高中教育螺纹联接.pptx

3.0 导言3.1 常用螺纹的主要参数、类型特点和应用3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3.3 螺纹联接的预紧和防松 3.4 螺栓的强度计算 3.5 螺栓联接的结构设计 第3章 螺纹联接3.0导言 由于使用、制造、装配、维修及运输等原因，机器中的很多零件需要彼此联接。按被联接零件之间在工作时是否有相对运动，联接可分为动联接和静联接两大类。导向平键和导向花键、铰链等都是动联接。箱盖与箱座之间所用的螺栓联接、销联接等则属于静联接，本篇主要讨论静联接。在机械设计中，通常所谓的联接主要指静联接。静联接又可分为可拆联接和不可拆联接两大类，即 3.1.1.螺纹的主要参数大经d 小径d1中经d2螺距P 导程S 升角l牙型角a、牙型斜角b3.1常用螺纹的主要参数、类型特点和应用3.1常用螺纹的主要参数、类型特点和应用左旋螺纹和右旋螺纹单线螺纹和多线螺纹 螺纹分为内螺纹和外螺纹，二者共同组成螺纹副用于联接和传动。螺纹的牙型3.1.2、螺纹的类型、特点和应用三角形矩形梯形锯齿形主要用于联接多用于传动牙型图点击查看。普通螺纹3.1.3 常用螺纹的特点及应用管螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹3.1常用螺纹的主要参数、类型特点和应用1.螺栓联接3.2.1螺栓联接的主要类型3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 点击观看动画2.双头螺柱联接点击观看动画3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3.螺钉联接点击观看动画3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 4.紧定螺钉联接点击观看动画3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3.2.2螺纹紧固件 1.螺栓、螺柱、螺钉联接件3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 2.紧定螺钉、螺母3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3.垫圈3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3.2 螺纹联接的类型和螺纹紧固件 3.2.3螺纹紧固件的材料及等级螺纹紧固件的材料及等级 螺纹紧固件有两类等级，一类是产品等级，另一类是机械性能等级。1.产品等级 产品等级表示产品的加工精度等级。根据国家标准规定，螺纹紧固件分为三个精度等级，其代号为A、B、C。A级精度最高，用于要求配合精确，防止振动等重要零件的联接；B级精度多用于受载较大且经常装拆或受变载荷的联接；C级精度多用于一般的螺纹联接。2.机械性能等级和材料 螺纹紧固件的常用材料为Q215、Q235、10、35和45号钢，对于重要的螺纹紧固件，可采用15Cr、40Cr等。对于特殊用途（如防锈蚀、防磁、导电或耐高温等）的螺纹紧固件，可采用特种钢或铜合金、铝合金等。弹簧垫圈用65Mn制造，并经热处理和表面处理。一般螺纹联接在装配的时候都必须拧紧，以增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。3.3.1 螺栓联接的预紧 对于一般联接，可凭经验来控制预紧力F0的大小，但对于重要的联接就要严格控制其预紧力。T=T1+T2=KF0d拧紧时扳手力矩为T可由测力矩扳手测定!式中K为拧紧力矩系数,可查表螺纹预紧的受力分析3.3 螺纹联接的预紧和防松3.3.2 螺栓联接的防松 联接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、震动或变载荷的作用下容易产生松脱现象。螺纹联接放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:摩擦防松机械防松:其他防松弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母开口销带翅垫片止动垫片3.3 螺纹联接的预紧和防松3.4 螺栓的强度计算 螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。根据联接的的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓，两者失效形式是不同的。