机械基础 教学最好的PPT 螺纹联接 (精品)

螺纹(luówén)联接联接概述螺纹联接概述螺纹联接的拧紧与防松单个螺栓的受力分析与强度计算螺纹组受力分析与讨论(tǎolùn)提高螺纹联接强度的措施精品资料§1概述(ɡàishù)一、联接(liánjiē)分类1、按运动关系分静联接：只固定，无相对运动。如螺纹联接、普通平键联接。动联接：彼此有相对运动。如花键、螺旋传动等。——运动副2、按传载原理分靠摩擦力（力闭合）：如受拉螺栓、过盈联接。非摩擦（形闭合）：靠联接零件的相互嵌合传载，如平键。材料锁合联接：利用附加材料分子间作用，如粘接、焊接。3、按拆开时是否损坏零件分可拆联接：如螺纹联接（最广泛的可拆联接）。不可拆联接：如焊接、铆接等。精品资料二、螺纹(luówén)基本知识①直径大径d：公称直径。M20→d=20mm小径d1：螺纹的最小直径。中径d2：齿厚=齿槽宽处直径，几何(jǐhé)计算用。一般取：d2=(d+d1)/2④螺距p②线数n：n=1时用于联接；n＞1时用于传动；n↑→η↑，但为便于制造n≤4③牙形角α：螺纹牙两侧面夹角。1、螺纹的主要参数精品资料2、螺纹(luówén)的类型右旋左旋螺纹位置：内螺纹——螺母；外螺纹——螺钉。旋向判定：顺着轴线方向看，可见侧左边高则为左旋，右边高则为右旋。螺纹旋向：左旋螺纹，右旋螺纹（常用）。思考：⑥中径升角ψ：⑤导程s：s=np精品资料联接：效率低、自锁性好。传动：效率高、自锁性差。螺纹牙形：三角形、矩形、梯形、锯齿形等30°3°30°60°三角形梯形锯齿形矩形单线，用于联接双线或多线，常用于传动粗牙：一般情况下使用。细牙：d相同，p小，ψ小，牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。∴用于变载荷场合。∴联接螺纹：一般(yībān)为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。螺纹线数：单线（联接）；多线（传动）。精品资料§2螺纹联接(liánjiē)的主要类型、材料一、主要(zhǔyào)类型（注意各图的画法）1、螺栓联接受拉——普通螺栓普通螺栓：无需在被联件上加工螺纹孔，装拆方便，用于两被联件均不太厚的场合。受剪——铰制孔螺栓铰制孔螺栓：除起联接作用外，还起定位作用。精品资料2、双头螺柱联接

