第九章 螺纹联接

联接可拆联接螺纹联接—焊接、铆接、粘接重点讨论—螺纹联接、键联接不可拆联接键联接花键联接成形联接銷联接过盈联接*§9.1螺纹联接一、螺纹类型螺纹牙型三角螺纹普通螺纹矩形螺纹锯齿型螺纹梯形螺纹管螺纹螺旋线数三角螺纹双线多线单线左螺纹右螺纹螺纹旋向*联接螺纹三、螺纹牙型特点和应用传动螺纹锯齿形螺纹三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹*d2—螺纹中径n—螺纹线数p—螺距s—导程，s=npλ—升角螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角α—牙型角d—螺纹大径，公称直径d1—螺纹小径二、螺纹参数螺纹旋向——常用右旋，特殊要求时用左旋粗牙螺纹——一般联接细牙螺纹——d1大、强度大、自锁性好，常用于变载二、螺旋副的受力分析、效率和自锁1、矩形螺纹（α=0o)螺纹受力分析F=Qtg(λ+ρ）摩擦角ρ=arctgf*螺旋副的效率由此可见，λ增加→效率提高另一方面，当滑块等速下滑时F=Qtg(λ-ρ）若λ≤ρ，则η’≤0。自锁条件：λ≤ρ*1.螺栓联接9.2.1螺栓联接的基本类型2.双头螺柱联接工作原理：螺栓受拉力，承受外载应用：被联接件较厚，且常拆卸处3.螺钉联接工作原理：螺栓受拉承受外载应用：一被联件较厚，但不常拆卸处4.紧定螺钉联接9.2.2标准螺纹联接件1.螺栓、螺柱、螺钉联接件2.紧定螺钉、螺母3.垫圈9.2螺纹联接的预紧和防松9.2.3螺栓联接的预紧对于一般联接，可凭经验来控制预紧力F0的大小，但对于重要的联接就要严格控制其预紧力。T=T1+T2=KF0d拧紧时扳手力矩为T可由测力矩扳手测定!式中K为拧紧力矩系数,可查 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf T1—螺纹阻力矩T2—螺母支承面摩擦阻力矩拧紧目的：提高螺栓联接刚性、紧密性、紧固性要求；以及防松，使接合面产生摩擦力，以承受横向载荷预紧：安装时将螺母拧紧，使联接受到一定的预紧力。9.2.4螺栓联接的防松联接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、震动或变载荷的作用下容易产生松脱现象。螺纹联接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。常用的防松方法: 摩擦防松 机械防松: 其他防松 弹簧垫圈 对顶螺母 尼龙圈锁紧螺母 开口销 带翅垫片 止动垫片永久防松：端铆、冲点、点焊化学防松——粘合**9.3单个螺栓联接强度计算单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。所以在一组螺栓中找出受力最大的螺栓并计算所受力的大小、性质，以便强度计算。根据联接的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓，两者失效形式是不同的。设计准则：针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应部位进行相应强度条件的设计计算（或强度校核）。螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1,然后按照标准选定螺纹的公称直径（大经）d等。螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接工作载荷横向工作载荷轴向工作载荷*9.3.1受拉螺栓联接1.松螺栓联接强度条件：设计公式：式中为松联接螺栓的许用拉应力（MPa）,查表9-6d1计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。动画演示2.紧螺栓联接①只受预紧力紧螺栓联接螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的符合应力状态。螺栓危险界面上的拉伸应力为螺栓危险界面上的扭转剪切应力为动画演示对于常用的单线、三角形螺纹的普通螺栓，取fv=tanjv=0.15，简化处理的t=0.5s,.根据第四理论，可求出当量应力se为因此，强度条件为：即设计公式为②受横向外载荷的紧螺栓联接载荷与螺栓轴向垂直,靠被联接件间的摩擦力传递.