机械设计制造设计讲义-3螺栓联接

课后习题11-3

11-811-12静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。联接的分类动联接：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。静联接不可拆联接：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。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。过盈联接第11

章螺纹联接第11章螺纹联接

螺纹的类型和应用（p269表8-1）按应用可分：联接螺纹：普通三角形

传动螺纹：梯形；锯齿形；

矩形。按几何参数可分：公英制螺纹；粗细牙螺纹；左右旋螺纹；单线及多线螺纹。第11章螺纹联接螺纹的主要参数（8.2.1）

图8-2

大径d，小径d1，中径d2

线数n，螺距p，导程s=nP

升角，

牙型，牙型角d

2

arc

tan

nP第11章螺纹联接§11.1

螺纹联接的主要形式和标准联接件

主要形式1.

螺栓联接：普通螺栓联接螺栓联接

铰制双头螺栓联接螺钉联接紧定螺钉联接其它：地脚螺栓联接；吊环螺栓联接；

T型槽螺栓联接；第11章螺纹联接螺纹联接的主要形式螺栓联接：普通螺栓联接：应用广泛

铰制

螺栓联接双头螺栓联接：常拆卸螺钉联接：被联接件之一较厚普通螺栓联接铰制螺栓联接第

11

章螺

纹

联

接螺栓联接第11章螺纹联接螺钉拧入深度H:钢或青铜H≈d铸铁

H=(1.25∽1.5)d铝合金H=(1.5∽2.5)d4.

紧定螺钉联接第11章螺纹联接地脚螺栓吊环螺栓T形槽螺栓第11章螺纹联接第11章螺纹联接§

11.1

螺纹联接的类型和标准联接件二.螺纹用标准联接件（查阅手册）

螺钉：头部和尾部形状

螺母：外形

垫圈：形状第11章螺纹联接§11.2.1螺纹联接的预紧（一）预紧的目的提高联接的紧密性防止联接松动提高联接件强度纹

联

接第11章螺§11.2.1螺纹联接（

二

）

拧

紧

力

矩

与

预

紧T=

FL

=

T1+T2Fp

tg(

v

)221dT

0

d

20

0

0D2D3

d

3213T

c

p

F

c

3d2tan(

0

00 0

F

d

(11

2)

d

2D2

d

3

D3

2

p2

d1

dT

v

)

Fp代入（11

2）式：T＝（0.15～0.25）Fp

d

(11

3)对M12以下的螺栓，应注意控制预紧力，以防过载拉断。d2

0.9dD0

1.7dd0

1.1d对普通螺栓：

142

~32,c

0.1

~

0.2;tanv

0.173dtan(00

22

d1

dF

d

(11

2)

d

2D2

d

3

D3

p c

0

02T

v

)

第

11章§11.2

.1

螺

纹

联螺

纹

联

接接

的

预

紧（二）拧紧力矩与预紧力的关系第11章螺纹联接§11.2.1螺纹联接的预紧（三）控制预紧力的方法控制应力或应变控制拧紧力臂控制拧紧力矩应变片第11章螺纹联接§11.2.1螺纹联接的预紧（三）控制预紧力的方法控制拧紧力矩测力矩扳手定力矩扳手#螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动。以防止联接的松动，影响正常工作。#螺纹联接的防松按工作原理可分为三类（P355表11-2）：摩擦防松直接锁住（机械防松）不可拆卸防松（铆冲；粘接；焊接）第11章螺纹联接§12.2.2螺纹联接的防松第11章螺纹联接§12.2.2螺纹联接的防松1.

摩擦防松弹簧垫圈防松 自锁螺母防松1.

摩擦防松

对顶螺母防松第11章螺纹联接§12.2.2螺纹联接的防松2.机械防松螺栓装配图开槽螺母开口销第11章螺纹联接§12.2.2螺纹联接的防松2.机械防松止动垫片防松第11章螺纹联接§12.2.2螺纹联接的防松2.机械防松止动垫片防松§12.2.2

螺纹联接的防松2.机械防松串联钢丝防松正确错误§12.2.2

螺纹联接的防松§12.2.2

螺纹联接的防松3.不可拆卸防松焊接 铆冲第11章螺纹联接§11.3.1

螺栓组结构设计被联接件形状应简单对称；根据载荷,合理布置螺栓位置：受力矩作用时应适当远离对称轴；避免偏心承载；受横向力的螺栓组受力方向不超过8个；第11章螺纹联接§11.3.1

