上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)A復(fù)習(xí)題第五章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)

1、第二篇第二篇 連連 接接1連接的類型連接的類型形鎖合：形鎖合：鉸制孔螺栓連接、鍵連接鉸制孔螺栓連接、鍵連接摩擦鎖合：摩擦鎖合：受橫向載荷的緊螺栓連接受橫向載荷的緊螺栓連接、過(guò)盈連接、過(guò)盈連接材料鎖合：膠接、焊接材料鎖合：膠接、焊接連接原理連接原理可拆連接：可拆連接：螺紋連接、鍵連接螺紋連接、鍵連接、銷連接、銷連接不可拆連接：不可拆連接：鉚接、焊接、膠接鉚接、焊接、膠接可拆性可拆性連接的設(shè)計(jì)要求連接的設(shè)計(jì)要求1）強(qiáng)度要求）強(qiáng)度要求2）剛度條件）剛度條件3）緊密性要求）緊密性要求4）經(jīng)濟(jì)性要求）經(jīng)濟(jì)性要求2連接的選擇：連接的選擇：1）板件和板件：螺紋連接、焊接、鉚接或膠接）板件和板件：螺紋連接、焊

2、接、鉚接或膠接2）桿件和桿件：螺紋連接或焊接）桿件和桿件：螺紋連接或焊接3）軸與輪轂：鍵、花鍵或過(guò)盈連接）軸與輪轂：鍵、花鍵或過(guò)盈連接4）軸與軸：聯(lián)軸器或離合器）軸與軸：聯(lián)軸器或離合器第五章第五章 螺螺紋連接紋連接和螺旋傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)5-1 螺紋螺紋5-2 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件5-3 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊5-4 螺紋連接的防松螺紋連接的防松5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)5-6 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算5-7 螺栓連接件的材料及許用應(yīng)力螺栓連接件的材料及許用應(yīng)力5-8 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施5-9 螺旋傳動(dòng)螺旋傳

3、動(dòng)3螺紋的形成螺紋的形成d2螺紋螺紋45-1 螺螺 紋紋工件工件卡盤(pán)卡盤(pán)車刀車刀5螺紋加工方法螺紋加工方法開(kāi)始退刀開(kāi)始退刀退出車刀退出車刀車刀車刀車刀車刀內(nèi)退刀槽內(nèi)退刀槽外退刀槽外退刀槽退刀紋退刀紋螺紋收尾螺紋收尾6螺紋旋向：左旋螺紋和螺紋旋向：左旋螺紋和右旋螺紋右旋螺紋右旋右旋左旋左旋71. 螺紋的類型和應(yīng)用螺紋的類型和應(yīng)用89 傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋普通螺紋普通螺紋管螺紋管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連接螺紋連接螺紋螺紋牙型螺紋牙型普普通螺通螺紋紋按螺距按螺距可可分為分為粗粗牙牙和和細(xì)牙，內(nèi)外螺紋旋合后有細(xì)牙，內(nèi)外螺紋旋合后有徑向間隙徑向間隙細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋螺距小，升

4、角小，自鎖性能好，強(qiáng)螺距小，升角小，自鎖性能好，強(qiáng)度高，主要用于細(xì)小、薄壁件或受沖擊、振動(dòng)或變載荷度高，主要用于細(xì)小、薄壁件或受沖擊、振動(dòng)或變載荷的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。普通螺紋（普通螺紋（M）6010管螺紋為管螺紋為英制細(xì)牙螺紋英制細(xì)牙螺紋，基準(zhǔn)直徑基準(zhǔn)直徑為管子的為管子的外螺紋大徑外螺紋大徑，內(nèi)外螺紋旋合后內(nèi)外螺紋旋合后無(wú)徑無(wú)徑向間向間隙隙。非螺紋密封的管螺紋（非螺紋密封的管螺紋（G）5511螺螺紋分布在紋分布在1:16的圓錐管壁的圓錐管壁上，內(nèi)上，內(nèi)外螺紋配合時(shí)沒(méi)有間隙外螺紋配合時(shí)沒(méi)有間隙，密封簡(jiǎn)單。密封簡(jiǎn)單。螺紋密封的管螺紋（螺紋密封的管螺紋（R）5512矩形螺紋為矩形螺紋為非標(biāo)準(zhǔn)螺紋非標(biāo)準(zhǔn)螺

5、紋，標(biāo)注時(shí)應(yīng)注出大徑、小徑和螺距。，標(biāo)注時(shí)應(yīng)注出大徑、小徑和螺距。牙牙型為正方形，牙厚是螺距的一型為正方形，牙厚是螺距的一半。半。矩形螺紋矩形螺紋13牙牙型為等腰梯型，牙型角為型為等腰梯型，牙型角為30 ，傳動(dòng)，傳動(dòng)效率比矩效率比矩形螺紋低，但形螺紋低，但牙牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好。根強(qiáng)度高，對(duì)中性好。梯形螺紋（梯形螺紋（Tr）3014牙型為不等腰梯形，工牙型為不等腰梯形，工作面的作面的牙側(cè)角牙側(cè)角為為3 ，非工作面的，非工作面的牙側(cè)角牙側(cè)角為為30 ，只能，只能 用于單向傳動(dòng)用于單向傳動(dòng)。鋸齒形螺紋（鋸齒形螺紋（B）30315螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋梯形螺紋梯形螺紋15鋸齒形螺紋鋸齒

6、形螺紋303三角形螺紋三角形螺紋3016連連接接螺螺紋紋傳傳動(dòng)動(dòng)螺螺紋紋MGTrB粗牙粗牙細(xì)牙細(xì)牙管螺紋管螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形鋸齒形 螺紋螺紋普通普通螺紋螺紋最常用的連接螺紋最常用的連接螺紋用于細(xì)小、薄壁零件用于細(xì)小、薄壁零件用于管路、旋塞和閥門用于管路、旋塞和閥門最常用的傳動(dòng)螺紋。最常用的傳動(dòng)螺紋。只能單方向受力。只能單方向受力。螺紋種類螺紋種類特征特征代號(hào)代號(hào)外形圖外形圖用途用途171）大徑）大徑（公稱直徑）（公稱直徑） d ：與外螺紋牙頂（或內(nèi)螺紋牙底）與外螺紋牙頂（或內(nèi)螺紋牙底）相切的假想圓柱體的直徑。相切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）相切的

