机械设计第17章螺纹联接.ppt

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1、第17章螺纹联接与轴毂联接,学习目标：熟悉机器联接中常用的各种联接件的结构、类型、性能和应用场合，掌握设计理论和选用方法。,2023/11/3,课件,2,联接的分类,动联接：,静联接：,机器工作时，零部件之间可以有相对运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。,在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。,静联接,可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆 开的联接。例如：螺纹联接、键联接。,不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的 联接。例如：铆接、焊接等。,过盈联接,联接,2023/11/3,课件,3,第17章螺纹联接与轴毂联接,17.1螺纹联接的类型和设计准则螺纹联接的类

2、型螺纹联接的失效形式和设计准则,2023/11/3,课件,4,一.螺纹联接的基本类型1.螺栓联接：普通螺栓联接：应用广泛 铰制孔用螺栓联接2.螺钉联接：被联接件之一较厚3.双头螺栓联接：常拆卸4.紧定螺钉联接：传递较小载荷其它：地脚螺栓联接；吊环螺栓联接；T型槽螺栓联接,螺纹联接的类型,2023/11/3,课件,5,1.普通螺栓联接,2023/11/3,课件,6,1.铰制孔用螺栓联接,2023/11/3,课件,7,2.双头螺柱联接,2023/11/3,课件,8,3.螺钉联接,2023/11/3,课件,9,螺钉联接,螺钉拧入深度H:钢或青铜 Hd 铸铁 H=(1.251.5)d 铝合金 H=(1

3、.5 2.5)d,2023/11/3,课件,10,4.紧定螺钉联接,2023/11/3,课件,11,地脚螺栓联接 吊环螺栓联接,2023/11/3,课件,12,T形槽螺栓联接,2023/11/3,课件,13,螺纹联接的失效形式和设计准则,普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂受剪螺栓主要为压溃和剪切,2023/11/3,课件,14,失效分析,2023/11/3,课件,15,螺纹联接的强度计算,一般步骤：螺栓组受力和失效分析 单个螺栓组受力分析、失效分析,（一）松螺栓联接的强度计算,2023/11/3,课件,16,（一）松螺栓联接的强度计算 1.受载荷形式轴向拉伸（工作拉力F）2.失效形式螺栓拉断（静、

4、疲劳）,2023/11/3,课件,17,（一）松螺栓联接设计,3.设计准则保证螺栓拉伸强度4.强度条件：5.设计计算方法：校核式（17-1）设计式6.螺栓材料许用应力及安全系数（5-7）7 查手册，求d,2023/11/3,课件,18,拉应力 剪应力近似处理,(二）仅受预紧力作用的 紧螺栓联接的强度计算,2023/11/3,课件,19,应力合成：强度条件：设计公式：,2023/11/3,课件,20,普通螺栓联接,受力平衡条件或（5-24）i接合面数；KS防滑系数取1.11.3,2023/11/3,课件,21,(三）受预紧力和工作拉力作用 的紧螺栓联接的强度计算,2023/11/3,课件,22,

5、分析受力和变形关系Q=QP+F,2023/11/3,课件,23,受力和变形关系,2023/11/3,课件,24,受力和变形关系,2023/11/3,课件,25,受力变形线图（P284图17-13）,2023/11/3,课件,26,受力变形线图（P284图17-13）,2023/11/3,课件,27,受力变形线图（P284图17-13）,受力变形线图（p73图5-17）,2023/11/3,课件,28,由图可得：螺栓的刚度被联接件的刚度螺栓总拉力：,2023/11/3,课件,29,可由图17-13中的几何关系推出螺栓总拉力Q与预紧力之间的关系：,2023/11/3,课件,30,用式（17-7）计

