机械设计螺纹连接.ppt
第 二 篇 连 接,机械动连接,运动副,机械静连接,焊接、,胶接、,铆接,螺纹连接,、键连接、,销连接等,第 五 章 螺 纹 连 接,5-1 螺 纹,一、螺纹的类型和应用,类型：,普通螺纹、管螺纹；,矩形螺纹、,梯形螺纹、,锯齿形螺纹,大径 d 公称直径,小径 强度计算直径,二、螺纹的主要参数,导程：S,线数：n、螺距：P,三、螺纹特点及应用:,牙型角=60,牙型角=30,牙型角=0,三角形螺纹自锁性好，用于连接。,矩形、梯形、锯齿形螺纹传动效率高，用于传动。,5-2 螺纹连接的类型及应用,1、螺栓连接,结构简单,螺栓受拉力,普通螺栓连接,一、螺纹连接的基本类型,装拆方便,铰制孔螺栓连接,螺栓受剪切、挤压,用于横向载荷大的连接,2、双头螺柱连接,用于被连接件较厚，不宜制成通孔，且经常装拆的场合,双头螺柱受拉力,3、螺钉连接,用于不经常装拆的场合,螺钉受拉力,4、紧定螺钉连接,5-3 螺纹连接的预紧和防松,螺旋副摩擦阻力矩,螺母和支承面上的摩擦阻力矩,一、螺纹连接的预紧,目的：增强连接的可靠性和紧密性，防止松动。,螺旋副摩擦阻力矩,螺母和支承面上的摩擦阻力矩,G,F,将字母更换：F0=G=,预紧方法：测力矩扳手（图5-8）定力矩扳手（图5-9）,二、螺纹连接的防松,1、摩擦防松,螺纹升角=1o42 3o2,v=6.5o 10.5o,垫圈动画,防松的根本问题：防止螺旋副的相对转动,2、机械防松,3、其他防松,防松的根本问题：防止螺旋副的相对转动,5-6 螺栓组连接的设计,一、螺栓组连接的结构设计,1、连接接合面的几何形状要有对称性；,2、螺栓的排列应有合理的间距和边距；,3、分布在圆周上的螺栓数目多为偶数；,4、减小螺栓受力，尽量受力均匀。,螺栓布置靠近边缘,螺栓排数不宜过多,二、螺栓组连接的受力分析,螺栓组受力分析的目的：,分析螺栓组中各螺栓的受力情况，找出受力最大的螺栓，以便进行强度计算。,螺栓组受的外载荷情况：,几点假设：（1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；（2）螺栓的对称中心与连接结合面的形心重合；（3）受载后连接结合面仍保持为平面。,1、受横向载荷的螺栓组连接,铰制孔用螺栓连接,螺栓受剪力,Z螺栓的数目,用普通螺栓连接,用普通螺栓连接,连接的不滑移条件：,防滑系数 KS,F0=100N,z=3,f=0.15,Ks=1.2求F=?,不滑移条件：,2、受转矩的螺栓组连接,a.用普通螺栓连接,连接的不滑移条件：,T=10Nm,Z=6,f=0.15,Ks=1.2 求F0=?,不滑移条件：,r1=60mm,r2=100mm,或,例：,b.铰制孔用螺栓连接,受载最大的螺栓所受剪力,若 ri=rmax,T=10Nm,z=6,求Fmax=?F1=?,r1,r2,r1=60mm,r2=100mm,3、受轴向力的紧螺栓组连接,工作拉力,4、受倾覆力矩M的螺栓组连接,绕轴y-y受倾覆力矩M=10Nm,求Fmax=?,Lmax=L=80,若绕轴x-x受倾覆力矩M=10Nm,求Fmax=?,5-5 单个螺栓连接的强度计算,（一）松螺栓连接强度计算,计算公式,（二）紧螺栓连接强度计算,（二）紧螺栓连接强度计算,5-6 单个螺栓连接的强度计算,1、仅受预紧力,1.3系数是考虑扭转切应力的影响,设计式,验算式,减载销减载套筒减载键,例1：3个普通螺栓连接，=200MPa,f=0.15,Ks=1.2,F=15 000N,求所需螺栓的直径d1？,1)不滑移条件：,=20 000N,2)强度条件：,=12.86mm,查标准,2、承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接,工作拉力,预紧力,螺栓承受的总拉力,？,？,再受工作载荷,螺栓所受的总拉力,残余预紧力,演示,静强度计算,当工作拉力 F 变化时，应验算疲劳强度安全系数,1.3,强度条件：,相对刚度,总拉力,按，判定强度计算方法,验算疲劳强度安全系数。,例2:图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取 试求:1、螺栓小径d1；2、安装时预紧力,解：1、求工作拉力F,2、求总拉力F2,3、求螺栓小径,4、求螺栓的预紧力,3.承受工作剪力的紧螺栓连接,剪切强度,失效形式：,挤压强度,注意：-螺栓材料；p-螺栓或孔壁较弱的材料,例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，d=100mm,f=0.15,试求螺栓小径.,解:1、将外力P 向螺栓组形心简化。,螺栓组受载,横向力：P转矩：T=PL=800000Nmm,2、分析在各载荷作用下，每个螺栓的受力。,=8000N,3、求合力,4、求螺栓的预紧力 F0,不滑移条件：,5、求螺栓小径d1,6、讨论1）其他条件不变，使螺栓之间的距离由100增至200mm,对连接有何影响？,合力：,结论：受转矩和倾覆力矩作用的螺栓组，螺栓应远离螺栓组形心或旋转轴线。,2)当两个螺栓水平布置时,会有何影响？,4、受倾覆力矩M的螺栓组连接,横向载荷P 倾覆力矩,3、按不滑移条件求预紧力,不滑移条件：,4、求总拉力F2,5、求螺栓小径,6、接合面是否出现间隙？,例5：P72图示支座用4个螺钉连接,已知F=4800N，夹角a=50o,h=340mm,b=150mm,取摩擦系数 f=0.15,防滑系数Ks=1.2,试设计螺栓连接.,F作用下每个螺栓工作拉力：,M作用下 螺栓工作拉力：,工作拉力,不滑移条件:M 作用对摩擦力没有影响,防止下端结合面压碎：,防止上端结合面出现缝隙：,57 螺纹连接件的材料和许用应力,一、螺纹联接件材料,螺栓、螺柱、螺钉常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素钢；,特殊用途(防磁、导电):特殊钢、铜合金、铝合金等。,螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级。,作为标准零件，螺纹联接件是按其性能等级选用的。对于一定性能等级的螺纹联接件应具备一定的强度极限。,冲击振动场合用：15Cr、40Cr、30CrMnSi等合金钢。,垫圈：Q235、15、35,垫圈：65Mn,57 螺纹连接件的材料和许用应力,例：螺纹的性能级别为5.8级,一、降低应力幅,5-8 提高螺纹连接强度的措施,1、减小螺栓刚度（空心螺栓、加长螺栓）,2、增大被连接件刚度（金属垫片）,3、减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，同时增加预紧力,二、改善螺纹牙间的载荷分布,悬置螺母,环槽螺母,内斜螺母,四、避免附加应力,三、减小应力集中（大圆角和卸载结构）,1.冷镦螺栓头，滚压螺纹；2.采用氮化、氰化、喷丸处理。,五、采用合理的制造方法,本章作业：P102习题 5-5，5-6，5-9,
