1、CH9 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接本節(jié)要點(diǎn)本節(jié)要點(diǎn)一、聯(lián)接短片播放一、聯(lián)接短片播放二、概述二、概述三、螺紋參數(shù)三、螺紋參數(shù) S普通螺紋：牙型角為普通螺紋：牙型角為 ，同一公稱直徑有多種螺距，同一公稱直徑有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，一般用于連接；其余的紋，一般用于連接；其余的都稱為細(xì)牙螺紋，螺距越小，升角越小，都稱為細(xì)牙螺紋，螺距越小，升角越小，自鎖性能越好。自鎖性能越好。是應(yīng)用最廣泛的是應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)螺紋。一種傳動(dòng)螺紋。3 30 0的側(cè)面用于承受載荷，的側(cè)面用于承受載荷，效率比梯形螺紋高；效率比梯形螺紋高； 30300 0的側(cè)面用于增加牙根的側(cè)面用于增加牙根強(qiáng)度

2、，它僅適用承受單強(qiáng)度，它僅適用承受單方向軸向載荷。方向軸向載荷。牙型為正方形，牙型角牙型為正方形，牙型角為為0 00 0，是非標(biāo)準(zhǔn)螺紋。，是非標(biāo)準(zhǔn)螺紋。傳動(dòng)效率最高，但精加傳動(dòng)效率最高，但精加工較困難，常用于傳動(dòng)工較困難，常用于傳動(dòng)螺紋。螺紋。左旋左旋右旋右旋三線螺紋三線螺紋雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋特別注明：特別注明： M 20M 20螺紋的公稱直徑螺紋的公稱直徑普通螺紋即三角形螺紋普通螺紋即三角形螺紋特別注明：可以用特別注明：可以用單線螺紋、多線螺紋單線螺紋、多線螺紋以及定義來(lái)進(jìn)行講解以及定義來(lái)進(jìn)行講解四、螺旋副的受力、效率四、螺旋副的受力、效率與自鎖與自鎖第一次簡(jiǎn)化過(guò)程第一次簡(jiǎn)化過(guò)

3、程第二次簡(jiǎn)化過(guò)程第二次簡(jiǎn)化過(guò)程IMP Formula IMP conclusion1 1、自鎖性能：粗牙螺紋、自鎖性能：粗牙螺紋 細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋 傳動(dòng)效率：粗牙螺紋傳動(dòng)效率：粗牙螺紋 細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋2 2、自鎖性能：?jiǎn)尉€螺紋、自鎖性能：?jiǎn)尉€螺紋 多線螺紋多線螺紋 傳動(dòng)效率：多線螺紋傳動(dòng)效率：多線螺紋 單線螺紋單線螺紋3 3、自鎖性能：三角形螺紋梯形螺紋鋸、自鎖性能：三角形螺紋梯形螺紋鋸 齒形齒形螺紋矩形螺紋螺紋矩形螺紋1.1.螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接2.2.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接3. 3. 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接4. 4. 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接5. 5. 螺母螺母6.墊圈墊圈螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺

4、紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松一一基本概念基本概念1. 預(yù)緊：預(yù)緊：螺紋連接在裝配時(shí)通常都要擰緊，這種擰緊稱之為預(yù)螺紋連接在裝配時(shí)通常都要擰緊，這種擰緊稱之為預(yù)緊。緊。2. 緊螺栓連接：緊螺栓連接：裝配時(shí)預(yù)緊的螺栓連接。裝配時(shí)預(yù)緊的螺栓連接。3. 松螺栓連接：松螺栓連接：不預(yù)緊的螺栓連接。不預(yù)緊的螺栓連接。4. 預(yù)緊的目的：預(yù)緊的目的：增加連接的剛度、緊密性，以防止螺紋連接的增加連接的剛度、緊密性，以防止螺紋連接的松脫。擰緊螺母時(shí)要克服螺紋副的阻力矩和螺母支承面間的松脫。擰緊螺母時(shí)要克服螺紋副的阻力矩和螺母支承面間的摩擦力矩。摩擦力矩。對(duì)于緊螺栓連接，在裝配時(shí)都要

