管螺紋管螺紋鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制(3)中徑中徑d2 也是一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。d1d2d(1)大徑大徑d 與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2) 小徑小徑 d1 與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4) 螺距螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 中徑d2圓柱上，螺旋線的切

9、線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角 (7)牙型角牙型角 軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tg=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2SS = nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距P二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2 (8)接觸高度接觸高度 h 內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 普通螺紋以大徑普通螺紋以大徑d為為公稱直徑公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為，其余的統(tǒng)稱為細牙螺紋。細牙螺紋。60

10、 （1 1）螺紋的精度等級）螺紋的精度等級: :A級：級：B級：級：C級：級：公差小，精度最高，用于配合精確，防振動等場合；公差小，精度最高，用于配合精確，防振動等場合；受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接；受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接；用于一般聯(lián)接，最常用。用于一般聯(lián)接，最常用。Pd粗牙粗牙dP細牙細牙dP細牙細牙 注意：注意： （2 2）普通螺紋分類）普通螺紋分類: : 用于聯(lián)接，牙型角為用于聯(lián)接，牙型角為600。鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 細牙螺紋的優(yōu)點：細牙螺紋的優(yōu)點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高升角小、小徑大、自鎖性好、強度高缺點：缺點：不耐磨易滑扣。不

11、耐磨易滑扣。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁零件、受動載荷的聯(lián)接和微調(diào)機構(gòu)。薄壁零件、受動載荷的聯(lián)接和微調(diào)機構(gòu)。粗牙螺紋應(yīng)用最廣。粗牙螺紋應(yīng)用最廣。潘存云教授研制潘存云教授研制梯形梯形螺紋：螺紋：梯梯 形形鋸齒形鋸齒形30330為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側(cè)角比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時，梯形螺紋可消除因摩擦而產(chǎn)生的間隙，應(yīng)用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，但只適合單向傳動。鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋:（3 3）傳動螺紋：）傳動螺紋：= 15= 3鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 )(tgtg螺旋副的效率螺旋副的效率costgff （b b）當(dāng)）當(dāng)一定時，在一定時，在 =45-/2 處效率曲

12、線處效率曲線有極大值。有極大值。（a）螺旋副的效率與螺旋升角螺旋副的效率與螺旋升角 、螺旋副摩擦、螺旋副摩擦 系數(shù)系數(shù) f f 、牙側(cè)角、牙側(cè)角 有關(guān)。有關(guān)。 ， ； ， ， ； ， ， ， ； ， ， 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 普通粗牙螺紋、普通細牙螺紋和梯形螺紋的基普通粗牙螺紋、普通細牙螺紋和梯形螺紋的基本尺寸見后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機械設(shè)計手冊）。本尺寸見后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機械設(shè)計手冊）。（4 4）螺紋的基本尺寸：）螺紋的基本尺寸：梯形螺紋梯形螺紋 雙向傳動雙向傳動鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋 單向傳動！單向傳動！鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制直徑與螺距、粗牙普通螺紋基

13、本尺寸直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸 ( (mm)3 0.5 2.675 3 0.5 2.675 2.459 2.459 公稱直徑（大徑）公稱直徑（大徑） 粗粗 牙牙 細細 牙牙 D d D d 螺距螺距P P 中徑中徑 D D2 2 d d2 2 小徑小徑 D D2 2 d d2 2 螺距螺距P P 4 4 0.7 3.545 3.242 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545 4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 8 1.25 7.188

14、 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 (14) 2 12.701 11.835 (14) 2 12.701 11.835 1.5, 11.5, 116 2 14.701 13.835 16 2 14.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294 (18) 2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.29

15、4 20 2.5 18.376 17.294 (20) 2.5 20.376 19.294 (20) 2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 24 3 22.052 20.752 (27) 3 25.052 23.752 (27) 3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2, 1.5, 12, 1.5, 1注：括號內(nèi)的公稱直徑為第二系列注：括號內(nèi)的公稱直徑為第二系列 H=0.866P dH=0.866P d2 2=d-0.6495P d=d-0.6495P d1 1=d-1.0825P

16、=d-1.0825PD D1 1、d d1 1-內(nèi)、外螺紋小徑內(nèi)、外螺紋小徑 D D2 2、d d2 2-內(nèi)、外螺紋中徑內(nèi)、外螺紋中徑 D D、d d -內(nèi)、外螺紋大徑內(nèi)、外螺紋大徑 P-P-螺距螺距 標記示例：標記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑粗牙普通螺紋、直徑24、螺距、螺距3) M241.5(細牙普通螺紋細牙普通螺紋,直徑直徑24,螺距螺距1.5) P PP/8P/8P/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 細牙普通螺紋基