7、假想圓與外螺紋牙底（或內(nèi)螺紋牙頂）相切的假想圓柱體的直徑。柱體的直徑。小徑小徑牙底牙底牙底牙底牙頂牙頂牙頂牙頂大徑大徑2. 螺紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)18外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋牙頂牙頂牙底牙底牙底牙底牙頂牙頂大徑大徑 D，d小徑小徑D1，d1中徑中徑D2，d23） 中徑中徑d2：通過(guò)螺紋軸截面內(nèi)牙型上的溝槽和凸起寬通過(guò)螺紋軸截面內(nèi)牙型上的溝槽和凸起寬度相等處的假想圓柱的直徑。度相等處的假想圓柱的直徑。194）線數(shù)）線數(shù)n：螺紋的螺旋線數(shù)目。：螺紋的螺旋線數(shù)目。單線螺紋：?jiǎn)尉€螺紋：沿一根螺旋線形成的螺紋。沿一根螺旋線形成的螺紋。多線螺紋：多線螺紋：沿兩根或兩根以上的軸向等沿兩根或兩根以上的軸

8、向等距分布螺旋線形成的螺紋。距分布螺旋線形成的螺紋。單線螺紋單線螺紋雙線螺紋雙線螺紋205）螺距）螺距P：相鄰兩牙相鄰兩牙在在中徑線中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離軸向距離。6）導(dǎo)程）導(dǎo)程 Ph ：同一螺旋線同一螺旋線上相鄰兩牙在上相鄰兩牙在中徑線中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的的軸向距離軸向距離，Ph= nP。單線螺紋：?jiǎn)尉€螺紋： Ph= P多線螺紋：多線螺紋：Ph= nP=導(dǎo)程導(dǎo)程螺距螺距螺距螺距導(dǎo)程導(dǎo)程217）螺紋升角）螺紋升角 ：在中徑圓柱在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。紋軸線的平面間的夾角。22harctanarctandnPdP

9、225-1 螺紋8）牙型角）牙型角：在軸向截面內(nèi)螺紋牙在軸向截面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。型兩側(cè)邊的夾角。 牙型側(cè)角牙型側(cè)角：螺紋牙型一側(cè)邊與螺螺紋牙型一側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面之間的夾角。紋軸線的垂直平面之間的夾角。9）接觸高度）接觸高度h：內(nèi)、外螺紋旋合后內(nèi)、外螺紋旋合后接觸面的徑向高度。接觸面的徑向高度。23 大徑線畫(huà)粗實(shí)線大徑線畫(huà)粗實(shí)線 倒角圓不畫(huà)倒角圓不畫(huà)小徑圓約畫(huà)小徑圓約畫(huà)3/4圈圈小徑線畫(huà)細(xì)實(shí)線且畫(huà)小徑線畫(huà)細(xì)實(shí)線且畫(huà)到倒角內(nèi)到倒角內(nèi)小徑小徑0.85d螺紋終止線畫(huà)螺紋終止線畫(huà)粗實(shí)線粗實(shí)線大徑大徑螺紋終止線畫(huà)一小段螺紋終止線畫(huà)一小段剖面線畫(huà)到大徑線剖面線畫(huà)到大徑線小徑小徑AAAA24外

10、螺紋畫(huà)法外螺紋畫(huà)法螺紋終止線螺紋終止線 大徑線畫(huà)細(xì)實(shí)線大徑線畫(huà)細(xì)實(shí)線 小徑線畫(huà)粗實(shí)線小徑線畫(huà)粗實(shí)線 倒角圓不畫(huà)倒角圓不畫(huà)大徑圓約畫(huà)大徑圓約畫(huà)3/4圈圈剖面線畫(huà)到小徑線剖面線畫(huà)到小徑線AAAA25內(nèi)螺紋畫(huà)法內(nèi)螺紋畫(huà)法螺紋連接的畫(huà)法螺紋連接的畫(huà)法AA內(nèi)、外螺紋剖面線方向相反內(nèi)、外螺紋剖面線方向相反AA旋入深度旋入深度按不剖畫(huà)按不剖畫(huà)26先畫(huà)外螺紋先畫(huà)外螺紋再畫(huà)內(nèi)螺紋再畫(huà)內(nèi)螺紋旋和部分按外螺紋畫(huà)旋和部分按外螺紋畫(huà)27螺紋的標(biāo)記螺紋的標(biāo)記特征代號(hào)特征代號(hào)公稱直徑公稱直徑 導(dǎo)程導(dǎo)程( (P螺距螺距) )旋向旋向右旋右旋左旋左旋旋合長(zhǎng)度代號(hào)旋合長(zhǎng)度代號(hào)長(zhǎng)：長(zhǎng)：L 中等：中等：N短：短：S公差帶代號(hào)公差帶代

11、號(hào)中徑和頂徑中徑和頂徑公差帶代號(hào)公差帶代號(hào)粗牙螺紋不標(biāo)注螺距粗牙螺紋不標(biāo)注螺距右旋螺紋不用標(biāo)注旋向，左旋時(shí)則標(biāo)注右旋螺紋不用標(biāo)注旋向，左旋時(shí)則標(biāo)注LH公差帶代號(hào)按中徑、頂徑公差帶代號(hào)順序標(biāo)注公差帶代號(hào)按中徑、頂徑公差帶代號(hào)順序標(biāo)注旋合長(zhǎng)度為中等時(shí)，旋合長(zhǎng)度為中等時(shí)，N可省略可省略28注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)u中徑和頂徑的公差帶相同時(shí)，只注一個(gè)中徑和頂徑的公差帶相同時(shí)，只注一個(gè)u連接螺紋公稱帶等級(jí)：內(nèi)螺紋有連接螺紋公稱帶等級(jí)：內(nèi)螺紋有G、H兩種，外螺紋有兩種，外螺紋有e、f、g、h四種四種u管螺紋公稱直徑為管子的通徑，采用英制。管螺紋公稱直徑為管子的通徑，采用英制。u管螺紋公差等級(jí)：外螺紋有管螺紋公差等

12、級(jí)：外螺紋有A、B兩級(jí)；內(nèi)螺紋僅一種，兩級(jí)；內(nèi)螺紋僅一種，不標(biāo)注。不標(biāo)注。2930大徑大徑d20 M202 LH5g6gS螺距螺距P=2 （細(xì)牙）（細(xì)牙） 左旋左旋普通螺紋普通螺紋中徑、頂徑公差帶代號(hào)中徑、頂徑公差帶代號(hào)短旋合長(zhǎng)度短旋合長(zhǎng)度 梯形螺紋梯形螺紋 大徑大徑D40 長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度 Tr4014（P7） 7H L導(dǎo)程導(dǎo)程14，螺距，螺距7，線數(shù)，線數(shù)2中徑、頂徑公差帶代號(hào)中徑、頂徑公差帶代號(hào)右旋右旋5-2 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件31螺栓連接螺栓連接普通螺栓連接（普通螺栓連接（受拉螺栓連接受拉螺栓連接）鉸制孔用螺栓連接（鉸制孔用螺栓連接（受剪螺栓連接受

