螺紋連接機(jī)械設(shè)計(jì)

螺紋連接機(jī)械設(shè)計(jì)第1頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、螺紋的類型和特點(diǎn):螺旋副自鎖條件螺旋副效率三角形β矩形=0梯形β第五章螺紋連接第2頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋30o60o33o第3頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三角形螺紋自鎖性好，用于連接。矩形、梯形螺紋傳動(dòng)效率高，用于傳動(dòng)。第4頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大徑d

—公稱直徑小徑d1—強(qiáng)度計(jì)算直徑螺距p

—螺紋相鄰兩個(gè)牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離導(dǎo)程S—螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離線數(shù)n

—螺紋的螺旋線數(shù)目二、螺紋的主要參數(shù)第5頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺紋旋向

左旋螺紋，右旋螺紋（常用）

旋向判定：順著軸線方向看，可見側(cè)左邊高則為左旋，右邊高則為右旋。第6頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月普通螺紋的標(biāo)記螺紋代號(hào)---公差帶代號(hào)--旋合長(zhǎng)度代號(hào)M和公稱直徑中徑和頂徑公差帶S、N、L

M10—5g6g—S螺紋代號(hào)（普通螺紋，公稱直徑為10mm）

中徑公差帶代號(hào)

頂徑（大徑）公差帶代號(hào)

旋合長(zhǎng)度代號(hào)

第7頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月M10×1左—6H螺紋代號(hào)（公稱直徑為10mm，螺距為1mm的細(xì)牙螺紋，螺紋旋向左旋）中徑和頂徑（小徑）公差帶代號(hào)

M20×2—5H/5g6g內(nèi)螺紋公差帶代號(hào)

外螺紋公差帶代號(hào)

第8頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5-2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件1、螺栓連接裝拆方便螺栓受拉力普通螺栓連接一、螺紋連接的基本類型F0FpFF預(yù)緊力第9頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鉸制孔螺栓連接螺栓受剪切、擠壓用于橫向載荷大的連接FF第10頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、雙頭螺柱連接用于被連接件較厚，不宜制成通孔，且經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合雙頭螺柱受拉力F預(yù)緊力第11頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、螺釘連接用于不經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合螺釘受拉力F預(yù)緊力第12頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、緊定螺釘連接第13頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地腳螺栓聯(lián)接第14頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺栓、螺母、螺釘、墊圈等第15頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5-3螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊的目的—保證可靠性、緊密性防止聯(lián)接松動(dòng)提高聯(lián)接的緊密性提高聯(lián)接的緊密性第16頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月預(yù)緊方法：

LF第17頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩?cái)Q緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系：第18頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩d0D0第19頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LF第20頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）控制預(yù)緊力的方法原因：T↑→F↑→拉斷、滑扣

T↓→不能滿足工作要求方法：1.控制應(yīng)力或應(yīng)變2.控制擰緊力矩3.控制擰緊力臂4.測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量第21頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5-3螺紋連接的防松1、摩擦防松對(duì)頂螺母彈簧墊圈螺紋升角ψ=1o42’~3o2’

v=6.5o~10.5o防松的根本問題：防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)第22頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月摩擦防松：自鎖螺母第23頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、機(jī)械防松開口銷與槽形螺母止動(dòng)墊片第24頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械防松：串聯(lián)鋼絲防松第25頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、其他防松:破壞螺紋副關(guān)系防松防松的根本問題：防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)第26頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5-5螺栓組連接的設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、連接接合面的幾何形狀要有對(duì)稱性；第27頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距；2、減小螺栓受力，盡量受力均勻。FL螺栓布置靠近邊緣螺栓排數(shù)不宜過多第28頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、分布在圓周上的螺栓數(shù)目多為偶數(shù)；5、避免螺栓承受附加的彎曲載荷凸臺(tái)與沉孔斜面墊圈F0第29頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、螺栓組連接的受力分析螺栓組受力分析的目的：

