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Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.10螺纹连接螺纹连接10.1 螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本知识.LINK10.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率螺旋副的受力分析、自锁和效率.LINK10.3 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松.LINK10.4 螺栓连接的强度计算螺栓连接的强度计算.LINK10.5 螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力.LINK10.6 提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施.LINK1010.1 螺纹连接的基本知识.1Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.重点重点n1.螺纹的类型和主要参数以及螺纹连接的基本螺纹的类型和主要参数以及螺纹连接的基本类型；类型；n2.螺栓连接的预紧，防松；螺栓连接的预紧，防松；n3.各种连接方式的工作原理和强度计算方法，各种连接方式的工作原理和强度计算方法，能根据实际问题正确选用相应的连接类型并进能根据实际问题正确选用相应的连接类型并进行强度计算。行强度计算。重点1.螺纹的类型和主要参数以及螺纹连接的基本类型；2Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.选择连接的种类和设计连接的强度等。选择连接的种类和设计连接的强度等。静连接静连接动连接动连接运动副运动副与动力与动力源组合源组合零件零件构件构件机构机构机器机器静连接静连接动连接动连接(运动副运动副)可拆连接：可拆连接：螺纹连接、键连接、销连接等螺纹连接、键连接、销连接等不可拆连接：不可拆连接：铆接、焊接、胶接等铆接、焊接、胶接等连接连接选择连接的种类和设计连接的强度等。静连接动连接运动副与动3Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.n螺旋线形成：螺旋线形成：倾斜线绕在圆柱体上倾斜线绕在圆柱体上形成的曲线形成的曲线n螺纹形成：螺纹形成：平面图形沿螺旋线形成平面图形沿螺旋线形成三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹n螺旋线的数目螺旋线的数目(线数线数):):单线、多线单线、多线n旋向旋向(螺旋线方向螺旋线方向)：常用右旋，特殊要求时用左旋常用右旋，特殊要求时用左旋n问题：问题：旋向判断旋向判断？n粗牙螺纹粗牙螺纹 一般连接一般连接n细牙螺纹细牙螺纹 d1大、强度大、自锁性好，常用于变载大、强度大、自锁性好，常用于变载 d2SP连接连接传动传动 螺纹形成螺纹形成螺旋线形成：倾斜线绕在圆柱体上形成的曲线旋向(螺旋线方向)：4Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.螺纹旋向判断螺纹旋向判断(1)(1)轴线垂直放，轴线垂直放，右边高右边高右旋右旋 左左边高边高左旋左旋(2)(2)右手右手旋，前进旋，前进右旋右旋 左左手手旋，前进旋，前进左旋左旋螺纹旋向判断(1)轴线垂直放，右边高右旋(2)右手旋，前进5Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.10.1 螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本知识n一、螺纹的类型一、螺纹的类型n二、螺纹的主要参数二、螺纹的主要参数n三、常用螺纹的特点及应用三、常用螺纹的特点及应用n四、螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件四、螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件10.1 螺纹连接的基本知识一、螺纹的类型二、螺纹的主要6Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.n1.1.根据螺纹体母线的形状：根据螺纹体母线的形状：圆柱螺纹和圆锥螺纹。圆柱螺纹和圆锥螺纹。n2.2.根据牙型：根据牙型：三角形三角形矩形矩形梯形梯形锯齿形锯齿形主要用于连接主要用于连接多用于传动多用于传动n3.3.根据旋向：根据旋向：左旋螺纹和右旋螺纹。左旋螺纹和右旋螺纹。n4.4.根据螺旋线的数目：根据螺旋线的数目：单线螺纹和多线螺纹。单线螺纹和多线螺纹。n55n一、螺纹的类型一、螺纹的类型1.根据螺纹体母线的形状：圆柱螺纹和圆锥螺纹。2.根据牙型：7Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.(3)中径中径d2 也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。d1d2d(1)大径大径d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。