13、剪螺栓連接）雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接螺釘連接螺釘連接緊定螺釘連接緊定螺釘連接螺紋連接螺紋連接1. 螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型螺栓連接螺栓連接雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接螺釘連接螺釘連接32螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型1）螺栓連接）螺栓連接33a）普通螺栓連接）普通螺栓連接b）鉸制孔用螺栓連接）鉸制孔用螺栓連接34螺紋余留長(zhǎng)度螺紋余留長(zhǎng)度l1 靜載荷：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 d螺紋伸出長(zhǎng)度螺紋伸出長(zhǎng)度: a=(0.20.3)d;螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線

14、到邊緣的距離: e=d+(36) mm通孔直徑：通孔直徑：d0=1.1d l1add0e螺栓連接的簡(jiǎn)化畫(huà)法螺栓連接的簡(jiǎn)化畫(huà)法351.5d0.2d75d0.7d 1 20.8dL(1.5-2)d2d2.2d(0.20.3d0.15d1.1d0.9dl=t1+t2+0.15d+0.8d+0.3d兩被連接件的剖面線方向相反兩被連接件的剖面線方向相反螺栓、墊圈、螺母按不剖畫(huà)螺栓、墊圈、螺母按不剖畫(huà)36螺栓長(zhǎng)度螺栓長(zhǎng)度t1l0.3d t2已知被連接件：板厚已知被連接件：板厚1230 mm，板寬，板寬B60 mm。螺栓螺栓 GB/T 5782-2000 24L（螺栓長(zhǎng)度）（螺栓長(zhǎng)度）螺母螺母 GB/T 6

15、170-2000 24墊圈墊圈 GB/T 93-1987 24螺栓的長(zhǎng)度計(jì)算螺栓的長(zhǎng)度計(jì)算37螺栓長(zhǎng)度：螺栓長(zhǎng)度： L =120.15d0.8d0.2d = 30 mm+30 mm+(0.150.80.2)24 mm = 91.2 mm將將L圓整為標(biāo)準(zhǔn)螺栓系列長(zhǎng)度圓整為標(biāo)準(zhǔn)螺栓系列長(zhǎng)度100 mm 螺紋部分長(zhǎng)度螺紋部分長(zhǎng)度L1= 2d = 224 mm = 48 mm38392）雙頭螺柱連接）雙頭螺柱連接鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)dl2=(22.5)Pl3=(0.51)dael1 1Hl2l3dtHll= t +0.15d+0

16、.8d+0.3d螺柱長(zhǎng)度螺柱長(zhǎng)度4041設(shè)計(jì)：潘存云el1 1Hl33）螺釘連接）螺釘連接鋼或青銅：鋼或青銅： H=d鑄鐵：鑄鐵： H=(1.251.5)d鋁：鋁： H=(1.52.5)dl24）緊定螺釘連接）緊定螺釘連接42作用：作用：固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置，并可傳遞不大的力固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)矩地腳螺栓連接地腳螺栓連接吊環(huán)螺栓連接吊環(huán)螺栓連接435）其它連接形式）其它連接形式T型槽螺栓連接型槽螺栓連接4445螺栓螺栓雙頭螺栓雙頭螺栓螺釘螺釘螺母螺母墊圈墊圈2. 標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件461）六角頭螺栓）六角頭螺栓緊定螺釘緊定螺釘一字螺釘一字螺釘十字螺釘十

17、字螺釘自攻螺釘自攻螺釘翼形螺釘翼形螺釘圓頭螺釘圓頭螺釘2）螺釘）螺釘473）螺母）螺母4）墊圈）墊圈六角螺母六角螺母六角開(kāi)槽螺母六角開(kāi)槽螺母圓螺母圓螺母平墊圈平墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈48A級(jí)：用于要求配合精確、防止振動(dòng)的重要場(chǎng)合級(jí)：用于要求配合精確、防止振動(dòng)的重要場(chǎng)合B級(jí)：用于受載較大且經(jīng)常裝拆、調(diào)整或承受變載荷的場(chǎng)合級(jí)：用于受載較大且經(jīng)常裝拆、調(diào)整或承受變載荷的場(chǎng)合C級(jí)：級(jí)：用于一般的螺紋連接用于一般的螺紋連接49螺紋連接精度等級(jí)螺紋連接精度等級(jí)螺紋規(guī)格螺紋規(guī)格d=M12，公稱長(zhǎng)度，公稱長(zhǎng)度L=80，性能等級(jí)為，性能等級(jí)為4.8級(jí)，不進(jìn)級(jí)，不進(jìn)行表面處理，全螺紋

18、，行表面處理，全螺紋，C級(jí)的六角頭螺栓：級(jí)的六角頭螺栓：螺栓標(biāo)記螺栓標(biāo)記螺栓螺栓 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 螺紋規(guī)格螺紋規(guī)格有效長(zhǎng)度有效長(zhǎng)度50螺栓螺栓 GB/T 5780-2000 M1280螺紋規(guī)格螺紋規(guī)格D=M12，性能等級(jí)為，性能等級(jí)為10級(jí)，不經(jīng)表面處理，級(jí)，不經(jīng)表面處理，A級(jí)的級(jí)的六角螺母。六角螺母。 螺母標(biāo)記螺母標(biāo)記螺母螺母 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 螺紋規(guī)格螺紋規(guī)格51 螺母螺母 GB/T 6170-2000 M12標(biāo)準(zhǔn)系列，公稱尺寸標(biāo)準(zhǔn)系列，公稱尺寸d=8，性能等級(jí)為，性能等級(jí)為140HV，不經(jīng)表面處，不經(jīng)表面處理的平墊圈理的平墊圈墊圈標(biāo)記墊圈標(biāo)記墊圈墊圈 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 公稱直徑公稱直徑52墊圈墊圈

19、 GB/T 97.1-2000 81. 預(yù)緊目的預(yù)緊目的1）增加連接的可靠性）增加連接的可靠性2） 增加連接的緊密性增加連接的緊密性3） 防止被連接件間出現(xiàn)縫隙或相對(duì)滑動(dòng)防止被連接件間出現(xiàn)縫隙或相對(duì)滑動(dòng)5-3 螺紋連接的螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊532. 預(yù)緊力預(yù)緊力F0碳鋼螺栓碳鋼螺栓合金鋼螺栓合金鋼螺栓1S0)7 . 06 . 0(AF1S0)6 . 05 . 0(AF預(yù)緊應(yīng)力不超過(guò)連接件材料屈服極限預(yù)緊應(yīng)力不超過(guò)連接件材料屈服極限S的的80%。543. 擰緊力矩?cái)Q緊力矩T測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手55擰緊力矩?cái)Q緊力矩TT1為螺旋副間的摩擦阻力矩為螺旋副間的摩擦阻力矩T2為螺母與支承

