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1、第二篇 连 接,机械动连接, 运动副,机械静连接, 焊接、,胶接、,铆接,螺纹连接,、键连接,销连接等,一、螺纹的类型和特点:,第五章 螺纹连接,普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹,三角形螺纹自锁性好，用于连接。,矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动。,大径 d 公称直径,小径 d1 强度计算直径,螺距 p 螺纹相邻两个牙型 上对应点间的轴向距离,导程S螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离,线数 n 螺纹的螺旋线数目,二、螺纹的主要参数,螺纹旋向 左旋螺纹，右旋螺纹（常用） 旋向判定：顺着轴线方向看，可见侧左边高则为左旋， 右边高则为右旋。,螺纹代号-公差带代号-旋合长
2、度代号,M105g6gS,M101 左6H,M2025H / 5g6g,5-2 螺纹连接的类型和标准连接件,1、螺栓连接,装拆方便,螺栓受拉力,普通螺栓连接,一、螺纹连接的基本类型,铰制孔螺栓连接,螺栓受剪切、挤压,用于横向载荷大的连接,2、双头螺柱连接,用于被连接件较厚，不宜制成通孔， 且经常装拆 的场合,双头螺柱受拉力,3、螺钉连接,用于不经常装拆的场合,螺钉受拉力,地脚螺栓联接,二、标准螺纹连接件,螺栓、螺母、螺钉、垫圈等,5-3 螺纹连接的预紧,预紧的目的保证可靠性、紧密性,防止联接松动,提高联接的紧密性,提高联接的紧密性,预紧方法：,螺旋副摩擦阻力矩,螺母和支承面上的摩擦阻力矩,拧紧
3、力矩与预紧力的关系：,螺旋副摩擦阻力矩,螺母和支承面上的摩擦阻力矩,（二）控制预紧力的方法 原因：T F 拉断、滑扣 T不能满足工作要求 方法：1.控制应力或应变 2.控制拧紧力矩 3.控制拧紧力臂 4.测量螺栓伸长量,5-3 螺纹连接的防松,1、摩擦防松,螺纹升角=1o42 3o2,v= 6.5o 10.5o,防松的根本问题： 防止螺旋副的相对转动,摩擦防松：自锁螺母,2、机械防松,机械防松：串联钢丝防松,3、其他防松:破坏螺纹副关系防松,防松的根本问题： 防止螺旋副的相对转动,5-5 螺栓组连接的设计,一、螺栓组连接的结构设计,1、连接接合面的几何形状要有对称性；,3、螺栓的排列应有合理的
4、间距和边距；,2、减小螺栓受力，尽量受力均匀。,螺栓布置靠近边缘,螺栓排数不宜过多,4、分布在圆周上的螺栓数目多为偶数；,5、避免螺栓承受附加的弯曲载荷,二、螺栓组连接的受力分析,螺栓组受力分析的目的：,分析螺栓组中各螺栓的受力情况，找出 受力最大的螺栓，以便进行强度计算。,螺栓组所受的外载情况：,几点假设： （1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； （2）螺栓的对称中心与连接结合面的形心重合； （3）受载后连接结合面仍保持为平面。,用普通螺栓连接,连接的不滑移条件：,1、受横向载荷的螺栓组连接,用铰制孔螺栓连接,螺栓受剪力,Z螺栓的数目,F0=100N,z=3,f =0.15, Ks
5、=1.2求F=?,不滑移条件：,2、受转矩的螺栓组连接,a.用普通螺栓连接,连接的不转动条件：,T=10Nm,z=6, f =0.15, Ks=1.2求F0=?,r1,r2,不转动条件：,r1 =60mm,r2 =100mm,b.采用铰制孔螺栓连接,受载最大的螺栓 所受剪力,T=10Nm, z=6, 求Fmax=?,r1,r2,r1 =60mm,r2 =100mm,铰制孔螺栓连接,3、受轴向力的紧螺栓组连接,工作拉力,4、受倾覆力矩M的螺栓组连接,应满足的条件：,1、螺栓的强度条件,2,3,受力最大的螺栓是哪个？,绕轴y-y受倾覆力矩M=10Nm, 求Fmax=?,L1=80,若绕轴x-x受倾
6、覆力矩M=10Nm, 求Fmax=?,L2=60,5-6 螺栓连接的强度计算,受拉螺栓断裂 受剪螺栓圧溃或剪断,一、受拉螺栓连接的强度计算,1、 仅受预紧力,1.3系数是考虑扭转切应力的影响,设计式,验算式,减载销 减载套筒 减载键,例1：普通螺栓连接，3个螺栓,=200MPa, f =0.15, Ks=1.2,F=15000N,求所需螺栓的直径d1？,1)不滑移条件：,=20 000N,2)强度条件：,=12.86mm,查标准,2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接 强度计算,工作拉力,预紧力,螺栓承受的总拉力,？,？,再受工 作载荷,螺栓所受的总拉力,残余预紧力,静强度计算,当工作拉力 F 变