螺栓受载前需预紧,受载前后受力相同.螺栓内部危险截面上既有轴向预紧力F0形成的拉应力s,又有因螺栓与螺纹牙面间的摩擦力矩T1而形成的扭转剪应力t 受力特点装配时要拧紧，工作载荷作用之前，螺栓已受预紧力F′作用螺栓受F′和T1作用F′引起的拉应力：T1引起的扭剪应力：*拉、扭联合作用时，按第四强度理论：当量拉应力：强度条件：设计式：*预紧力F′应满足的条件？应使接合面摩擦力大于工作载荷R摩擦力：mfF′R≥C当m=1、f=0.15、C=1.2时，F′≥8RF′：螺栓所受轴向预紧力m：结合面的数目f：结合面间的摩擦系数C：可靠性系数，取1.1－1.3R：螺栓联接所受横向工作载荷此结构，要使联接不发生滑动，螺栓要承受8倍于横向外载荷的预紧力。结构笨重、不经济。因此要避免这种结构，而采用新结构。③承受轴向静载荷的紧螺栓联接载荷方向与螺栓轴向一致,螺栓受载前需预紧,受载前后受力不同.螺栓内部危险截面上同样既有拉应力s,又有扭转剪应力t. 受力特点强度条件:设计公式:式中FS为螺栓受载后所受的轴向总拉力(N),通过受载前对螺栓的预紧,和受载后螺栓轴向拉力的分析,可知这里F为单个螺栓的轴向载荷,F″为受轴向外载荷后的残余预紧力FS=F+F″F∑=F′+F×动画演示残余预紧力应满足下列要求：查表9-31）无特殊要求时F″=（0.2~0.6)F2）变载作用时F″=（0.6~1.0)F3）有紧密性要求时F″=（1.5~1.8)F*4铰制孔用螺栓联接螺栓杆受挤压应力和剪切应力作用。此类螺栓预紧力小，计算时可忽略强度条件：d0—螺栓杆受剪面直径δ—最小挤压高度设计时，按上述公式分别计算出d0，取大值m—剪切面的数目*9.4螺纹联接件的材料和许用应力9.4.1螺纹联接件的材料 其它对螺纹有特殊要求（如防腐、耐高温）时，应选择有特殊性能的材料。 一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35、45等 受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnSi、15CrVB等材料的力学性能seeP218表9－5一句话：一般用途：碳素钢；重要联接：合金钢螺栓材料的许用拉应力按下式确定:式中S为安全系数seeP219的表9-7。紧联接螺栓若不控制预紧力，则S大小与螺栓直径和载荷性质有关，此时设计螺栓联接时，常用试算法确定S。即先预估螺栓直径，再与计算出的螺栓直径作比较后，对S作调整和计算。σBmin=100×点前数字σsmin=10×(点前数字×点后数字)例：3.6级螺栓：σBmin=100×点前数字=100×3=300(Mpa)σsmin=10×(点前数字×点后数字)=10×(3×6)=180(Mpa)2）机械强度与性能等级关系1）螺栓的性能等级和材料σBmin=100×级别例：级别为6的螺母：σBmin=100×级别=100×6=600(Mpa)3）机械强度与性能等级关系查表时的注意事项 精度等级 3.6 4.64.85.65.86.8 8.8、9.8 10.9 12.9 常用材料 低碳钢 低碳钢或中碳钢 中碳钢或低碳合金钢 中碳钢或低碳合金钢 合金钢螺栓组的结构设计（补充）目的：合理确定螺栓组的布置形式及接合面的几何形状；使各螺栓受力均匀，便于加工、装配。1、接合面应设计成轴对称的简单几何形状2、合理布置螺栓，使其受力均匀3、合理确定螺栓的间距和边距，保证足够的扳手空间4、同一分布圆上的螺栓应取偶数，便于钻孔时分度画线5、同一螺栓组，螺栓材料、规格相同6、螺母及螺栓头的支承面应光洁、平整注意：对于螺栓组联接，应首先对螺栓组进行受力析，找出受载最大的螺栓，然后对该螺栓进行强度计算。动画演示*螺栓的排列应有合理的间距、边距。最小距离由扳手所需要的活动空间来定动画演示9.5提高螺栓联接强度的措施螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺栓强度有以下几种措施： 改善螺纹牙间的载荷分配 内斜螺母 环槽螺母 悬置螺母 减小螺栓的应力变化幅度受变载荷作用的螺栓，其应力也在一定的幅度内变动，减小螺栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。 减小螺栓刚度的方法a.柔性螺栓b.弹性元件 增大被联接件刚度的方法a.金属垫片b.密封环 减小应力集中 避免附加弯曲应力结束*************