5、預(yù)緊，對(duì)于緊螺栓連接，在裝配時(shí)都要預(yù)緊，預(yù)緊的目的預(yù)緊的目的在于在于增增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移隙或發(fā)生相對(duì)滑移。預(yù)緊后，螺栓受到的預(yù)緊力是通過(guò)擰緊力矩獲得的。因?yàn)轭A(yù)預(yù)緊后，螺栓受到的預(yù)緊力是通過(guò)擰緊力矩獲得的。因?yàn)轭A(yù)緊力的大小對(duì)螺紋連接的可靠性、強(qiáng)度和密封性均有很大的緊力的大小對(duì)螺紋連接的可靠性、強(qiáng)度和密封性均有很大的影響，因此對(duì)于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力。影響，因此對(duì)于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力。 二二擰緊力矩?cái)Q緊力矩1.1. 擰緊力矩?cái)Q緊力矩T T：是用以克服螺紋是用以克服螺紋副相對(duì)

6、轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩T1和螺母和螺母支承面上的摩擦阻力矩支承面上的摩擦阻力矩T2 ，它與預(yù)緊力它與預(yù)緊力F0間的關(guān)系為：間的關(guān)系為：120 20tg()2cfTTTFdf Fru式中：式中：rf為支承面摩擦半徑，為支承面摩擦半徑， rf(dw+d0)/4，其中，其中dw為螺母支承為螺母支承面的外徑，面的外徑， d0為螺栓孔直徑為螺栓孔直徑(如圖所示如圖所示)。圖圖7-15 支承面摩擦阻力矩支承面摩擦阻力矩螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松00.2N mmTF d對(duì)于對(duì)于M10M68的粗牙螺紋的粗牙螺紋2. 預(yù)緊預(yù)緊F0值的確定：值的確定：是由螺紋連接的要求來(lái)決定的。是由螺紋連接

7、的要求來(lái)決定的。u 為了充分發(fā)揮緊固件的工作能力，保證預(yù)緊的可靠，為了充分發(fā)揮緊固件的工作能力，保證預(yù)緊的可靠，擰緊后螺紋緊固件的預(yù)緊應(yīng)力一般可達(dá)到材料屈服極擰緊后螺紋緊固件的預(yù)緊應(yīng)力一般可達(dá)到材料屈服極限限S的的5070%，但不得超過(guò)，但不得超過(guò)S的的80。對(duì)于一般。對(duì)于一般連接用鋼螺栓，預(yù)緊力可參考下式確定：連接用鋼螺栓，預(yù)緊力可參考下式確定： 1010) 6 . 05 . 0 () 7 . 06 . 0 (AFAFss 合合金金鋼鋼螺螺栓栓碳碳素素鋼鋼螺螺栓栓 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋大徑螺紋大徑螺紋危險(xiǎn)螺紋危險(xiǎn)截面面積截面面積對(duì)于受軸向工作載荷的重要連接和有特殊對(duì)于

8、受軸向工作載荷的重要連接和有特殊要求的螺栓，預(yù)緊力應(yīng)根據(jù)其使用實(shí)踐確要求的螺栓，預(yù)緊力應(yīng)根據(jù)其使用實(shí)踐確定，并在裝配圖標(biāo)注出其預(yù)緊力和擰緊力定，并在裝配圖標(biāo)注出其預(yù)緊力和擰緊力矩，以便安裝時(shí)控制。矩，以便安裝時(shí)控制。3. 預(yù)緊力預(yù)緊力QP的控制：的控制： 測(cè)力矩板手測(cè)力矩板手測(cè)出預(yù)緊力矩。測(cè)出預(yù)緊力矩。 定力矩板手定力矩板手達(dá)到固定的擰緊力矩達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑。彈簧受壓將自動(dòng)打滑。 測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量精度較高。精度較高。 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松三三螺紋連接的防松螺紋連接的防松1 1、防松目的（原因）：、防松目的（原因）：連

9、接用的三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和連接用的三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)不會(huì)自動(dòng)松脫。工作溫度變化不大時(shí)不會(huì)自動(dòng)松脫。但是但是在沖擊、振動(dòng)和變載的作用下，預(yù)緊力可在沖擊、振動(dòng)和變載的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，連接仍有可能松脫。能在某一瞬間消失，連接仍有可能松脫。在高在高溫或溫度變化較大時(shí)，由于溫度變形差異等原因，溫或溫度變化較大時(shí)，由于溫度變形差異等原因，也可能導(dǎo)致連接的松脫。也可能導(dǎo)致連接的松脫。螺栓連接一旦松脫，輕者會(huì)影響機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，螺栓連接一旦松脫，輕者會(huì)影響機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，重者會(huì)造成重大事故。因此，為了保證連接可靠，重者會(huì)造成重大事故。因此，為了