17、本尺寸細牙普通螺紋基本尺寸 mmmm螺距螺距P P 中徑中徑D D2 2、d d2 2 小徑小徑D D1 1、d d1 10.35 d-1+0.773 0.35 d-1+0.773 d-1+0.621 d-1+0.621 0.5 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 d-1+0.513 d-1+0.188 1 d-1+0.35 1 d-1+0.35 d-2+0.918 d-2+0.918 1.25 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 d-1+0.188 d-2+0.647

18、 1.5 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 d-1+0.026 d-2+0.376 2 2 d-2+0.701 d-3+0.835 d-2+0.701 d-3+0.835 3 3 d-2+0.052 d-4+0.752 d-2+0.052 d-4+0.752 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制 梯形螺紋基本尺寸梯形螺紋基本尺寸 mmmm標記示例：標記示例：Tr488(梯形螺紋，直徑梯形螺紋，直徑48，螺距，螺距8)P hP h3 3=H=H4 4 a ac c 第第1 1系列系列 第第2 2系列系列 D D2 2 d d2 2 D D1 1 螺距螺距

19、螺紋牙高螺紋牙高 牙頂間隙牙頂間隙 公稱直徑公稱直徑d d 中中 徑徑 內(nèi)螺紋小徑內(nèi)螺紋小徑 12 6.5 0.5 9012 6.5 0.5 90、100 85100 85、95 d-6 95 d-6 d-12 d-12 10 5.5 0.5 4010 5.5 0.5 40、7070、80 3880 38、4242、65 d-5 d-10 65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 488 6.5 0.5 48、52 4652 46、50 d-4 d-8 50 d-4 d-8 4 2.25 0.25 164 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 20 18 d-2 d-4 5

20、2.75 0.25 245 2.75 0.25 24、28 2228 22、26 d-2.5 d-5 26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 326 2.25 0.5 32、36 36 30 30、34 d-3 d-6 34 d-3 d-6 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外螺紋外螺紋d dP PR R1 1R R2 2D D1 1D D4 4H H1 1D D2 2 d d2 2d d3 3a ac ca ac c3030 H H4 4R R2 2鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d dd d2 2d d1 1P P用螺紋密封的管用螺紋密封的管螺紋

21、螺紋普通細牙普通細牙螺紋螺紋（5 5）管螺紋）管螺紋非螺紋密封管非螺紋密封管螺紋螺紋（圓柱管壁（圓柱管壁 = 55）用螺紋密封管用螺紋密封管螺紋螺紋（圓錐管壁（圓錐管壁 = 55）60圓錐管圓錐管螺紋螺紋公稱直徑公稱直徑-管子的公稱通徑管子的公稱通徑！強調(diào)與普通螺紋不同55 55 非螺紋密封的管非螺紋密封的管螺紋螺紋d dd d2 2d d1 1P P2鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 52 螺紋聯(lián)接的標準聯(lián)接件及類型螺紋聯(lián)接的標準聯(lián)接件及類型鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制一、一、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件

22、螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 dL0L1LL1 -座端長度座端長度L0 -螺母端長度螺母端長度一、一、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 一、一、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件末端末端結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制一、一、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件潘存云教授研制地腳螺栓地腳螺栓 潘存云教授研制起吊螺釘起吊螺釘 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭

23、螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓專用螺紋聯(lián)接專用螺紋聯(lián)接T 型螺栓型螺栓 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母一、一、螺紋緊固件螺紋緊固件螺螺紋紋緊緊固固件件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓專用螺紋聯(lián)接專用螺紋聯(lián)接鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制其它螺母：其它螺母：鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 墊圈墊圈 平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B

24、型平墊圈型平墊圈螺母螺母 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈作用：作用：增加支撐面積以減增加支撐面積以減小壓強，避免擰緊螺母擦小壓強，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。傷表面、防松。專用螺紋聯(lián)接專用螺紋聯(lián)接鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制二、二、螺紋聯(lián)接的基本類型：螺紋聯(lián)接的基本類型：螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型潘存云教授研制eaal1 1l1 1螺紋余留長度螺紋余留長度l1 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓孔與螺桿之孔與螺桿之間留有間隙間留有間隙靜載荷