(2)小径小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。(4)螺距螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(5)导程导程S(6)(6)螺纹升角螺纹升角 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角(7)牙型角牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。tg=d2 nP 牙侧角牙侧角 d2SS=nP同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距PSPP/2P/2n二、螺纹的主要参数二、螺纹的主要参数(3)中径d2 也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上8d1d2dSP接接触触高高度度h：内内外外螺螺纹纹旋旋合合后后，接接触触面面的的径径向向高度。高度。h矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹1530330d1d2dSP接触高度h：内外螺纹旋合后，接触面的径向高度9Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.1.1.三角形螺纹三角形螺纹普通普通螺纹螺纹=60管管螺纹螺纹=55普通螺纹以大径普通螺纹以大径d为公称直径，同一公称直径可以有多种为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。牙螺纹。60Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙粗牙螺纹应用最广粗牙螺纹应用最广细牙螺纹的优点：细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高。升角小、小径大、自锁性好、强度高。缺点：缺点：不耐磨易滑扣。不耐磨易滑扣。应用：应用：薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。n三、常用螺纹的特点及应用三、常用螺纹的特点及应用1.三角形螺纹普通螺纹=60管螺纹=55普通10Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.普通细牙螺纹普通细牙螺纹2.2.管螺纹管螺纹非螺纹密封管螺纹非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁=55）用螺纹密封管螺纹用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁=55）60圆锥管螺纹圆锥管螺纹公称直径公称直径-管子的公称通径。管子的公称通径。强调与普通螺纹不同55 55 d dd d2 2d d1 1P Pd dd d2 2d d1 1P P用螺纹密封的管用螺纹密封的管螺纹螺纹非螺纹密封的管非螺纹密封的管螺纹螺纹普通细牙螺纹2.管螺纹非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁=5511Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.3.3.梯形螺纹梯形螺纹:梯梯 形形锯齿形锯齿形30330为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角比三角形螺纹的要小得多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙，应用较广。锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。4.4.锯齿形螺纹锯齿形螺纹:常用于传动。常用于传动。=15=3粗牙普通螺纹的基本尺寸见表粗牙普通螺纹的基本尺寸见表10-1螺纹的基本尺寸：螺纹的基本尺寸：细牙普通螺纹的基本尺寸见表细牙普通螺纹的基本尺寸见表10-2梯形螺纹的基本尺寸见表梯形螺纹的基本尺寸见表10-33.梯形螺纹:梯 形锯齿形30330为了减少摩擦和提高12表表10-1 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mm3 0.5 2.675 2.459 3 0.5 2.675 2.459 公称直径（大径）公称直径（大径）粗粗 牙牙 细细 牙牙 D d D d 螺距螺距P P 中径中径 D D2 2 d d2 2 小径小径 D D1 1 d d1 1 螺距螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545 4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25,1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25,1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5,1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5,1.25 