高職《機械設(shè)計基礎(chǔ)》螺紋連接與螺旋傳動.ppt

1、第7章 螺紋連接,§7-1 螺紋連接的基本類型及標(biāo)準(zhǔn)件連接§7-2 螺紋連接的擰緊與防松§7-3 螺紋的強度計算§7-4 螺栓組的連接設(shè)計和受力分析,本章要求:1.了解螺紋連接的主要類型及螺紋連接件。2.掌握螺栓強度計算方法，會查閱國家標(biāo)準(zhǔn)。3.理解螺栓的擰緊與防松的概念。,機電工程系 模具教研室,連接：將兩個或兩個以上的零件連成一體的結(jié)構(gòu)。常見的機械連接有兩類：（1）機械動連接

2、（動連接）：被連接的各零部件之間 可以有相對位置變化，如運動副；（2）機械靜連接（靜連接）：被連接的各零部件間的 相對位置固定不變，不允許產(chǎn)生相對運動。,靜連接,不可拆連接,—裝拆方便，裝拆不損傷連接 中的任何零件。如螺紋連 接、鍵連接、銷連接,—在拆開連接時會損壞連接 中的零件或使用性能。如 焊接、鉚接、黏接,,可拆連接,（永久連接）,§7

3、-1 螺紋連接的基本類型及標(biāo)準(zhǔn)件連接 螺紋連接是利用具有螺紋的零件構(gòu)成的一種可拆卸連接，基本要求是不斷（具有足夠的強度）、不松（連接可靠）。一、螺紋連接的基本類型（1）螺栓連接（2）雙頭螺柱連接（3）螺釘連接（4）緊定螺釘連接,,（1）螺栓連接,栓連接,連,連,連,連,（2）雙頭螺柱連接,連,連,連,連,,（3）螺釘連接,連,連,,（4）緊定螺釘連接,吊環(huán)螺釘,地腳螺栓,1.螺栓、螺柱、螺釘連接件,二、標(biāo)準(zhǔn)螺

4、紋連接件,,2.緊定螺釘、螺母,,3.墊圈,機電工程系 模具教研室,§7-2 螺紋連接的擰緊與防松,一、螺紋連接的擰緊 絕大多數(shù)螺紋連接在裝配時需要擰緊，使連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力。 一般螺紋連接在裝配的時候都必須擰緊，以增強連接的可靠性、緊密性和防松能力。 對于一般連接，可憑經(jīng)驗來控制預(yù)緊力的大小，但對于重要的連接就要嚴格控制其預(yù)緊力。,機電

5、工程系 模具教研室,連接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、振動、變載荷下或溫度變化過大時容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象。,螺紋連接防松的根本問題在于要防止螺旋副的相對運動。,常用的防松方法:,（1）摩擦防松,（2）機械防松:,（3）鉚沖防松：端鉚、沖頭,彈簧墊圈,對頂螺母,自鎖螺母,開口銷與槽形螺母,止動墊片,二、螺紋連接的防松,串聯(lián)鋼絲,機電工程系 模具教研室,,§7-3 螺栓的強度計算,螺栓的強度是指連接螺栓中承受最大載荷的單個螺

6、栓的強度。1. 螺栓傳遞的載荷主要有兩類：（1）軸向載荷：外載荷沿螺栓軸線方向，即受拉螺栓。（2）橫向載荷：外載荷垂直于螺栓軸線方向。① 采用普通螺栓，靠預(yù)緊力使被連接件接合面間產(chǎn)生的摩擦力傳遞橫向載荷，此時螺栓所受的是預(yù)緊力，為軸向拉力。,,②絞制孔用螺栓，螺桿與絞制孔間是過渡配合，工作時靠螺桿受剪，桿壁與孔相互擠壓傳遞橫向載荷，此時桿件受剪切力作用，故稱受剪螺栓。2.螺紋連接的主要失效形式有三類：（1）拉斷； （

7、2）剪斷；（3）對于鉸制孔連接出現(xiàn)孔或螺栓擠壓變形。,一、普通螺栓的強度計算（1）受拉螺栓常見的失效形式多為螺紋的塑性 變形和斷裂。實踐表明，螺栓斷裂多發(fā)生 在開始傳力的第一、第二圈旋合螺紋的牙 根處，因應(yīng)力集中較大。（2）一般選用標(biāo)準(zhǔn)螺紋零件，其主要尺寸已作 出規(guī)定，故螺栓的強度計算主要是求出或 校核螺紋危險剖面的尺寸，即螺紋小徑d

8、1。,機電工程系 模具教研室,1.松螺栓連接的強度計算,工作時不需要將螺母擰緊。如吊鉤螺栓。,螺栓所受拉力=,工作載荷,d1—螺紋小徑（mm）；F—螺栓承受的軸向工作載荷（N）。,松螺栓連接的拉應(yīng)力：,—松螺栓連接的拉應(yīng)力（N/mm2）,機電工程系 模具教研室,機電工程系 模具教研室,機電工程系 模具教研室,2.緊螺栓連接的強度計算（1）只受預(yù)緊力作用的螺栓。螺紋部分強度條件為,F’—螺栓承受的預(yù)緊力（N）；d1—螺紋小徑

