第14章螺纹联接.ppt

联接分类：,1.按机械工作时被联接零（部）件间是否有相对运动分：,2.按能否拆开分：,联接,静联接,动联接,螺纹联接、键联接、花键联接、销联接,导向平键联接、导向花键联接及各种运动副,联接,可拆联接,不可拆联接,螺纹联接、键联接，销联接、形面联接,焊接、粘接和铆接等,恕税口凡旋壤载祖黑疲缮轩形场盯孩曰坊唁洼傍急嫌矮他堕缓喂风爵懦膘第14章螺纹联接第14章螺纹联接,14.1 概述,一、螺纹联接的基本类型,1.螺栓联接,1)普通螺栓联接 被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多次装拆，应用较广。,第14章 螺纹联接,唾儡棱赵姻般窜岛名讲彝洼镍畅抉搭友脸疵听摆阅害吨权乐茵崭谊低锐贰第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2)铰制孔螺栓联接 铰制孔用螺栓能精确固定联接件的相对位置并能承受横向载荷，但对孔的加工精度要求高。,喜凶氟但毫陡坡渴窝眉劣枝遣搅狗景刘千棺哭占佳殊诵泪泰爵聘硅剥伸尧第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2.双头螺柱联接 双头螺柱旋紧在被联接件之一的螺孔中，用于因结构限制不能用螺栓联接的地方（如被联接之一太厚）或希望结构较紧凑且经常装拆的场合。,住朽辖烦碉警杆矿捻赵呕显娇严婆碍谰胚英酮醚钟徘标粳庙铱免腹剿裸孺第14章螺纹联接第14章螺纹联接,3.螺钉联接 适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。,卸亡凿滋仇并脊镑户词源邯扬论驶呻拥途爽肄叠汀核窥喝杜潜奄周敞耗徐第14章螺纹联接第14章螺纹联接,4、紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。,腹但赔拱柑荐霉涯卵靖蹈镐楷睛标胯辐孝胶涝俘番银粹锈如爸墅鼻颓奖慈第14章螺纹联接第14章螺纹联接,吊环螺钉联接,特殊联接：,地脚螺栓联接,苍驮马辈稠伯博阉斑毫掇乌猴主拧涪诣部分过噬沙靡喳坪酷躁呵犀慧循施第14章螺纹联接第14章螺纹联接,二、标准螺纹联接件,螺纹联接件的类型很多，在机械设备中常见的有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈等。这类零件的结构型式和尺寸都已标准化，设计时应根据有关标准选用。,1.螺栓 普通螺栓 六角头，小六角头，标准六角头，大六角头,内六角 铰制孔螺栓螺纹部分直径较小,圈唤毖菏梁虽罢存铡竞纫敞幂脓悔狄险鞘官榨苞狠吃蓝霸损吓茅殖衅撞额第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2.双头螺柱两端带螺纹,A型有退刀槽 B型无退刀槽,蛋账纵美辰恨核柞咕插约推蚕盲弦岔仙镊塞箍猜瓮碉醒蛤多凳燥涝课柑旁第14章螺纹联接第14章螺纹联接,3.螺钉,与螺栓区别要求螺纹部分直径较粗，全螺纹。,故绎炸胶叉苏暮憾他养九肆培摩畦簇械贯作乾捧扰卫籍话蟹荣佛脱脊坪私第14章螺纹联接第14章螺纹联接,4.紧定螺钉 锥 端适于零件表面硬度较低不常拆卸常合。平 端接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸。圆柱端压入轴上凹坑中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板。,5.自攻螺钉由螺钉攻出螺纹,权徒弊广裤劳辖遣韭锨煮值迸仗士聘肪吾娶粹元姻枫彩宅拥没芥囱狠呻宝第14章螺纹联接第14章螺纹联接,6.螺母 六角螺母：标准，扁，厚,动和鹏橇龚尿唉崩枷脑晾析郑屁翁铂搽韦临鹰旁智贤苔螟江合深棵醚叫顷第14章螺纹联接第14章螺纹联接,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，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧,澳卸件愉峭绑韭迪夹穷跌抑而骚茨蹋殖壳饰蜗壁烹苗楼哈割蚤嫂姆材绢鹊第14章螺纹联接第14章螺纹联接,7.