第3章螺纹联接课件

大径大径 d d 是公称直径是公称直径小径小径 是强度计算直径是强度计算直径第第3 3章章 螺纹连接螺纹连接3-1 3-1 螺螺 纹纹一、螺纹一、螺纹参数参数三角形三角形二、螺纹类型及应用二、螺纹类型及应用螺纹副自锁条件螺纹副自锁条件螺纹副效率螺纹副效率矩形矩形=0梯形梯形三角形（普通）螺纹三角形（普通）螺纹自锁性好自锁性好，用于连接。，用于连接。矩形、梯形螺纹矩形、梯形螺纹传动效率高传动效率高，用于传动，用于传动。1 1、螺栓、螺栓连连接接装拆方便装拆方便螺栓受拉螺栓受拉FF普通螺栓普通螺栓连连接接预紧力预紧力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FF用于横向载荷大的用于横向载荷大的连接连接3-2 3-2 螺纹螺纹连接的连接的类型及应用类型及应用3、双头螺柱连接双头螺柱连接用于经常装拆的用于经常装拆的连接连接双头螺柱双头螺柱受拉受拉F2、螺钉螺钉连连接接用于不经常装拆的用于不经常装拆的连接连接F螺钉螺钉受拉受拉预紧力预紧力预紧力预紧力4、紧定螺钉、紧定螺钉连连接接螺纹副摩擦阻力矩螺纹副摩擦阻力矩螺母和支承面上的螺母和支承面上的摩擦阻力矩摩擦阻力矩一、一、螺纹螺纹连连接的预紧接的预紧3-3 3-3 螺纹螺纹连连接的预紧和接的预紧和防松防松1 1、摩擦防松、摩擦防松对顶螺母对顶螺母二、二、螺纹螺纹连连接的接的防松防松弹簧垫圈弹簧垫圈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、铆冲防松、铆冲防松3-4 3-4 螺栓组螺栓组连连接的设计接的设计一、一、结构设计结构设计1 1、联接接合面的几何形状要有对称性、联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应为偶数、分布在圆周上的螺栓数目应为偶数二、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、受横向载荷的螺栓组受横向载荷的螺栓组连连接接二二、螺栓组螺栓组连连接的受力分析接的受力分析连连接的不滑移条件：接的不滑移条件：用普通螺栓用普通螺栓连连接接用用铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接螺栓受剪力螺栓受剪力2 2、受转矩的螺栓组受转矩的螺栓组连连接接用普通螺栓用普通螺栓连连接接连连接的不滑移条件：接的不滑移条件：用用铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接受载最大的螺栓受载最大的螺栓所受剪力所受剪力3.3.受轴向载荷的螺栓组受轴向载荷的螺栓组连连接接气缸螺栓联接图气缸螺栓联接图螺栓工作拉力螺栓工作拉力Fp=1000N,=1000N,z z=3,=3,f=0.15,Ks=1.2。求。求 F=?=?解解 不滑移条件：不滑移条件：FF 160120T=100Nm,z=6,求求Fmax=?=?F1=?=?r1r2r1=60mm,r2=100mm一、受拉螺栓一、受拉螺栓连连接接强度强度计算计算1.3.3系数是考虑拧紧剪应力的影响系数是考虑拧紧剪应力的影响1 1、仅受、仅受预紧力的预紧力的紧螺栓紧螺栓连连接接FF3-5 3-5 单个螺栓单个螺栓连连接的接的强度强度计算计算 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查标准查标准: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连接接预紧力预紧力螺栓承受的总拉力螺栓承受的总拉力？螺栓工作拉力螺栓工作拉力气缸螺栓联接图气缸螺栓联接图已受工已受工作载荷作载荷螺栓所受的总拉力螺栓所受的总拉力残残余余预预紧紧力力未拧紧未拧紧已拧紧已拧紧,未未受工作载荷受工作载荷螺栓螺栓刚度刚度被联接件被联接件刚度刚度力力变形变形力力变形变形力力变形变形力力变形变形相对刚度相对刚度变形力是静强度计算是静强度计算当工作拉力当工作拉力F F变化变化时，应验算疲劳强时，应验算疲劳强度安全系数。度安全系数。总拉力总拉力p按按 验算验算疲劳强度安全系数疲劳强度安全系数变形变形力力0二、受剪螺栓二、受剪螺栓连连接接的的强度强度计算计算一、降低应力幅一、降低应力幅3-6 3-6 提高螺纹提高螺纹连连接接强度强度的措施的措施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）增大被增大被连连接件刚度（用金属垫片）接件刚度（用金属垫片）F减小螺栓刚度减小螺栓刚度,增大被增大被连连接件刚度，接件刚度，同时增加预紧力。同时增加预紧力。1 1、减小螺栓刚度、减小螺栓刚度空心螺栓、空心螺栓、加长螺栓加长螺栓悬置螺母悬置螺母二、改善螺纹牙间的载荷分布二、改善螺纹牙间的载荷分布三、减小应力集中三、减小应力集中悬置螺母悬置螺母凸台与沉孔凸台与沉孔五、采用合理的制造方法五、采用合理的制造方法四、四、避免附加弯矩避免附加弯矩 螺栓组受力分析轴向力横向力旋转力矩翻转力矩F=F/z受拉受剪受拉受剪受拉螺栓受变载：紧联接受Fp和Fa影响疲劳强度单个螺栓强度计算受剪螺栓：松联接：仅受Fp：受静载：例例1 1：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知已知P=4000NP=4000N，L=200mmL=200mm，a=100mm,f=0.15,a=100mm,f=0.15,试求螺栓小径。