1、連 接機械動連接運動副機械靜連接焊接、膠接、鉚接螺紋連接、鍵連接銷連接等第九章 螺紋聯接設計91 螺紋92 螺旋副的受力分析、效率和自鎖93 螺紋聯接的基本類型94 螺紋聯接的預緊和防松95 螺栓聯接的強度計算96 螺栓組的結構設計97 提高螺栓聯接強度的措施98 螺旋傳動l大徑 d 公稱直徑小徑 d1 強度計算直徑螺距 p 螺紋相鄰兩個牙型 上對應點間的軸向距離導程S螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉一周所移動的軸向距離線數 n 螺紋的螺旋線數目9.1 螺紋9.1.1 螺紋形成原理及主要參數三角形矩形=0梯形牙型角與牙側角9.1 螺紋9.1.2 螺紋的分類左旋螺紋和右旋螺紋單線螺紋和多線螺紋粗牙和

2、細牙 螺紋分為內螺紋和外螺紋，二者共同組成螺紋副用于聯接和傳動。螺紋的牙型三角形矩形梯形鋸齒形主要用于聯接多用于傳動第九章 螺紋聯接設計91 螺紋92 螺旋副的受力分析、效率和自鎖93 螺紋聯接的基本類型94 螺紋聯接的預緊和防松95 螺栓聯接的強度計算96 螺栓組的結構設計97 提高螺栓聯接強度的措施98 螺旋傳動9.2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副是由外螺紋和內螺紋組成的運動副。9.2.1 矩形螺紋 在軸向載荷作用下螺旋副相對運動時，可看作推動滑塊沿螺紋表面運動。將矩形螺紋沿中徑d2處展開，得一傾角為的斜面，斜面上的滑塊代表螺母，螺母和螺桿的相對運動可看作滑塊在斜面上運動。9.2 螺

3、旋副的受力分析、效率和自鎖當滑塊在斜面上等速上升時摩擦力摩擦角轉動螺紋所需的轉矩螺母旋轉一周所需的輸入功為W1此時螺母上升一個導程s，其輸出功為W2正行程螺旋副的效率為：FFQFNFQFFfFRlFR9.2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖 將效率公式繪成曲線，當 時效率最高，但過大的升角使制造困難。當 后，效率增加不明顯，故通常取不超過25度。 當滑塊沿斜面等速下降時： 此時螺旋副的效率為， 9.2.1 矩形螺紋9.2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖若螺旋副的自鎖條件是： ，則，說明無論軸向載荷FQ有多大，螺母都不能沿斜面運動，這種現象稱為自鎖。表明螺旋副處于臨界自鎖狀態。其值越小，自鎖性越強，需

4、要有足夠大的驅動力F才能使螺旋副產生相對運動。9.2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖其他螺紋是指牙型角 的三角螺紋、梯形螺紋和鋸齒行螺紋等非矩形螺紋。 9.2.2 其他螺紋當量摩擦系數 當量摩擦角 螺旋副效率 螺旋副自鎖條件 普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋30o60o33o螺旋副自鎖條件螺旋副效率螺紋的類型三角形螺紋自鎖性好，用于連接。矩形、梯形螺紋傳動效率高，用于傳動。第九章 螺紋聯接設計91 螺紋92 螺旋副的受力分析、效率和自鎖93 螺紋聯接的基本類型94 螺紋聯接的預緊和防松95 螺栓聯接的強度計算96 螺栓組的結構設計97 提高螺栓聯接強度的措施98 螺旋傳動9.3

5、螺紋聯接的基本類型螺栓聯接、雙頭螺柱聯接、螺釘聯接和緊定螺釘聯接是螺紋聯接的四種基本類型。1.螺栓聯接1）螺栓聯接特點和應用：無須在被聯接件上切制螺紋，使用不受被聯接件材料的限制。構造簡單，裝拆方便，應用最廣。用于可制通孔的場合。分為受拉螺栓聯接和受剪螺栓聯接。裝拆方便螺栓受拉力普通螺栓連接FFFF預緊力1）螺栓聯接鉸制孔螺栓連接螺栓受剪切、擠壓用于橫向載荷大的連接FF9.3 螺紋聯接的基本類型2.雙頭螺柱聯接用于被連接件較厚，不宜制成通孔，且經常裝拆的場合雙頭螺柱受拉力F預緊力9.3 螺紋聯接的基本類型3. 螺釘聯接用于不經常裝拆的場合螺釘受拉力F預緊力9.3 螺紋聯接的基本類型4. 緊定螺