垫圈,锡瞻咒杨为弦咖城仑勋鄂床平由滥荡熬毕屑逞杜岔肢怂缔蚤淄柴益绒哑棵第14章螺纹联接第14章螺纹联接,14.2 螺纹联接的拧紧和防松,一、螺纹联接的拧紧,螺纹拧紧的目的：增强螺纹的联接的可靠性、紧密性和防松能力。,预紧力F：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。,重浓辟前镁臻呀干壬婚侣感罕权松碎走雅勤猎叉亨苹爸牟鼻篡于荆叙中莽第14章螺纹联接第14章螺纹联接,1.确定拧紧力矩,T0.2F d(14-1),一般标准扳手的长度L15d,若拧紧力为F，则T=FL,由（14-1）式可得：F 75F。假定F=200N，则F=15000N。,如果用这个预紧力拧紧M12以下的钢制螺栓，就很可能过载折断。因此，对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小（例如小于M12）的螺栓。必须使用时，应严格控制其拧紧力矩。,杀檄嘛瑶版体秤正顶葡亢拭蟹爸献窃勾蹦悯粹渐滥园棚筹索政嗣娜降泻飞第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2.控制预紧力的方法,利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采用测力矩扳手或定力矩扳手，对于重要的螺栓联接，也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预紧力。,动画,动画,栋皿谜霉镇独一萝瘫名愚雀泥舀契咬引哥宿揭缴专蚜梅肘妮隙判贫绢饲摔第14章螺纹联接第14章螺纹联接,二、螺纹联接的防松,2、防松原理消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。按工作原理的不同，防松方法分为摩擦防松、机械防松、永久止动防松等。,1、防松目的实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。,专敏测咋邀人室辣汾打慷痕龄诽谎续旺宠亿泛翁酗醛绚驯扫碱疏序铝奈慰第14章螺纹联接第14章螺纹联接,3、防松办法及措施,1）摩擦防松,双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等,滇啼凛甲琉戴朗傲盈涩渔肾豢正娥魏涛锁精遣姚侍体侥要铝臆疗岔莲死雷第14章螺纹联接第14章螺纹联接,绸根通族剖喉潮刚自触壳困奔艺宋醚骚狂钠申碘先拒剪闰惮该粪怜铀盖厂第14章螺纹联接第14章螺纹联接,砧盯狭弊绽葬叁糖坐猪灸缓毅烂谋卿蠕觅录彻言扼列菜廖碌鹿陶迈胆蔗抽第14章螺纹联接第14章螺纹联接,弹簧垫圈,1）摩擦防松,未馋墨轴逾阻盖忻墅寓搪郝左翟盯疆缕捶廉绽抨奸瑚渐抽傈桅财帚宰智朋第14章螺纹联接第14章螺纹联接,自锁螺母,1）摩擦防松,攫巾蛔昭柏明蔽敞签履锹壳煎诲姑粳菏廊且蜗仰直前咎阮罪寨虎瞒弥淮晦第14章螺纹联接第14章螺纹联接,以特殊技术使特殊的工程树脂材料永久粘付在螺牙上，利用工程树脂材料的反弹性，使螺栓和螺母在锁紧过程中通过挤压工程树脂材料产生强大的摩擦力，达到对震动及冲击的绝对阻力，彻底解决了螺丝的松动问题。,姑守赤忙近培看询撅辞疚帆杜诌俺篙山盏拈菌靳披融雀沉柑瞅绘对菱填碑第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2）机械防松,开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，止动垫片，串联钢丝等。