机械行业管理分析设计及螺纹连接

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、销连接等第一页，共七十一页。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、锯齿形螺纹第二页，共七十一页。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第三页，共七十一页。三角形β三、螺纹特点及应用:螺旋副自锁条件螺旋副效率矩形=0梯形β牙型角α=60°牙型角α=30°牙型角α=0°第四页，共七十一页。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。第五页，共七十一页。§5-2螺纹连接的类型及应用1、螺栓连接FF结构简单螺栓受拉力FF预紧力普通螺栓连接一、螺纹连接的基本类型装拆方便第六页，共七十一页。铰制孔螺栓连接螺栓受剪切、挤压用于横向载荷大的连接第七页，共七十一页。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预紧力第八页，共七十一页。3、螺钉连接用于不经常装拆的场合螺钉受拉力预紧力第九页，共七十一页。4、紧定螺钉连接第十页，共七十一页。§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。第十一页，共七十一页。螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩d0D0GF将字母更换：F0=G=第十二页，共七十一页。预紧方法：

测力矩扳手（图5-8）

定力矩扳手（图5-9）第十三页，共七十一页。二、螺纹连接的防松1、摩擦防松对顶螺母弹簧垫圈螺纹升角ψ=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第十四页，共七十一页。2、机械防松开口销与槽形螺母止动垫片3、其他防松防松的根本问题：防止螺旋副的相对转动第十五页，共七十一页。§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；第十六页，共七十一页。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。FL螺栓布置靠近边缘螺栓排数不宜过多第十七页，共七十一页。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：第十八页，共七十一页。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。第十九页，共七十一页。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F∑/2F∑/2第二十页，共七十一页。用普通螺栓连接连接的不滑移条件：防滑系数KS第二十一页，共七十一页。F0=100N,z=3,f=0.15,Ks=1.2求F∑=?不滑移条件：F∑F∑第二十二页，共七十一页。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：第二十三页，共七十一页。160120T=10Nm,Z=6,f=0.15,Ks=1.2求F0=?r2不滑移条件：r1=60mm,r2=100mm或例：Tr1第二十四页，共七十一页。b.铰制孔用螺栓连接受载最大的螺栓所受剪力若ri=rmaxmaxFmaxr第二十五页，共七十一页。160120T=10Nm,z=6,求Fmax=?F1=?r1r2r1=60mm,r2=100mm第二十六页，共七十一页。气缸螺栓连接图3、受轴向力的紧螺栓组连接工作拉力第二十七页，共七十一页。4、受倾覆力矩M的螺栓组连接0第二十八页，共七十一页。绕轴y-y受倾覆力矩M=10Nm,求Fmax=?160120yyxxLLmax=L=80若绕轴x-x受倾覆力矩M=10Nm,求Fmax=?

第二十九页，共七十一页。§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第三十页，共七十一页。FF（二）紧螺栓连接强度计算§5-6单个螺栓连接的强度计算1、仅受预紧力第三十一页，共七十一页。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FF第三十二页，共七十一页。例1：3个普通螺栓连接，[σ]=200MPa,f=0.15,Ks=1.2,F∑=15000N,求所需螺栓的直径d1？1)不滑移条件：=20000N第三十三页，共七十一页。2)强度条件：=12.86mmM16d1=13.835mm查标准第三十四页，共七十一页。气缸螺栓连接图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？？第三十五页，共七十一页。未拧紧再受工作载荷螺栓所受的总拉力残余预紧力已拧紧,未受工作载荷演示第三十六页，共七十一页。力变形力变形第三十七页，共七十一页。变形力F第三十八页，共七十一页。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：相对刚度总拉力第三十九页，共七十一页。F力变形FF2第四十页，共七十一页。按，判定强度计算方法,验算疲劳强度安全系数。第四十一页，共七十一页。MN第四十二页，共七十一页。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pD第四十三页，共七十一页。解：1、求工作拉力F2、求总拉力F2第四十四页，共七十一页。3、求螺栓小径4、求螺栓的预紧力第四十五页，共七十一页。3.承受工作剪力的紧螺栓连接剪切强度失效形式：螺栓剪断接触表面压溃挤压强度注意：[τ]-螺栓材料；[σp]-螺栓或孔壁较弱的材料第四十六页，共七十一页。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.LdP

解:1、将外力P向螺栓组形心简化。P转矩T螺栓组受载横向力：P转矩：T=P×L=800000Nmm第四十七页，共七十一页。2、分析在各载荷作用下，每个螺栓的受力。=8000NLdP转矩TPFF3、求合力第四十八页，共七十一页。4、求螺栓的预紧力F0不滑移条件：5、求螺栓小径d1第四十九页，共七十一页。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：第五十页，共七十一页。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。第五十一页，共七十一页。2)当两个螺栓水平布置时,会有何影响？PLd第五十二页，共七十一页。4、受倾覆力矩M的螺栓组连接0第五十三页，共七十一页。HLLP例4：图示支座用4个螺钉连接,已知P=8000N，H=120mm,L=80mm,取摩擦系数f=0.15,防滑系数试求螺栓小径.第五十四页，共七十一页。解：1、将外力P移至接合面形心HLLPPM横向载荷P倾覆力矩第五十五页，共七十一页。2、求工作拉力FHLLPPMFF第五十六页，共七十一页。3、按不滑移条件求预紧力不滑移条件：4、求总拉力F2HLLPPMFF第五十七页，共七十一页。5、求螺栓小径6、接合面是否出现间隙？第五十八页，共七十一页。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.h=340220b=150150F160280第五十九页，共七十一页。M▲PF作用下每个螺栓工作拉力：M作用下螺栓工作拉力：工作拉力第六十页，共七十一页。不滑移条件:M

作用对摩擦力没有影响第六十一页，共七十一页。防止下端结合面压碎：防止上端结合面出现缝隙：第六十二页，共七十一页。§5－7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

第六十三页，共七十一页。§5－7螺纹连接件的材料和许用应力3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9例：螺纹的性能级别为5.8级第六十四页，共七十一页。一、降低应力幅§5-8提高螺纹连接强度的措施F2｝力变形F第六十五页，共七十一页。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F第六十六页，共七十一页。F2二、改善螺纹牙间的载荷分布F2悬置螺母悬置螺母环槽螺母内斜螺母第六十七页，共七十一页。四、避免附加应力

三、减小应力集中（大圆角和卸载结构）凸台与沉孔斜面垫圈F2第六十八页，共七十一页。力变形第六十九页，共七十一页。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第七十页，共七十一页。内容总结第二篇连接。普通螺纹、管螺纹。用于被连接件较厚，不宜制成通孔，。v=6.5o~10.5o。2、螺栓的排列应有合理的间