25、靜載荷l1=(0.30.5)d;變載荷變載荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1 d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1 0;螺紋伸出長度螺紋伸出長度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(36) mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。潘存云教授研制潘存云教授研制dd（1 1）普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接（2）鉸制孔螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制二、二、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接座端擰入深度座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：，當(dāng)螺孔材

26、料為：ae ee e雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 聯(lián)接件厚，允許拆裝。聯(lián)接件厚，允許拆裝。鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d螺紋孔深度螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P;鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;參數(shù)參數(shù)l1 、e、a與螺栓相同與螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制二、二、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的

27、基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘緊定螺釘潘存云教授研制鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 53 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊預(yù)緊力：預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要擰緊，使之大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個預(yù)加在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：預(yù)緊的目的：增強聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受增強聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動。載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動。預(yù)緊力的確

28、定原則：預(yù)緊力的確定原則： 擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限得超過其材料的屈服極限s ss的的80%。 一、概述一、概述一般螺紋聯(lián)接在裝配時都必須擰緊，這時螺紋聯(lián)接受到預(yù)緊力的作用。對于重要的螺紋聯(lián)接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因為的大小對螺紋聯(lián)接的可靠性，強度和密封均有很大影響。碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓：F0( (0.60.7) s s A1合金鋼螺栓：合金鋼螺栓：F0 ( (0.50.6) s s A1A1 -螺栓危險截面的面積螺栓危險截面的面積， A1 d21/4鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 21TTT 二、二、 擰緊力矩擰緊力矩T1克服螺紋副相對轉(zhuǎn)

29、動的阻力矩；克服螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩；T2克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)預(yù)緊力為設(shè)預(yù)緊力為F0 或預(yù)緊力（不受軸向載荷） F0總力矩：總力矩： 注意：對于重要的聯(lián)接，應(yīng)盡可能采用M12的螺栓。Tddw鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 簡化公式：簡化公式： T 0.2 F F0 d vdFT tan2201202030300231dDdDFfTc 202030302032tan21dDdDfdFTcv 常用粗牙普通螺紋為常用粗牙普通螺紋為M10M64（鋼制），螺紋升角（鋼制），螺紋升角= 1042302，螺紋中徑螺紋中徑d2=0.9d，當(dāng)量摩擦角，當(dāng)量摩擦角v

30、arctan1.155f（ f 為摩擦系數(shù)，無為摩擦系數(shù)，無潤滑時潤滑時 f 0.10.2）；）；d0 1.1d；D0 1.5d；fc=0.15，帶入得：帶入得：鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制測力矩扳手測力矩扳手 預(yù)緊力控制方法預(yù)緊力控制方法: :聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時，不會自動松脫。但在沖擊、振動和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時消失，聯(lián)接仍有可能松動。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計時必須考慮防松。即防止相對轉(zhuǎn)動。F F定力矩扳手定力矩扳手通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗來決定的，重要螺栓則必

31、須預(yù)緊力進行精確控制。L LS S1)1)憑手感經(jīng)驗；憑手感經(jīng)驗；2)2)測力矩扳手；測力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)測定伸長量。測定伸長量。LMLS鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時，不會自動松脫。但在沖擊、振動和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時消失，聯(lián)接仍有可能松動而失效。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計時必須考慮防松，即防止相對轉(zhuǎn)動。防松的方法：防松的方法： 1. 1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對

32、頂螺母對頂螺母54 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松防松防松-防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2. 2. 采用專門防松元件防松采用專門防松元件防松圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈潘存云教授研制止動墊圈止動墊圈鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 3. 3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點點沖點防松法沖點防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 55 螺紋聯(lián)接的強度計算螺紋聯(lián)接的強度計算螺栓聯(lián)接主螺栓聯(lián)接主要失效形式要

33、失效形式滑扣滑扣 因經(jīng)常拆裝受拉螺栓受拉螺栓塑性變形塑性變形 螺紋部分疲勞斷裂疲勞斷裂受剪螺栓受剪螺栓 剪斷剪斷壓潰壓潰 螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸經(jīng)常拆卸 斷裂斷裂-軸向變載荷軸向變載荷潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制d鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 校核計算校核計算：受載計算受載計算 計算螺紋小徑計算螺紋小徑d1 查國標確定公稱尺寸查國標確定公稱尺寸 設(shè)計計算設(shè)計計算：已知螺紋已知螺紋尺寸尺寸 查國標確定螺紋查國標確定螺紋小徑小徑d1 校核螺紋強度校核螺紋強度鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強度原則及使用經(jīng)驗規(guī)定的。采用