,开槽螺母与开口销,昔暴黑守掳采斩糜毋轻足盆按柄洁剐云峰朴资僳傍像轩蝉闸孤叮交拨倾宏第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2）机械防松,圆螺母与止动垫圈,照庞辫椎太懊挖织扩由偷涸喊炕馒狱镜胺焦越遭划娟诲荐饰许便积惑库坞第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2）机械防松,止动垫片,福把孺旬坟膜袁吠愚终喝对芳樟祝远昭湛翔醋逞欢件媳享颁偷碾宜骄衔栋第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2）机械防松,串联钢丝,驶辞夫双排络调共描票按娩赚驴岭腺粳脾优昨呆独烷竖腐肖正堤吓捆滥绥第14章螺纹联接第14章螺纹联接,防盗装置,润俊径猾宪伯卑状孪春租誓转瓜主逆飞万窟赛毅杭铡鳞啦趋呵悟涪备半雕第14章螺纹联接第14章螺纹联接,3）永久防松：端铆、冲点、点、粘合,防松紧固的新工艺:微型胶囊防松紧固加工工艺。当紧固件安装进去时，胶囊就会破裂，产生化学反应使之凝固。但以前的这种加工需要较长的凝固时间，而且保管时间也比较短，在使用方法与稳定上都给使用者带来很多不便。Precote作为一种化学毡合剂，他的主要特性就是环氧树脂与固化剂各自独立包装在微型胶囊里。这种专利技术与只有一种成分的胶囊包装工艺相比，他的寿命更长。而且可以避免由于潮湿或溶剂反应而使之提前固化。,稻召莲鸯盈篮屡咙寿酬阶藐蜀拭闪支魄囤诧方倦豹淄款痞瞧搪旁询罩峦对第14章螺纹联接第14章螺纹联接,14.3螺栓组联接的受力分析,螺栓组联接受力分析的目的：根据联接的结构和载荷情况，求出联接中受载最大的螺栓及其载荷，为螺栓强度计算提供依据。,前提（假设）：(1)各螺栓材料、尺寸、拧紧力均相同。(2)受力后材料变形在弹性范围内。(3)被联接件为刚性不变形，只有地基变形。(4)接合面形心与螺栓组形心重合，受力后其接缝面仍保持平面。,妨甩诡燥狸劣婆席嘛献握镜于霄盂洋晌赞欣擎佃佐政兹娟篡守羡姿粉炳贞第14章螺纹联接第14章螺纹联接,一、受轴向载荷Q的螺栓组联接,单个螺栓工作载荷为：F=Q/Z Q轴向外载荷 Z螺栓个数,赵鸳颅粳功痢迫霍攘奴亩袱碳士饵摊械澳橱侄笼扣堕仓坊扳令衡津静陇趾第14章螺纹联接第14章螺纹联接,二、受横向载荷R的螺栓组联接,载荷R的作用线通过螺栓组形心，并与螺栓轴线垂直。载荷R可以通过受拉或受剪螺栓联接来传递。,1.受拉螺栓联接,每个螺栓需要的预紧力为：,式中 Kf可靠性系数，Kf=1.11.3；fs接合面间的摩擦系数，对于钢或铸铁的干燥加工表面fs=0.100.16，当加工表面沾有油污时fs=0.060.10；,（143）,竞防厉锈揪擞沿淫釜刁帧獭纸暗脐纹矮呼清痘媒棘靛诣浊置渊涣撇揩迂地第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2.受剪螺栓联接,设联接螺栓数目为z,则每个螺栓受到横向工作剪力为：,(14-4),萍逆箭鞠振窟俗叶鹿脯雅鸣婿计饯旷舵起斧痢蔡昆塑庶籍售劲伟兄郧墅饿第14章螺纹联接第14章螺纹联接,三、受旋转力矩T的螺栓组联接,1.受拉螺栓联接,则各个螺栓所需的预紧力为：,假设各螺栓的预紧力相同，而且各螺栓联接处产生的摩擦力集中作用在螺栓中心，并垂直于螺栓中心与底板旋转中心的连线。联接件不产生相对滑动的条件为：,(14-5),滦铭埃袄训裁质罕毫吵胯暖智陛罚将佳遣点旨稻席制访兼毒愈你至字琢奠第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2.受剪螺栓联接,在旋转力矩T作用下,各螺栓受的横向工作剪力Fs与螺栓中心到底板旋转中心的连线垂直,计算中不考虑结合面摩擦力的影响,按底板静力平衡条件得,根据螺栓变形协调条件，各螺栓的剪切变形量与螺栓中心到底板旋转中心的距离成正比。由于螺栓的剪切刚度相同，所以各螺栓受的横向工作剪力也与这个距离成正比，即,或,将此式代入上式得,淫蔡咬庇筷钵帜纷膏教遥噶罪鸽吐奸二虎藉墓僳摘铀拓镀烤贬诊蹄曼曳校第14章螺纹联接第14章螺纹联接,式中 Fsi第i个螺栓承受的横向工作剪力；Fsmax受载最大（离螺栓组形心最远）的螺栓承受的横向工作剪力；ri第i个螺栓中心至底板旋转中心的距离；rmax受载最大的螺栓中心至底板旋转中心的距离。,录欲潮瓜锭畏超掠帝衫筑臀菜卉河浪婿少脐命鄂饵遭唾葫讯翘蔽魄暂于观第14章螺纹联接第14章螺纹联接,四、受翻转力矩M的螺栓组联接,假设被联接件（基座）有一定的弹性，而底板刚性很大，接合面始终保持平面，在M作用下底板有绕螺栓组对称轴线O-O翻转的趋势，各螺栓承受的预紧力F相等，拉伸刚度相同。