螺纹连接的预紧和防松课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,05 螺纹连接的预紧和防松,一、,螺纹连接的预紧,1.预紧的目的,1）增加连接的刚度,2）增加紧密性,3）提高防松能力,工作载荷作用前，使螺杆受到预紧力的作用。,2.,拧紧力矩,T,1,克服螺纹副相对转动的阻力矩；,T,2,克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；,设预紧力为 F,a,d,d,0,d,w,T,简化公式：,T,0.2 F,a,d,F,a,拧紧力矩：,对于M10,M60的普通粗牙螺纹,3.,控制预紧力的方法,1）靠装配工人的经验,2）,采用,测力矩扳手,或,定力矩扳手,来控制预紧力的大小。,测力矩扳手,F,定力矩扳手,二、,螺纹连接的防松,1.防松的方法,1）利用附加摩擦力防松（摩擦防松）,尼龙圈锁紧螺母,弹簧垫圈,对顶螺母,防松的实质：阻止螺纹副相对反转。,开口销与槽形螺母,2.采用专门防松元件防松(机械防松),止动垫圈,串联钢丝,圆螺母加止动垫圈,3.其他方法防松（破坏螺纹副关系）,11.5P,用冲头冲23点,冲点防松法,粘合法防松,涂粘合剂,1,06 螺栓连接的强度计算,失效形式,螺栓拉断,螺杆压溃或剪断,滑扣,一、松螺栓连接,强度条件：,式中:d,1,-螺纹小径，mm,F,a,F,a,问题：确定螺纹小径d,1,，根据标准选定螺栓的公称直径d、螺距p、长度L等。,-许用应力，,MPa,二、紧螺栓连接,螺栓受轴向拉力,F,a,和摩擦力矩,T,的双重作用。,拉应力：,切应力：,对于M10M68的普通螺纹，取,d,1,、d,2,和,的平均值，,并取：,tg,=,f,=0.15,得：,0.5,计算应力：,由此可见,：受拉伸与扭剪复合应力作用的螺栓连接，可以只按受拉伸应力来计算，但必须将拉应力加大30%，以考虑剪应力的影响。,螺栓材料为塑性材料，受拉伸和扭剪复合应力作用，由“第四强度理论”有：,1.受横向工作载荷的紧螺栓连接,普通螺栓连接,C,-可靠性系数，常取,C=1.11.3；,预紧力,F,0,：,f,-摩擦系数；,m,-结合面数目；,F,F/2,F/2,F,0,F,0,F,0,z,-螺栓个数；,强度条件：,其中：F,a,=F,0,F-横向外载荷。,工作时，接合面间不允许产生相对滑移，因此有：,剪切应力,d,0,螺栓孔直径，,mm,；,许用切应力，,MPa,。,F,F/2,F/2,铰制孔用螺栓连接,m-接合面数目；,z-螺栓个数。,F,F/2,F/2,h,min,螺栓与孔壁间挤压面的最小高度,h,min,=minh,1,+h,3,h,2,p,螺栓与被连接件中材料机械性能,较差者的许用挤压应力。P,148,表10-6,挤压应力,h,1,h,2,h,3,2.受轴向工作载荷作用的螺栓连接,充气前螺栓预紧力为F,0,充气后螺栓继续受拉变长，,接合面间作用力减小到,F,R,单个螺栓所受的轴向外载荷为:,螺栓所受轴向总载荷：,F,a,F,a,=F,E,+F,R,F,R,残余预紧力,气体压力,P,D,F,0,F,0,F,F,R,F,R,F,E,F,E,残余预紧力的确定：,1）工作载荷无变化：,2）工作载荷有变化：,3）有紧密性要求：,F,R,=(0.20.6)F,E,F,R,=(0.61)F,E,F,R,=(1.51.8)F,E,强度条件：,1.螺栓材料,Q235、35、45、40C,r,螺栓按其力学性能进行分级，国标规定：,螺栓 3.6 、4.6 、4.8、5.6、5.8、6.8 、8.8、9.8 、10.9 、12.9,螺母 4 、5、6、8 、9、10、12,10,7螺栓的材料和许用应力,2.螺栓性能等级代号的意义：,第一数字：,表示螺栓材料抗拉强度极限,b,的1/100。,b,=第一数字100,第二数字,：,表示螺栓材料的屈服极限,s,与强度极限,b,比值,的10倍。,s,=第一数字第二数字,10,例：4.6级螺栓,b,=4,100=400,MPa,，,s,=4,6,10=240,MPa,3.螺纹连接的许用应力,见教材表10-6、10-7,本 次 课 重 点回顾,1.螺纹连接的防松方法,2.松螺栓强度条件,3.紧螺栓强度条件,1）受横向载荷,a.普通螺栓连接,F,a,=,b.铰制孔螺栓连接,挤压应力,剪切应力,2）受轴向载荷,F,a,=F,E,+F,R,4.螺栓等级符号的意义,练习题,1.对顶螺母属于 防松方法，止动垫片属于,防松方法。,2.5.6级螺栓的屈服极限是 ，强度极限是 。,3.螺栓连接容易因螺杆压溃和剪断而失效。,一、填空,1.一刚性凸缘联轴器用6个5.6级M24的普通螺栓连,接，联轴器材料为HT200，允许传递最大转矩,T=5000N,m，接合面摩擦系数,f,=0.15，安装时要,求控制预紧力，C=1.2，试校核螺栓连接的强度。,D,0,=,340mm,二、计算题,解：1.许用应力：螺栓材料5.6级，,查表10-6，要求控制预紧力，取 S=1.3,许用应力：,2.由接合面间不产生相对滑移的条件有：,3.强度计算,查表10-1，有：M24的螺栓，d,1,=20.752mm,强度条件式：,该螺栓连接强度满足要求。,2.