7、化时，应验算 疲劳强度安全系数,1.3,强度 条件：,相对刚度,总拉力,残余预紧力,按 判定强度计算方法,验算疲劳强度安全系数。,3、受剪螺栓连接的强度计算,剪切强度,失效形式：,挤压强度,注意：-螺栓材料； p-螺栓或孔壁较弱的材料,例:图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取 试求: 1、螺栓小径d1； （F-工作拉力） 2、安装时预紧力,解：1、求工作拉力F,2、求总拉力F2,3、求螺栓小径,4、求螺栓的预紧力,例：图示气缸用10个M10（小径d1=8.3mm）普通螺栓连接。已知气缸直径D=100mm，工作压力p=04MPa，螺栓连接的相对刚度cb/(cm
8、+cb)=0.86,安装预紧力F0=5410N。螺栓材料的极限应力图如图示 1、若取安全系数S=1.5，验算螺栓的静强度 2、在极限应力图上，标出螺栓的工作应力点W，确定其极限应力点W。,例：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，d=100mm, f =0.15, , 试求螺栓小径d1.,解: 1、将外力P 向螺栓组形心简化。,螺栓组受载,横向力： P 转矩： T=PL =800000Nmm,2、分析在各载荷作用下，每个螺栓的受力。,=2828N,3、求合力,4、求螺栓的预紧力,不滑移条件：,5、求螺栓小径d1,6、讨论 1）其他条件不变，使螺栓之间的距离由100
9、增至200mm,对连接有何影响？,合力：,结论：受转矩和倾覆力矩作用的螺栓组，螺栓应远离螺栓组形心或旋转轴线。,2) 当螺栓布置方式发生改变时, 会有何影响？,2) 如果采用铰制孔螺栓，会有何影响？,求合力,用剪切强度计算螺栓直径,校核配合面的挤压强度,横向载荷P 倾覆力矩,3、按不滑移条件求预紧力,不滑移条件：,4、求总拉力F2,5、求螺栓小径,6、接合面是否出现间隙？,5-7 螺纹连接件的材料及其许用应力,螺栓性能等级：（表5-8） 3.6，4.6，4.8，5.6， 5.8 6.8，8.8，9.8，10.9，12.9,屈服极限/MPa,900,=1000.9,螺母性能等级：（表5-9） 4
10、，5，6，8，9，10，12,螺母性能等级： 4 5 6 8 9 10 12,螺栓性能等级： 3.6，4.6，4.8(d16) 3.6，4.6，4.8 (d16) 5.6， 5.8 6.8 8.8 9.8 (d16) 10.9 12.9,螺纹连接件的许用应力：,塑性材料：,脆性材料：,一、降低应力幅,5-8 提高螺纹连接强度的措施,1、减小螺栓刚度（空心螺栓、加长螺栓）,2、增大被连接件刚度（金属垫片）,3、减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，同时增加预紧力,二、改善螺纹牙间的载荷分布,悬置螺母,环槽螺母,内斜螺母,三、减小应力集中（大圆角和卸载结构）,1.冷镦螺栓头，滚压螺纹； 2. 采用氮化、
11、氰化、喷丸处理。,四、采用合理的制造方法,图示支座用4个螺钉连接,已知P=5600N，夹角a=45,h=320mm, L=140mm,b=150mm, 取摩擦系数 f =0.15, 防滑系数Ks=1.2,试设计螺栓连接.,PH作用下每个螺栓工作拉力：,M作用下 螺栓工作拉力：,工作拉力,不滑移条件:M 作用对摩擦力没有影响,校核连接安全的工作的必要条件：,1、连接结合面下端不压溃条件 2、连接结合面上端不出现缝隙的条件,图示两根梁用两块钢盖板和八个4.6级普通螺栓连接，材料的屈服极限为240MPa。梁受到的拉力F=32kN，取结合面摩擦系数f=0.2，安全系数S=1.5，防滑系数Ks=1.2。
12、试确定所需螺栓的小径。,图示凸缘联轴器用6个普通螺栓连接。已知螺栓分布直径D=200mm，传递的扭矩T=500Nm。螺栓材料的许用应力 ，结合面摩擦系数f=0.2，取防滑系数KS=1.2，试求所需螺栓小径。,图示为一圆盘锯，锯片直径D=600mm，锯齿上的作用力Ft=400N，用螺母将其加紧在压板中间。已知垫片与锯盘间的摩擦系数f=0.15，垫片平均直径D1=200mm，防滑系数Ks=1.2，轴材料的许用拉伸应力s=60MPa。试计算轴端的所需的螺纹直径。,D,D1,图示吊架用两个螺栓连接，每个螺栓的预紧力F0=2000N，被连接件的刚度与螺栓刚度之比为cm/cb=3，螺栓材料的屈服极限 ，安
13、全系数S=1.5，螺栓的小径d1=13.835mm，试确定该吊架能承受的最大负载（设计要求结合面不能出现缝隙）。,图示方形盖板用4个螺钉与箱体连接，盖板中心O点的吊环受拉力FQ=10kN。 （1）求单个螺栓的总拉力，取残余预紧力为工作拉力的0.6倍。 （2）如因制造误差，吊环由O点移到O点 OO= mm，求受力最大螺钉的总拉力,本章作业：习题 5-4，5-5，5-9,了解： 螺纹的基本知识基本参数、类型及应用，连接螺纹和传动螺纹的特点，螺纹的精度及标记。 理解： 螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本类型、结构特点及应用、预紧与防松。 掌握： 螺栓组连接设计结构设计、受力分析；单个螺栓连接的强度计算方法；提高螺纹连接强度的措施。,