螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)第二篇聯(lián)接13января2023г.螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接的分類和意義靜聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接可拆聯(lián)接(螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接）不可拆聯(lián)接（鉚接、焊接、膠接）聯(lián)接的選擇（根據(jù)使用要求與經(jīng)濟(jì)要求來選擇、根據(jù)聯(lián)接的加工條件和被聯(lián)接零件的材料、形狀和尺寸等）螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接的設(shè)計(jì)要求1．強(qiáng)度條件（等強(qiáng)度條件）2．經(jīng)濟(jì)性3．剛度條件或緊密性條件螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)第五章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)13января2023г.螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)第五章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)§5-1螺紋§5-2螺紋聯(lián)接的類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件§5-3螺紋聯(lián)接的預(yù)緊§5-4螺紋聯(lián)接的防松§5-5單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§5-6螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)§5-7提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)一．常用螺紋§5-1螺紋A·聯(lián)接螺紋1．普通螺紋

(粗牙細(xì)牙)2．管螺紋3·錐螺紋1．梯形螺紋3．矩形螺紋2．鋸齒形螺紋B·傳動(dòng)螺紋螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)二．螺紋參數(shù)大徑d：公稱直徑中徑d2：幾何與配合小徑d1：危險(xiǎn)截面線數(shù)n：n≤4螺距P導(dǎo)程S：S=n*P旋向（左、右旋）牙型角α牙側(cè)角β升角ψ螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)§5-2螺紋聯(lián)接的類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件一．基本類型（請掌握各聯(lián)接的特點(diǎn)及適用場合）1．螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接(受剪螺栓聯(lián)接)2．雙頭螺柱聯(lián)接（常拆場合）3．螺釘聯(lián)接（不常拆場合）4．緊定螺釘聯(lián)接圖例見下頁★★普通螺栓既可用來承擔(dān)軸向載荷也可用來承擔(dān)橫向載荷，但鉸制孔用螺栓一般用來承擔(dān)橫向載荷。螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)有間隙無間隙普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接(受剪螺栓聯(lián)接)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)二．標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件1·精度等級：A、B、C

（精度由高→低）A類用于要求配合精確、防止振動(dòng)的重要場合B類用于受載大且常拆、調(diào)整或變載荷的場合C類用于一般的螺紋聯(lián)接的場合2·常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件（具體見書上表格P64～65）螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)一．預(yù)緊目的1．增加聯(lián)接可靠性2．增加聯(lián)接緊密性§5-3螺紋聯(lián)接的預(yù)緊二．?dāng)Q緊力矩Tdo預(yù)緊力QP（書上為F0）螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)dQ2.0dDdDQf31)(tg2dQTTTp20203030pcv2p21≈--++=+=ryT1為螺旋副間的摩擦力矩T2為螺母與支承面間的摩擦力矩螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)三．控制方法（控制預(yù)緊力QP的大?。┮话悖裵≤0.8σsA1螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●測力矩扳手螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●定力矩扳手螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●測量伸長量（QP=Δl*Cb）螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)一．防松目的防松根本問題：防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動(dòng)二．防松方法：有三種（圖例見下頁）1．摩擦防松2．機(jī)械防松3．鉚沖防松（破壞螺紋副）§5-4螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●摩擦防松螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●機(jī)械防松螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)★串聯(lián)鋼絲螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)一．普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算D0QpQp/2§5-5單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算QP螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)失效形式： 螺紋部分的塑變或斷裂， 危險(xiǎn)截面為螺紋小徑d1

所對應(yīng)的面積A=πd21/4設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 保證靜強(qiáng)度或疲勞強(qiáng)度螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)(一)松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

（螺母不需要擰緊、在承受工作載荷前，螺栓不受力）螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度條件式中d1—螺紋小徑，mm[σ]—螺栓材料的許用拉應(yīng)力，MPaF—軸向工作載荷，N螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)(二)緊螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

（螺母需要擰緊、承受工作載荷前，螺栓受預(yù)緊力QP）1．僅受預(yù)緊力時(shí)緊螺栓聯(lián)接螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)①1.3的含義②危險(xiǎn)截面在小徑d1處③計(jì)算求得d1后應(yīng)查標(biāo)準(zhǔn)d1,然后確定大徑d如何求出預(yù)緊力Qp？實(shí)際中何種情況使用上述公式？問注意螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)2．受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接A·單個(gè)螺栓受力變形圖螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)B·單個(gè)螺栓受力變形線圖螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)式中書上為F2書上為F0書上為F1螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)①Q(mào)≠Q(mào)p+F②掌握變形協(xié)調(diào)圖提示螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)★★求總拉力Q的二種情況：(1)由Q＝Q‘p+F求：當(dāng)有剛性或緊密性要求時(shí)不產(chǎn)生縫隙至少Q(mào)’p>0推薦：螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)★★受軸向變載荷（工作拉力）作用的緊螺栓聯(lián)接的計(jì)算螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)