0.5(14)2 12.701 11.835 (14)2 12.701 11.835 1.5,11.5,116 2 14.701 13.835 16 2 14.701 13.835 (18)2.5 16.376 15.294 (18)2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 20 2.5 18.376 17.294 (20)2.5 20.376 19.294 (20)2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 24 3 22.052 20.752 (27)3 25.052 23.752 (27)3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2,1.5,12,1.5,1注：括号内的公称直径为第二系列注：括号内的公称直径为第二系列 H=0.866P dH=0.866P d2 2=d-0.6495P d=d-0.6495P d1 1=d-1.0825P=d-1.0825PD D1 1、d d1 1-内、外螺纹小径内、外螺纹小径 D D2 2、d d2 2-内、外螺纹中径内、外螺纹中径 D D、d d -内、外螺纹大径内、外螺纹大径 P-P-螺距螺距 标记示例：标记示例：M24(M24(粗牙普通螺纹、直径粗牙普通螺纹、直径2424、螺距、螺距3)3)M24X1.5(M24X1.5(细牙普通螺纹细牙普通螺纹,直径直径24,24,螺距螺距1.5)1.5)P PP/8P/8P/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 表10-1 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mm3 13Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.表表10-2 细牙普通螺纹基本尺寸细牙普通螺纹基本尺寸 mm螺距螺距P P 中径中径D D2 2、d d2 2 小径小径D D1 1、d d1 10.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 2 d-2+0.701 d-3+0.835 2 d-2+0.701 d-3+0.835 3 d-2+0.052 d-4+0.752 3 d-2+0.052 d-4+0.752 表10-2 细牙普通螺纹基本尺寸 mm螺距P 14表表10-3 梯形螺纹基本尺寸梯形螺纹基本尺寸 mm标记示例：标记示例：Tr488(梯形螺纹，直径梯形螺纹，直径48，螺距，螺距8)P hP h3 3=H=H4 4 a ac c 第第1 1系列系列 第第2 2系列系列 D D2 2 d d2 2 D D1 1 螺距螺距 螺纹牙高螺纹牙高 牙顶间隙牙顶间隙 公称直径公称直径d d 中中 径径 内螺纹小径内螺纹小径 12 6.5 0.5 9012 6.5 0.5 90、100 85100 85、95 d-6 d-12 95 d-6 d-12 10 5.5 0.5 4010 5.5 0.5 40、7070、80 3880 38、4242、65 d-5 d-10 65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 488 6.5 0.5 48、52 4652 46、50 d-4 d-8 50 d-4 d-8 4 2.25 0.25 164 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 20 18 d-2 d-4 5 2.75 0.25 245 2.75 0.25 24、28 2228 22、26 d-2.5 d-5 26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 326 2.25 0.5 32、36 3036 30、34 d-3 d-6 34 d-3 d-6 内螺纹内螺纹外螺纹外螺纹d dP PR R1 1R R2 2D D1 1D D4 4H H1 1D D2 2 d d2 2d d3 3a ac ca ac c3030 H H4 4R R2 2表10-3 梯形螺纹基本尺寸 mm标记示例：Tr4815Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.1.1.螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型n四、螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件四、螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件(1)(1)螺栓连接螺栓连接eaal1 1l1 1可承受横向载荷。螺纹余留长度螺纹余留长度l1 铰制孔螺栓铰制孔螺栓孔与螺杆之孔与螺杆之间留有间隙间留有间隙静载荷静载荷l1=(0.30.5)d;变载荷变载荷l1=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l1 d;铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓l1 0;螺纹伸出长度螺纹伸出长度a=(0.20.3)d;螺栓轴线到边缘的距离螺栓轴线到边缘的距离e=d+(36)mm用于经常拆装易磨损之处。