6、釘聯接4）緊定螺釘聯接Hex Socket Headless Setscrew特點和應用：旋入被聯接件之一的螺紋孔中，其末端頂住另一被聯接件的表面或頂入相應的坑中，以固定兩個零件的相互位置，并可傳遞不大的力或轉矩。第九章 螺紋聯接設計91 螺紋92 螺旋副的受力分析、效率和自鎖93 螺紋聯接的基本類型94 螺紋聯接的預緊和防松95 螺栓聯接的強度計算96 螺栓組的結構設計97 提高螺栓聯接強度的措施98 螺旋傳動預緊的目的保證可靠性、緊密性防止聯接松動提高聯接的緊密性提高聯接的緊密性9.4 螺紋聯接的預緊和防松螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩擰緊力矩與預緊力的關系：螺旋副摩擦阻力矩螺

7、母和支承面上的摩擦阻力矩d0D1LF對于M10M68的鋼制普通粗牙螺紋，無潤滑時，取9.4 螺紋聯接的預緊和防松 對于一般聯接，預緊力憑裝配經驗控制；對于重要的聯接，可用測力矩扳手或定力矩扳手來控制預緊力F的大小，也可用測定螺栓的伸長量來控制預緊力。9.4 螺紋聯接的預緊和防松 聯接用的三角普通螺紋，螺紋升角都較小，在靜載荷作用下，一般都能滿足自鎖條件。但在沖擊、振動或變載荷作用下，或當溫度變化很大時，螺旋副間的摩擦力減小或瞬時小時，聯接就可能產生自動松脫現象，影響聯接的牢固和緊密，甚至造成嚴重的事故。螺紋聯接放松的根本問題在于要防止螺旋副的相對運動。常用的防松方法:摩擦防松機械防松:其他防松

8、9.4.2 螺紋聯接的防松9.4 螺紋聯接的預緊和防松彈簧墊圈9.4.2 螺紋聯接的防松摩擦防松9.4 螺紋聯接的預緊和防松對頂螺母9.4.2 螺紋聯接的防松摩擦防松9.4 螺紋聯接的預緊和防松尼龍圈鎖緊螺母9.4.2 螺紋聯接的防松摩擦防松9.4 螺紋聯接的預緊和防松開口銷9.4.2 螺紋聯接的防松機械防松:9.4 螺紋聯接的預緊和防松帶翅墊片9.4.2 螺紋聯接的防松機械防松:9.4 螺紋聯接的預緊和防松止動墊片9.4.2 螺紋聯接的防松機械防松:9.4 螺紋聯接的預緊和防松串聯鋼絲9.4.2 螺紋聯接的防松機械防松:機械防松實例9.4 螺紋聯接的預緊和防松沖點法9.4.2 螺紋聯接的防松

9、9.4 螺紋聯接的預緊和防松9.4.2 螺紋聯接的防松粘合法9.4 螺紋聯接的預緊和防松焊點法9.4.2 螺紋聯接的防松螺紋放松的根本目的：防止螺旋副的相互轉動第九章 螺紋聯接設計91 螺紋92 螺旋副的受力分析、效率和自鎖93 螺紋聯接的基本類型94 螺紋聯接的預緊和防松95 螺栓聯接的強度計算96 螺栓組的結構設計97 提高螺栓聯接強度的措施98 螺旋傳動9.5 螺栓聯接的強度計算單個螺栓聯接的強度計算是螺紋聯接設計的基礎。 根據聯接的的工作情況，可將螺栓按受力形式分為受拉螺栓和受剪螺栓。9.5.1 失效形式和設計準則 對受拉螺栓，主要失效形式為螺紋部分的塑性變形或斷裂；經常裝拆時繪因磨損

