第5章螺纹联接

第五章螺纹联接及螺旋传动福建农林大学机电工程学院机械工程系张翔第五章螺纹联接及螺旋传动联接概论5.1螺纹概述5.2螺纹联接的基本类型、标准联结件5.3螺栓联接的预紧P68~705.4螺栓联接的防松P70~725.5螺纹联接的强度计算5.6螺栓组联接的设计5.7螺纹联结件的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 及许用应力5.8螺旋传动联接概论1、联接的功能――实现零件或称构件的相对运动锁合动联结2、广义联接静联接（全部锁合）-简称联接（部分锁合）-运动副联接概论 3、联接的类型：引言4、按功能原理分材料锁合形状锁合力锁合焊接粘接5.1螺纹概述5.1.1螺纹的类型与应用螺纹的结构要素常用方式牙形矩形梯形、锯齿形、三角形（联结用）螺纹的牙型5.1螺纹概述5.1.1螺纹的类型与应用螺纹的结构要素常用方式牙形矩形梯形、锯齿形、三角形（联结用）旋向左旋右旋（优先使用）按螺纹的旋向分右旋螺纹左旋螺纹5.1螺纹概述5.1.1螺纹的类型与应用螺纹的结构要素常用方式牙形矩形梯形、锯齿形、三角形（联结用）旋向左旋右旋（优先使用）线数单线多线（传动用）按螺纹的线数分单线螺纹多线螺纹5.1螺纹概述5.1.1螺纹的类型与应用螺纹的结构要素常用方式牙形矩形梯形、锯齿形、三角形（联结用）旋向左旋右旋（优先使用）线数单线多线（传动用）母体形状圆柱体圆锥体（紧密性好）按母体形状分5.1螺纹概述5.1.1螺纹的类型与应用螺纹的结构要素常用方式牙形矩形梯形、锯齿形、三角形（联结用）旋向左旋右旋（优先使用）线数单头多头（传动用）母体形状圆柱体圆锥体（紧密性好）例标准联接件：圆柱体、单线、右旋、三角螺纹--形态分析综合法5.1.2螺纹的主要参数（1）直径：大径d－公称直径。小径d1－强度计算。中径d2－几何计算。5.1.2螺纹的主要参数（1）直径：大径d－公称直径。小径d1－强度计算。中径d2－几何计算。（2）线数n、螺距P、导程S关系：S=nPS：沿螺旋线转一周所移动的轴向距离5.1.2螺纹的主要参数（1）直径：大径d－公称直径。小径d1－强度计算。中径d2－几何计算。（2）线数n、螺距P、导程S（4）牙型角a关系：S=nP（3）螺纹升角ψtg=S/πd25.1.3螺纹的自锁与效率(1)自锁条件　＜v＝arctanf/cos（=/2）(2)效率：＝tan/tg(+v)一般使用场合：＜20°　　　　则：∝5.2螺纹联接的基本类型、标准联结件 5.2.1基本类型1）螺栓联接普通螺栓联接5.2螺纹联接的基本类型、标准联结件 5.2.1基本类型1）螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接5.2螺纹联接的基本类型、标准联结件 5.2.1基本类型1）螺栓联接2）螺钉联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接5.2螺纹联接的基本类型、标准联结件 5.2.1基本类型1）螺栓联接3）双头螺柱联接2）螺钉联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接5.2螺纹联接的基本类型、标准联结件5.2.1基本类型1）螺栓联接3）双头螺柱联接2）螺钉联接4）紧定螺钉联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接5.2.2标准联接件（表5-2）5.3螺栓联接的预紧P68~70（1）目的：提供正压力摩擦力、确保紧密性 概念一：预紧（工作前需拧紧） 概念二：螺栓受到预紧力作用（2）与预紧力F0对应的拧紧力矩T的计算（式5-7）5.3螺栓联接的预紧P68~70（3）T的控制方法常用方法：　测力矩扳手　定力矩扳手5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因振动轴向F0减小或消失周向转动趋势（或）温度变化变形差F0下降＋周向振动螺母（杆）转（松）动5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因（2）防松方式摩擦防松对顶（双）螺母防松原理：增加摩擦力5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因（2）防松方式摩擦防松弹簧垫圈防松原理：增加摩擦力尖端顶住螺母5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因（2）防松方式摩擦防松自锁螺母防松原理：增加摩擦力收口5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因（2