dd1.螺纹连接的基本类型四、螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件(116Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.普通螺栓连接普通螺栓连接n特点：特点：孔与杆间孔与杆间无间隙无间隙、被连、被连接件上无需切制螺纹、装拆方便接件上无需切制螺纹、装拆方便n适用场合：适用场合：承受横向载荷的场合承受横向载荷的场合n特点：特点：孔与杆间孔与杆间有间隙有间隙、被连、被连接件上无需切制螺纹、装拆方便接件上无需切制螺纹、装拆方便n适用场合：适用场合：经常装拆的一般场合经常装拆的一般场合铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接普通螺栓连接特点：孔与杆间无间隙、被连接件上无需切制螺纹、17Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.（2 2）双头螺柱连接）双头螺柱连接ae el1 1H HH H1 1H H2 2d（3 3）螺钉连接）螺钉连接e el1 1H HH H1 1H H2 2（2）双头螺柱连接ael1HH1H2d（3）螺钉连接el1H18Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.适用场合：适用场合：n多用于轴上零件的固定，多用于轴上零件的固定，传递较小的力或转矩传递较小的力或转矩n锥端螺钉连接锥端螺钉连接n平端螺钉连接平端螺钉连接n圆柱端螺钉连接圆柱端螺钉连接（4 4）紧定螺钉连接）紧定螺钉连接适用场合：锥端螺钉连接（4）紧定螺钉连接19Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.其它连接其它连接地脚螺栓连接地脚螺栓连接 吊环螺钉连接吊环螺钉连接T T型槽螺栓连接型槽螺栓连接其它连接地脚螺栓连接 吊环螺钉连接T型槽螺栓连接20Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.2.2.螺纹紧固件螺纹紧固件1.螺栓螺栓LL0d六角头六角头LdL0小六角头小六角头螺栓的结构形式螺栓的结构形式2.螺纹紧固件1.螺栓LL0d六角头LdL0小六角头螺栓的结21Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.dL0L1LL1-座端长度座端长度L0-螺母端长度螺母端长度2.双头螺柱双头螺柱1.螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件dL0L1LL1-座端长度L0-螺母端长223.螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉2.双头螺柱双头螺柱1.螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件末端末端结构结构头部头部结构结构3.螺钉、紧定螺钉2.双头螺柱1.螺栓螺纹紧固件末端结构头部23Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.4.螺母螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母设计：潘存云圆螺母圆螺母3.螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉2.双头螺柱双头螺柱1.螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件用于经常拆装易磨损之处。用于尺寸受限制之处。国标罗列有六十余种不同结构的螺母4.螺母六角螺母六角扁螺母六角厚螺母设计：潘存云圆螺母3.螺24Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.圆圆螺螺母母+止止退退垫垫圈圈：带带有有缺缺口口，应应用用时时带带翅翅垫垫圈圈内内舌舌嵌嵌入入轴轴槽槽中中，外外舌舌嵌嵌入入圆圆螺螺母母的的槽槽内内，螺螺母即被锁紧母即被锁紧圆螺母+止退垫圈：带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外25其它螺母：其它螺母：其它螺母：26Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.5.垫圈垫圈平垫圈平垫圈薄平垫圈薄平垫圈A A型平垫圈型平垫圈B B型平垫圈型平垫圈4.螺母螺母3.螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉2.双头螺柱双头螺柱1.螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件斜垫圈斜垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈作用：作用：增加支撑面积以增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。母擦伤表面、防松。5.