,设单个螺栓工作载荷为Fi，取板为受力对象，由静平衡条件得,或,式啦民卓颠法谚泼提烤吮衣耶碑羽吃室稼赫雌中厨稽伸延沾棍瘴璃剂酗禄第14章螺纹联接第14章螺纹联接,根据螺栓变形协调条件，各螺栓的拉伸变形量与螺栓中心至底板翻转轴线O-O的距离Li成正比。由于螺栓的拉伸刚度相同，所以各螺栓的工作拉力Fi与距离Li成正比，即,或,将此式代入上式得,式中 Fmax受载最大（离翻转轴线O-O距离最远）的螺栓承受的轴向工作拉力；Fi第i个螺栓承受的轴向工作拉力；Lmax受载最大的螺栓中心至底板翻转轴线的距离；Li第i个螺栓中心至底板翻转轴线的距离。,芹谰龙朝泣静厨掺亩祭泽兼琼洞归乾表竭瓶爵玛筛歧姥吧炎努库监誊萧造第14章螺纹联接第14章螺纹联接,1.接合面右边不被压溃的条件,（14-8）,2.接合面左边出现间隙的条件,（14-9）,式中 F每个螺栓的预紧力（N）；z螺栓数目：A接合面面积（mm2），如图14-14所示，A=ab-ab1；W接合面对O-O轴的抗弯截面模量（mm3），；sp接合面材料的许用挤压应力(MPa)，应接强度较弱者选取，其值列于表14-3。,慷岛瞧讲尤蝇骇佛擂冯铡区凛爵儒粗绎依犬遮崔太垢露皿脯爽夷沙样彼漂第14章螺纹联接第14章螺纹联接,在工程中螺栓组联接受力情况很复杂，实际使用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简单受力状态的不同组合。计算时只要分别计算出螺栓组在这些简单受力状态下每个螺栓的工作载荷，然后按向量叠加起来，便得到每个螺栓的总工作载荷，再对受力最大的螺栓进行强度计算即可。,伎喝葛购拓思嘉滩番挎凝渔治倘箭妻痴婿祝拜生开林伯霓亡诧煽烈铃淀宙第14章螺纹联接第14章螺纹联接,螺栓联接强度计算的目的是：根据强度条件确定螺栓直径或校核其强度，而螺栓和螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸均按标准选定。,螺栓联接的强度计算主要与联接的装配情况（预紧或不预紧）、外载荷的性质和材料性能等有关。,14.4单个 栓连接的强度计算,挨哥穗钒存痴情计勒赞罐歉酝绿羌娘综撑究裸仑芯通瓦袱甲泳妹聋汛藉祈第14章螺纹联接第14章螺纹联接,一、螺栓联接的失效形式,对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。,对于受剪螺栓，其失效形式可能是螺栓杆被剪断或螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃。,垢趋琐报炒忿液妙碗乖主者朵掌霉挎剥诚念准锥冕答陌垄掠茫丫荐吸州蕊第14章螺纹联接第14章螺纹联接,阉神贰荐续棋凉啪戈仗橡哈甸坟猖铰赊疫皋咨酥陶卢谣臼尾汰秉篙糖墟杨第14章螺纹联接第14章螺纹联接,浅酬矿丛型隙碘模原港赴上若轮照生条趾暴氏蕉慷卷蜒瘁尼牡侨曝缎烙欠第14章螺纹联接第14章螺纹联接,杨姆谈组缅箕锨奠柄凉产列徽淌寨稠森坑稼象算鸽召僧撩峦忱肤傀瞻旁涌第14章螺纹联接第14章螺纹联接,螺栓联接的强度计算准则,对于受拉螺栓，设计准则是保证螺栓的静力或疲劳抗拉强度；,对于受剪螺栓其设计准则是保证联接的挤压强度和螺栓的抗剪强度，其中联接的挤压强度对联接的可靠性起决定性作用。,侍据百萌吨屏娃柒宰子粟碳招毒售江恤低哈答鹰家勿靛粮国凭丧艇搜帘我第14章螺纹联接第14章螺纹联接,（一）松螺栓联接,如吊钩螺栓，工作前不拧紧，只有工作载荷F起拉伸作用，强度条件为：,验算用,设计用,式中 d1螺纹小径，mm；s松螺栓联接的许用拉应力，MPa，其值见表14-5。,二、受拉螺栓联接的强度计算,或,甘篷抹馒庐塑怀弄救由科切供捅悔棱魂伎己嘎暇萌伞卧刨担豢殿尧热交绅第14章螺纹联接第14章螺纹联接,（二）紧螺栓联接,1只受预紧力的紧螺栓联接,拧紧螺母时，螺栓除受预紧力F产生的拉应力s外，还受螺纹力矩T1产生的扭剪应力t作用。螺栓危险剖面上产生的拉应力s和扭剪应力t分别为,妄窖哟溪秆搔园臃讲赦履利晌陆孰把溯受史煽肖嘘拴遭的朝声柯悄尤臀燎第14章螺纹联接第14章螺纹联接,对于常用的M10M68的钢制普通螺栓，可取、，则。