20、面間的摩擦阻力矩為螺母與支承面間的摩擦阻力矩FLT 21TTT預(yù)緊力預(yù)緊力F0與擰緊力矩與擰緊力矩T)tan(2v201dFT202030300c231dDdDFfT20203030cv202132)tan(21dDdDfdFTTT56螺母與支承面間的摩擦阻力矩螺母與支承面間的摩擦阻力矩T2螺旋副間的摩擦阻力矩螺旋副間的摩擦阻力矩T1擰緊力矩?cái)Q緊力矩D0d0ddFT02 . 0dD5 . 10dd9 . 02dd1 . 10f155. 1arctanv232412 . 01 . 0f15. 0cf57M10M64的粗牙普通螺紋的粗牙普通螺紋D0d0d重要螺栓公稱直徑大于重要螺栓公稱直徑大于M1

21、2dL15FF75058預(yù)緊力預(yù)緊力F0和擰緊力和擰緊力FdFFLT02.059擰緊后螺栓長(zhǎng)度擰緊后螺栓長(zhǎng)度 LM=LS+F0/Cb精確控制預(yù)緊力精確控制預(yù)緊力F0圖圖5-11 測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量螺栓原始長(zhǎng)度螺栓原始長(zhǎng)度 LS1. 防松目的防松目的根本目的：防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。根本目的：防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2. 防松方法防松方法1）摩擦防松）摩擦防松2）機(jī)械防松）機(jī)械防松3）破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系（鉚合和沖點(diǎn)）破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系（鉚合和沖點(diǎn)）5-4 螺紋連接的螺紋連接的防松防松601）摩擦防松）摩擦防松61彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母自鎖螺母自鎖螺母622）機(jī)械防松）機(jī)械防松開(kāi)口

22、銷與六角開(kāi)槽螺母開(kāi)口銷與六角開(kāi)槽螺母63止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈64圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲6511.5P66用沖頭沖用沖頭沖34點(diǎn)點(diǎn)3）破壞螺紋副運(yùn)動(dòng)）破壞螺紋副運(yùn)動(dòng)沖點(diǎn)法沖點(diǎn)法1. 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選定螺栓的數(shù)目及布置形式選定螺栓的數(shù)目及布置形式確定螺栓連接的結(jié)構(gòu)尺寸確定螺栓連接的結(jié)構(gòu)尺寸5-5 螺螺栓栓組連接的組連接的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)671）螺栓組連接的設(shè)計(jì)內(nèi)容）螺栓組連接的設(shè)計(jì)內(nèi)容接合面應(yīng)為軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀接合面應(yīng)為軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理螺栓排列應(yīng)保持合理的間距和邊距螺栓排列應(yīng)保持合理的間距和邊距

23、同一圓周上螺栓數(shù)量應(yīng)取偶數(shù)，且采用相同規(guī)格同一圓周上螺栓數(shù)量應(yīng)取偶數(shù)，且采用相同規(guī)格避免螺栓受附加彎曲載荷避免螺栓受附加彎曲載荷2）螺栓組連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則）螺栓組連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則68接合面受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)螺栓的布置接合面受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)螺栓的布置螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距6970密封性有要求的重要連接密封性有要求的重要連接避免附加彎曲載荷的措施避免附加彎曲載荷的措施71球面墊圈球面墊圈斜面墊圈斜面墊圈沉頭座沉頭座凸臺(tái)凸臺(tái)2. 螺栓組螺栓組連接的受力分析連接的受力分析目的：目的：找到受力最大的螺栓及其所受的力找到受力最大的螺栓及其所受的力假設(shè)：假設(shè)：各螺栓規(guī)格相

24、同各螺栓規(guī)格相同各螺栓預(yù)緊力相同各螺栓預(yù)緊力相同螺栓組的對(duì)稱中心與接合面形心重合螺栓組的對(duì)稱中心與接合面形心重合受載后接合面仍保持為平面受載后接合面仍保持為平面721）受橫向載荷的螺栓組連接）受橫向載荷的螺栓組連接（1）采用普通螺栓連接）采用普通螺栓連接FFFF73連接要求：連接要求：接合面上的最大摩擦力大于或等于橫向外載荷接合面上的最大摩擦力大于或等于橫向外載荷74FKzifFs0平衡條件平衡條件預(yù)緊力預(yù)緊力fziFKFs0防滑系數(shù)防滑系數(shù)Ks=1.11.3計(jì)算方法：計(jì)算方法：轉(zhuǎn)化為僅受預(yù)緊力的普通緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)化為僅受預(yù)緊力的普通緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。（2）采用鉸制孔用螺栓連接）

25、采用鉸制孔用螺栓連接75每個(gè)螺栓所受橫向工作剪力每個(gè)螺栓所受橫向工作剪力zFF計(jì)算方法：計(jì)算方法：轉(zhuǎn)化為鉸制孔用螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)化為鉸制孔用螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。2）受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接）受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接（1）采用普通螺栓連接）采用普通螺栓連接76OfF0fF0Tr2r1TKrfFrfFrfFsz02010力矩平衡條件力矩平衡條件預(yù)緊力預(yù)緊力zirfTKfrfrrfTKF1isz21s0)(通過(guò)預(yù)緊力通過(guò)預(yù)緊力F0在接合面上產(chǎn)在接合面上產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)平衡轉(zhuǎn)矩生的摩擦力矩來(lái)平衡轉(zhuǎn)矩T計(jì)算方法：計(jì)算方法：轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為僅受僅受預(yù)緊力作用的普通緊螺預(yù)緊力作用的普通緊螺栓連接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算栓連接進(jìn)行

26、強(qiáng)度計(jì)算（2）采用鉸制孔用螺栓連接）采用鉸制孔用螺栓連接77OFmaxFiTrmaxri通過(guò)橫向剪切力通過(guò)橫向剪切力F所產(chǎn)生所產(chǎn)生的力矩來(lái)平衡外載荷的力矩來(lái)平衡外載荷T變形協(xié)調(diào)條件：變形協(xié)調(diào)條件：螺栓的剪切變形量與該螺螺栓的剪切變形量與該螺栓到螺栓組對(duì)稱中心的距栓到螺栓組對(duì)稱中心的距離成正比。離成正比。iirFrFmaxmax78計(jì)算方法：計(jì)算方法：轉(zhuǎn)化為受最大工作剪力的鉸制孔螺栓強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)化為受最大工作剪力的鉸制孔螺栓強(qiáng)度計(jì)算。ziirTrF12maxmax螺栓所受的最大工作剪力螺栓所受的最大工作剪力由力矩平衡得由力矩平衡得iziirFT13）受軸向載荷的螺栓組連接）受軸向載荷的螺栓組連接