用于有一联接件较厚，并经常装拆的场合，拆卸时只需拧下螺母即可。3、螺钉联接用于有一联接件较厚，且不需经常装拆的场合。精品资料4、紧定螺钉(luódīng)联接螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互位置，并可传递(chuándì)不大的力或力矩。精品资料二、性能(xìngnéng)等级1、螺栓(luóshuān)等：十个性能等级，如：3.6、4.6、4.8、……性能等级材料性能如：6.8σBmin/100=6σBmin=600MPa10(σsmin/σBmin)=8σsmin=480MPa或σsmin=(6×8)×10=480MPa低碳钢或中碳钢2、螺母：七个等级，与螺栓性能相配。（自学）精品资料§3螺栓(luóshuān)联接的拧紧与防松一、拧紧受载之前拧紧螺母预紧力F’预紧↑联接刚度(ɡānɡdù)↑防松能力↑紧密性1、拧紧力矩T=？螺母支承面间的摩擦阻力矩以螺母分析：T=T1+T2螺纹副间的摩擦力矩精品资料——螺纹副间有效圆周力精品资料（rf——支承面摩擦半径）∴kt——拧紧力矩(lìjǔ)系数，一般取kt=0.2精品资料2、控制(kòngzhì)T的方法T↑F↑拉断、滑扣T↓不能满足工作要求控制T的大小一般情况(qíngkuàng)凭经验，拧紧即可。方法：测量螺栓伸长量：σμ（大型螺栓联接）定力矩扳手测力矩扳手冲击扳手精品资料采用测力矩扳手或定力矩扳手控制预紧力，准确性较差，也不适用与大型(dàxíng)的螺栓联接。为此，可以采用测量螺栓伸长量的方法来控制预紧力。测量螺栓(luóshuān)伸长量精品资料3、严格控制预紧力时d≮M12~M16标准(biāozhǔn)扳手长度L=15d，若拧紧力为F，则：T=FL=15dF=0.2F’d→F’=75F若F=200N，则F’=15000N。→小于M12，则易拉断。二、防松1、螺纹联接(liánjiē)按自锁条件设计：ψ≤ρv。∴静载下不会自行松脱。2、松动原因冲击、振动、变载荷下温度变化较大时螺旋副摩擦力Ff减小或瞬时消失松动精品资料对顶螺母3、防松方法(fāngfǎ)——防止(fángzhǐ)螺旋副相对转动。按防松原理不同，分为三类：a）摩擦防松自锁螺母精品资料弹簧垫圈开口(kāikǒu)方向：斜向右下方弹性增压尖端抵住开口销与槽形螺母b）机械防松（直接锁住）精品资料精品资料正确不正确注意金属丝穿入方向串联金属丝精品资料c）破坏(pòhuài)螺纹副关系不可拆联接胶接冲点焊住精品资料§4单个螺栓联接的受力分析和强度(qiángdù)计算螺栓联接受拉螺栓(luóshuān)受剪螺栓松联接：不拧紧，无预紧力F’，仅受工作载荷F紧联接：需拧紧仅受预紧力F’同时受预紧力F’和工作载荷F一、受拉螺栓联接对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。危险截面面积由计算直径dc确定：dc=d1-H/6，H≈0.866p；其中：d1、p分别为螺纹小径和螺距。精品资料1、松联接(liánjiē)如：起重滑轮螺栓仅受轴向工作拉力(lālì)F——失效：拉断强度条件：MPa

——校核式式中：dc——危险截面计算直径[σ]——许用应力，[σ]=σs／[Ss]，见表6.3（P110）。mm——设计式查手册，选螺栓精品资料2、紧联接(liánjiē)（1）只受预紧力F’的紧联接外载荷(zàihè)FR——对螺栓为横向力——靠摩擦力传递a.FR作用下，板不滑移：FR≤Ff，而Ff—→F’。b.按F’计算：F’为螺栓轴向负荷—→拉应力c.拧紧过程中，在T1作用下螺栓受扭—→产生τT对钢制M10~M68螺栓：τT≈0.5σ。d.危险截面上受复合应力（σ、τT）作用—→强度准则螺栓为塑性材料—→第四强度理论。精品资料——校核式即：1.3意义：紧联接(liánjiē)时，将拉应力增大30%以考虑拧紧力矩的影响。mm

——设计式（2）受预紧力F’和轴向工作(gōngzuò)载荷F的紧螺栓联接a、未拧状态b、拧紧状态F’c、工作状态F变形受力过程：无变形—→F’

—→δ1δ2—→+F—→δ1+Δδ1δ2-Δδ2变形协调条件：Δδ1=Δδ2=Δδ精品资料各力定义(dìngyì)1、预紧力F’（拧紧螺母(luómǔ)后，作用在螺栓上的拉力和被联件上压力）2、螺栓工作拉力F0—→总拉力3、工作载荷F（对螺栓联接施加的外载荷）4、F”剩余预紧力。（P108）思考：图b中，F0=？图c中，F0=F+F’？静力平衡条件：