）防松方式摩擦防松机械防松（形锁合）开口销与开槽六角螺母防松开口销螺母开槽5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因（2）防松方式摩擦防松机械防松（形锁合）止动垫圈防松5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因（2）防松方式摩擦防松机械防松（形锁合）止动垫圈防松5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因（2）防松方式摩擦防松机械防松（形锁合）串连钢丝防松5.4螺栓联接的防松P70~72（1）松脱的原因（2）防松方式摩擦防松机械防松（形锁合）破坏可拆5.5螺纹连接的强度计算 5.5.1工作类型与承载分析松螺栓联接预紧力无外载方向轴向书图例图5-21螺杆承载受拉5.5螺纹连接的强度计算 5.5.1工作类型与承载分析松螺栓联接预紧力无外载方向书图例螺杆承载轴向横向图5-21、图5-27受拉剪、挤非必需精密配合面铰制孔用螺栓联接5.5螺纹连接的强度计算 5.5.1工作类型与承载分析松螺栓联接铰制孔用螺栓联接预紧力无不需外载方向书图例螺杆承载结论：　轴向横向轴向图5-21、图5-27图5-18、受拉剪、挤受拉紧螺栓联接有5.5螺纹连接的强度计算 5.5.1工作类型与承载分析松螺栓联接铰制孔用螺栓联接紧螺栓联接预紧力无不需有外载方向书图例螺杆承载结论：　轴向横向横向轴向图5-21、图5-27图5-18图5-22受拉剪、挤受拉5.5螺纹连接的强度计算 5.5.1工作类型与承载分析松螺栓联接铰制孔用螺栓联接紧螺栓联接预紧力无不需有外载方向书图例螺杆承载结论：紧联接螺杆受拉其余螺杆承载与外载对应　轴向、横向横向轴向图5-21、图5-27图5-18、图5-22受拉剪受拉5.5.2计算准则（1）受剪螺栓（2）受拉螺栓 失效形式　螺牙：挤、剪、变形 　　　　螺杆：断裂螺栓标准件――“等强度” 计算准则：危险截面处ca≤[] 松螺栓联接（普通拉杆）紧螺栓联接？5.5.3紧螺栓联接的强度计算（1）螺杆的应力状态　螺纹摩擦力矩预紧力、轴向外载拉应力（）＋扭剪应力（）（2）强度计算理论－“第4理论”（3）强度计算式设F2―螺栓承受的轴向总载荷5.5.3紧螺栓联接的强度计算（4）轴向总载荷F2的计算①横向外载――螺栓仅受预紧力F0F2＝F0（4）轴向总载荷F2的计算①横向外载：F2＝F0②轴向外载（F） 工作前螺栓承受预紧力工作是又作用有轴向工作载荷螺栓总载荷:F2=F0+F?（4）轴向总载荷F2的计算①横向外载：F2＝F0②轴向外载（F）状　态被联接件螺栓　压缩量压力伸长量拉力未拧紧0000（4）轴向总载荷F2的计算状　态被联接件螺栓　压缩量压力伸长量拉力未拧紧0000（4）轴向总载荷F2的计算状　态被联接件螺栓　拧紧mbF0F0压缩量伸长量压力拉力（4）轴向总载荷F2的计算状　态被联接件螺栓　加轴载’m=m-b+F1+F伸长量压缩量压力拉力（4）轴向总载荷F2的计算①横向外载：F2＝F0②轴向外载（F）状　态被联接件螺栓　压缩量压力伸长量拉力未拧紧0000拧紧mF0bF0加轴载’m=m-b+F1+FF2=F1+F┗━━残余预紧力（取值P83）（4）轴向总载荷F2的计算①横向外载：F2＝F0②轴向外载（F）：F2=F1+F┗━━残余预紧力（取值P83）5.6螺栓组联接的设计5.6.1螺栓组联接的结构设计—布置、数量、形状要求：1）满足紧密性、联结固定的结构要求2）使螺栓具有最佳的尺寸3）加工装配工艺性好设计要点：1）合理的间距、边距紧密性扳手空间5.6螺栓组联接的设计5.6.1螺栓组联接的结构设计—布置、数量、形状要求：1）满足紧密性、联结固定的结构要求2）使螺栓具有最佳的尺寸3）加工装配工艺性好设计要点：1）合理的间距、边距（紧密性、扳手空间）2)合理承载（掌握好螺栓组受力分析）5.6螺栓组联接的设计5.6.1螺栓组联接的结构设计—布置、数量、形状要求：1）满足紧密性、联结固定的结构要求2）使螺栓具有最佳的尺寸3）加工装配工艺性好设计要点：1）合理的间距、边距（紧密性、扳手空间）2)合理承载（掌握好螺栓组受力分析）3）对称：结合面和布置形状、偶数、螺栓尺寸一致（加工、受力、布置*）5.6.2螺栓组联接的受力分析目的：求出受力最大的螺栓及其作用力基本假设：被联接件为刚体、预紧力相同、联接件刚度相同、弹性变形一致分析方法：4种典型载荷下的受力分析，叠加合成法.一般载荷分析原因：组中各螺栓受力常常是不均匀5.6.2螺栓组联接的受力分析螺栓组承受的4种典型载荷作用：5.6.2螺栓组联接的受力分析1).受横向载荷F(F过形心)：两种承载方式普通螺栓铰制孔用螺栓（摩擦力承载）-求预紧力（螺栓受剪）-求剪力5.6.2螺栓组联接的受力分析1).