Transcript （1）普通螺栓连接。
罗定职业技术学院 第7章 螺纹连接 §7-1 螺纹连接的基本类型及标准件连接 §7-2 螺纹连接的拧紧与防松 §7-3 螺纹的强度计算 §7-4 螺栓组的连接设计和受力分析 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 本章要求: 1.了解螺纹连接的主要类型及螺纹连接件。 2.掌握螺栓强度计算方法，会查阅国家标准。 3.理解螺栓的拧紧与防松的概念。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 连接：将两个或两个以上的零件连成一体的结构。 常见的机械连接有两类： （1）机械动连接（动连接）：被连接的各零部件之间 可以有相对位置变化，如运动副； （2）机械静连接（静连接）：被连接的各零部件间的 相对位置固定不变，不允许产生相对运动。 可拆连接 静连接 —装拆方便，装拆不损伤连接 中的任何零件。如螺纹连 接、键连接、销连接 —在拆开连接时会损坏连接 中的零件或使用性能。如 （永久连接） 焊接、铆接、黏接 机电工程系 模具教研室 不可拆连接 罗定职业技术学院 §7-1 螺纹连接的基本类型及标准件连接 螺纹连接是利用具有螺纹的零件构成 的一 种可拆卸连接，基本要求是不断（具有足够 的强度）、不松（连接可靠）。 一、螺纹连接的基本类型 （1）螺栓连接 （2）双头螺柱连接 （3）螺钉连接 （4）紧定螺钉连接 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （1）螺栓连接 连 栓连接 连 连 连 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （2）双头螺柱连接 连 连 连 连 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （3）螺钉连接 连 连 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （4）紧定螺钉连接 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 吊环螺钉 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 地脚螺栓 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 二、标准螺纹连接件 1.螺栓、螺柱、螺钉连接件 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 2.紧定螺钉、螺母 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 3.垫圈 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 §7-2 螺纹连接的拧紧与防松 一、螺纹连接的拧紧 绝大多数螺纹连接在装配时需要拧紧，使连接在 承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加的作 用力称为预紧力。 一般螺纹连接在装配的时候都必须拧紧，以增强连 接的可靠性、紧密性和防松能力。 对于一般连接，可凭经验来控制预紧力的大小，但 对于重要的连接就要严格控制其预紧力。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 二、螺纹连接的防松 连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、振动、变 载荷下或温度变化过大时容易产生松脱现象。 螺纹连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: （1）摩擦防松 •弹簧垫圈 （2）机械防松: •对顶螺母 •自锁螺母 •开口销与槽形螺母 •止动垫片 •串联钢丝 （3）铆冲防松：端铆、冲头 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 §7-3 螺栓的强度计算 螺栓的强度是指连接螺栓中承受最大载荷的单个螺栓 的强度。 1. 螺栓传递的载荷主要有两类： （1）轴向载荷：外载荷沿螺栓轴线方向，即受拉螺栓。 （2）横向载荷：外载荷垂直于螺栓轴线方向。 ① 采用普通螺栓，靠预紧力使被连接件接合面间产生的摩擦 力传递横向载荷，此时螺栓所受的是预紧力，为轴向拉力。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 ②绞制孔用螺栓，螺杆与绞制孔间是过渡配合，工作时靠螺 杆受剪，杆壁与孔相互挤压传递横向载荷，此时杆件受剪 切力作用，故称受剪螺栓。 2.螺纹连接的主要失效形式有三类： （1）拉断； （ 2）剪断； （3）对于铰制孔连接出现孔或螺栓挤压变形。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 一、普通螺栓的强度计算 （1）受拉螺栓常见的失效形式多为螺纹的塑性 变形和断裂。实践表明，螺栓断裂多发生 在开始传力的第一、第二圈旋合螺纹的牙 根处，因应力集中较大。 （2）一般选用标准螺纹零件，其主要尺寸已作 出规定，故螺栓的强度计算主要是求出或 校核螺纹危险剖面的尺寸，即螺纹小径d1。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 1.松螺栓连接的强度计算 工作时不需要将螺母拧紧。如吊钩 螺栓。 螺栓所受拉力= 工作载荷 松螺栓连接的拉应力： F [ ] 2 π d1 / 4 d1—螺纹小径（mm）； F—螺栓承受的轴向工作载荷（N）。 —松螺栓连接的拉应力（N/mm ） 2 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 2.紧螺栓连接的强度计算 （1）只受预紧力作用的螺栓。螺纹部分强度条件为 F' 1.3 2 [ ] d1 / 4 F’—螺栓承受的预紧力（N）； d1—螺纹小径（mm）； —紧螺栓连接的拉应力（N/mm2） 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （2）受预紧力和轴向静工作拉力的螺栓连接。 