34、標準件時，這些部分都不需要進行強度計算。所以，螺栓聯(lián)接的計算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標準選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。 一、松螺栓聯(lián)接強度計算一、松螺栓聯(lián)接強度計算校核公式：校核公式：4/21s s dF式中式中: d1-螺紋小徑螺紋小徑 mm ， 許用應(yīng)力許用應(yīng)力二、緊螺栓聯(lián)接強度計算二、緊螺栓聯(lián)接強度計算FF力除以面積設(shè)計公式：設(shè)計公式：41s s Fd 裝配時須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補充擰緊。1. 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強度僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強度2.受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接3.承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接裝配時不須要擰緊鄭州大學(xué)專用

35、 作者： 潘存云教授 螺栓受預(yù)緊力螺栓受預(yù)緊力F0和摩擦力矩和摩擦力矩T1的雙重作用。的雙重作用。4/210s s s s dF拉應(yīng)力：拉應(yīng)力：1. 受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：16/3111dTWTT 16/2)tan(3120ddFv 4/2tantan1tantan21012dFddvv 分母為抗剪截面系數(shù)F0d鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 s s3 . 1 對于常用的對于常用的M10M64普通鋼制螺紋，可?。浩胀ㄤ撝坡菁y，可?。?tan v 0.17， d2 /d1=1.041.08, tan 0.05 代入上式得：代入上式得： 0.

36、5 計算應(yīng)力：計算應(yīng)力：（第四強度理論）（第四強度理論）223 s ss s ca22)5 . 0(3s ss s 由此可見，對于M10M64普通螺紋的鋼制緊螺栓聯(lián)接，在擰緊時，雖然同時承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計算時，可以只考慮拉伸強度計算，并將預(yù)緊力增大30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。4/3.1210s s s s dFca校核公式：校核公式：3.1401s s Fd 設(shè)計公式：設(shè)計公式：鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 （1）受橫向工作載荷的普通螺栓聯(lián)接：）受橫向工作載荷的普通螺栓聯(lián)接：1. 受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接潘存云教授研制FFF0F0潘存云教授研制FF/2

37、F/2F0F0預(yù)緊力預(yù)緊力F0在接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向在接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向工作載荷工作載荷F 防滑條件！防滑條件！鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制C-可靠性系數(shù)，常取可靠性系數(shù)，常取 C=1.11.3mfCFF 0預(yù)緊力預(yù)緊力F0 ： f-摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15m-結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù) 上圖m=1,下圖m=2若取若取 f =0.15， C=1.2, m=1, 則：則：F0 8F結(jié)構(gòu)尺寸很大！結(jié)構(gòu)尺寸很大！FFFF/2F/2F0F0F0F0防滑條件：防滑條件：CFmfF 0鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云

38、教授 潘存云教授研制FF/2F/2改進措施：改進措施： a. 采用鍵、套筒、銷承受橫向工作載荷。采用鍵、套筒、銷承受橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用b. 采用無間隙的鉸制孔螺栓。采用無間隙的鉸制孔螺栓。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 4/3.1210s s s s dFca校核公式：校核公式：3.1401s s Fd 設(shè)計公式：設(shè)計公式： 計算出所需的螺栓預(yù)緊力后，就可以進行螺栓計算出所需的螺栓預(yù)緊力后，就可以進行螺栓的設(shè)計與校核計算：的設(shè)計與校核計算：鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 （2）受橫向工作載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接：）受橫向工作載荷的鉸制孔螺栓

39、聯(lián)接：1. 受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接Lmin鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓FFd0F螺栓所受的工作剪力，單位為螺栓所受的工作剪力，單位為N；d0螺栓剪切面的直徑（可取螺栓螺栓剪切面的直徑（可取螺栓 孔直徑），單位為孔直徑），單位為mm；Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小螺栓桿與孔壁擠壓面的最小 高度，高度， 單位為單位為mm；鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 （2）受橫向工作載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接：）受橫向工作載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接：1. 受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接Lmin鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓FFd0螺栓桿與孔壁的擠壓應(yīng)力為：螺栓桿與孔壁的擠壓應(yīng)力為： P