27、假設(shè)各螺栓平均受載，每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷假設(shè)各螺栓平均受載，每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷求出工作載荷求出工作載荷F后，按受預(yù)緊力后，按受預(yù)緊力F0和工作載荷和工作載荷F的緊螺栓的緊螺栓連接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。連接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。zFF79注意：注意：F2 F0+F4）受傾覆力矩的螺栓組連接）受傾覆力矩的螺栓組連接80由力矩平衡得由力矩平衡得iziiLFM1由力與變形條件得由力與變形條件得iiLFLFmaxmaxziiLMLF12maxmax螺栓所受的最大工作載荷螺栓所受的最大工作載荷)(81FF)(72FF)(63FF)(54FF)(63LL)(81LL)(72LL)(54LLO123 45678

28、)(54LL)(81LL)(72LL)(63LLM81防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，應(yīng)校核受載后地基接合面壓應(yīng)力的最大值和最小值：應(yīng)校核受載后地基接合面壓應(yīng)力的最大值和最小值：pmaxppmaxp0maxpppmin地基接合面受載前由預(yù)緊力產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力地基接合面受載前由預(yù)緊力產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力AzF0p力矩力矩M加載在地基接合面上產(chǎn)生的附加最大擠壓應(yīng)力加載在地基接合面上產(chǎn)生的附加最大擠壓應(yīng)力WMp表表5-6（P79）連接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力）連接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力P1. 將復(fù)雜工作載荷轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單載荷的組合。將復(fù)雜工作載荷

29、轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單載荷的組合。2. 1 普通螺栓：普通螺栓： 1）根據(jù)軸向載荷和傾覆力矩來(lái)確定螺栓的工作拉力；）根據(jù)軸向載荷和傾覆力矩來(lái)確定螺栓的工作拉力； 2）根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩來(lái)確定連接所需的預(yù)緊力；）根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩來(lái)確定連接所需的預(yù)緊力； 3）找出受總拉力最大的螺栓；）找出受總拉力最大的螺栓； 4）對(duì)受總拉力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。）對(duì)受總拉力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。2.2 鉸制孔用螺栓：鉸制孔用螺栓： 1）按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來(lái)確定螺栓的工作剪力；）按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來(lái)確定螺栓的工作剪力； 2）找出受工作剪力最大的螺栓；）找出受工作剪力最大的螺栓； 3）對(duì)受工作剪力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。）

30、對(duì)受工作剪力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。復(fù)雜工作載荷作用下螺栓組強(qiáng)度計(jì)算說(shuō)明復(fù)雜工作載荷作用下螺栓組強(qiáng)度計(jì)算說(shuō)明825-6螺紋連接的螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算失效形式失效形式8365%20%15%受拉螺栓：螺栓桿和螺紋部分受拉螺栓：螺栓桿和螺紋部分的塑性變形或斷裂的塑性變形或斷裂受剪螺栓：螺栓桿和孔壁貼合受剪螺栓：螺栓桿和孔壁貼合面壓潰或螺栓桿被剪斷面壓潰或螺栓桿被剪斷設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則受拉螺栓：保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度受拉螺栓：保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度受剪螺栓：保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度受剪螺栓：保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度螺母不需要擰緊，在承受工作載荷前，螺栓不受力螺母不需

31、要擰緊，在承受工作載荷前，螺栓不受力。1. 松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算84421dF 41Fd 拉伸強(qiáng)度條件拉伸強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式2. 緊螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算緊螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1）僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接）僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接85拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力2104dF21012vv312v0T142tantan1tantan162)tan(dFddddFWT扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力F0F0普通螺栓連接普通螺栓連接43 . 13 . 1210cadF 43 . 101Fd86強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件3 . 1322ca第四強(qiáng)度理論第四強(qiáng)度理論M10M64鋼制螺栓鋼制螺栓5 . 0設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式F0F

32、0fFF 087連接要求：連接要求：保證接合面不滑移保證接合面不滑移受橫向載荷的普通螺栓連接受橫向載荷的普通螺栓連接FFF0F0缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）要求較大的預(yù)緊力）要求較大的預(yù)緊力2）振動(dòng)、沖擊或變載荷下連）振動(dòng)、沖擊或變載荷下連接可能松脫接可能松脫改善措施：改善措施：1）減載銷；）減載銷；2）減載套筒；）減載套筒； 3）減載鍵）減載鍵pFFD2）受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接）受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接88圖圖5-25 單個(gè)緊螺栓連接受力變形圖單個(gè)緊螺栓連接受力變形圖89(b)螺母擰緊螺母擰緊(a)螺母未擰緊螺母未擰緊(c)承受工作載荷承受工作載荷FFF1F1F1F1F0F0F0F0 b

33、mmb+ 90圖圖5-26(c) 單個(gè)螺栓連接受力變形線圖單個(gè)螺栓連接受力變形線圖螺栓剛度螺栓剛度 mF1FF2FF0力力變形變形bmm b被連接件剛度被連接件剛度b0bbtanFCm0mmtanFC螺栓總拉力：螺栓總拉力： F2= F1+F= F0+ F91 mF1FF2FF0力力變形變形bmm bmbmbtantanCCFFFFCCCFmbb由幾何關(guān)系得由幾何關(guān)系得92FCCCFFCCCFFFFFmbm1mbb1101)(FCCCFFFFmbb002螺栓預(yù)緊力螺栓預(yù)緊力螺栓總拉力螺栓總拉力 mF1FF2FF0力力變形變形bmm b螺栓的相對(duì)剛度螺栓的相對(duì)剛度mbbCCC螺栓相對(duì)剛度螺栓相對(duì)

34、剛度Cb/(Cb+Cm)材料材料金屬金屬(無(wú)墊片無(wú)墊片)皮革皮革銅皮石棉銅皮石棉橡膠橡膠Cb/Cb+Cm0.20.30.70.80.993FCCCFFmbb02螺栓總拉力螺栓總拉力941）一般連接：）一般連接：F1(0.20.6)F2）工作載荷不穩(wěn)定：）工作載荷不穩(wěn)定：F1(0.61.0)F3）有密封性要求的連接）有密封性要求的連接：F1(1.51.8)F4）地腳螺栓連接：）地腳螺栓連接： F1 F當(dāng)有剛性或緊密性要求當(dāng)有剛性或緊密性要求時(shí)，殘余預(yù)緊力時(shí)，殘余預(yù)緊力F10螺栓總拉力螺栓總拉力F2 F1+F殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力F1選擇原則選擇原則1）根據(jù)受載情況，求出螺栓的工作拉力）根據(jù)受載情況