分析螺栓組中各螺栓的受力情況，找出受力最大的螺栓，以便進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。螺栓組所受的外載情況：第30頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾點(diǎn)假設(shè)：（1）所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；（2）螺栓的對(duì)稱中心與連接結(jié)合面的形心重合；（3）受載后連接結(jié)合面仍保持為平面。第31頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用普通螺栓連接連接的不滑移條件：1、受橫向載荷的螺栓組連接第32頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用鉸制孔螺栓連接螺栓受剪力Z—螺栓的數(shù)目

第33頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月F0=100N,z=3,f=0.15,Ks=1.2求F∑=?不滑移條件：F∑F∑

第34頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接a.用普通螺栓連接連接的不轉(zhuǎn)動(dòng)條件：第35頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月160120T=10Nm,z=6,f=0.15,Ks=1.2求F0=?r1r2不轉(zhuǎn)動(dòng)條件：r1=60mm,r2=100mm第36頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b.采用鉸制孔螺栓連接受載最大的螺栓所受剪力第37頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月160120T=10Nm,z=6,求Fmax=?r1r2r1=60mm,r2=100mm鉸制孔螺栓連接第38頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣缸螺栓連接圖3、受軸向力的緊螺栓組連接工作拉力第39頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、受傾覆力矩M的螺栓組連接0第40頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月0應(yīng)滿足的條件：1、螺栓的強(qiáng)度條件23受力最大的螺栓是哪個(gè)？第41頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月繞軸y-y受傾覆力矩M=10Nm,求Fmax=?160120yyxxL1L1=80若繞軸x-x受傾覆力矩M=10Nm,求Fmax=?

L2L2=60第42頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5-6螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算連接方式失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則強(qiáng)度計(jì)算受拉螺栓——斷裂受剪螺栓——圧潰或剪斷第43頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FF一、受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算1、僅受預(yù)緊力第44頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3系數(shù)是考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響設(shè)計(jì)式驗(yàn)算式減載銷減載套筒減載鍵FF第45頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1：普通螺栓連接，3個(gè)螺栓,[σ]=200MPa,f=0.15,Ks=1.2,F∑=15000N,求所需螺栓的直徑d1？1)不滑移條件：=20000N第46頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)強(qiáng)度條件：=12.86mmM16d1=13.835mm查標(biāo)準(zhǔn)第47頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣缸螺栓連接圖2、受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接

強(qiáng)度計(jì)算工作拉力預(yù)緊力螺栓承受的總拉力？？第48頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月未擰緊再受工作載荷螺栓所受的總拉力殘余預(yù)緊力已擰緊,未受工作載荷Cb螺栓剛度Cm被連接件剛度第49頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月力變形力變形第50頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變形力F第51頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月靜強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)工作拉力F變化時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)1.3強(qiáng)度條件：相對(duì)剛度總拉力殘余預(yù)緊力第52頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月F力變形FF2第53頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按判定強(qiáng)度計(jì)算方法,驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。第54頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MN第55頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、受剪螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算剪切強(qiáng)度失效形式：螺栓剪斷接觸表面壓潰擠壓強(qiáng)度注意：[τ]-螺栓材料；[σp]-螺栓或孔壁較弱的材料第56頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例:圖示氣缸蓋用6個(gè)普通螺栓連接,已知?dú)飧讐毫=2MPa，D=80mm,取試求:1、螺栓小徑d1；

（F-工作拉力）

2、安裝時(shí)預(yù)緊力pD第57頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：1、求工作拉力F2、求總拉力F2第58頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、求螺栓小徑4、求螺栓的預(yù)緊力第59頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：圖示氣缸用10個(gè)M10（小徑d1=8.3mm）普通螺栓連接。已知?dú)飧字睆紻=100mm，工作壓力p=0～4MPa，螺栓連接的相對(duì)剛度cb/(cm+cb)=0.86,安裝預(yù)緊力F0=5410N。螺栓材料的極限應(yīng)力圖如圖示1、若取安全系數(shù)S=1.5，驗(yàn)算螺栓的靜強(qiáng)度2、在極限應(yīng)力圖上，標(biāo)出螺栓的工作應(yīng)力點(diǎn)W，確定其極限應(yīng)力點(diǎn)W’。50100100200300/MPa/MPa第60頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：一橫板用兩個(gè)普通螺栓聯(lián)在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，d=100mm,f=0.15,,試求螺栓小徑d1.