垫圈平垫圈薄平垫圈A型平垫圈B型平垫圈4.螺母3.螺钉、27Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.10.1 简答简答n1.根据牙型的不同，螺纹可分为哪几种？各有根据牙型的不同，螺纹可分为哪几种？各有哪些特点？常用的连接和传动螺纹都有哪些牙哪些特点？常用的连接和传动螺纹都有哪些牙型？型？n2.螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？种场合？有何特点？10.1 简答1.根据牙型的不同，螺纹可分为哪几种？各有哪2810.2 螺旋副的受力分析螺旋副的受力分析、效率和、效率和自锁自锁n一、一、矩形螺纹矩形螺纹=0vFd2Stg=F/FnFFaFFa螺螺纹纹的的拧拧松松-螺螺母母在在F和和Fa的的联联合作用下，顺着合作用下，顺着Fa等速向下运动。等速向下运动。螺螺纹纹的的拧拧紧紧-螺螺母母在在F和和Fa的的联联合作用下，逆着合作用下，逆着Fa等速向上运动。等速向上运动。F-水平推力水平推力Fn-法向反力法向反力Fa-轴向载荷轴向载荷F=f Fn-摩擦力摩擦力f-摩擦系数摩擦系数d2FR-总反力总反力v=tg-1 f-摩擦角摩擦角=f Fn/Fn =f FnFRF10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹=29+FnFRvFd2S滑块在F、FR 、Fa三力作用下处于平衡状态d2FFaFFa作力多边形作力多边形得：得：F=Fatg(+)驱动力矩：驱动力矩：FaFFR 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR+Fa+F=0 FRFa=+Fa-阻力，阻力，F-驱动力，驱动力，当螺纹拧紧当螺纹拧紧(滑块上升滑块上升)时：时：FF-摩擦力摩擦力,沿斜面朝下。沿斜面朝下。+FnFRvFd2S滑块在F、FR 、Fa三力30Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.FFa-FRvFRFa当当螺纹拧松螺纹拧松(滑块下滑滑块下滑)时时：FRFa=-滑块在F、FR 、Fa三力作用下处于平衡状态 作力多边形可得：作力多边形可得：F=Fatg(-)驱动力矩：驱动力矩：d2FFaFFnF-列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR+Fa+F=0 F Fa-驱动力驱动力，F-阻力，阻力，F-摩擦力摩擦力,沿斜面朝上。沿斜面朝上。FFa-FRvFRFa当螺纹拧松(滑块下滑)时31Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.若若 ，则则T T为正值，其方向与螺为正值，其方向与螺 母运动方向相反，是阻力；母运动方向相反，是阻力；若若，则则T T为为负负值值，方方向向相相反反，其其方方向向与与预预先先假假定定的的方方向向相相反反，而而与与螺螺母母运运动动方方向向相相同同，成成为为放放松松螺螺母母所所需需外外加加的的驱驱动动力矩。力矩。提问：当提问：当时，若没有力矩时，若没有力矩T T，螺母，螺母在在Fa的作用下会运动吗？的作用下会运动吗？不会！不会！-这种现象称为自锁。这种现象称为自锁。T Td2FaFFFFT T若 ，则T为正值，其方向与螺若，则T为负值，32螺母螺母螺杆螺杆轴轴线线轴线轴线螺杆螺杆螺母螺母FnFa矩形螺纹忽略升角的影响时有：矩形螺纹忽略升角的影响时有：Fn=Fa当当 0 时，摩擦力为：时，摩擦力为：摩擦系数为摩擦系数为f 的非矩形螺纹所产生的非矩形螺纹所产生的摩擦力与摩擦系数为的摩擦力与摩擦系数为f ，与矩，与矩形螺纹所产生的摩擦力相当。形螺纹所产生的摩擦力相当。称称 为当量摩擦角为当量摩擦角FaFnFa故称故称 f 为当量摩擦系数。为当量摩擦系数。n二、非二、非矩形螺纹矩形螺纹 0螺母螺杆轴线轴线螺杆螺母FnFa矩形螺纹忽略升角的影响时有33Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.引入参数引入参数f 和和 就可像矩形螺纹那样对非矩形螺纹进就可像矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。行力的分析。滑块上升：滑块上升：滑块下降滑块下降：非矩形非矩形螺旋的自锁条件：螺旋的自锁条件：对于连接螺纹必须满足自锁条件引入参数f 和 就可像矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的34Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率%定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：当一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线.当当一定时，在一定时，在=45=45-/2/2 处效率曲线有极大值。处效率曲线有极大值。对于传动螺旋，一般取：对于传动螺旋，一般取：对于连接螺纹，必须取：对于连接螺纹，必须取：升角过大,制造困难，且效率增高也不明显。=5.75.7 螺旋转动一圈时，有效功为螺旋转动一圈时，有效功为FaS,输入功为输入功为2T。