燕山大学机械设计1(螺纹联接)

1、机械设计第二章 螺纹联接焊接过盈联接成形联接第二章 螺纹联接2-1 螺纹联接的类型与应用2-2 螺纹联接的拧紧和防松2-3 螺栓组联接的受力分析2-4 单个螺栓的强度计算2-5 提高螺栓联接强度的措施2-1 螺纹联接的类型与应用一、螺纹 1.分类 按照母体形状：圆柱螺纹和圆锥螺纹 按照牙型：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹按照用途：联接螺纹和传动螺纹按照螺旋线的旋向：左旋螺纹和右旋螺纹按照螺旋线的数目：单线螺纹和多线螺纹 2-1 螺纹联接的类型与应用2.螺纹主要参数 (1)大径d（公称直径）：螺纹的最大直径 (2)小径d1：螺纹的最小直径 (3)中径d2 ：母线上牙型沟槽和凸起宽度相

2、等的假想圆柱的直径 (4)螺距P：相邻两牙上对应点间的轴向距离 (5)螺旋线数n：分单线、双线和多线 (6)导程S：螺纹牙上任一点沿螺旋线转一周所移动的轴向距离 (7)螺旋升角 ：中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线平面的夹角 (8)牙型角 ：轴向截面内，螺纹牙两侧边间的夹角 (9)牙侧角 ：轴向截面内，螺纹牙侧边与垂直于螺纹轴线的截面间的夹角 (10)工作高度h：内、外螺纹的牙型上，牙侧重合部分的径向距离 2-1 螺纹联接的类型与应用二、螺纹联接的主要类型 1.螺纹联接件 螺栓、螺钉、紧定螺钉、环首螺钉双头螺柱 、螺母、垫圈 2.螺纹联接的主要类型及相应特点和应用 螺 栓 联 接 双头螺柱

3、联接 螺 钉 联 接 紧定螺钉联接 2-1 螺纹联接的类型与应用三、螺纹联接的工程应用轿车机床摩托车飞机机翼发动机气缸化工管道自行车锁紧螺母汽车轮胎三、螺纹联接的工程应用2-2 螺纹联接的拧紧和防松一、螺纹联接的拧紧 1.拧紧的目的： 增强螺纹联接的刚性、紧密性和可靠性 受拉螺栓联接：提高螺栓的疲劳强度 受剪螺栓联接：增大联接的摩擦力 2.拧紧过程分析 12tTTTk F d 134TTT拧紧力矩： 螺纹力矩： 2-2 螺纹联接的拧紧和防松二、螺纹联接的防松 1.防松的必要性 静载荷下，螺纹联接满足条件： ，即可自锁。v？2.防松的根本问题 ：防止螺纹副的相对转动 3.防松的方法和装置 利用摩

4、擦 直接锁住 破坏螺纹副关系 冲击、振动或者变载荷，温度剧烈变化2-3 螺栓组联接的受力分析一、任务和假设 任务：求出联接中各螺栓受力的大小，特别是确定出受力最大的螺栓及其所受载荷。 假设：被联接件为刚体；螺栓的变形在弹性范围内；各螺栓的拉伸刚度和剪切刚度相同；各螺栓预紧力相同。 2-3 螺栓组联接的受力分析二、受拉螺栓组联接受力分析 1.承受横向力 2.承受旋转力矩 sfRF mzk FfRsk FFmz s1s2szfF rF rF rk Tfs12zk TFrrr 2-3 螺栓组联接的受力分析3.承受轴向力 zFFz4.承受翻转力矩 11102221110MrFFrrr静力平衡条件： 1

5、 12 2z zFrF rF rM变形协调条件： 12z12zFFFrrr2-3 螺栓组联接的受力分析在横向载荷作用下，受拉螺栓联接特点： 联接靠摩擦力传递载荷，而摩擦力由预紧力作用而产生， 故此应由接合面不滑移条件来确定所需预紧力值；各螺栓受力相等，均为预紧力，而且加载前后保持不变。1z 1ms0.15f1.2k 仅受横向力作用而无轴向工作载荷时 ，若取，则R8FF 2-3 螺栓组联接的受力分析三、受剪螺栓组联接受力分析 1.承受横向力 2.承受旋转力矩 sRzFFRsFFz静力平衡条件： 变形协调条件： TrFrFrFzsz22s11ss1s2sz12zFFFrrr1s1s4s5s8222

6、128TrFFFFrrr2-3 螺栓组联接的受力分析四、预紧力和工作载荷联合作用下受拉螺栓联接受力分析 2-3 螺栓组联接的受力分析不离缝条件： 0F 0.2 0.6FF0.6 1.0FF 1.51.8FF工作载荷不变 工作载荷变化 重要紧密联接 静力平衡条件： 0FFF变形协调条件： 012FFFFcc212cFFFcc212cFFFcc1012FccFcF相对刚度系数 2-4 单个螺栓的强度计算失效形式 轴向载荷 横向载荷 静变螺栓的疲劳断裂 螺栓杆剪断、栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏 螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断计算直径 辗制螺纹 c12126Hddd车制螺纹 c1dd计算准则 抗

7、拉 强 度 抗 剪 强 度 抗挤压强度 2-4 单个螺栓的强度计算一、受拉螺栓联接强度计算 1.松联接 2.紧联接 (1)仅受预紧力作用 抗拉强度条件 2c4Fd c4Fd 2c4Fdv212v3T3ccctan22 tan1616FdTdddd；22eT31.3第四强度理论 2c1.34Fd c1.34Fd 2-4 单个螺栓的强度计算(2)受预紧力和工作载荷联合作用 01a12122FFcFFcc拉力变幅： 应力幅条件（变载时适用）： a1aa122cc242FcFccdd02c4Fd0v22v3cTctan22 tan16Fdddd； 02c1.34Fd 0c1.34Fd ；考虑工作状态下

8、的补充拧紧 变载荷零件疲劳强度应力幅 2-4 单个螺栓的强度计算二、受剪螺栓联接强度计算 抗剪切强度条件： s24Fd m抗挤压强度条件： sppFdh2-5 提高螺栓联接强度的措施一、改善螺纹牙间载荷分布 二、避免或减小附加弯曲应力 三、适当增大预紧力 四、减小应力集中 五、减小应力幅 六、提高材料力学性能和改进制造工艺 螺栓联接设计实例作业题P36 题2-6 思 考 题思 考 题思 考 题思 考 题思 考 题利用摩擦弹簧垫圈防松直接锁住开口销与槽形螺母防松串联金属丝防松破坏螺纹副关系受拉螺栓组联接承受旋转力矩 Back受拉螺栓组联接承受翻转力矩 Back受剪螺栓组联接承受横向力 BackBa