1、第二篇第二篇 连连 接接机械动连接运动副机械静连接焊接、胶接、铆接螺纹连接、键连接销连接等第第5 5章章 螺纹螺纹连接连接3-1 3-1 螺螺 纹纹一、螺纹一、螺纹的类型和应用的类型和应用类型：类型：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹螺纹、锯齿形螺纹30o60o33o 大径大径 d d 公称直径公称直径小径小径 d d1 1 强度计算直径强度计算直径二、螺纹的二、螺纹的主要参数主要参数线数线数 n 螺纹的螺旋线数目螺纹的螺旋线数目螺距螺距 p 螺纹相邻两个牙型螺纹相邻两个牙型 上对应点间的轴向距离上对应点间的轴向距离三角形三角形三、螺纹特点及应用三
2、螺纹特点及应用:螺旋副自锁条件螺旋副自锁条件螺旋副效率螺旋副效率矩形矩形=0梯形梯形三角形螺纹自锁性好，三角形螺纹自锁性好，用于连接用于连接。矩形、梯形螺纹传动效率高，矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动用于传动。5-2 5-2 螺纹螺纹连接的连接的类型类型和标准连接件和标准连接件1 1、螺栓连接螺栓连接FpFp装拆方便装拆方便螺栓受拉力螺栓受拉力FF预紧力预紧力普通螺栓连接普通螺栓连接一、螺纹一、螺纹连接的连接的基本基本类型类型铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接螺栓受剪切、挤压螺栓受剪切、挤压用于横向载荷大的用于横向载荷大的连接连接FF2 2、双头螺柱连接双头螺柱连接用于被连接件较厚，用于被连接件
3、较厚，不宜制成通孔，不宜制成通孔，且经常装拆且经常装拆的场合的场合双头螺柱双头螺柱受拉力受拉力F预紧力预紧力3、螺钉连接、螺钉连接用于不经常装拆的场合用于不经常装拆的场合螺钉螺钉受拉力受拉力F预紧力预紧力4、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接二、标准螺纹二、标准螺纹连接件连接件螺栓、螺母、螺钉、垫圈等螺栓、螺母、螺钉、垫圈等5-3 5-3 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松螺旋副摩擦阻力矩螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩一、一、螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧保证可靠性、紧密性保证可靠性、紧密性螺旋副摩擦阻力矩螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩螺母和支承面
4、上的摩擦阻力矩d0D0预紧方法：测力矩扳手（图3-15）定力矩扳手（图3-16）二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松1 1、摩擦防松、摩擦防松对顶螺母对顶螺母弹簧垫圈弹簧垫圈螺纹升角螺纹升角=1o42 3o2 v=6.5o 10.5o防松的根本问题：防松的根本问题：防止螺旋副的相对转动防止螺旋副的相对转动自锁螺母自锁螺母2 2、机械防松、机械防松开口销与槽形螺母开口销与槽形螺母止动垫片止动垫片3 3、其他防松、其他防松防松的根本问题：防松的根本问题：防止螺旋副的相对转动防止螺旋副的相对转动5-4 5-4 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计1 1、连
5、接接合面的几何形状要有对称性；连接接合面的几何形状要有对称性；2 2、螺栓的排列应有合理的间距和边距；、螺栓的排列应有合理的间距和边距；3 3、分布在圆周上的螺栓数目、分布在圆周上的螺栓数目多多为偶数；为偶数；4 4、减小螺栓受力，尽量受力均匀。、减小螺栓受力，尽量受力均匀。FL螺栓布置靠近边缘螺栓布置靠近边缘螺栓排数不宜过多螺栓排数不宜过多二、螺栓组连接的受力分析二、螺栓组连接的受力分析螺栓组受力分析的目的：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。受力最大的螺栓，以便进行强度计算。螺栓组受的外载在情况：螺栓组
6、受的外载在情况：几点假设：几点假设：（1 1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；力均相同；（2 2）螺栓的对称中心与连接结合面的形心）螺栓的对称中心与连接结合面的形心重合；重合；（3 3）受载后连接结合面仍保持为平面。）受载后连接结合面仍保持为平面。1 1、受横向载荷受横向载荷的螺栓组连接的螺栓组连接铰制孔铰制孔用用螺栓连接螺栓连接螺栓受剪力螺栓受剪力Z螺螺栓的数目栓的数目 用普通螺栓连接用普通螺栓连接F/2F/2用普通螺栓连接用普通螺栓连接连接的不滑移条件：连接的不滑移条件：Fp p=100N,=100N,z=3,=3,f=0.15,Ks=1.2求求
7、F=?=?不滑移条件：不滑移条件：FF 2 2、受转矩的螺栓组连接受转矩的螺栓组连接a.a.用普通螺栓连接用普通螺栓连接连接的不转动条件：连接的不转动条件：160120T=10Nm,z=6,f=0.15,Ks=1.2求Fp=?r1r2不转动条件：不转动条件：r1=60mm,r2=100mm气缸螺栓连接图气缸螺栓连接图3 3、受轴向力的紧螺栓组、受轴向力的紧螺栓组连接连接工作拉力工作拉力FF一、受拉螺栓连接的强度计算一、受拉螺栓连接的强度计算5-5 5-5 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算1 1、仅受预紧力仅受预紧力1.3.3系数是考虑扭转切应力系数是考虑扭转切应力的影响的影响设计式设计式验