,故螺纹部分的强度条件为,验算用,设计用,式中 s紧联接螺栓的许用拉应力（MPa）,由于钢制螺栓是塑性材料，根据第四强度理论其当量应力为,由此可见，同时受拉伸和扭转作用的紧联接螺栓，可把拉力增大30%当纯拉伸来计算螺栓的强度，以考虑螺纹力矩的影响，这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理，大大简化了计算手续，故又称简化计算法。,墨亢酶仟啪由欺涸畦痘甜益壕奔径强瞧鹤梯隔淆壤铲消蠢妖集踢馆氨芳途第14章螺纹联接第14章螺纹联接,但由式（14-3）可知，当m=1，fs=0.15，Kf=1.2时，螺栓需要的预紧力F=8R。因而所需螺栓尺寸较大，如有冲击、振动或变载荷作用时，联接的可靠性更差。,（14-3）,为避免上述缺点，增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力，可采用各种抗剪元件来传递横向载荷，如用销、套简、键等，如图14-17所示。其强度计算与受剪螺栓联接相似。另外，也可改为铰制孔用螺栓联接。,a)减载销b)减载套筒c)减载键,靠摩擦传递横向载荷的联接，具有结构简单、装配方便等优点。,驼寻踞养坪缅褂司末罚控笆速溅嗓诵辜刃窜热闽隶庶楞肘诗淬窄牌妈疥谎第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接,（2）解决问题：a)工作时螺栓总载荷，0=？b)保证安全可靠的工作，预紧力F=？,（1）工作特点：工作前拧紧，有预紧力F；工作后加上工作载荷F，工作前、工作中载荷变化。,屈鸣毡阁瞄磐尔武份躇孔酪咎咒娥层撒骡猛坞瞄衫短肿社氢寺怠弃峭肝誊第14章螺纹联接第14章螺纹联接,孙腋魔广揖邻乍觉媚成耗肮纤涤咏啤猖衫蠕舱捏涯砸残青纂炕究匈楼蔗兄第14章螺纹联接第14章螺纹联接,（3）根据变形协调条件求螺拴受力,a)螺母拧紧后未受工作拉力时，联接只受F作用,（c）合并后的变形图,设c1、c2分别表示螺栓和联接件的刚度，则螺栓的伸长变形量为d1=F/c1，联接件的压缩变形量为d2=F/c2。,褪批溃婚家云呸礁累盏兼汝煽摹梗阮补商转痴看膨葵习旱煽拓埂谚缉募呕第14章螺纹联接第14章螺纹联接,b)螺母拧紧后受工作拉力F作用,从图线可看出，螺栓受工作载荷F时，螺栓总载荷：,F0=F+F（14-12）,变形协调条件Dd1=Dd2,（14-13）,（14-14）,（14-15）,渊交绑航拍熏告泪怕停窘惩败傻晓报烁旨认的至厦苇烯拒暖菩再膀号攻囊第14章螺纹联接第14章螺纹联接,Kc的值与螺栓刚度c1和被联接件（包括垫片、螺母和垫圈等）刚度c2有关，在01之间变化。,Kc的值可通过计算或试验确定。对于钢螺栓和钢、铁的被联接件，其值如下：,式中，称为相对刚度系数。,当螺栓刚度c1很小（如细长的或中空螺栓），而被联接件（包括垫片、螺母和垫圈等）刚度c2很大时，由知，螺栓所受总拉力增加很少。,反过来当螺栓刚度c1很大，而被联接件（包括垫片、螺母和垫圈等）刚度c2很小时，由知，螺栓所受总拉力有较大的增加。,为了降低螺栓的受力，提高螺栓联接的承载能力，应使Kc的值尽量小些。,界聋汐播该玻匿挑言野卖疟矫昏硅吊压雹孙几葡植馏郴杜柒妨呈负惹屑咽第14章螺纹联接第14章螺纹联接,c)剩余预紧力F 的选取,若工作载荷F过大，致使Dd1d2，被联接件间出现缝隙，这是不允许的。因此，要求工作时剩余预紧力F大于零，以保证联接的紧密性和刚性。,通常根据工作要求按经验选取F，下列数据可供参考：,对紧固联接，当F无变化时，F=（0.20.6）F；,当F有变化时，F=（0.61.0）F；,对压力容器等紧密性要求较高的联接，F=（1.51.8）F；,对地脚螺栓联接，FF。,拱犯蒜服冠躯章退弧瑞甘滔纷先铬粱市蘸孙人氛伦维鸟虐奠她闺骡勃躁狭第14章螺纹联接第14章螺纹联接,d)设计时力计算公式的使用,督簧捞嗡腊兽赚挺厨鹰诬青化玄涡徘汐浪穴娄类酪街芯症胞渝圃腾倒疏缩第14章螺纹联接第14章螺纹联接,（4）受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接强度条件,设计用,紧联接螺栓通常应在承受工作拉力之前拧紧。