c1 F0 F ' F c1 c2 c1 F ' F "(1 )F c1 c2 F0—总拉力； F’—预紧力； F—工作拉力； F”—螺栓受载变形后的剩余预紧力，大于零； c1 /( c1 c2 ) ——螺栓的相对刚度。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 螺栓相对刚度，其大小和连接的材料、结构形 式、尺寸大小及载荷作用方式等有关。一般设计时钢 制被连接件可取：金属垫（或无垫）0.2～0.3、皮革 垫0.7、铜皮石棉垫0.8、橡胶垫0.9；一般当工作拉 力F无变化时，螺栓受载变形后的剩余预紧力F”= （0.2 ～ 0.6）F，当F有变化时， F”=（0.6 ～1.0） F；对要求紧密性的螺栓连接，取F”=（1.5 ～1.8） F。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 若螺栓工作时被补充拧紧，在螺纹部分产 生扭转剪应力，将总拉力F0增大30%作为计算载荷， 则受拉螺栓螺纹部分的强度条件为 4 1.3F0 [ ] 2 d1 或 F0—总拉力； 4 1.3F0 d1 [ ] d1—螺纹小径（mm） 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 二、绞制孔用螺栓连接的强度计算 这种连接是将螺栓穿过被连接件上的绞制孔并与 之过渡配合。在被连接件的接合面处螺栓杆受剪切， 螺栓杆表面与孔壁之间受挤压。因此，应分别按挤压 强度和抗剪强度计算。 （1）螺栓杆与孔壁的挤压强度 条件为 Fs p [ ] p d 0 lmin 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （2）螺栓杆的抗剪强度条件为 4 Fs 2 [ ] d 0 m Fs—单个螺栓所受的横向工作载荷（N）； Lmin—螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度（mm）; d0—螺栓剪切面的直径（mm）; m—螺栓受剪面数； [ ] p :螺栓或孔壁材料中较弱者的许用挤压应力（N/mm2） [ ] ：螺栓材料的许用切应力（N/mm2） 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 §7-4 螺栓组的连接设计和受力分析 一、螺栓组连接的结构设计 （1）接合面设计成轴 对称的几何形 状，使接合面 受 力均匀。 （2）螺栓均匀布置， 远离螺栓组的几何中 心。圆周上的螺栓数 宜采用3、4、6、 8、12等，便于加工 时分度、画线。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 连 机电工程系 模具教研室 接 罗定职业技术学院 （3）螺栓的布置应有合理的间距、边距和扳手空间。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （4）应保证螺栓与螺母的支承面平整，并与螺栓轴 线垂直，以避免引起偏心载荷。一般可将被连接 件的支承表面制成凸台或沉头座。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 二、螺栓组的受力分析 受力分析的目的是找出受力最大的螺栓，求其所 受力的大小和方向，利用公式校核螺栓强度或求出 螺栓直径，确定螺栓尺寸。螺栓组的其余螺栓可按 受力最大螺栓的直径选取。分析时有4点假设: （1）被连接件不变形； （2）各螺栓材料、尺寸和拧紧力均相同； （3）受力后材料变形（应变）在弹性范围内； （4）接合面型心与螺栓组型心重合，受力后接合面 仍为平面。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 1.受轴向载荷的螺栓组连接 特点：只能用普通螺栓，有间隙，螺栓杆受F拉伸作用 单个螺栓工作载荷R为 R=F/z F—轴向外载荷； Z—螺栓个数。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 2.受横向载荷的螺栓组连接 特点：普通螺栓，绞制孔螺栓都可用。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （1）普通螺栓。螺栓受F’拉伸作用，载荷Q靠被连 接件接合面的摩擦力平衡。因此每个螺栓所需 的预紧力F’为 K sQ F' zfi Ks—可靠系数，取1.1～1.5； Q—横向载荷； f—接合面的摩擦系数，钢与铸铁f=0.10 ～0.15，接 合面沾有油质时，f=0.06 ～ 0.10，未加工的钢构 件表面f=0.3； Z—螺栓数目；i—接合面对数。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （2）绞制孔螺栓。受横向载荷剪切、挤压作用。 每个螺栓所承受的横向载荷R相等，则R=Q/Z Q —横向载荷； Z—螺栓数目 3.受横向扭矩的螺栓组连接 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （1）普通螺栓连接。各个螺栓所需的预紧力F’为 K sT K sT F' z f ( r1 r2 rz ) f ri i 1 f—接合面间摩擦系数； ri—第i个螺栓轴线至螺栓组中心的距离； Z—螺栓个数； T—扭矩（N.mm）； Ks—防滑系数（可靠性系数），Ks=1.1～1.3。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 （2）绞制孔螺栓连接组。各个螺栓的变形量和受力 大小与其中心到接合面型心的距离成正比。 单 个螺栓最大工作剪力Rmax为 Rmax Trmax z r i 1 2 i 圆形接合面，单个螺栓所受的横向载荷R=T/Zr T—扭矩（N.mm）， r—分布圆半径。 机电工程系 模具教研室 罗定职业技术学院 4.受倾覆（纵向）力矩螺栓组连接 特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺 栓。 受力最大单个螺栓的工作载荷Fmax （N） Fmax MLmax z 2 L i i 1 Lmax—距回转轴线O-O最远 距离（mm）； Li—第i个螺栓离回转轴线OO的距离。 Fmax出现在第1、10号螺栓。 机电工程系 模具教研室