①為什么上述螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算僅對螺栓桿進(jìn)行？

②當(dāng)工作載荷為變載荷時(shí)，強(qiáng)度計(jì)算如何進(jìn)行？★★受軸向變載荷（工作拉力）作用的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：不僅要進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，還要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。問題螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)二．鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算A·失效形式：1·螺栓桿剪斷

2·螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁的壓潰螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)1·剪切強(qiáng)度條件——螺桿的2·擠壓強(qiáng)度條件——聯(lián)接的（公式的解釋見下頁）B·強(qiáng)度條件螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)式中：如何正確理解聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度公式？問注意：取Lmin及[σ]p小者代入計(jì)算投影面積A=d0*Lmin螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)三．性能等級及許用應(yīng)力◆聯(lián)接件材料常用Q235

10

35

45沖擊振動(dòng)時(shí)15Cr

40Cr

30CrMnTi◆性能等級螺栓例如：4.6

5.6

6.8螺母螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)◆許用應(yīng)力有[s]、[t]、[s]p三種★★一般而言螺栓與螺母的性能要相配螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)一．螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．宜對稱2．受力合理3．有合理的間距、邊距4．盡量取偶數(shù)，且規(guī)格相同5．避免偏心§5-6螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)凸臺(tái)沉頭孔●避免偏心螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)二．螺栓組聯(lián)接的受力分析目的：找到受力最大的螺栓及其所受的力假設(shè)：①各螺栓規(guī)格相同②各螺栓預(yù)緊力相同③螺栓組中心與接合面形心重合④各螺栓在彈性限度內(nèi)工作螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)1．受橫向載荷時(shí)：分兩種情況A采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)（結(jié)合面不滑移）螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●通過由預(yù)緊力QP所產(chǎn)生的結(jié)合面上的摩擦力來平衡外載荷FΣ，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為QP螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)式中螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)B·采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接（結(jié)合面不滑移）FΣFΣ/2FΣ/2螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●通過剪切力F來平衡外載荷FΣ，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為F。問題：

受橫向載荷時(shí)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？1．采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)按僅受預(yù)緊力時(shí)的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。2．采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)按鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)2．受旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)：分兩種情況A·采用普通螺栓聯(lián)接（不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)）螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●通過由預(yù)緊力QP所產(chǎn)生的結(jié)合面上的摩擦力矩來平衡外載荷T，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為QP螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)Σri越大，所需Ｑp就越小，所以應(yīng)遠(yuǎn)距離分布。討論問題：受旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？★★采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)按僅受預(yù)緊力時(shí)的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)B·采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接（不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)）螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●通過剪切力F所產(chǎn)生的力矩來平衡外載荷T，由于此時(shí)由于螺栓的位置不同，因此每個(gè)螺栓的受力不相等，關(guān)鍵是找受力最大的螺栓所受到的力Fmax變形協(xié)調(diào)條件：每個(gè)螺栓受到的剪切力與其到中心點(diǎn)的距離成正比。螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)由變形協(xié)調(diào)條件可知：螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)問題：

受旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？★★采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)首先找受力最大的螺栓所受到的力Fmax，然后按鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)3．受軸向載荷時(shí)——普通螺栓聯(lián)接根據(jù)假設(shè)可知，每個(gè)螺栓所承擔(dān)的工作拉力皆相等為F，即：問題：受軸向載荷時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？★★求出工作拉力F后按受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)4．受傾覆力矩時(shí)——普通螺栓聯(lián)接螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)●通過左右兩側(cè)螺栓與地基間所產(chǎn)生的力F形成的力偶來平衡外載荷M，由于此時(shí)由于螺栓的位置不同，因此每個(gè)螺栓的受力不相等，關(guān)鍵是找受力最大的螺栓所受到的力Fmax變形協(xié)調(diào)條件：每個(gè)螺栓受到的工作拉力與其到中心點(diǎn)的距離成正比。A·軸向工作載荷F螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)式中Li—各螺栓軸線到螺栓組對稱中心的垂直距離（Li與ri

含義不同）由變形協(xié)調(diào)條件可知：螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)B·總拉力Q問題：

受傾覆力矩時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？★★首先找受力最大的螺栓所受到的力Fmax然后按受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)C·接合面可靠工作條件螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)在實(shí)際使用中，螺栓組所受的載荷是以上四種簡單受力狀態(tài)的不同組合，但不論如何復(fù)雜，都可以將其簡化成上述簡單受力狀態(tài)，從而分別計(jì)算每個(gè)螺栓的工作載荷，然后將其進(jìn)行向量迭加得到每個(gè)螺栓的總的工作載荷?！铩飳ζ胀菟砂摧S向載荷以及傾覆力矩來確定螺栓的工作拉力，按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來確定聯(lián)接所需的預(yù)緊力，最后求出螺栓的總拉力Q。對受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。★★對鉸制孔用螺栓按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來確定螺栓的工作剪力，對受剪力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。說明：螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)一．降低應(yīng)力幅1．降低cb2．增大cm方法：增加螺栓長度腰狀桿螺栓或空心螺栓螺母下裝彈性元件方法：采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)3．同時(shí)降低cb，增大cm和Qp§5-7提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)1．降低cb螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)2．增大cm螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)3．同時(shí)降低cb