35、，求出螺栓的工作拉力F；2）根據(jù)連接的要求，選擇殘余預(yù)緊力）根據(jù)連接的要求，選擇殘余預(yù)緊力F1；3）計(jì)算螺栓總拉力）計(jì)算螺栓總拉力F2= F1+F；4）螺栓強(qiáng)度校核或確定螺栓危險(xiǎn)截面直徑。）螺栓強(qiáng)度校核或確定螺栓危險(xiǎn)截面直徑。95受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接靜強(qiáng)度計(jì)算：受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接靜強(qiáng)度計(jì)算：43 . 13 . 1212cadF 43 . 121Fd強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式受軸向變載荷作用的緊螺栓連接受軸向變載荷作用的緊螺栓連接96F1F2F0工作載荷變化范圍工作載荷變化范圍0 F螺栓總拉力變化范圍螺栓總拉力變化范圍F0 F297212max4dF210min4dF

36、螺栓危險(xiǎn)截面的最大和最小應(yīng)力螺栓危險(xiǎn)截面的最大和最小應(yīng)力應(yīng)力幅應(yīng)力幅21mbbminmaxa22dFCCCFCCCFFmbb02螺栓總拉力螺栓總拉力mI J -1eamOA M MminaG CSma45SKKSminamin1tc-ca2-298螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)如圖所示一受軸向工作載荷的緊螺栓連接工作時(shí)，力和變?nèi)鐖D所示一受軸向工作載荷的緊螺栓連接工作時(shí)，力和變形的關(guān)系。形的關(guān)系。1）分析螺栓和被連接件剛度大小對(duì)螺栓總拉）分析螺栓和被連接件剛度大小對(duì)螺栓總拉力力F2有何影響？有何影響？2）若預(yù)緊力）若預(yù)緊力F0=800N，工作載荷，工作載荷F=1000N，C

37、m=4Cb，求螺栓總載荷，求螺栓總載荷F2以及殘余預(yù)緊力以及殘余預(yù)緊力F1。99 mF1FF2FF0力力變形變形bmm b1）減?。p小Cb增大增大Cm可以使總載荷可以使總載荷F2下降下降100解：解：N 1000N 41000N 800bbbmbb002CCCFCCCFFFFFCCCFFFFFmbm110)(0N 100054N 80044bbb0mbm01FCCCFFCCCFF2）螺栓總載荷）螺栓總載荷螺栓殘余預(yù)緊力螺栓殘余預(yù)緊力由由得得某氣缸缸體與缸蓋間用某氣缸缸體與缸蓋間用10個(gè)個(gè)M20（d1=17.94mm）的普）的普通螺栓連接。缸體內(nèi)徑通螺栓連接。缸體內(nèi)徑D250mm，缸內(nèi)工作壓力

38、，缸內(nèi)工作壓力p在在01MPa之間變化，螺栓的屈服極限之間變化，螺栓的屈服極限s=340MPa，取安，取安全系數(shù)全系數(shù)S=2。101pD求：求：1）若接合面上的殘余預(yù)緊力）若接合面上的殘余預(yù)緊力F1為工作載荷的為工作載荷的1.5倍，倍，試校核該螺栓的靜強(qiáng)度；試校核該螺栓的靜強(qiáng)度；2）計(jì)算汽缸工作時(shí)螺栓危險(xiǎn)截）計(jì)算汽缸工作時(shí)螺栓危險(xiǎn)截面上的最大拉應(yīng)力，最小拉應(yīng)力，平均應(yīng)力和應(yīng)力幅。面上的最大拉應(yīng)力，最小拉應(yīng)力，平均應(yīng)力和應(yīng)力幅。（已知螺栓的相對(duì)剛度（已知螺栓的相對(duì)剛度0.5 ） 102pD103N 7 .490842zDpFFF5 . 11解：解：1）校核該螺栓的靜強(qiáng)度）校核該螺栓的靜強(qiáng)度螺栓的

39、工作載荷螺栓的工作載荷螺栓的殘余預(yù)緊力螺栓的殘余預(yù)緊力螺栓總拉力螺栓總拉力螺栓的靜強(qiáng)度校核螺栓的靜強(qiáng)度校核N 75.122715 . 112FFFFFMPa 170MPa 9 .6743 . 1212cadFMPa 170sS螺栓的許用應(yīng)力螺栓的許用應(yīng)力螺栓的靜強(qiáng)度滿足要求螺栓的靜強(qiáng)度滿足要求最大應(yīng)力最大應(yīng)力104N 4 .98175 . 0-5 . 2-mbb220FFFCCCFFFFMPa 24.524212maxdFMPa 79.414210mindF2）計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面上的工作拉力在）計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面上的工作拉力在F0F2之間變化之間變化N 75.122715 . 112FFFFFMP

40、a 3 . 52minmaxaMPa 472minmaxm最小應(yīng)力最小應(yīng)力應(yīng)力幅應(yīng)力幅平均應(yīng)力平均應(yīng)力3）承受工作剪力的緊螺栓連接）承受工作剪力的緊螺栓連接螺栓桿與被連接件孔壁螺栓桿與被連接件孔壁壓潰或螺栓桿剪斷壓潰或螺栓桿剪斷0d105鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接失效形式失效形式 d0LminFF螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件106420dFpmin0pLdF螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度Lmin1.25d05-7 螺紋連接的材料及許用應(yīng)力螺紋連接的材料及許用應(yīng)力1. 螺紋連接件的材料螺紋連接件的材料常用

41、材料常用材料Q215 10Q235 3545沖擊振動(dòng)沖擊振動(dòng)15Cr40Cr30CrMnTi普通墊圈普通墊圈Q235 15 35表表5-8（P86） 螺栓、螺釘和螺柱的性能等級(jí)螺栓、螺釘和螺柱的性能等級(jí)107性能等級(jí)性能等級(jí)4.64.85.65.86.88.89.810.912.9B / MPa40050060080090010001200S / MPa2403203004004806407209001080HBS114124147152181245286316380材料材料和熱處理和熱處理碳鋼或添加元素的碳鋼碳鋼或添加元素的碳鋼碳鋼、添加元素的碳鋼、碳鋼、添加元素的碳鋼、合金鋼，淬火并回火合

42、金鋼，淬火并回火合金鋼、添加元素的碳合金鋼、添加元素的碳鋼，淬火并回火鋼，淬火并回火螺栓性能等級(jí)螺栓性能等級(jí)4.6抗拉強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度極限400MPa屈服極限與抗拉強(qiáng)度極限之比為屈服極限與抗拉強(qiáng)度極限之比為0.6屈服極限為屈服極限為240MPa1082. 螺紋連接件的許用應(yīng)力螺紋連接件的許用應(yīng)力109Ss許用拉應(yīng)力許用拉應(yīng)力許用切應(yīng)力許用切應(yīng)力sS許用擠壓應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力pspSpBpS或或表表5-10（P87） 螺紋連接的安全系數(shù)螺紋連接的安全系數(shù)S影響螺栓疲勞強(qiáng)度的因素影響螺栓疲勞強(qiáng)度的因素1）螺紋牙的載荷分布）螺紋牙的載荷分布2）應(yīng)力變化副）應(yīng)力變化副3）應(yīng)力集中）應(yīng)力集中4）附加應(yīng)力）