10、而發生滑扣，故其設計準則主要保證螺栓桿有足夠的拉伸強度。 對于受橫向載荷的鉸制孔螺栓，主要失效形式為螺桿被剪斷，螺桿或孔壁被壓潰，故其設計準則應保證螺栓桿和被聯接件具有足夠的剪切強度和擠壓強度。 螺栓聯接的計算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標準選定螺紋的公稱直徑（大徑）d 等。9.5 螺栓聯接的強度計算1.松螺栓聯接強度條件：設計公式：d1計算出后,再按標準查選螺紋的公稱直徑。9.5.2 受軸向載荷的螺栓聯接FF9.5 螺栓聯接的強度計算只受預緊力緊螺栓聯接2.緊螺栓聯接9.5 螺栓聯接的強度計算螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉的復合應力狀態。根據第四強度理論，可求出螺栓危險剖面的當量應力為：校核

11、公式為：設計公式為：9.5.2 受軸向載荷的螺栓聯接工作拉力氣缸螺栓連接圖預緊力螺栓承受的總拉力？9.5 螺栓聯接的強度計算受預緊力和軸向載荷的螺栓聯接9.5 螺栓聯接的強度計算螺栓預緊后的受力分析9.5 螺栓聯接的強度計算螺栓加載后的受力分析未擰緊再受工作載荷螺栓所受的總拉力殘余預緊力已擰緊,未受工作載荷kb螺栓剛度kc被連接件剛度9.5 螺栓聯接的強度計算 工作載荷F和殘余預緊力F一起作用在螺栓上，故螺栓的總拉伸載荷為： 緊螺栓聯接在軸向力作用下應能保證被聯接件的結合面不出現縫隙，即殘余預緊力應大于零。當工作載荷F穩定時，取 當工作載荷F不穩定時，取 對于有緊密性要求的的聯接（壓力容器），

12、取一方面抵抗工作載荷一方面壓緊被連接件螺栓受力力變形力變形變形力F9.5 螺栓聯接的強度計算稱為螺栓的相對剛度系數，可按下表選取。墊片類別金屬墊片或無墊片皮革墊片銅皮石棉墊片橡膠墊片相對剛度系數0.20.30.80.80.91.3強度條件：總拉力殘余預緊力例:圖示氣缸蓋用6個普通螺栓連接,已知氣缸壓力p=2MPa，D=80mm,取 試求: 1、螺栓小徑d1； （F-工作拉力） 2、安裝時預緊力pD解：1、求工作拉力F2、求總拉力F03、求螺栓小徑4、求螺栓的預緊力9.5 螺栓聯接的強度計算 鉸制孔螺栓聯接，螺栓桿與孔壁件沒有間隙，通常采用基孔制過渡配合，受力特點：螺栓受載前后不需預緊，橫向載荷

13、靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。擠壓強度條件剪切強度條件9.5.3 受橫向載荷的螺栓聯接9.5 螺栓聯接的強度計算 當采用普通螺栓聯接，當聯接承受相同的橫向載荷FR時，因螺栓與孔之間留有間隙，故橫向載荷FR靠被聯接件的結合面壓緊后所產生的摩擦力來平衡。 為使被聯接件之間不發生相對滑動，螺栓聯接所需的預緊力為：減載裝置F=100N,z=3,f =0.15, C=1.2求F=?不滑移條件：FF 例：普通螺栓連接，3個螺栓,=200MPa,f =0.15, C=1.2,F=15000N,求所需螺栓的直徑d1？1)不滑移條件：=20 000N2)強度條件：=12.86mmM16 d1=13.835mm查標準第九章 螺紋聯接設計91 螺紋92 螺旋副的受力分析、效率和自鎖93 螺紋聯接的基本類型94 螺紋聯接的預緊和防松95 螺栓聯接的強度計算96 螺栓組的結構設計97 提高螺栓聯接強度的措施98 螺旋傳動9.6 螺栓組的結構設計要設計成軸對稱的幾何形狀結構設計時應綜合