機械設計課件之螺紋聯(lián)接

1).掌握常用螺紋的類型、特點和普通螺紋的主要參數(shù)；2).掌握常用螺紋聯(lián)接的主要類型和應用；3).了解常用螺紋聯(lián)接的擰緊與防松；4).掌握單個螺栓聯(lián)接的強度計算；5).掌握螺栓組聯(lián)接的受力分析；基本要求第6章螺紋聯(lián)接重點：受力分析、強度計算難點：受翻轉力矩的螺栓組聯(lián)接1.螺紋緊固件6.1.2螺紋緊固件的性能等級和材料2.緊固件的材料和性能等級螺紋緊固件6.1螺紋聯(lián)接的主要類型、材料和精度6.1.1螺紋聯(lián)接的主要類型

螺栓聯(lián)接按緊固件不同分

螺釘聯(lián)接

雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接根據(jù)裝配時是否擰緊分松聯(lián)接緊聯(lián)接按螺栓受力狀況分受拉螺栓聯(lián)接受剪螺栓聯(lián)接螺紋聯(lián)接的分類圖6.2螺紋聯(lián)接的擰緊與防松6.2.1螺紋聯(lián)接的擰緊1.擰緊的目的：增強聯(lián)接的剛性、緊密性和防松能力。對于受拉螺栓聯(lián)接，還可提高螺栓的疲勞強度；對于受剪螺栓聯(lián)接，有利于增大聯(lián)接中的摩擦力。2.擰緊力矩:

3.控制擰緊力矩的方法：如使用測力矩扳手或定力矩扳手

6.2.2螺紋聯(lián)接的防松防松目的：雖然螺紋聯(lián)接一般能滿足自鎖條件，但在沖擊、振動或變載荷下，或當問對變化大時，聯(lián)接有可能松動。防松原理：摩擦力防松（對頂螺母、彈簧墊圈、鎖緊螺母等）；利用機械元件防松（止動墊片、串聯(lián)金屬絲等）；破壞螺紋副關系（焊住螺紋副或對螺紋副沖點等）。6.3單個螺栓聯(lián)接的受力分析和強度計算6.3.1受拉螺栓聯(lián)接主要失效形式：靜載：螺紋部分的塑性變形或斷裂；變載：栓桿部分的疲勞斷裂；精度低或時常裝拆時：滑扣。1.受拉松螺栓聯(lián)接只承受軸向靜載強度條件：2.受拉緊螺栓聯(lián)接（1）只受預緊力的緊螺栓聯(lián)接載荷傳遞：靠被聯(lián)接件接合面上的摩擦力來傳遞外載FR螺栓受載：只受預緊力F’外載：橫向載荷強度條件：

(6.4)（2）承受預緊力和軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接

(6.5～6.8）

螺栓與被聯(lián)接件的受力與變形線圖：

靜強度：

（6.9）疲勞強度：

（6.10）

6.3.2受剪螺栓聯(lián)接

擠壓強度條件：

（6.12）剪切強度條件：

（6.11）6.4螺栓組聯(lián)接的設計6.4.1螺栓組聯(lián)接的結構設計

應考慮以下幾個方面：

1.接合面的幾何形狀設計成軸對稱式。結構設計目的：

確定合理的接合面的幾何形狀及螺栓的布置形式，以使各螺栓受力均勻，且便于加工裝配。1).分布在同一圓周上的螺栓應取偶數(shù)且均勻布置；2).螺栓應有合理的間距和邊距；3).受剪螺栓應布置在載荷方向上（或平行），數(shù)目不超過6個；4).聯(lián)接承受轉矩、彎矩時，應盡量使螺栓靠近接合面的邊緣。5）.避免螺栓承受附加的彎曲載荷2.螺栓的布置要合理6.4.2螺栓組聯(lián)接的受力分析假設：1）被聯(lián)接件為剛體；2）各螺栓的拉伸剛度或剪切剛度（材料、直徑、長度）和預緊力都相同；3）螺栓的應變在彈性范圍內(nèi)。

