机械原理与机械设计 第十四章 螺纹连接【高等教学】.ppt
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1、螺纹 螺纹连接 单个螺栓连接的强度计算 螺栓组连接的设计 提高螺纹连接强度的措施,第十四章 螺纹连接,1,古柏文书,螺纹的主要参数 常用螺纹,14.1 螺纹,2,古柏文书,5-1 螺纹,大径d 是螺纹的公称直径。,小径d1常用于强度计算。,中径d2常用于几何计算。,螺距P 中径线上,相邻两螺纹牙上对应点间的轴向距离。,导程 S 沿螺纹上同一条螺旋线 转一周所移动的轴向距离,S = nP。,线数 n 螺纹的螺旋线数目。,牙型角a在轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。,螺纹,螺纹的主要参数,牙型高度h牙顶和牙底间垂直于轴线的距离,螺纹旋向分左旋和右旋,常用右旋螺纹,螺纹升角y螺旋线的切线与垂直于螺纹
2、轴线的平面间的夹角。,3,古柏文书,按轴向剖面形状(螺纹的牙型),三角形螺纹:,常用于连接,,常用于传动,单向受载,常用于传动,梯形螺纹:,锯齿形螺纹:,按螺旋线数目分,单头螺纹:,多头螺纹:,常用于连接,,常用于传动,按螺旋线绕行方向分,左旋,右旋(常用),常用螺纹,螺纹,4,古柏文书,5,古柏文书,6,古柏文书,7,古柏文书,8,古柏文书,左旋,右旋,9,古柏文书,螺纹连接的类型和螺纹紧固件的材料及精度 螺纹连接的预紧及其控制 螺纹连接的防松,14. 螺纹连接,10,古柏文书,1. 螺栓联接,螺纹连接的类型和螺纹紧固件的材料和精度,螺纹连接,一、螺纹连接的类型,11,古柏文书,2. 双头螺
3、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,螺纹连接,12,古柏文书,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,螺纹连接,13,古柏文书,4. 紧定螺钉联接,工作原理:,靠 承受外载,应用:,薄壁件联接,螺纹连接,14,古柏文书,螺栓、螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈、 防松零件等,标准化,螺钉、螺母、垫圈,二、螺纹紧固件,螺纹连接,按公差等级分成A、B、C三级。A级的公差等级最高,C级公差等级较低 螺栓、螺母、螺钉和双头螺柱的常用材料有Q215、Q235、35和45钢。,15,古柏文书,螺纹联接件实物,16,古柏文书,1. 螺
4、栓联接,螺纹连接的预紧及其控制,螺纹连接,一、螺纹连接的类型,17,古柏文书,拧紧目的:提高螺栓联接刚 性、紧密性、紧固性要求;以及防松,拧紧力矩和预紧力,预紧: 安装时将螺母拧紧,使联接受到一定的预紧力 。,螺纹间摩擦力矩,支承面处与螺母间摩擦力矩,拧紧力矩T,螺纹连接的预紧及其控制,螺纹连接,T2 = fc F/ rf,18,古柏文书,F/预紧力;d2螺纹中径; /当量摩擦角 ;,fc螺母与被联接件支承面间摩擦系数,无润滑时取fc0.15; rf支承面摩擦半径rf(D1+d0)/4 ;,式中,D1、d0螺母支承面的外径、内径。,螺纹连接,注意:对于重要的联接,尽可能不采用直径过小(M12)
5、的螺栓。,简化计算:对M10M68的粗牙普通螺纹 取 f /=tg / =0.15 , fc0.15,得:T0.2F/d N.mm,19,古柏文书,控制拧紧力矩方法,1)拧紧程度通常由经验控制,螺纹连接,20,古柏文书,使用测力矩扳手 测力矩扳手原理:利用弹性件的变形量正比于拧紧力矩的原理,借助手柄上的指针指示刻度扳上拧紧力矩值,以控制F。,使用定力矩扳手 定力矩扳手原理:当拧紧力矩超过规定值时,弹簧压缩,卡盘与圆柱销之间打滑,如果继续转动手柄,卡盘不再回转,拧紧力矩的大小可用螺钉调整弹簧压力来加以控制。,螺纹连接,21,古柏文书,1、螺纹联接多采用单线普通螺纹,一般都具有自锁性; 2、在静载
6、荷和工作环境温度变化不大的情况下不会自动松脱。但在振动、冲击、变载荷或温度变化很大时, 3、联接就有可能松脱。为保证联接安全可靠,设计时必须考虑放松问题。,防松方法: 摩擦防松 机械防松 永久止动,螺纹连接的防松,螺纹连接,22,古柏文书,23,古柏文书,24,古柏文书,受拉螺栓连接的强度计算 铰制孔螺栓(受剪螺栓)连接的强度计算 螺纹连接件的许用应力,14. 单个螺栓连接的强度计算,25,古柏文书,5-3 单个螺栓联接的强度,本节以螺栓联接为代表,讨论强度计算问题,其方法和结论也适用于其他形式的螺纹联接。,螺栓联接强度计算的目的是:确定防止失效所需的螺栓直径。,联接的强度计算内容,根据其可能
7、的失效形式而定。,螺纹联接的受载形式基本分为:,采用受拉螺栓,可用受剪螺栓,也可用受拉螺栓。,下面按螺栓类型和受载形式的不同,分别讨论其强度计算方法。,单个螺栓连接的强度计算,26,古柏文书,受拉螺栓的强度,一、受横向工作载荷的受拉螺栓连接,受拉螺栓连接的强度计算,单个螺栓连接的强度计算,1)仅受预紧力 F的紧螺栓联接,Fs为横向工作载荷;s为被连接件结合面间的摩擦因数,m为结合面个数;K为可靠性因子,通常K1.11.3,F引起的拉应力:,拧紧力矩 M 引起的切应力,经分析推导可知:,27,古柏文书,仅受预紧力的螺栓联接,按第四强度理论计算当量应力,则,单个螺栓连接的强度计算,强度条件为:,设
8、计式为:,验算用,设计用。 查手册,选螺栓,当s0.15、m1、K1.2时,则F 8Fs。可见,要想传递一定的外载荷,需在螺栓上施加8倍于外载荷的预紧力,这将导致螺栓与连接的结构尺寸过大。 为避免上述缺点可采用减载装置,如减载销、减载套等,或采用铰制孔用螺栓连接。,减载装置 a) 减载销 b) 减载套,28,古柏文书,承受轴向载荷的紧螺栓联接,二、受轴向工作载荷的受拉螺栓连接,如图所示的气缸盖上的联接即属此种类型。,虽然,这种螺栓是在受预紧力F的基础上,又受工作拉力F 。但是,螺栓的总拉力,单个螺栓连接的强度计算,1. 受力分析,29,古柏文书,承受轴向载荷的紧螺栓2,预紧时,受工作载荷后,F
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