43、附加應(yīng)力5）材料的力學(xué)性能和制造工藝）材料的力學(xué)性能和制造工藝5-8 提提高螺高螺紋連接紋連接強(qiáng)度的措施強(qiáng)度的措施1101. 降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅1）降低螺栓剛度）降低螺栓剛度Cb2）增大被連接件剛度）增大被連接件剛度Cm增加螺栓長(zhǎng)度增加螺栓長(zhǎng)度腰狀桿螺栓或空心螺栓腰狀桿螺栓或空心螺栓螺母下裝彈性元件螺母下裝彈性元件采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)3）降低）降低Cb，增大，增大Cm和預(yù)緊力和預(yù)緊力F01111121）降低）降低Cb113FFF0F1F2F2bbFF1F2）增大）增大Cm114mF0FF2mFF2FF1F13）降低）

44、降低Cb，增大，增大Cm和和F0115F0mF0bFFF2F1Fb2. 改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象1161）懸置螺母、環(huán)槽螺母、內(nèi)斜螺母）懸置螺母、環(huán)槽螺母、內(nèi)斜螺母2）采用鋼絲螺套）采用鋼絲螺套改善螺紋牙上載荷分布不均的裝置改善螺紋牙上載荷分布不均的裝置117懸置螺母懸置螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽內(nèi)斜螺母環(huán)槽內(nèi)斜螺母3. 減小應(yīng)力集中的影響減小應(yīng)力集中的影響1）采用大圓角和卸載結(jié)構(gòu)。）采用大圓角和卸載結(jié)構(gòu)。2）在設(shè)計(jì)、制造及裝配上避免產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力）在設(shè)計(jì)、制造及裝配上避免產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力1181194. 采用合理的制造工藝方法采用合理的制造工藝

45、方法1）采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的方法。）采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的方法。2）采用強(qiáng)化處理的方法（氮化、氰化、噴丸）采用強(qiáng)化處理的方法（氮化、氰化、噴丸）120例題（例題（P92）：）：圖示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵拖架，已圖示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵拖架，已知總載荷知總載荷F=4800N，其作用線與垂直線的夾角，其作用線與垂直線的夾角=50，底板，底板高高h(yuǎn)=340mm，寬，寬b=150mm，試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。，試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。121h=340b=150220150=50F160M280122解：解：1）螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)h=340b=150220150=50F160

46、M280如圖所示結(jié)構(gòu)，螺栓數(shù)如圖所示結(jié)構(gòu)，螺栓數(shù)z=4，對(duì)稱布置。，對(duì)稱布置。1233085NN 50cos4800cosvFFN 3677N 50sin4800sinhFFcmN 051071cm 15cm 16vhFFM2）螺栓受力分析）螺栓受力分析h=340b=150220150=50F160M280軸向力軸向力橫向力橫向力傾覆力矩傾覆力矩（1）螺栓組所受力和力矩）螺栓組所受力和力矩（2）在軸向力）在軸向力Fh作用下，各螺栓所受的工作拉力作用下，各螺栓所受的工作拉力上面螺栓所受軸向工作載荷上面螺栓所受軸向工作載荷124N919N43677hazFF（3）在傾覆力矩）在傾覆力矩M作用下，上

47、面螺栓所受載荷作用下，上面螺栓所受載荷N 1877N)1414(2141051072212maxmaxziiLMLFN 2796N 1877N 919maxaFFF由表由表5-5查得接合面間摩擦系數(shù)查得接合面間摩擦系數(shù)f=0.16，取，取Cb/（Cb+Cm）=0.2，Ks=1.2，則各螺栓所需的預(yù)緊力，則各螺栓所需的預(yù)緊力（4）在橫向力）在橫向力Fv作用下，底板連接面不滑移的條件作用下，底板連接面不滑移的條件125340150220105107 Ncm3677 N3085 NFKFCCCzFfshmbm0)(N 6520N36778 . 016. 030852 . 1411hmbmvs0FCC

48、CfFKzF（5）上面螺栓所受的總拉力）上面螺栓所受的總拉力F2126N 7079N 79622 . 0N 6520mbb02FCCCFF3）確定螺栓直徑）確定螺栓直徑選擇材料選擇材料Q235，性能等級(jí)，性能等級(jí)4.6的螺栓，由表的螺栓，由表5-8查得材料查得材料屈服極限屈服極限S=240 MPa，由表，由表5-10查得安全系數(shù)查得安全系數(shù)S=1.5，螺栓材料的許用應(yīng)力螺栓材料的許用應(yīng)力MPa 160MPa5 . 1240 sS127螺栓危險(xiǎn)截面的直徑螺栓危險(xiǎn)截面的直徑mm 6 . 8mm 16070793 . 14 3 . 1421Fd按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 196

49、2003），選用螺紋），選用螺紋公稱直徑公稱直徑d=12mm（螺紋小徑（螺紋小徑d1=10.106 mm8.6 mm）確定螺栓的公稱直徑后，確定螺栓的公稱直徑后，螺栓的類型、長(zhǎng)度、精度以螺栓的類型、長(zhǎng)度、精度以及相應(yīng)的螺母、墊圈等結(jié)構(gòu)尺寸，可根據(jù)底板厚度、及相應(yīng)的螺母、墊圈等結(jié)構(gòu)尺寸，可根據(jù)底板厚度、螺栓在立柱上的固定方法及防松裝置等全面考慮。螺栓在立柱上的固定方法及防松裝置等全面考慮。1284）校核螺栓組連接接合面的工作能力）校核螺栓組連接接合面的工作能力340150220105107 Ncm3677 N3085 N（1）連接面下端擠壓應(yīng)力不超過(guò)許用值，防止接合面壓碎。）連接面下端擠壓應(yīng)力不

50、超過(guò)許用值，防止接合面壓碎。WMFCCCzFAhmbm0maxp133333maxN/cm )2234(2341215)(121hHbyW129N 6520N/cm)2234(2341215105107)36778 . 065204()2234(1511333hmbm0maxpWMFCCCzFA由表由表5-6查得查得p=0.5B =0.5250MPa=125MPa。 pmax p，連接接合面下端不會(huì)壓碎。，連接接合面下端不會(huì)壓碎。130（2）連接面上端應(yīng)保持一定的殘余預(yù)緊力，防止托架受力）連接面上端應(yīng)保持一定的殘余預(yù)緊力，防止托架受力時(shí)接合面間產(chǎn)生間隙。時(shí)接合面間產(chǎn)生間隙。0MPa 7244.