f =tg=tg=0.1=0.1自锁极限自锁极限2525紧固螺纹区紧固螺纹区0 10 20 30 40 50 204060835Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.10.3 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松一般螺纹连接在装配时都必须拧紧，这时螺纹连接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹连接，应控制其预紧力，因为的大小对螺纹连接的可靠性，强度和密封均有很大影响。T1克服螺纹副相对转动的阻力矩；克服螺纹副相对转动的阻力矩；T2克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；设轴向力为设轴向力为Fa 或预紧力（不受轴向载荷）fc摩擦系数。摩擦系数。无润滑时取：无润滑时取：fc=0.15rf支撑面摩擦半径。支撑面摩擦半径。rf=(dw+d0)/4dd0dwT简化公式：简化公式：适用于M10M68的粗牙螺纹，f=0.15,fc=0.15,T 0.2 Fa d预紧应力：预紧应力：=(0.5=(0.50.7)s sF Fa aFa是由连接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧 可靠，应取：通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。总力矩：总力矩：n一、一、拧紧力矩拧紧力矩10.3 螺纹连接的预紧和防松一般螺纹连接在装配时都必须36Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.测力矩扳手测力矩扳手工程上常采用工程上常采用测力矩扳手测力矩扳手或或定力矩扳手定力矩扳手来控制预紧来控制预紧力的大小。力的大小。连接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，连接仍有可能松动。高温下的螺栓连接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。1.利用附加利用附加摩擦摩擦力力防松防松尼龙圈锁紧尼龙圈锁紧螺母螺母F F弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母定力矩扳手定力矩扳手n二、螺纹连接的防松二、螺纹连接的防松测力矩扳手工程上常采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大37Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.开口销与六开口销与六角开槽螺母角开槽螺母串联钢丝串联钢丝2.2.采用专门防松元件防松采用专门防松元件防松（机械防松）（机械防松）圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈止动垫圈止动垫圈开口销与六串联钢丝2.采用专门防松元件防松（机械防松）圆螺母38Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.3.3.其他方法防松其他方法防松（变为不可拆连接）（变为不可拆连接）11.5P用冲头冲用冲头冲23点点冲点防松法冲点防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合剂涂粘合剂简答：简答：1.为什么螺纹连接通常要采用防松措施？为什么螺纹连接通常要采用防松措施？2.常用的防松方法和装置有哪些？常用的防松方法和装置有哪些？3.其他方法防松（变为不可拆连接）11.5P用冲头冲2339Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.10.4 螺栓连接的强度计算螺栓连接的强度计算松螺栓连接：松螺栓连接：无预紧力，只有工作拉力无预紧力，只有工作拉力紧螺栓连接：紧螺栓连接：有预紧力，还有工作拉力有预紧力，还有工作拉力一、失效形式一、失效形式二、设计步骤二、设计步骤三、松螺栓连接强度设计三、松螺栓连接强度设计四、紧螺栓连接强度设计四、紧螺栓连接强度设计螺栓组连接螺栓组连接螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。10.4 螺栓连接的强度计算松螺栓连接：无预紧力，只有工40Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.螺栓连接螺栓连接的主要失的主要失效形式：效形式：受拉螺栓受拉螺栓受剪螺栓受剪螺栓剪断剪断压溃压溃 螺杆和孔壁的贴合面螺杆和孔壁的贴合面塑性变形塑性变形轴向静载荷轴向静载荷螺杆及螺纹部分螺杆及螺纹部分疲劳断裂疲劳断裂轴向变载荷轴向变载荷90%受轴向力受轴向力受横向力受横向力滑扣滑扣 因经常拆装因经常拆装经常拆卸经常拆卸 n一、失效形式一、失效形式螺栓连接的主要失效形式：受拉螺栓受剪螺栓剪断压溃 螺杆和孔41Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.1.1.一般设计步骤：一般设计步骤：n螺栓组螺栓组受力和失效受力和失效分析分析找出找出受力最大的螺栓受力最大的螺栓 单个单个螺栓受力分析和失效分析螺栓受力分析和失效分析 单个单个螺栓强度计算螺栓强度计算确定确定螺栓的螺栓的尺寸尺寸（直径、长度）（直径、长度）2.2.