8、算式验算式减载销减载销减载套筒减载套筒减载键减载键FF 例例1 1：普通螺栓连接，：普通螺栓连接，3 3个螺栓个螺栓,=200MPa,=200MPa,f=0.15,Ks=1.2,F=15000N,求所需螺栓的直径求所需螺栓的直径d1？1)1)不滑移条件：不滑移条件：=20 000N2)2)强度条件：强度条件：=12.86mmM16 d1=13.835mm查查标准标准气缸螺栓连接图气缸螺栓连接图2 2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接连接 强度计算强度计算工作拉力工作拉力预紧力预紧力螺栓承螺栓承受的总拉力受的总拉力？未拧紧未拧紧再受工再受工作载荷作载荷螺栓所螺栓所受的总
9、拉力受的总拉力残余预紧力已拧紧已拧紧,未未受工作载荷受工作载荷Cb螺栓刚度Cm被连接件刚度力变形力变形变形力F静强度计算静强度计算当工作拉力当工作拉力 F F 变化时，应验算变化时，应验算疲劳强度安全系数疲劳强度安全系数1.3强度条件：相对刚度相对刚度总拉力总拉力F力变形FFQ例例2:图示气缸盖用图示气缸盖用6个普通螺栓连接个普通螺栓连接,已知气缸已知气缸压力压力p=2MPa，D=80mm,取取 试求试求:1、螺栓小径、螺栓小径d1；（F-工作拉力）工作拉力）2、安装时预紧力安装时预紧力pD解：解：1、求工作拉力、求工作拉力F2、求总拉力、求总拉力FQ3、求螺栓小径、求螺栓小径4、求螺栓的预紧
10、力、求螺栓的预紧力二、受剪螺栓连接二、受剪螺栓连接的的强度计算强度计算剪切强度剪切强度失效形式：失效形式：螺栓剪断螺栓剪断接触表面压溃接触表面压溃挤压强度挤压强度注意：注意：-螺栓材料；螺栓材料；p p-螺栓或孔壁较弱的材料螺栓或孔壁较弱的材料例例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知知P=4000N，L=200mm，d=100mm,f=0.15,试求螺栓小径试求螺栓小径d1.LdP 解解:1、将外力、将外力P 向螺向螺栓组形心简化。栓组形心简化。P转矩转矩T螺栓组受载螺栓组受载横向力：横向力：P转矩：转矩：T=PL =800000Nmm 2、分析在各载荷
11、作用、分析在各载荷作用下，每个螺栓的受力。下，每个螺栓的受力。=8000NLdP转矩转矩TPFF3、求合力、求合力4、求螺栓的预紧力、求螺栓的预紧力不滑移条件：不滑移条件：5、求螺栓小径、求螺栓小径d16、讨论、讨论1）其他条件不变，使螺栓之间的距离由其他条件不变，使螺栓之间的距离由100增至增至200mm,对连接有何影响？对连接有何影响？合力：合力：结论：受转矩和倾结论：受转矩和倾覆力矩作用的螺栓覆力矩作用的螺栓组，螺栓应远离螺组，螺栓应远离螺栓组形心或旋转轴栓组形心或旋转轴线。线。2)当两个螺栓水平布置当两个螺栓水平布置时时,会有何影响？会有何影响？PLd一、降低应力幅一、降低应力幅3-6
12、 3-6 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施FQ力变形F1 1、减小螺栓刚度（、减小螺栓刚度（空心螺栓、加长螺栓）空心螺栓、加长螺栓）2 2、增大被连接件刚度（金属垫片）、增大被连接件刚度（金属垫片）3 3、减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，同、减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，同时增加预紧力时增加预紧力F二、改善螺纹牙间的载荷分布二、改善螺纹牙间的载荷分布悬置螺母悬置螺母环槽螺母环槽螺母内斜螺母内斜螺母FpFpFPFp悬置螺母悬置螺母四、避免附加弯曲应力四、避免附加弯曲应力 三、减小应力集中三、减小应力集中（大圆角和卸载结构）（大圆角和卸载结构）凸台与沉孔凸台与沉孔斜面垫圈斜面垫圈FP
13、1.1.冷镦螺栓头，滚压螺纹；冷镦螺栓头，滚压螺纹；2.2.采用氮化、氰化、喷丸处理采用氮化、氰化、喷丸处理。五、采用合理的制造方法五、采用合理的制造方法3-7 3-7 螺纹连接件的材料及其许用应力螺纹连接件的材料及其许用应力螺栓性能等级：螺栓性能等级：（表（表3-93-9）3.63.6，4.64.6，4.84.8，5.65.6，5.85.86.86.8，8.88.8，9.89.8，10.910.9，12.912.9屈服极限屈服极限/MPaMPa900900=109=109螺母性能等级：螺母性能等级：（表（表3-103-10）4 4，5 5，6 6，8 8，9 9，1010，1212螺母性能等级：螺母性能等级：4 4 5 5 6 6 8 8 9 9 10 10 12 12螺栓性能等级：螺栓性能等级：3.63.6，4.64.6，4.8(d16)4.8(d16)3.63.6，4.64.6，4.8(d16)4.8(d16)5.65.6，5.85.86.86.88.88.89.8(d16)9.8(d16)10.910.912.912.9