10、保證連接可靠，必須采取有效的防松措施。必須采取有效的防松措施。 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松2. 防松原理（防松的實(shí)質(zhì)、根本問(wèn)題）防松原理（防松的實(shí)質(zhì)、根本問(wèn)題） 防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。3. 防松方法防松方法螺紋連接防松的方法按工作原理可分螺紋連接防松的方法按工作原理可分為為:摩擦防松：摩擦防松：彈簧墊圈彈簧墊圈 對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母開(kāi)口銷和槽形螺母開(kāi)口銷和槽形螺母圓螺母用帶翅墊片圓螺母用帶翅墊片止動(dòng)墊片止動(dòng)墊片機(jī)械防松：機(jī)械防松：其它：其它：u破壞螺紋副關(guān)系（破壞螺紋副關(guān)系（鉚沖鉚沖、粘接粘接、焊接焊接），排除了螺母），排除了螺母相對(duì)

11、螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)的可能。相對(duì)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)的可能。 串聯(lián)金屬絲串聯(lián)金屬絲自鎖螺母自鎖螺母 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松p預(yù)緊：在實(shí)用中，絕大多數(shù)螺紋聯(lián)接在安裝時(shí)都必須擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力F0。p預(yù)緊目的：增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。p注意：施加的 預(yù)緊力要適當(dāng)，過(guò)小，連接不可靠；過(guò)大，有可能擰斷螺栓。 因此，為了保證聯(lián)接所需要的預(yù)緊力，又不使聯(lián)接件過(guò)載，對(duì)重要的螺紋聯(lián)接，在裝配時(shí)要控制預(yù)緊力。一般規(guī)定，擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊力不得超過(guò)其材料屈服極限s的80%。預(yù)緊預(yù)緊 對(duì)于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制預(yù)緊力對(duì)于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制預(yù)

12、緊力F F0 0的大小，的大小，但對(duì)于重要的聯(lián)接就要嚴(yán)格控制其預(yù)緊力。但對(duì)于重要的聯(lián)接就要嚴(yán)格控制其預(yù)緊力。T=T1+T2=KF0d擰緊時(shí)扳手力矩為擰緊時(shí)扳手力矩為T T可由測(cè)力矩扳手測(cè)定可由測(cè)力矩扳手測(cè)定! !式中式中K K為擰緊力矩系數(shù)為擰緊力矩系數(shù), ,可可查表查表圖圖 測(cè)力矩和定力矩扳手測(cè)力矩和定力矩扳手 螺紋聯(lián)接裝配時(shí)，一般都要擰緊螺紋，使聯(lián)接螺螺紋聯(lián)接裝配時(shí)，一般都要擰緊螺紋，使聯(lián)接螺紋在承受工作載荷之前，受到預(yù)先作用的力，這就是紋在承受工作載荷之前，受到預(yù)先作用的力，這就是螺紋聯(lián)接的預(yù)緊，預(yù)先作用的力稱為預(yù)緊力。螺紋聯(lián)接的預(yù)緊，預(yù)先作用的力稱為預(yù)緊力。螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接

13、的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接預(yù)的目的在于增加聯(lián)接的可靠性、緊密性和螺紋聯(lián)接預(yù)的目的在于增加聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。防松能力。 如圖所示，在擰緊螺母時(shí)，需要克服螺紋副相對(duì)如圖所示，在擰緊螺母時(shí)，需要克服螺紋副相對(duì)扭轉(zhuǎn)的阻力矩扭轉(zhuǎn)的阻力矩T1和螺母與支承面之間的摩擦阻力矩和螺母與支承面之間的摩擦阻力矩T2，即擰緊力矩即擰緊力矩T=T1+T2。擰緊螺母時(shí)的力矩計(jì)算擰緊螺母時(shí)的力矩計(jì)算d0d20Q20QL LS S20Q20Q0Q0Q20Q20QT2T1T2DTD1測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法預(yù)緊力控制方法: :聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大