螺栓组结构设计同一螺栓组紧固件形状、尺寸、材料应尽量一致；布置螺栓应留有合理的间距、边距，方便装配扳手空间尺寸（P357

图11-7）压力容器的螺栓间距（

P358表11-3）第11章螺纹联接§11.3.2

螺栓组联接的受力分析螺栓联接大多工作之前应预紧，称为紧螺栓联接；螺栓联接设计计算的一般步骤：螺栓组受力和失效分析单个螺栓受力和失效分析找出受力最大的螺栓；单个螺栓强度计算确定螺栓的尺寸（直径、长度）。失效分析：普通螺栓主要为螺纹部分：断裂、磨损滑扣；螺栓组和单个螺栓的失效有联系又有区别。zyFzFyoTzMxMy螺栓组受力分析将一个零件加以固定，其实质就是约束该零件在空间的六个

度。Fxx螺栓组所受的载荷可分为四种类型：横向力：

Fx

、FY轴向力：Fz翻转力矩：Mx、MY转矩：Tz第11章螺纹联接§11.3.2

螺栓组联接的受力分析第11章螺纹联接§11.3.2

螺栓组联接的受力分析1.受横向力的螺栓组联接普通螺栓联接铰制 螺栓联接zF

F两种情况的工作原理不同！第11章螺纹联接§11.3.2

螺栓组联接的受力分析1.受横向力的螺栓组联接（1）普通螺栓联接螺栓组受力单个螺栓受力(11

5)

Kn

F受力平衡条件：Fp

c

z

m

Kn

Fc

mp或

FZFFp

c

接合面间的摩擦系数，表11

1m

接合面数目；Kn

可靠性系数，取1.1～1.5F§11.3.2

螺栓组联接的受力分析2.

受旋转力矩的螺栓组联接（1）普通螺栓联接力矩平衡条件：T

Fp

c

r1

Fp

c

r2

Fp

c

rn(11

6)c

(r1

r2

rn

)KnT则预紧力：p计入可靠性系数F

§11.3.2

螺栓组联接的受力分析2.受旋转力矩的螺栓组联接（2）铰制 螺栓联接变形量越大，则工作剪力越大nnr

1212力矩平衡：(11

7)1r

2r2

r

22

nTrmaxmax受力最大螺栓：F

21(r

2maxnr2

r

2

)rFmax即：TFiri

FmaxrmaxFi

rirmaxFmax§11.3.2

螺栓组联接的受力分析3.受轴向载荷的螺栓组联接单个螺栓的受力：预紧力Fp工作力F单个螺栓的总拉力：F0

＝?＝F

+FpF

FzFp§11.3.2

螺栓组联接的受力分析4.受翻转力矩的螺栓组联接假定底板为刚体，翻转力矩作用在螺栓组的联接形心受载后绕O—O转动仍保持平面在M的作用下，左侧螺栓拉力增大；右侧螺栓拉力减小而地面压力增大失效分析：螺栓拉断；底板左侧出现间隙；底板右侧压溃。§11.3.2

螺栓组联接的受力分析4.受翻转力矩的螺栓组联接螺栓所受的工作拉力与距离成正比

Fmaxlmax

F2l2l1F1

Fnln变形条件：

Fnln力矩平衡：M

F1l1

F2l2(11

9)1

l

2

l

22

nl

2M

lmax受力最大螺栓：

Fmax

liilF

F

maxmax在翻转力矩作用下，接合面挤压应力分布图§11.3.2

螺栓组联接的受力分析4.受翻转力矩的螺栓组联接底板受力分析受翻转力矩前，接合面挤压应力分布图FpW

MMA

zFpp§11.3.2

螺栓组联接的受力分析4.受翻转力矩的螺栓组联接接合面的强度计算

p(11

11)pp

maxA

W许用挤压应力，表

114.

zFp

M

[

]右侧不压溃

M

0

(11

10)p

min

zFpA

W左侧不分离ApW

zFpM

M§11.3.2

螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接横向荷载+轴向载荷+翻转力矩。§11.3.2

螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接横向载荷+旋转力矩。§11.3.2

螺栓组联接的受力分析受复合载荷的螺栓组联接计算时应求出受力最大螺栓的受力第11章螺纹联接算§11.4 单个螺栓的强度计受力分析时可分为：普通螺栓联接：松螺栓联接紧螺栓联接铰制

螺栓联接仅受预紧力作用的螺栓受预紧力和工作载荷作用的螺栓紧螺栓第11章螺纹联接§11.4单个螺栓的强度计算（一）松螺栓联接的计算受载荷形式—轴向拉伸失效形式—螺栓拉断计算螺栓材料和许用应力（§11.5）查手册确定d，及其它有关尺寸。校核式：

21d（11

13）4F[

]1设计式：d

第11章螺纹联接§11.4单个螺栓的强度计算(二）只受预紧力作用的螺栓

0.5

)tg(

)切应力：

1

1

42d

tan(2

11622d

3d

d