6、算螺栓的总拉力时，防止受载后接合面产生缝隙，残余预紧力可取：紧密性 有冲击 不稳定 载荷稳定 地脚螺栓 1.51.8F 1.01.5F 0.61.0F 0.20.6F F 用式（5-18）计算螺栓的总拉力时，螺栓的相 对刚度 可由表5-4选取。为降低螺栓的受力，提高承载能力应使螺栓的相对刚度 值尽量小些，取较硬的垫片。,2023/11/3,课件,31,螺栓拉伸强度条件：（5-19）设计公式：（5-20）,2023/11/3,课件,32,（二）受工作剪力的紧螺栓联 接的强度计算,预紧力很小，强度计算时可不考虑；失效形式：侧面压溃及螺栓剪切,预紧力很小，强度计算时可不考虑；失效形式：侧面压溃及螺栓

7、剪切,2023/11/3,课件,33,受工作剪力的紧螺栓联接的强度计算,挤压强度条件：(5-21)剪切强度条件：(5-22)式中 螺栓与孔壁挤压面最小高度；许用应力，表5-11,2023/11/3,课件,34,5-6 螺纹组联接的设计(二）螺栓组联接的受力分析 1.受横向载荷的螺栓组联接（1）普通螺栓组联接（2）铰制孔用螺栓组联接,2023/11/3,课件,35,5-6 螺纹组联接的设计(二）螺栓组联接的受力分析 2.受扭矩的螺栓组联接（1）普通螺栓联接（2）铰制孔用螺栓联接,2023/11/3,课件,36,（1）普通螺栓联接力矩平衡条件：所需预紧力：,（2）.铰制孔用螺栓联接,变形量越大，则

8、工作剪力越大,2023/11/3,课件,38,力矩平衡条件：受力最大的螺栓所受的工作剪力：（5-28）,2023/11/3,课件,39,n,5-3 螺纹联接的预紧（一）预紧的目的1.提高联接的紧密性2.防止联接松动3.提高联接件强度,2023/11/3,课件,40,防止联接松动,2023/11/3,课件,41,提高联接的紧密性,2023/11/3,课件,42,5-3 螺纹联接的预紧,（一）预紧的目的（二）控制预紧力的方法1.控制应力或应变2.控制拧紧力矩3.控制拧紧力臂,2023/11/3,课件,43,控制应力或应变,2023/11/3,课件,44,控制拧紧力矩,2023/11/3,课件,45

9、,控制拧紧力臂,2023/11/3,课件,46,5-3 螺纹联接的预紧,（一）预紧的目的（二）控制预紧力的方法（三）拧紧力矩与预紧力的关系,2023/11/3,课件,47,拧紧力矩与预紧力的关系,2023/11/3,课件,48,拧紧力矩与预紧力的关系,d2 0.9d;y=14232fvacrtg(1.155f);f0.10.2fc0.15;D0 1.5d;d0 1.1d代入整理：不控制预紧力时，不宜.采取M12以下的螺栓。,2023/11/3,课件,49,（一）.螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副 的相对转动。（二）螺纹联接防松的方法按工作原理可分 为（P68表5-3）：1.摩擦防松 2.机械防

10、松 焊接 3.其它：破坏螺纹副关系（铆冲；粘接）,5-4 螺纹联接的防松,2023/11/3,课件,50,1.摩擦防松弹簧垫圈防松,2023/11/3,课件,51,1.摩擦防松自锁螺母防松,2023/11/3,课件,52,1.摩擦防松 对顶螺母防松,2023/11/3,课件,53,2.机械防松 开口销+开槽螺母防松,2023/11/3,课件,54,2.机械防松 止动垫片防松,2023/11/3,课件,55,2.机械防松 止动垫片防松,2023/11/3,课件,56,2.机械防松 串联钢丝防松,2023/11/3,课件,57,3.其它 破坏螺纹副关系防松,2023/11/3,课件,58,5-5 螺纹联接的强度计算,一般步骤：螺栓组受力和失效分析 单个螺栓组受力分析 失效分析 强度计算。失效分析：普通螺栓主要为螺纹部分 发生断裂；受剪螺栓主要为压溃和剪切。,2023/11/3,课件,59,5-5 螺纹联接的强度计算,失效分析,