9、（mm）；,—緊螺栓連接的拉應(yīng)力（N/mm2）,機電工程系 模具教研室,（2）受預(yù)緊力和軸向靜工作拉力的螺栓連接。,,F0—總拉力；F’—預(yù)緊力； F—工作拉力；F”—螺栓受載變形后的剩余預(yù)緊力，大于零；,——螺栓的相對剛度。,螺栓相對剛度，其大小和連接的材料、結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小及載荷作用方式等有關(guān)。一般設(shè)計時鋼制被連接件可?。航饘賶|（或無墊）0.2～0.3、皮革墊0.7、銅皮石棉墊0.8、橡膠墊0.9；一般當(dāng)工作拉力F無

10、變化時，螺栓受載變形后的剩余預(yù)緊力F”=（0.2 ～ 0.6）F，當(dāng)F有變化時， F”=（0.6 ～1.0）F；對要求緊密性的螺栓連接，取F”=（1.5 ～1.8）F。,機電工程系 模具教研室,若螺栓工作時被補充擰緊，在螺紋部分產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，將總拉力F0增大30%作為計算載荷，則受拉螺栓螺紋部分的強度條件為,或,,F0—總拉力； d1—螺紋小徑（mm）,機電工程系 模具教研室,二、絞制孔用螺栓連接的強度計算

11、 這種連接是將螺栓穿過被連接件上的絞制孔并與之過渡配合。在被連接件的接合面處螺栓桿受剪切，螺栓桿表面與孔壁之間受擠壓。因此，應(yīng)分別按擠壓強度和抗剪強度計算。,（1）螺栓桿與孔壁的擠壓強度 條件為,機電工程系 模具教研室,（2）螺栓桿的抗剪強度條件為,Fs—單個螺栓所受的橫向工作載荷（N）；Lmin—螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度（mm）;d0—螺栓剪切面的直徑（mm）; m—螺栓受剪面數(shù)；,:螺栓

12、或孔壁材料中較弱者的許用擠壓應(yīng)力（N/mm2）,：螺栓材料的許用切應(yīng)力（N/mm2）,機電工程系 模具教研室,§7-4 螺栓組的連接設(shè)計和受力分析,一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計,（1）接合面設(shè)計成軸 對稱的幾何形 狀，使接合面受 力均勻。（2）螺栓均勻布置， 遠離螺栓組的幾何中 心。圓周上的螺栓數(shù) 宜采用3、4、6、 8、12等，便于加工

13、 時分度、畫線。,機電工程系 模具教研室,連,接,機電工程系 模具教研室,（3）螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距和扳手空間。,機電工程系 模具教研室,（4）應(yīng)保證螺栓與螺母的支承面平整，并與螺栓軸線垂直，以避免引起偏心載荷。一般可將被連接件的支承表面制成凸臺或沉頭座。,機電工程系 模具教研室,二、螺栓組的受力分析 受力分析的目的是找出受力最大的螺栓，求其所受力的大小和方向，利用公式校核螺栓強度或求出螺栓直徑，確定螺栓

14、尺寸。螺栓組的其余螺栓可按受力最大螺栓的直徑選取。分析時有4點假設(shè):（1）被連接件不變形；（2）各螺栓材料、尺寸和擰緊力均相同；（3）受力后材料變形（應(yīng)變）在彈性范圍內(nèi)；（4）接合面型心與螺栓組型心重合，受力后接合面 仍為平面。,機電工程系 模具教研室,1.受軸向載荷的螺栓組連接特點：只能用普通螺栓，有間隙，螺栓桿受F拉伸作用單個螺栓工作載荷R為 R=F/zF—軸向外載荷

15、；Z—螺栓個數(shù)。,2.受橫向載荷的螺栓組連接特點：普通螺栓，絞制孔螺栓都可用。,（1）普通螺栓。螺栓受F’拉伸作用，載荷Q靠被連 接件接合面的摩擦力平衡。因此每個螺栓所需 的預(yù)緊力F’為,Ks—可靠系數(shù)，取1.1～1.5； Q—橫向載荷； f—接合面的摩擦系數(shù)，鋼與鑄鐵f=0.10 ～0.15，接 合面沾有油質(zhì)時，f=0.06 ～ 0.10，未加工的鋼構(gòu) 件表面f=

16、0.3；Z—螺栓數(shù)目；i—接合面對數(shù)。,機電工程系 模具教研室,（2）絞制孔螺栓。受橫向載荷剪切、擠壓作用。 每個螺栓所承受的橫向載荷R相等，則R=Q/Z Q —橫向載荷； Z—螺栓數(shù)目3.受橫向扭矩的螺栓組連接,（1）普通螺栓連接。各個螺栓所需的預(yù)緊力F’為,f—接合面間摩擦系數(shù)；ri—第i個螺栓軸線至螺栓組中心的距離；Z—螺栓個數(shù)；T—扭矩（N.mm）；Ks—防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)），Ks=

17、1.1～1.3。,（2）絞制孔螺栓連接組。各個螺栓的變形量和受力 大小與其中心到接合面型心的距離成正比。單 個螺栓最大工作剪力Rmax為,,圓形接合面，單個螺栓所受的橫向載荷R=T/ZrT—扭矩（N.mm），r—分布圓半徑。,機電工程系 模具教研室,4.受傾覆（縱向）力矩螺栓組連接特點：M在鉛直平面內(nèi)，繞O-O回轉(zhuǎn)，只能用普通螺 栓。 受力最大單個螺栓的工作載荷