受力分析的目的：分析各螺栓受力，求出受載最大螺栓所受載荷，進而進行強度計算。1.受軸向力FQ的螺栓組聯(lián)接工作載荷:板的平衡條件：

2.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接（1）受拉螺栓聯(lián)接（2）受剪螺栓聯(lián)接

板平衡條件：3.受旋轉力矩T的螺栓組聯(lián)接（1）用受拉螺栓聯(lián)接板的平衡條件：

（2）受剪螺栓聯(lián)接

靜力平衡條件：

變形協(xié)調條件：

4．受翻轉力矩M的螺栓組聯(lián)接底板的靜力平衡條件：

變形協(xié)調條件：一般說，對普通螺栓可按軸向載荷或（和）傾覆力矩確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷或（和）轉矩確定聯(lián)接所需要的預緊力，然后求出螺栓的總拉力。再按單個螺栓聯(lián)接的強度計算公式校核6.5提高螺栓聯(lián)接強度的措施6.5.1均勻螺紋牙受力分配

6.5.2減小附加應力

從兩方面入手：

1）減小螺栓的實際應力；

2）提高螺栓的許用疲勞強度。改善措施：采用懸置螺母、環(huán)槽螺母、內(nèi)斜螺母。采用鋼絲螺套。凸臺、沉頭座斜墊圈、球面墊圈措施：加高螺母以增加旋合圈數(shù)，對提高螺栓強度沒有多少作用。裝配時用扳手在螺栓末端加一相反力矩可消除附加切應力。

減小螺栓的剛度（適當增大螺栓的長度，部分減小栓桿直徑或作成中空的結構，在螺母的下面安裝彈性元件等）或增大被聯(lián)接件的剛度（用剛度大的墊片等）6.5.4降低應力幅

6.5.3減輕應力集中適當加大牙根圓角半徑，在螺紋收尾處用退刀槽，在螺母承壓面以內(nèi)的栓桿有余留螺紋等都有良好的效果。6.5.6改善制造工藝6.5.5選擇恰當?shù)念A緊力并保持其不減退冷鐓、碾壓、氮化、噴丸等工藝均可提高螺栓的強度。分析總結：螺紋聯(lián)接的受力分析和強度計算聯(lián)接類型受力分析

強度條件松螺栓聯(lián)接軸向靜載6.3式緊螺栓聯(lián)接受拉螺栓聯(lián)接外載螺栓受力6.4式受橫向外載螺栓只受預緊力受旋轉力矩受軸向外載（靜載或變載）受預緊力和軸向工作載荷6.9式（靜載）6.10式（變載）受翻轉力矩受剪螺栓聯(lián)接受橫向外載擠壓和剪切6.11式6.12式如圖所示，有一支架用一組螺栓與機座聯(lián)接，所受外載為F=10000N，α=45?.接合面的摩擦系數(shù)為0.15，摩擦傳力可靠系數(shù)kf=1.2，螺栓的許用應力[σ]=400MPa.試求螺栓的計算直徑。α1234α解：將F正交分解得：FFaFh軸向分力：橫向分力：每個螺栓所受的軸向工作載荷：承受橫向載荷需滿足：螺栓的軸向總拉力：所以螺栓的計算直徑：板A用5個普通螺釘固定在機座B上，已知板與機座間摩擦系數(shù)=0.15，防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)）Kf=1.2，螺釘許用應力，試指出哪個螺釘是危險螺釘？并按強度計算該螺釘聯(lián)接中螺釘所需的小徑（或計算直徑）尺寸。1）將力向形心簡化：FQ＝2000?N；2）FQ使每一個螺釘產(chǎn)生作用力

M使每個螺釘產(chǎn)生作用力方向如圖（中間螺釘3）第2個螺釘受力最大，為危險螺釘，設其受力為FR4），，復習思考題1.螺紋聯(lián)接預緊的作用是什么？為什么對重要聯(lián)接要控制預緊力？2.螺紋聯(lián)接常用的防松原理有哪些？3.