40、min0Ps ss s LdF螺栓桿的剪切應(yīng)力為：螺栓桿的剪切應(yīng)力為： 204dF設(shè)計時應(yīng)使設(shè)計時應(yīng)使: Lmin1.25d0鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制2. 受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接設(shè)流體壓強為設(shè)流體壓強為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個螺栓的平均載荷則缸體周圍每個螺栓的平均載荷為：為：p D2/4F = =ZpFFD鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制受載受載變形變形加預(yù)緊力后加預(yù)緊力后螺栓受拉伸長螺栓受拉伸長 b被聯(lián)接件受壓縮短被聯(lián)接件受壓縮短 m加軸向載荷加軸向載荷 F 后后:螺栓總伸長量增加為螺栓總

41、伸長量增加為: 總拉力為：總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：被聯(lián)接件壓縮量減少為： 壓緊力減少為：壓緊力減少為： F1 很顯然很顯然: F10）（注意符號差別：（注意符號差別：F0，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)）鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 一般情況下殘余預(yù)緊力一般情況下殘余預(yù)緊力F1 0。如果。如果F1 =0，甚至于，甚至于F1 0 ，那么就是說被聯(lián)接件結(jié)合面之間的壓力為零，那么就是說被聯(lián)接件結(jié)合面之間的壓力為零，甚至為負，相當(dāng)于聯(lián)接件結(jié)合面臨近分開，甚至分開，甚至為負，相當(dāng)于聯(lián)接件結(jié)合面臨近分開，甚至分開，結(jié)合面處出現(xiàn)縫隙，此種情況十分危險，例如如果是液結(jié)合面處出現(xiàn)縫隙，此種情況十分危險，例如如果是液

42、壓缸將會泄露液壓油、壓力容器就會泄露化學(xué)氣體等，壓缸將會泄露液壓油、壓力容器就會泄露化學(xué)氣體等，在緊螺栓聯(lián)接中應(yīng)在緊螺栓聯(lián)接中應(yīng)絕對避免絕對避免。因此，對緊螺栓聯(lián)接中的。因此，對緊螺栓聯(lián)接中的殘余預(yù)緊力有嚴格的限制：殘余預(yù)緊力有嚴格的限制：工作載荷不變時：工作載荷不變時： F1 =( 0.20.6) F ;工作載荷變化時：工作載荷變化時： F1 =( 0.61.0) F;有緊密性要求時（如壓力容器等）：有緊密性要求時（如壓力容器等）： F1 =( 1.51.8) F;地腳螺栓地腳螺栓 ： F1 F 。注意：注意：鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制 b 聯(lián)接件變形聯(lián)接

43、件變形力力螺栓變形螺栓變形力力F螺栓變形螺栓變形力力F2F1FF0F0 mF0 b marctgCbarctgCmCb螺栓剛度系數(shù)螺栓剛度系數(shù)Cm被聯(lián)接件剛度被聯(lián)接件剛度 系數(shù)系數(shù)鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制力力螺栓變形螺栓變形arctgCb-相對剛度系數(shù)相對剛度系數(shù)F= Fb +Fm=(Cb +Cm ) Cb +CmCbF2 = F0 +FCb +CmCbF1 = F0 F 1 1- -F1= F0- - F= F0 - - Cm F2= F0 + + Fb= F0 + +Cb Cb +CmF =FF2FbF0 代入得：代入得：螺栓的相對剛度系數(shù)螺栓的相對剛度系數(shù)墊片類型

44、墊片類型 金屬墊片或無墊片金屬墊片或無墊片 皮革皮革 銅皮石棉銅皮石棉 橡膠橡膠 0.20.3 0.7 0.8 0.9Cb +CmCbFmF1鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 4/3.1212s s s s dFca校核公式：校核公式：3.1421s s Fd 設(shè)計公式：設(shè)計公式：注意：注意：如果螺栓的軸向工作載荷是變載荷（如果螺栓的軸向工作載荷是變載荷（ 0 F ），），按第按第3章中疲勞強度的校核方法校核計算。章中疲勞強度的校核方法校核計算。參考教材參考教材P.74 P. 75。鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 56 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計螺栓組聯(lián)接的設(shè)計在設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，關(guān)鍵是聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計

45、。它是根據(jù)被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式。一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計大多數(shù)機械中螺栓都是成組使用的。大多數(shù)機械中螺栓都是成組使用的。鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 （1 1）為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證聯(lián)接為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證聯(lián)接結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計成計成: : 基本原則：基本原則：軸對稱的