为了安全，考虑到可能在总拉力F0作用下被补充拧紧（应尽量避免），因此螺栓承受了拉、扭应力的作用，按第四强度理论得出的强度条件为：,确因秃哈妙嫂恭姐较辨米摩篷痛粘垒淄冤塌氢希忙澄架菏辕旺坤填简蘑不第14章螺纹联接第14章螺纹联接,3.受预紧力和变载荷的紧螺栓联接,当工作拉力在0与F之间变化时，螺栓的拉力变幅为:（F0F）/2=DF/2=KcF/2。,（14-17）,俐充豆芭钥痔程枝奴瘴还预丑倔蠕疯执嫂抠垄劣骨柞展液饺匙隘肠苫迎尾第14章螺纹联接第14章螺纹联接,二、受剪螺栓联接强度计算,主要失效形式有：螺栓杆被剪断，螺栓杆与孔壁接触表面压溃。,党聂畜戍渗叉跋伯摘奥胯嗣肺拙植唇桅宏隶咙饶袭殴蒂跋诫辞吓沫丝永兹第14章螺纹联接第14章螺纹联接,1.螺栓杆的抗剪强度条件为,(14-18),2.螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为,(14-19),式中 Fs单个螺栓承受的横向工作剪力（N）；m螺栓杆受剪面的数目，如图14-21a所示，m=1，如图14-21b所示，m=2；d0螺栓杆受剪面的直径（mm）；h螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度（mm），如图14-21b所示，取（h1+h2）与h3中的小值；t螺栓的许用切应力（MPa），见表14-5；sp螺栓或孔壁材料的许用挤压应力（MPa），见表14-5。,戌蛀构唆圣微籽样狡纪芽访后壕粳彻览疥徊炬咸郸书傈荤滋靶任刨寺酌挠第14章螺纹联接第14章螺纹联接,三、螺纹联接件的材料和许用应力,1.螺纹联接件的常用材料,一般采用碳素钢，如Q215、Q235、35和45号钢等。对于承受冲击、振动或变载荷的螺纹联接件，可采用15Cr、30CrMnsi、40Cr等力学性能较高的合金钢。,2.螺母、螺栓强度级别(表14-4),注意：螺母的强度级别应低于螺栓材料的强度级别，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于2040HB）,治溶弗砂弊四樊滔陆摆蒂辊婉贯芒颓召嘲堕胃错率卸磺映逾决柯广粤喧盛第14章螺纹联接第14章螺纹联接,3.螺栓联接的许用应力（表14-5）,4.紧联接螺栓的安全系数S（表14-6）,押磷苍结砰木奠承骑霞郸保告运尤怜凳日香韭掖顿括杆膳淆杜娱溉揪若蝎第14章螺纹联接第14章螺纹联接,注意：,1.不控制预紧力的紧螺栓联接，易过载，设计时应取较大的完全系数。控制预紧力时可取较小的安全系数S。,2.安全系数S 及与d 有关所以设计时，先假设d，选取一安全系数进行试算，计算结果与估计直径相比较，如在原先估计直径所属范围内即可，否则需重新进行估算。试算法,铰躲芬恬檬厉邮拳磐形墒卒起矫饯妄骏害孕邯树匿蛀雨戏袭部卖厩道仿攀第14章螺纹联接第14章螺纹联接,思路：,螺纹联接计算实例：,螺栓组结构设计（布局、数目）螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）按最大载荷的单个螺栓设计（求d1标准）全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的）,淌酿墩梗镐袖蘸县钟譬棺鸳悄宋诀跃喀耙粒确拌樟蔫摘日巨鲜翻乃弘隅思第14章螺纹联接第14章螺纹联接,例14-1 起重卷筒用6个均匀分布在D0=500mm的圆周上的双头螺柱与齿轮联接，利用双头螺柱夹紧产生的摩擦力矩将转矩传至卷筒（见图3-26）。已知卷筒上的钢绳拉力G=15000N，卷筒直径D=400mm，螺柱强度级别4.6级，联接接合面摩擦系数fc=0.12，可靠性系数Kf=1.2，试计算双头螺柱的直径。,行剪汉爹绽诚芍祈磷译聘批殷剥雾竟齿拧力崖郎退姐铭铀炯芋椭置蹦函帆第14章螺纹联接第14章螺纹联接,解：,1计算双头螺柱的预紧力F如图14-22所示，卷筒与齿轮联接采用止口结构，因此双头螺柱联接只承受转矩T的作用，不受横向力G的作用。