试算法：试算法：先选定一个螺栓直径先选定一个螺栓直径d 查查 计算计算d1。n若若d1与与d1（假定的小径）相近，则合用；否则再选（假定的小径）相近，则合用；否则再选n二、二、设计步骤设计步骤1.一般设计步骤：2.试算法：先选定一个螺栓直径d 查42Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.n三、松螺栓连接三、松螺栓连接 强度条件：强度条件：式中式中:d1-螺纹小径，螺纹小径，mm螺栓受轴向拉力螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩和摩擦力矩T的双重作用。的双重作用。拉应力：拉应力：FaFa力除以面积n四、紧螺栓连接四、紧螺栓连接三、松螺栓连接 强度条件：式中:d1-螺纹小径，mm43Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.切应力：切应力：对于对于M10M68的普通螺纹，取的普通螺纹，取d1、d2和和的平均值，的平均值，并取：并取：tg =f =0.15 得：得：0.5 当量应力：当量应力：强度条件：强度条件：分母为抗剪截面系数切应力：对于M10M68的普通螺纹，取d1、d2和的平均44Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.1.受横向工作载荷的螺栓强度受横向工作载荷的螺栓强度螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力Fa导导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷F。C-可靠性系数，常取可靠性系数，常取C=1.11.3预紧力预紧力Fa：f-摩擦系数，对钢与铸铁，取摩擦系数，对钢与铸铁，取:f=0.10.15m-结合面数结合面数 上图m=1,下图m=2若取若取 f=0.15，C=1.2,m=1,则：则：Fa 8F结构尺寸大结构尺寸大FFFF/2F/2FaFaFaFa1.受横向工作载荷的螺栓强度螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧45Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.FF/2F/2 改进措施：改进措施：1.采用键、套筒、销承担横向工作载荷。采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用2.采用无间隙的铰制孔螺栓。采用无间隙的铰制孔螺栓。FF/2F/2 改进措施：2.采用无间隙的铰制孔螺栓。46Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.2.受轴向工作载荷的螺栓强度受轴向工作载荷的螺栓强度设流体压强为设流体压强为p，螺栓数目，螺栓数目为为z，则缸体周围每个螺栓，则缸体周围每个螺栓的平均载荷为：的平均载荷为：p D2/4FE=zpFEFED2.受轴向工作载荷的螺栓强度设流体压强为p，螺栓数目为z，47Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.松弛松弛状态状态受载受载变形变形特别注意，轴向载荷：特别注意，轴向载荷：Fa F0+FE加预紧力后加预紧力后螺栓受拉伸长螺栓受拉伸长b0被连接件受压缩短被连接件受压缩短C0加载加载 FE 后后:螺栓总伸长量增加为螺栓总伸长量增加为:总拉力为：总拉力为：被连接件压缩量减少为：被连接件压缩量减少为：残余预紧力减少为：残余预紧力减少为：FR 很显然很显然:FRF2F3F4F5螺螺栓栓杆杆F F F F螺螺栓栓杆杆螺母体螺母体假设螺母为刚体，则螺纹牙变形与普通螺木相同。但实际上螺母也是弹性体，受载也被拉长，变形螺纹牙产生回弹，从而减小两者螺距变化，使受载均匀。810圈以后，螺母牙几乎不承受载荷。二、改善螺纹牙间的载荷分布措施:采用悬置(均载)螺母。加厚57支承面不平支承面不平三、减小应力集中三、减小应力集中1.增大过渡圆角增大过渡圆角2.切制卸载槽切制卸载槽r r四、避免或减小附加应力四、避免或减小附加应力采用凸台或沉孔结构采用凸台或沉孔结构切削加工支承面切削加工支承面设计：潘存云被连接件变形太大被连接件变形太大支承面不平三、减小应力集中1.增大过渡圆角2.切制卸载槽r四58Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.冷镦头部、辗压螺纹冷镦头部、辗压螺纹疲劳强度提高疲劳强度提高30%比车削 表面处理：表面处理：氰化、氮化也能提高疲劳强度。氰化、氮化也能提高疲劳强度。n五、采用特殊制造工艺五、采用特殊制造工艺冷镦头部、辗压螺纹疲劳强度提高30%比车削 表面处理：59Copyright 2009-2014 Hefei University of Technology&BENGBU COLLEGE JDX ZHANGXIANGCHUN All rights reserved.10轴毂连接轴毂连接10.11 键连接键连接和花键连接和花键连接.LINK10.12 销连接销连接.LINK1010.11 键连接和花键连接.LI60
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