46、簡單幾何形狀。軸對稱的簡單幾何形狀。 圓形圓形 圓環(huán)形圓環(huán)形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 （2 2）螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理潘存云教授研制FFa) 對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平衡于工作載荷的方向上對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平衡于工作載荷的方向上成排地布置個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；成排地布置個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理!b) 當(dāng)螺栓聯(lián)接彎距或轉(zhuǎn)距時，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接當(dāng)螺栓聯(lián)接彎距或轉(zhuǎn)距時，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。接合面

47、的邊緣，以減少螺栓的受力。鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dhD（3 3）螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間c) 當(dāng)同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗當(dāng)同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗 剪零件來承受橫向載荷。剪零件來承受橫向載荷。60CCEE60扳手空間的尺寸見有關(guān)標準。AB鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制對于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接。螺栓的對于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接。螺栓的間距不大于下表所推薦的

48、取值。間距不大于下表所推薦的取值。t0螺栓間距t0工作壓力 (MPa)7d 4.5d 4.5 4d 3.5 3d t0 (mm) 1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 d（4 4）為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成:4、6、8等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應(yīng)相同。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應(yīng)相同。鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制保證被聯(lián)接件，螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸

49、線相互垂直。對于在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時，應(yīng)制成凸臺或沉頭座。當(dāng)支承面為傾斜表面時，應(yīng)采用斜面墊圈等。（5 5）避免螺栓承受附加的彎曲載荷。避免螺栓承受附加的彎曲載荷。采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面支承面不平支承面不平支承面傾斜支承面傾斜采用斜墊圈采用斜墊圈鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 二、螺栓組聯(lián)接的受力分析二、螺栓組聯(lián)接的受力分析受力分析的目的：受力分析的目的：根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便進行螺栓聯(lián)接的強度計算。及其所受的力，以便進行螺栓聯(lián)接的強度計算。 受力分析

50、時所作假設(shè)：受力分析時所作假設(shè)： a)a)所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同；所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同； c)c)受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。受力分析的類型：受力分析的類型：b)b)螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受橫向載荷受軸向載荷受軸向載荷受傾覆力矩受傾覆力矩M鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制（1）對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，每個螺栓所受工作剪對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，每個螺栓所受工作剪力為：力為：（2）對于普通螺栓聯(lián)接對于普通螺栓聯(lián)接 ，按預(yù)緊后

51、接合面間所產(chǎn)生的，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：式中：式中：z z為螺栓數(shù)目。為螺栓數(shù)目。 圖示為由四個螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接。1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接zFFFKzifFS0fziFKFS0或或Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計中可取為防滑系數(shù)，設(shè)計中可取Ks =1.11.3。鉸制孔螺栓FFFF普通螺栓鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制TO潘存云教授研制O采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時的受力情況是不同的。2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接TKfrFfrFfr

52、Fsz02010 TrFziii1 采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預(yù)緊采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩抵抗轉(zhuǎn)矩T。 采用鉸制孔用螺栓，是靠螺采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩作用來抵抗轉(zhuǎn)矩T。iirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmaxziirfTKF1S0TrmaxFmaxr1f F0f F0r2riFi假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓的剪切變形量與距離成正比，F(xiàn)=KriiirKF剪切力與距離r的比值為常數(shù)鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 3受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接受軸向載荷的螺栓組

53、聯(lián)接 若作用在螺栓組上軸向總載荷若作用在螺栓組上軸向總載荷F F 作用線與螺栓軸線作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心，則各個螺栓受載相平行，并通過螺栓組的對稱中心，則各個螺栓受載相同，每個螺栓所受軸向工作載荷為：同，每個螺栓所受軸向工作載荷為： 通常，各個螺栓還承受預(yù)緊力通常，各個螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余的作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為預(yù)緊力為F1時，每個螺栓所承受時，每個螺栓所承受的總載荷的總載荷F2為。為。zFFF2 = F1 + Fp潘存云教授研制DFFF鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制4受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接受傾覆力矩

54、的螺栓組聯(lián)接 傾覆力矩 M 作用在聯(lián)接接合面的一個對稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預(yù)緊力F0且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用M后，接觸面繞o-o線轉(zhuǎn)動一個角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進一步壓縮。單個螺栓拉力單個螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為：產(chǎn)生的力矩為：F2F0 F0 p ( F 0引起引起)F2mp2( F1m引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li iirFrFmaxmax假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。iirKF螺栓承受的載荷與距離成正比：螺栓承受的載荷與距離