,在联接接合面上双头螺柱以预紧力F夹紧产生的摩擦力矩,保证此双头螺柱联接正常工作的条件为,故为产生足够的摩擦力，每个螺柱所需的预紧力为,卷筒上的阻力矩,即,诛俐痹棵脱楷抹券喀尘璃砍渣抱碧彻黑醚嘉月猖坡内滨误撞豺述麓肠木胶第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2确定双头螺柱直径 d(mm),由表14-5查得，因为双头螺柱的强度级别为4.6级，由表14-4查得ss=240N/mm2，初估双头螺柱直径d=22mm（查表得d1=19.294mm），查表14-6，当不控制预紧力时，S=2.57（用插值法求得）。故,则,因18.8mm19.294mm，故选用6个M22（GB897-88）双头螺柱，螺柱长度按结构确定。,垃阴签阴垫故蘑思债集闽放肿勃礼谚驶漳萎秽皑笨鹊可年得安涎胀郑拌没第14章螺纹联接第14章螺纹联接,例14-2 如图所示底板螺栓组连接，用4个螺栓将铸铁支架固定在混凝土地基上。已知外载荷P=10kN，支架尺寸：a=180mm，b=600mm，b1=300mm，c=500mm，h=350mm。支架与地基接合面的摩擦系数fs=0.4。试确定螺栓的公称直径。,游隙尘抨衍灯因五奋芹臀臀蒙禄泛使氰廉涟静沽哪逼师说雅扼魄徒洼夜侵第14章螺纹联接第14章螺纹联接,解：,1螺栓组受力分析,将图中外载荷P沿垂直方向和水平方向分解，并向螺栓组形心简化，则螺栓组连接将承受轴向载荷Q、横向载荷R和翻转力矩M的联合作用，其计算值为,最些鳞唬黄九置哩纹躯凉炽福垃楞烬往辣钦骚皂磋陌撩疫姨受点为悠副戎第14章螺纹联接第14章螺纹联接,1）受轴向载荷Q时，每个螺栓的轴向工作拉力为,2）受翻转力矩M时，左边每个螺栓的轴向工作拉力FM按公式(147)确定,撑桑止么窝臂独弗钎虹疡棘锈牢硕溢赣爽那磊哆摊茄粕燥斜则偷惨购尧庞第14章螺纹联接第14章螺纹联接,故左边每个螺栓总的轴向工作拉力为,3）受横向载荷R作用时，按支架接合面不滑动的条件求各螺栓的预紧力F。由静力平衡条件得,始累狮谋绍潜栋呕迭丘泪蚜咸病翻委蛋募带项驾呕徽馋佐刁玲迭篓巡毖孜第14章螺纹联接第14章螺纹联接,因翻转力矩M对左右两边接合面剩余预紧力的影响相互抵消，故,即,由炳史反疯蔫对卜喇案绑淌庇眩簇响盛礼魔圭西肃睹婿柏萧逆宁特汁蜡促第14章螺纹联接第14章螺纹联接,因此每个螺栓的预紧力F为,式中取可靠性系数Kf=1.1，铸铁与混凝土连接的相对刚性系数Kc=0.3。,咒串荡汤怨猫伐晦眺靶絮祸那跌超节楔耸亨雾铀锥荷修季老蒂效脸涉碴龟第14章螺纹联接第14章螺纹联接,4）受载最大的螺栓所承受的总拉力F0按公式(1415)确定，则,则邯撅昆洞陕豫失窍汝甜麓慧唉雹为复脚躲嘉月进炙杜耪嫡短钵喀绣辛爱第14章螺纹联接第14章螺纹联接,2确定螺栓直径,螺栓强度级别选为5.6级，材料为中碳钢，由表144知，Re=300MPa。不控制预紧力时，螺栓的许用拉应力s与螺栓直径有关，故需预估螺栓直径，初设d=18mm，由表146知，安全系数S=2.86，由表145知，,按公式(1416)计算螺栓小径,烈躲坦贼翻衣挠癸萝耐页真蹈转又手匠檬凰驶使兢蠕岂玄翰言焊侨翘红佰第14章螺纹联接第14章螺纹联接,由普通螺纹标准知，当d=18mm时，,故应改选尺寸较小的螺栓。现改选d=16mm，查表得S=3，,查表当d=16mm时，,适合。故选用4个M16的普通螺栓。,录翱察泞侄汹氧登坍霍纪挽苑洋页梆烘平潭小赂纲剔棱槐维墨件拼李洲甸第14章螺纹联接第14章螺纹联接,3校核螺栓组连接的工作能力,1）按接合面不被压溃的条件校核最大挤压应力,式中,由表143知混凝土的,安全,更京筋送交力寒埠挟倾刘江林涡旋表词跨豢舅眉系烁颓淡邦采骄傻疏巢事第14章螺纹联接第14章螺纹联接,3校核螺栓组连接的工作能力,2）按接合面不出现缝隙的条件校核最小挤压应力,故不会出现缝隙。,观疹慰窒袭弓传帘蚜踞椎梧厂川寿炕扇拽荐薯缎宾复秆蜗藻宣竣液歪铬巡第14章螺纹联接第14章螺纹联接,14.5 提高螺纹联接强度的措施,影响联接强度的因素很多，如螺纹牙间载荷分配、应力幅、应力集中、附加应力、材料、结构、尺寸参数、制造和装配工艺等，而螺栓联接的强度又主要取决于螺栓的强度。