F0=F+F”即：螺栓总拉力等于工作载荷与剩余预紧力之和。■

上述过程还可通过力——变形图表示精品资料螺栓刚度：被联件刚度：在合并(hébìng)图中：∴——检查(jiǎnchá)F”的大小——求总拉力即：螺栓总拉力等于预紧力加上部分工作载荷。由于两图合并精品资料讨论(tǎolùn)：1、——螺栓相对刚度系数当F、F’一定时，∴为↓螺栓(luóshuān)受力—→选择不同垫片↓—→应使2、：不出现缝隙。(由验算)(P108)同理，考虑扭转作用，强度条件为：——校核式mm——设计式精品资料若工作载荷为变载荷：当工作载荷(zàihè)在F1~F2变化时，螺栓总拉力在F01~F02之间变化变载荷下螺栓(luóshuān)失效：Fa作用下的疲劳拉断Fa——拉力变幅：∴应力幅：螺栓许用应力幅（P110）表6.3即：变载荷下螺栓，应力幅越小，疲劳强度越高。精品资料二、受剪螺栓(luóshuān)联接1、失效(shīxiào)形式：剪断、接触表面压溃。2、螺栓剪切强度条件d——杆抗剪面直径m——抗剪面数目[τ]——许用剪应力3、挤压强度条件h——对象受压高度；[σp]——许用挤压应力，表6.4，取弱者计算；精品资料§5螺栓组联接(liánjiē)的受力分析一、思路(sīlù)联接结构形式、外载荷类型—→螺栓受力—→找出受载最大螺栓—→按单个螺栓联接的计算方法计算二、基本假定1、各螺栓刚度相同；2、各螺栓F’相同；3、变形在弹性范围内；4、被联件为刚体；三、四种典型受载情况时的受力分析1、受轴向载荷的螺栓组联接精品资料特点：载荷与螺栓轴线(zhóuxiàn)平行，并通过螺栓组对称中心。—→各螺栓(luóshuān)组平均受载：F=FQ/z螺栓还受F’

—→F0

—→工作条件：F”>02、受横向载荷的螺栓组联接精品资料（1）特点：横向(hénɡxiànɡ)载荷作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组对称中心。（2）承载(chéngzài)方式：形闭合：受剪螺栓（靠杆的剪切与挤压承载）力闭合：受拉螺栓（由F’在结合面产生的摩擦力承载）（3）受力分析a、受拉螺栓工作条件：按仅受F’的紧联接计算。式中：μs——结合面的摩擦系数；z——螺栓个数；m——结合面数目，图中m=2；kf——可靠系数（防滑系数），kf=1.1~1.5；精品资料b、受剪螺栓(luóshuān)假定每个螺栓(luóshuān)受载相同，则工作条件：剪切计算挤压计算精品资料3、受旋转(xuánzhuǎn)力矩T的螺栓组联接特点：在转矩T作用下，底板有绕螺栓(luóshuān)组形心轴线O-O旋转的趋势。横向力受拉螺栓受剪螺栓摩擦力承载，各螺栓处产生相等的摩擦力（1）受拉螺栓联接工作条件：精品资料（2）受剪螺栓(luóshuān)联接靠剪切和挤压承载，各螺栓(luóshuān)在T作用下受横向力Fs。问题：Fs1=Fs2=…=Fsz？即Fsi与ri成正比：或工作条件：

Fs1r1+Fs2r2+…+Fszrz=T变形协调条件：底板视为刚体，ri↑—→剪切变形量↑—→Fsi↑精品资料代入工作(gōngzuò)条件中：4、受翻转(fānzhuǎn)力矩M（倾覆力矩）的螺栓组联接特点：在M作用下，底板有绕螺栓组形心轴翻转的趋势。作用M前：各螺栓受相同F’作用M后：左侧：F拉(不均匀)，右侧：F压(不均匀)→F’↓精品资料工作(gōngzuò)条件：变形协调(xiétiáo)条件：其它条件：附加校核讨论：设计时，如何布置螺栓更合理？——远离对称中心Ri↑→Fmax↓实际应用可转化为上述四种状态的不同组合：分别计算迭加横向载荷和旋转力矩轴向载荷和翻转力矩强度计算左侧不出现缝隙右侧边缘不压溃精品资料§6提高螺纹联接强度(qiángdù)的措施1、机理(jīlǐ)工作时，螺栓受拉，p↑螺母受压，p↓两者产生螺距差一、改善螺纹牙间受力分配第一圈：Δp最大，受力最大第8~10圈后几乎不受力各圈受载不均精品资料∴采用加高螺母不能提高联接强度。2、办法采用受拉螺母（变形一致）

——减小螺栓螺母螺距变化差精品资料二、减小附加(fùjiā)弯曲应力螺纹(luówén)牙根弯曲应力——————→断裂螺纹孔不正、被联件表面不平、发生变形等。引起附加弯曲应力因素：精品