55、成正比： 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制F1m 強調(diào)是基座上的壓力Fm F2m F1 F F2 C2 單個螺栓的受力分析：單個螺栓的受力分析：Om 力力 變形變形 Ob ziLFM1ii作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即：平衡，即：未加傾覆力矩時，工未加傾覆力矩時，工作點在作點在A。Mi=0施加傾覆力矩施加傾覆力矩M時時:左邊的螺栓，工作點移至：左邊的螺栓，工作點移至：B1 和和C1 右邊的螺栓，工作點移至：右邊的螺栓，工作點移至：B2 和和C2 左邊螺栓總拉力增加，右邊螺栓總拉力減小。F2 F2m C1 B2 B1 iiLFLFmax

56、max由：iiLLFFmaxmax Fi 為由于為由于M求產(chǎn)生的工作載荷！求產(chǎn)生的工作載荷！ZiLMLF12imaxmaxA F0 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 0maxPPWMAzFss00minPWMAzFs螺栓的總拉力：螺栓的總拉力：maxmbb02FCCCFF 為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：現(xiàn)間隙，要求：表8-5 聯(lián)接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力材料 鋼 鑄鐵 混凝土 磚(水泥漿縫) 木材p(MPa) 0.8 s (0.40.5)B 2.03.0 1.52.0 2.04.0直接引用前面的結(jié)論鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云

57、教授 57 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力一、螺紋聯(lián)接件一、螺紋聯(lián)接件材料材料螺栓、螺柱、螺釘常用材料：螺栓、螺柱、螺釘常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；等碳素鋼；特殊用途特殊用途( (防磁、導(dǎo)電防磁、導(dǎo)電): ): 特殊鋼、銅合金、鋁合金等。特殊鋼、銅合金、鋁合金等。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃槁菟?、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃?0級。級。3.6 4.6 4.8 5.6 58 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9作為標準零件，螺紋聯(lián)接件是按其性能等級選用的。對于一定性能等級的螺紋聯(lián)接件應(yīng)具備一定的強度極限。沖擊振動場合用：沖擊振動場合用：15Cr、40Cr、 3

58、0CrMnSi等合金鋼。等合金鋼。墊圈：墊圈：Q235、15、 35墊圈：墊圈： 65Mn 鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 選用原則：選用原則：一般用途：通常選用一般用途：通常選用4.8級左右的螺栓，級左右的螺栓，重要場合：要選用高的性能等級，重要場合：要選用高的性能等級，如在壓力容器中常采用如在壓力容器中常采用8.8級的螺栓。級的螺栓。螺母的性能等級分為 7級。 4 5 6 8 9 10 12鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)( (靜、變載荷靜、變載荷) )、裝配情況裝配情況( (

59、松、緊聯(lián)接松、緊聯(lián)接) )、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。許用拉應(yīng)力：許用拉應(yīng)力： 許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力：許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力： SssssSsPsPSss-被聯(lián)接件為鋼被聯(lián)接件為鋼PBPSss-被聯(lián)接件為鑄鐵被聯(lián)接件為鑄鐵S S, , S Sp p-安全系數(shù)，其取值詳見下頁表。安全系數(shù)，其取值詳見下頁表。鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制表表5-11 螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)S 碳素鋼碳素鋼 54 42.5 2.52 碳素鋼碳素鋼 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M16M16 M16 M30 M30M60不

60、控制不控制預(yù)緊力預(yù)緊力的計算的計算控制預(yù)控制預(yù)緊力的緊力的計算計算受載類型受載類型 靜載荷靜載荷 變載荷變載荷松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接 1.21.7合金鋼合金鋼 5.75 53.4 3.43 合金鋼合金鋼 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54 )鋼：鋼：S=2.5， Sp= 1. 25， 鋼：鋼：S=3.55， Sp= 1. 5鑄鐵：鑄鐵：Sp=2.02.5， 鑄鐵：鑄鐵： Sp= 2.53鉸制孔用螺鉸制孔用螺栓聯(lián)接栓聯(lián)接受軸受軸向及向及橫向橫向載荷載荷的普的普通螺通螺栓聯(lián)栓聯(lián)接接緊緊螺螺栓栓聯(lián)聯(lián)接接鄭州大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 58 提高螺栓聯(lián)接強度