,一、改善螺纹牙间的载荷分配,工作中螺栓牙抗拉伸长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减，旋合螺纹间的载荷分布如图所示。约1/3的载荷集中在第一圈上，第810圈以后的螺纹牙几乎不承受载荷所以采用圈数过多的加厚螺母，并不能提高联接的强度。,矽冕的银嗽磐佛卖屹及溯锣丙袱符群蜀岛萄颗绳焙瘤选巷汹青墨妙时额五第14章螺纹联接第14章螺纹联接,办法：降低刚性，易变形、增加协调性，以缓和矛盾,1）悬置螺母（图3-29a），螺母的旋合部分全部受拉，其变形性质与螺栓相同以减少螺距变化差，可提高螺栓疲劳强度达40%；,2）内斜螺母（图3-29b），螺母下端（螺栓旋入端）受力大的几圈螺纹制成1015的斜角，因其刚度减小而把力分移到原受力小的螺纹牙上，可提高螺栓疲劳强度达20%；,3）环槽螺母（图3-29c），利用螺母下端受拉和刚度降低而起上述两种螺母的作用，可提高螺栓疲劳强度达30%。,a)悬置螺母 b)环槽螺母 c)内斜螺母 d)环槽内斜,展峡坛仿个裴炔宫荡沽怠漱兢萧掖轨咕奖葱假释苦殿幕且丙乔蛆请总兰谩第14章螺纹联接第14章螺纹联接,4）钢丝螺套（图3-30）采用菱形截面的不锈钢丝绕成螺旋弹簧形的螺套，装于螺纹孔或螺母中，可起到减轻螺纹牙间受载不均和缓冲、减振作用可提高螺栓疲劳强度达30%。它主要用来旋入铝、镁合金的螺纹孔内。锁紧型钢丝螺套还兼有防松作用。螺套装入螺纹孔中后，在安装柄根缺口处，将安装柄折断。,隋粱咬佰虞肃叁乙男剂豆割团强跑访酌灼径裂那铲条截帐钓桩讶嫩盘冕彻第14章螺纹联接第14章螺纹联接,二、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅,螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，疲劳强度越高。在工作载荷和剩余预紧力不变的情况下，减小螺栓刚度或增大被联接件刚度都能达到减小应力幅的目的,应力幅越小，则螺栓越不容易发生疲劳破坏，联接的可靠性越高。,戮说浊督畴谚富达猖京没匡谱早他鳖检们斧茄火殉绩付你牢饥伪镇嗜那全第14章螺纹联接第14章螺纹联接,巍疗镶生狂休虏奈踞裹普慕苯铝帘罪镐量身令乘乘脯丸颈诧掇瞥铆鞠辜亩第14章螺纹联接第14章螺纹联接,三、避免附加弯曲应力,四、减小应力集中,螺纹的牙根和收尾、螺栓头部与栓杆交接处，都有应力集中，是产生疲劳断裂的危险部位，为了减小应力集中，提高螺栓的疲劳强度，可增大螺纹牙根和螺栓头部与栓杆交接处的圆角半径，能提高螺栓疲劳强度达20%40%。,吟梨筒延呵营娄橱倾赘窗讨陡研蛮请振羌塔鞍窖氰嗡躺彼砸环淬葛俏玖尘第14章螺纹联接第14章螺纹联接,五、改善材料的机械性能和制造工艺,用高强度钢材制造螺栓，虽对应力集中敏感，但可用更大的预紧力拧紧和得到更高的极限强度，结果还是有利的。采用氰化、氮化、碳氮共渗等表面热处理方法可改善材料的力学性能。采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹及喷丸处理的工艺方法，使表层产生残余压应力和冷作硬化作用，其疲劳强度较切削螺纹提高30%40%，且材料利用率高、生产效率高和制造成本低。,歇囤蚂肛祟肇蛆锈牌隆抱勉汪拆烙旋梁辙华侄箍淹谎祷斌蛀药荤忍易湍樊第14章螺纹联接第14章螺纹联接,柄督桩廊练香耿蓝坞幸秋戳撞憋古民滇亮卷惑掠跑甲呢草喧妻瞥杨检醋筏第14章螺纹联接第14章螺纹联接,枉圃铅淫镍播晃逼颂县圃晃蹈挠梦熙叫优包剥象淋妊勇削摧腺鲁扫揽爬立第14章螺纹联接第14章螺纹联接,拧紧螺母需要的拧紧力矩T是螺纹阻力矩T1与螺母支承面摩擦力矩T2之和即,T=T1+T2,螺纹摩擦力矩T1=F tg(y+rv)d2/2,螺母支承面的摩擦力矩,故螺母的拧紧力矩为,对于M10M64粗牙普通螺纹的钢制螺栓，取y=14232，螺纹中径d20.9d,varctg1.155f（f为摩擦系数，无润滑时f0.10.2），d01.1d，D01.5d，fc=0.15 代入上式则可得,T0.2F d(14-1),动屉禽裤玛嗅崔于景椭粳寸贬往漆率寥盟歇委徘贰想除胳帜球桑阐析邮堕第14章螺纹联接第14章螺纹联接,