解:1、將外力P向螺栓組形心簡(jiǎn)化。螺栓組受載橫向力：P轉(zhuǎn)矩：T=P×L=800000NmmLdPd轉(zhuǎn)矩TP第61頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月LdPd轉(zhuǎn)矩TP2、分析在各載荷作用下，每個(gè)螺栓的受力。=2828N3、求合力第62頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、求螺栓的預(yù)緊力不滑移條件：5、求螺栓小徑d1第63頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、討論1）其他條件不變，使螺栓之間的距離由100增至200mm,對(duì)連接有何影響？合力：第64頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：受轉(zhuǎn)矩和傾覆力矩作用的螺栓組，螺栓應(yīng)遠(yuǎn)離螺栓組形心或旋轉(zhuǎn)軸線。第65頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)當(dāng)螺栓布置方式發(fā)生改變時(shí),會(huì)有何影響？LPdd第66頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)如果采用鉸制孔螺栓，會(huì)有何影響？求合力LdPd轉(zhuǎn)矩TP第67頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用剪切強(qiáng)度計(jì)算螺栓直徑校核配合面的擠壓強(qiáng)度第68頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HLLP例：圖示支座用4個(gè)螺釘連接,已知P=8000N，H=120mm,L=80mm,取摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)試求螺栓小徑.第69頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：1、將外力P

移至接合面形心HLLPPM橫向載荷P

傾覆力矩第70頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、求工作拉力FHLLPPMFF第71頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、按不滑移條件求預(yù)緊力不滑移條件：4、求總拉力F2HLLPPMFF第72頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、求螺栓小徑6、接合面是否出現(xiàn)間隙？第73頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5-7螺紋連接件的材料及其許用應(yīng)力螺栓性能等級(jí)：（表5-8）3.6，4.6，4.8，5.6，5.86.8，8.8，9.8，10.9，12.9屈服極限/MPa900=100×0.9螺母性能等級(jí)：（表5-9）

4，5，6，8，9，10，12第74頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺母性能等級(jí)：

45

6891012螺栓性能等級(jí)：3.6，4.6，4.8(d>16)3.6，4.6，4.8(d≤16)5.6，5.86.88.89.8(d≤16)10.912.9

第75頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺紋連接件的許用應(yīng)力：塑性材料：脆性材料：第76頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、降低應(yīng)力幅§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施F2｝力變形F第77頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、減小螺栓剛度（空心螺栓、加長(zhǎng)螺栓）2、增大被連接件剛度（金屬墊片）3、減小螺栓剛度、增大被連接件剛度，同時(shí)增加預(yù)緊力F第78頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、改善螺紋牙間的載荷分布懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母F0F0F0F0懸置螺母第79頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、減小應(yīng)力集中（大圓角和卸載結(jié)構(gòu)）1.冷鐓螺栓頭，滾壓螺紋；2.采用氮化、氰化、噴丸處理。四、采用合理的制造方法第80頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖示支座用4個(gè)螺釘連接,已知P=5600N，夾角a=45,h=320mm,L=140mm,b=150mm,取摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)Ks=1.2,試設(shè)計(jì)螺栓連接.hh1b150P140LL第81頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月M▲PPH作用下每個(gè)螺栓工作拉力：M作用下螺栓工作拉力：工作拉力acosPPV=asinPPH=第82頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不滑移條件:M

作用對(duì)摩擦力沒有影響第83頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于202