受横向载荷F(F过形心)：(1）受拉螺栓预紧力F0fF0ziKSFKs—防滑系数5.6.2螺栓组联接的受力分析1).受横向载荷F(F过形心)：(2)受剪螺栓剪力F变形协调：　F＝F/z5.6.2螺栓组联接的受力分析1).受横向载荷F(F过形心)：(1)受拉螺栓预紧力F0fF0ziKSFKs—防滑系数(2)受剪螺栓剪力F变形协调：　F＝F/z5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T被联接件的旋转中心―螺栓组形心5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T被联接件的旋转中心―螺栓组形心两种承载方式普通螺栓铰制孔用螺栓（摩擦力承载）-求预紧力（螺栓受剪）-求剪力5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T(1)受拉螺栓预紧力(预紧力相等、底座摩擦力矩等于T)fF0r1+fF0r2++fF0rzKST5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T(1)受拉螺栓预紧力(预紧力相等、底座摩擦力矩等于T)fF0r1+fF0r2++fF0rzKST5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T(2)受剪螺栓的剪力（底板静力平衡）F1r1+F2r2++F2rzT5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T(2)受剪螺栓的剪力（底板静力平衡）变形协调形心螺栓1中心螺栓2中心5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T(2)受剪螺栓的剪力（底板静力平衡）变形协调（剪切变形量与旋转半径成比例）剪力与力臂（转动半径）成比例5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T(2)受剪螺栓的剪力（底板静力平衡）变形协调剪力与力臂（转动半径）成比例i/ri=j/rjFi/ri=Fj/rj5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T(2)受剪螺栓的剪力（底板静力平衡）变形协调剪力与力臂（转动半径）成比例5.6.2螺栓组联接的受力分析2).受旋转力矩T(2)受剪螺栓的剪力（底板静力平衡）变形协调剪力与力臂（转动半径）成比例5.6.2螺栓组联接的受力分析3)受轴向载荷F（F过形心）单个螺栓的工作载荷5.6.2螺栓组联接的受力分析4)受倾覆力矩M在M作用下，底板有绕通过螺栓组形心的轴线O转动的趋势。底板上翻，机座放松，螺栓进一步拉紧底板下压，螺栓放松根据底板静力平衡变形协调可推得：5.6.2螺栓组联接的受力分析5)一般载荷作用下的受力分析例：分析图示扳手中的普通螺栓组联接的螺栓受力5)一般载荷作用下的受力分析例：分析图示扳手中的普通螺栓组联接的螺栓受力解：1）受力分析（1）取加长杆为研究对象，将载荷平移至螺栓组的形心得外力：F、T5)一般载荷作用下的受力分析例：分析图示扳手中的普通螺栓组联接的螺栓受力解：1）受力分析（1）取加长杆为研究对象，将载荷平移至螺栓组的形心得外力：F、TF=PT=9aP（2）分析螺栓对螺栓孔的反力①对于F分别有反力：FF1、FF2②对于T分别有反力：FT1、FT25)一般载荷作用下的受力分析例：分析图示扳手中的普通螺栓组联接的螺栓受力解：1）受力分析2)分别计算典型载荷F、T作用下对应的各反力3）对FF1、FT1；FF2、FT2进行力合成得各圆孔的总反力：F1、F24）对于铰制孔用螺栓，F1、F2就是螺栓的剪力（取大者）5）对于普通螺栓，则是要求在圆孔周围产生与F1、F2相平衡的摩擦力，取大者计算预紧力F05.7螺纹联结件的材料及许用应力5.7.1材料的级别1）按材料性能划分10个级别（3.6~12.9级）　例　级6.86.B/100=6　　　　　　B=600Mpa　.8（10S/B）=8S=8B/10=8600/10=480MPa5.7.2许用应力[]=S/S┗━━表5-10*不控制预紧力时S与直径有关5.8螺旋传动5.8.1特点（1）运动特性输入：回转→直线运动（输出）（2）应用特点传动比大、精度较高、易自锁、效率低5.8螺旋传动5.8.2类型应用类型传力（如：螺旋千斤顶）传导（如：车床进给机构）调节按摩擦方式分类滑动螺旋滚动螺旋（图5-45）阻力小、结构复杂静压螺旋承载强、阻力小、结构复杂5.8螺旋传动5.8.3主要计算项目　耐磨性螺牙强度螺杆强度自锁性螺杆稳定性作业习题　：5-1、5-5