设计准则：针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应部位进行相应强度条件的设计计算（或强度校核）。螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹的公称直径（大经）d等。3.4.1 普通螺栓联接的强度计算1.松螺栓联接强度条件：设计公式：式中为松联接螺栓的许用拉应力（MPa）,查表d1计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。3.4 螺栓的强度计算2.紧螺栓联接紧螺栓联接有预紧力F，按所受工作载荷的方向分为两种情况：(1)受横向工作载荷的紧螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接在横向工作载荷的作用下，被联接件的接合面间有相对滑移趋势，为防止滑移，由预紧力F所产生的摩擦力应大于等等于横向工作载荷，即 3.4 螺栓的强度计算引入可靠性系数c，整理得 式中 螺栓所受轴向预紧力，N；c 可靠性数，取c=1.11.3；螺栓联接所受横向工作载荷，N；f 接合面间的摩擦系数，对于干燥的钢铁件表面，取f=0.10.16；m接合面的数目。当拧紧螺栓联接时，螺栓的危险截面上受由预紧力F引起的拉应力和由螺纹副中摩擦力矩引起的扭切应力的复合作用。因螺栓材料是塑性的，复合应力可按第四强度理论计算，故螺栓的强度条件为对于M10M68的普通螺纹，因此 由此可见，扭切应力对强度的影响在数学式上表现为将轴向拉应力增大30%，即3.4 螺栓的强度计算设计公式为(2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接 这种紧螺栓联接常见于对紧密性要求较高的压力容器中，如气缸、油缸中的法兰联接。设压力容器内的流体压力为,螺栓数目为z，则缸体周围每个螺栓承受的轴向工作载荷为F=上图所示的压力容器的螺栓连接是受预紧力和轴向工作载荷的典型实例。3.4 螺栓的强度计算 工作载荷作用前工作载荷作用时在工作载荷作用前，螺栓只受预紧力，接合面受压力；工作时，在轴向工作载荷F作用下，接合面有分离趋势，该处压力由减为，称为残余预紧力，同时也作用于螺栓，因此，螺栓所受总拉力应为轴向工作载荷F与残余预紧力之和，即 3.4 螺栓的强度计算 受力特点：螺栓受载前后不需预紧，横向载荷靠螺栓杆与螺栓孔壁之间的相互挤压传递。挤压强度条件剪切强度条件为保证联接的紧固性与紧密性，残余预紧力F应大于零（推荐值）。螺栓的强度校核与设计计算式分别为 和 3.4.2 受剪螺栓联接的强度计算 3.4 螺栓的强度计算3.5 螺栓组联接的结构设计要设计成轴对称的几何形状。3.5.1 螺栓组联接的结构设计螺栓的布置应使螺栓的受力合理3.5 螺栓组联接的结构设计螺栓的布置应有合理的间距、边距3.5 螺栓组联接的结构设计同一组螺栓联接中各螺栓的直径和材料均应相同3.5 螺栓组联接的结构设计避免螺栓承受偏心载荷3.5 螺栓组联接的结构设计3.5.2提高螺栓联接强度的措施螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺栓强度有以下几种措施：改善螺纹牙间的载荷分配内斜螺母环槽螺母悬置螺母螺纹牙间载荷分配关系3.5 螺栓组联接的结构设计减小螺栓的应力变化幅度 受变载荷作用的螺栓，其应力也在一定的幅度内变动，减小螺栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。减小螺栓刚度的方法a.柔性螺栓b.弹性元件3.5 螺栓组联接的结构设计增大被联接件刚度的方法a.金属垫片b.密封环3.5 螺栓组联接的结构设计减小应力集中3.5 螺栓组联接的结构设计避免附加弯曲应力3.5 螺栓组联接的结构设计采用合理的制造工艺,如滚压螺纹工艺；氮化、氢化等表面硬化处理。左旋右旋单线螺纹和多线螺纹导向平键联接减速器装螺栓螺栓联接双头螺柱联接螺钉联接紧定螺钉联接螺栓的性能等级 螺母的性能等级 测力矩扳手弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母开口销带翅垫片止动垫片焊点法冲点法串联钢丝残余预紧力残余预紧力 的推荐值的推荐值 螺栓预紧前的受力分析螺栓加载后的受力分析螺纹牙间载荷分配关系常用螺纹牙型普通螺纹非螺纹密封的管螺纹用螺纹管密封的管螺纹圆锥管螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