51、 0N/cm 44.7213hmbm0pminWMFCCCzFA接合面上端受壓最小處不會(huì)產(chǎn)生間隙。接合面上端受壓最小處不會(huì)產(chǎn)生間隙。1315）校核螺栓所需的預(yù)緊力）校核螺栓所需的預(yù)緊力已知螺栓屈服極限已知螺栓屈服極限s=240 MPa ，危險(xiǎn)截面面積，危險(xiǎn)截面面積取預(yù)緊力下限取預(yù)緊力下限222211mm 214.80mm 106.1044dA對(duì)碳鋼螺栓要求對(duì)碳鋼螺栓要求1s0)7 . 06 . 0(AFN8 .11550N214.802406 . 06 . 01sA要求的預(yù)緊力要求的預(yù)緊力F0=6520 N ，小于上值，滿足要求。，小于上值，滿足要求。如圖所示的如圖所示的6個(gè)普通螺栓組連接，承

52、受載荷個(gè)普通螺栓組連接，承受載荷F=1000N，接，接合面摩擦系數(shù)合面摩擦系數(shù)f=0.2，防滑系數(shù)，防滑系數(shù) Ks=1.2。1）試判斷哪個(gè)）試判斷哪個(gè)方案合理方案合理? 2）若改用鉸制孔螺栓組連接，結(jié)果如何？）若改用鉸制孔螺栓組連接，結(jié)果如何？F500FT200FFT2001001323）右側(cè)螺栓受到的最大載荷）右側(cè)螺栓受到的最大載荷133N 200N1610002 . 1sziFKFN 1000N10061052 . 151s ziirTKF解：解：mmN 105mmN 50010005 FLT1）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷）轉(zhuǎn)矩作用下

53、每個(gè)螺栓的載荷FTN 1200N1000N200max FFF普通螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案普通螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案I134F153.431）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷N 200N1610002 . 1sziFKF2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷N 1096N5028 .11141052 . 151s ziirTKF3）右側(cè)螺栓受到的最大載荷）右側(cè)螺栓受到的最大載荷N 1278max FFF普通螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案普通螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案II1351）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷N 7 .166N61000zFF2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺

54、栓的載荷）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷N 833.3N10061001052512max ziirTrF3）右側(cè)螺栓受到的最大載荷）右側(cè)螺栓受到的最大載荷N 1000N 3 .833N7 .166max FFF鉸制孔螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案鉸制孔螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案IFT1361）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷）橫向力作用下每個(gè)螺栓的載荷N 7 .166N61000zFF2）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷）轉(zhuǎn)矩作用下每個(gè)螺栓的載荷N 1016.4N505010041001052222512max ziirTrF3）右側(cè)螺栓受到的最大載荷）右側(cè)螺栓受到的最大載荷N 1168max FFF鉸制孔螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案鉸制孔

55、螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案IIF153.43137如圖所示支架用四個(gè)普通螺栓連接在立柱上。已知載荷如圖所示支架用四個(gè)普通螺栓連接在立柱上。已知載荷F=1240N，連接的尺寸如圖所示，接合面摩擦系數(shù)，連接的尺寸如圖所示，接合面摩擦系數(shù)f=0.2，螺栓材料的屈服極限螺栓材料的屈服極限s=270 MPa，安全系數(shù)，安全系數(shù)S=1.5，螺栓的，螺栓的相對(duì)剛度為相對(duì)剛度為0.3，防滑系數(shù)，防滑系數(shù) Ks=1.2。求所需要的螺紋小徑。求所需要的螺紋小徑。F各螺栓所需的預(yù)緊力各螺栓所需的預(yù)緊力1）保證連接面不滑移所需預(yù)緊力）保證連接面不滑移所需預(yù)緊力138FKfFzisN 18600N142 . 0124002 .

56、 1s0fziFKFF連接面不滑移的條件連接面不滑移的條件解：解：139cmN 6000081cmN 15012400 FLM傾覆力矩傾覆力矩N 58125N216042/1601860000212maxmaxziiLMLF2）在傾覆力矩）在傾覆力矩M作用下，螺栓所受最大軸向載荷作用下，螺栓所受最大軸向載荷F3）左側(cè)螺栓所受的總拉力）左側(cè)螺栓所受的總拉力F2140N 75.20343N 5 .58123 . 0N 18600maxmbb02FCCCFF4）確定螺栓的最小直徑）確定螺栓的最小直徑螺栓材料的許用應(yīng)力螺栓材料的許用應(yīng)力MPa 180MPa5 . 1270 sSmm 67.13 43

57、. 121Fd螺栓的最小直徑螺栓的最小直徑例：例：如圖所示如圖所示，一牽一牽引引鉤用鉤用2個(gè)個(gè)M10（dl=8.376 mm）的）的普通螺栓固定于機(jī)普通螺栓固定于機(jī)架架上。已知接合面間上。已知接合面間的的摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f=0.15，防滑防滑系數(shù)系數(shù)Ks=1.3，螺栓，螺栓采用性能等采用性能等級(jí)為級(jí)為4.6的中碳鋼的中碳鋼，螺螺栓許用應(yīng)力為栓許用應(yīng)力為屈服極限屈服極限的的60%。試計(jì)算該。試計(jì)算該螺栓組允許的螺栓組允許的最大最大牽引牽引力力FR。141解：解：1421）確定螺栓材料的許用應(yīng)力）確定螺栓材料的許用應(yīng)力由螺栓性能等級(jí)為由螺栓性能等級(jí)為4.6知，螺栓材料的屈服極限知，螺栓材料的屈服極

58、限MPa 240sMPa 441MPa 2406 . 06 . 0s螺栓材料的螺栓材料的許用應(yīng)力許用應(yīng)力143得得2）確定螺栓連接允許的最大預(yù)緊力）確定螺栓連接允許的最大預(yù)緊力41.3210cadF由緊螺栓連接的強(qiáng)度條件由緊螺栓連接的強(qiáng)度條件螺栓連接允許的最大預(yù)緊力螺栓連接允許的最大預(yù)緊力F0=6100.5 N。N .51006N 3 . 14144376. 814. 33 . 142210dF144得得3）確定牽引鉤允許的最大拉力）確定牽引鉤允許的最大拉力由緊螺栓承受橫向載荷的平衡條件由緊螺栓承受橫向載荷的平衡條件該螺栓組允許的最大牽引力該螺栓組允許的最大牽引力FR=1407.8 N。FKzifFs0N 07.841N 3 . 1125 .610015. 0s0KzifFF5-8（P102）：）：如圖所示如圖所示，兩塊金屬板，兩塊金屬板用用2個(gè)個(gè)M12（dl=10.106mm）的普通螺栓）的普通螺栓連接連接。已知螺栓。已知螺栓采用性能等采用