一钢制液压油缸的螺栓连接，油压P=3MPa，油缸内径 D=160mm，为保证气密性要求，用10个M12（d,1,=10.106mm)、性能等级为6.8级的螺栓连接，控制预紧力，试校核该螺栓连接的强度？,P,D,p,D,解：1.确定许用应力：螺栓性能等级6.8级，,查表10-6，控制预紧力，取S=1.5,许用应力：,2.计算载荷：,液压缸内总的轴向外载荷：,单个螺栓所受的工作载荷：,残余预紧力（有紧密性要求）：,螺栓工作时的计算载荷：,3.强度计算,强度条件式：,该螺栓连接强度满足要求。,一刚性凸缘联轴器用,M1,（,d,1,=13.835mm,）的普通螺栓连接，以摩擦力来传递转矩,T=1500N,m,，螺栓材料为,45,钢（,5.8,级），接合面摩擦系数,f,=0.15,，可靠性系数,C=1.2,，安装时不控制预紧力，试确定所需螺栓个数。,解：1.确定许用应力,查表10-7，（不控制预紧力）M16、碳素钢，,安全系数：,S=3,许用应力：,2.由强度条件式：,有，单个螺栓所能承受的预紧力：,3.由接合面间不产生相对滑移的条件：,有，所需螺栓个数：,所以，该连接需要10个螺栓。,特点：定心好、装拆方便。,1,011 键连接和花键连接,作用：,用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭,矩，或实现零件的轴向固定或移动。,一、键连接的类型,平键、半圆键、楔键、切向键等。,1.平键,连接,工作面,种类,普通平键,导向平键,间隙,轴,工作面：两侧面,普通平键,圆头,(A,型,),键槽用指状铣刀加工，固定良好，应力集中大。,用于静连接,A型,B型,C型,单圆头,(C,型,),方头,(B,型,),键槽用盘形铣刀加工，应力集中小。,用于轴端。,A型,B型,C型,b,h,R=b/2,C,45或r,1,L,L,L,标记实例：,圆头普通平键(A型):,键16,100 GB1096-79,方头普通平键(B型):,键B16,100 GB1096-79,单圆头普通平键(C型):,键C16,100 GB1096-79,普通平键的尺寸标记,bL,起键螺孔,导向平键,固定螺钉,用于动连接,结构特点：长度较长，需用螺钉固定。,为便于装拆，制有起键螺孔。,起键螺孔,固定螺钉,2.半圆键,连接,优点：,定心好，装配方便。,缺点：,对轴的削弱较大，只适,用于轻载连接。,特别适用于锥形轴端的连接。,工作面,工作面：两侧面,3.楔键,连接和切向键连接,结构特点：,键的上表面有1:100的斜度，,轮毂槽的底面也有1:100的斜度。,缺点：,定心精度不高。,应用：,只能应用于定心精度不高，载荷,平稳和低速的连接。,类型：,普通楔键、钩头楔键。,钩头是用来拆卸用的,工作面,楔键工作面：上、下面,拆卸,空间,d,d,斜度1：100,120 130,在重型机械中常采用,切向键,-一对楔键组成。,窄面,工作面,切向键工作面：窄面（相互平行）,特点：能单向传递大转矩。,当双向传递扭矩时，需要两对切向键分布成120,130,b,A型,二、平键连接的强度计算,失效形式：,压溃、剪断（严重过载）。,L,b,h/2,1.普通平键强度条件,p,=,S,F,(,d/2,)(,h/2,),l,T,=,p,MPa,d h l,4T,=,l=L-b,l=L,b,B型,l,d,l,键的工作长度（mm）,b,C型,l=L-b/2,d,轴径（mm）,h,键高度（mm）,T,转矩（N,mm）,p,许用挤压应力,查表10-10,F,p,d h l,4T,p=,2.,导向平键强度条件,失效形式：磨损,若强度不够时，可采用,两个键按180,布置。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时,按1.5个键,计算。,p,许用压强，查表10-10,三、花键连接,1.结构特点：,沿轴和轮毂周向均布多个键齿。,2.优点：,承载能力高、对轴的削弱程度小、,定心好、导向性好。,3.,工作面：齿的侧面。,4.分类：,制造容易最常用。,用于高强度连接。,用于薄壁零件连接。,矩形花键,键开线花键,三角形花键,四、键的选择,1.类型选择：根据键连接特点，工作条件。,截面尺寸：bh 按轴径d来选择,2.尺寸选择：,长度：L 按轮毂长度L而定,L=L,-（5,10mm,），且圆整为标准系列,3.强度校核,练习题,1.弹簧垫圈属于 防松方法，串联钢丝属于,防松方法。,2.5.6级螺栓的屈服极限是 ，强度极限是 。,3.螺栓连接容易因螺杆压溃和剪断而失效。,4.平键的工作面是 ，楔键的工作面是 。,一、填空,二、计算题,某一铸铁直齿圆柱齿轮通过键与一钢轴联接，装齿轮处的轴段直径d=60mm，轮毂长L=100mm，传递的扭矩T=5.510,5,N,mm，工作中稍有冲击，试设计此键联接。,解：1）确定键的材料、类型和尺寸,因为轮毂为铸铁制成，键的材料可以选用45钢，而齿轮与轴之间不要求有轴向移动，故选用A型普通平键。,根据轴径d=60mm，轮毂长100mm，查表10-9，取：b=18mm，h=11mm，L=90mm。,2）验算键连接的挤压强度,因为轮毂材料为铸铁，所以应按轮毂来验算连接的挤压强度。查表10-10，有：,该连接满足强度要求。,