试求螺栓小径。LaP解解:1:1、将外力、将外力P P 移至接合面形心移至接合面形心2 2、求螺栓联接处的横向载荷、求螺栓联接处的横向载荷F FPLaPT=P*L转矩转矩PPLaTFF3 3、求螺栓的预紧力、求螺栓的预紧力PLaPTFF不滑移条件：不滑移条件：4 4、求螺栓小径、求螺栓小径*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？LaPa结论：受结论：受转矩转矩和倾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。分析：分析：当两个螺栓水平当两个螺栓水平放置时的计算过程放置时的计算过程PLa例例2:2:图示气缸盖用图示气缸盖用6 6个普通螺栓联接个普通螺栓联接,已知已知气缸压力气缸压力p=2MPap=2MPa，D=80mm,D=80mm,取取 试求试求:1 1、螺栓小径、螺栓小径;2;2、安装时预紧力、安装时预紧力pD解：解：1 1、求工作拉力、求工作拉力F F气缸螺栓联接图气缸螺栓联接图2 2、求总拉力、求总拉力3 3、求螺栓小径、求螺栓小径4 4、求螺栓的预紧力、求螺栓的预紧力F力力变形变形习 题1、普通螺纹其、普通螺纹其 直径为公称直径，其直径为公称直径，其 直径作为强度计算时危险截面直径。直径作为强度计算时危险截面直径。2、标记为、标记为M121.5-5g6g的螺纹，其公称直径的螺纹，其公称直径为为 mm，螺距为，螺距为 mm。3、拧紧螺纹的力矩包括、拧紧螺纹的力矩包括1)力矩力矩和和2)力矩。力矩。4、螺纹连接防松的本质在于、螺纹连接防松的本质在于 。5、举出两种靠摩擦防松的实例：、举出两种靠摩擦防松的实例：1)；2)。6、开口销与六角开槽螺母组成的防松，依、开口销与六角开槽螺母组成的防松，依据的是据的是 防松的原理。防松的原理。7、一组螺栓连接中，螺栓的个数一般应取、一组螺栓连接中，螺栓的个数一般应取成成 数。数。8、进行螺栓组受力分析的目的是、进行螺栓组受力分析的目的是 。9、螺栓组采用普通螺栓连接，承受横向外、螺栓组采用普通螺栓连接，承受横向外载荷，则螺栓本身所受的载荷是载荷，则螺栓本身所受的载荷是 。10、螺栓的刚度，螺栓的刚度，被连接件的被连接件的刚度，可提高受轴向载荷螺栓连接的强度。刚度，可提高受轴向载荷螺栓连接的强度。1、用铰制孔用螺栓联接两块钢板，当其他条件不变时，、用铰制孔用螺栓联接两块钢板，当其他条件不变时，螺栓的直径增加一倍，挤压应力将减少为原来的螺栓的直径增加一倍，挤压应力将减少为原来的 a)12 b)14 c)34 d)382、对对于于受受轴轴向向变变载载荷荷作作用用的的紧紧螺螺栓栓连连接接，若若轴轴向向工工作作 载载荷荷F在在01 000 N之之间间循循环环变变化化，则则该该连连接接螺螺栓栓所所 受受拉拉应应力力的的类类型型为为 。A.非非对对称称循循环环应应力力 B.脉脉动动循循环环变变应应力力 C.对对称称循循环环变变应应力力 D.非非稳稳定定循循环环变变应应力力1、有有一一受受预预紧紧力力Fp和和轴轴向向工工作作载载荷荷作作用用的的紧紧螺螺栓栓连连接接，已已知知:Fp1000 N，螺螺栓栓的的刚刚度度Cb与与连连接接件件的的刚刚度度Cm相相等等，轴轴向向工工作作载载荷荷F=1 0 0 0 N，试试计计算算:(1)该该 螺螺 栓栓 所所 受受 的的 总总 拉拉 力力FQ;(2)残残 余余 预预 紧紧 力力Fp;(3)在在预预紧紧力力Fp不不变变的的条条件件下下，若若保保证证被被连连接接件件间间不不出出现现缝缝隙隙，该该 螺螺 栓栓 的的 最最 大大 轴轴 向向 工工 作作 载载 荷荷Fm a x为为多多少少?QQ2、设计图示螺纹联接：、设计图示螺纹联接：1.受拉螺栓受拉螺栓 2.受剪螺栓受剪螺栓解：一）受力分析一）受力分析RTFSRFSRFSRFSRFSTFSTFSTFSTR=Q/2=10000 NQT=R300=3000000 N.mmR使各螺栓受到横向工作载荷FSR：FSR=R/4=2500（N）受载最大的螺栓：受拉螺栓：受剪螺栓：二）设计计算二）设计计算 受拉螺栓受拉螺栓 由预紧力Fp产生的摩擦力来传递外载荷FS。（取：KS =1.3、f=0.13）QFSRFSRFSRFSRFSTFSTFSTFST 受剪螺栓受剪螺栓受剪螺栓受剪螺栓选择螺栓性能等级5.6受载最大螺栓的横向载荷为：Fmax=9014（N）螺栓性能等级5.6 比较比较比较比较dd03 一钢板采用三个铰制孔螺栓联接,下列三个方案哪个最好?F3F3F3FL2aFL2aF3F3F3FL2aFL2aF3F3F3FL3aFl3aFL3a比较：方案一：Fmax=方案二：Fmax=方案三：Fmax=差谁好？由：L=结论：1）当L时，方案三最好。2）当L时，方案二最好。F33L2a(1+)