14、時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。F F定力矩扳手定力矩扳手通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。L LS S1)1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)2)測(cè)力矩扳手；測(cè)力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)測(cè)定伸長(zhǎng)量。測(cè)定伸長(zhǎng)量。L LM ML LS S防松防松p聯(lián)接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動(dòng)聯(lián)接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動(dòng)或變載荷的作用下容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象?；蜃?/p>

15、載荷的作用下容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象。為了防止聯(lián)為了防止聯(lián)接松脫，保證聯(lián)接安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取有效接松脫，保證聯(lián)接安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取有效的防松措施。的防松措施。p 防松的根本問(wèn)題在于防松的根本問(wèn)題在于防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的方法：防松的方法： 1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦

16、力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母防防松松-防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 開(kāi)口銷與六開(kāi)口銷與六角開(kāi)槽螺母角開(kāi)槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2. 機(jī)械防松機(jī)械防松圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點(diǎn)點(diǎn)沖點(diǎn)防松法沖點(diǎn)防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接通常是螺栓聯(lián)接通常是成組成組使用的，稱為使用的，稱為螺栓組螺栓組。在進(jìn)。在進(jìn)行螺栓組的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先要確定螺栓的數(shù)目和布行螺栓組的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先要確定螺栓的數(shù)目和布置，再進(jìn)行螺栓受

17、載分析，從螺栓組中找出受載最大置，再進(jìn)行螺栓受載分析，從螺栓組中找出受載最大的螺栓，計(jì)算該螺栓所受的載荷，螺栓組的強(qiáng)度計(jì)算，的螺栓，計(jì)算該螺栓所受的載荷，螺栓組的強(qiáng)度計(jì)算，實(shí)際上是計(jì)算螺栓組中受載最大的單個(gè)螺栓的強(qiáng)度。實(shí)際上是計(jì)算螺栓組中受載最大的單個(gè)螺栓的強(qiáng)度。由于螺紋聯(lián)接件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各部分結(jié)構(gòu)尺寸是由于螺紋聯(lián)接件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各部分結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)根據(jù)等強(qiáng)度原則等強(qiáng)度原則及經(jīng)驗(yàn)確定的，所以，螺栓聯(lián)接的設(shè)及經(jīng)驗(yàn)確定的，所以，螺栓聯(lián)接的設(shè)計(jì)只需根據(jù)強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算確定其螺紋直徑即可，計(jì)只需根據(jù)強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算確定其螺紋直徑即可，其它部分尺寸可查標(biāo)準(zhǔn)選用。其它部分尺寸可查標(biāo)準(zhǔn)選用。 受拉螺栓的失效

18、形式：受拉螺栓的失效形式：螺栓桿螺栓桿的塑性變形或斷裂。的塑性變形或斷裂。 其破壞部其破壞部位及其出現(xiàn)的百分比見(jiàn)右圖。位及其出現(xiàn)的百分比見(jiàn)右圖。 受剪螺栓的失效形式：受剪螺栓的失效形式：螺栓桿和螺栓桿和孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷。孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷。 普通螺栓連接普通螺栓連接（受拉螺栓）（受拉螺栓） 鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接（受剪螺栓）（受剪螺栓） 軸向拉力軸向拉力剪切力剪切力u螺栓連接螺栓連接松螺栓連接松螺栓連接 緊螺栓連接緊螺栓連接 65%20%15%一一螺栓的受力螺栓的受力二二螺栓的失效形式螺栓的失效形式緊螺栓連接：緊螺栓連接：裝配時(shí)預(yù)緊的螺栓連接。裝配時(shí)預(yù)緊的螺栓連接。松螺栓連

19、接：松螺栓連接：不預(yù)緊的螺栓連接。不預(yù)緊的螺栓連接。三三螺栓連接的設(shè)計(jì)方法螺栓連接的設(shè)計(jì)方法1.根據(jù)約束根據(jù)約束強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件確定螺栓確定螺栓(或螺釘、雙頭螺柱或螺釘、雙頭螺柱)的大的大徑。徑。根據(jù)螺栓連接的受力情況，通過(guò)分析，確定其所屬類型，根據(jù)螺栓連接的受力情況，通過(guò)分析，確定其所屬類型，然后計(jì)算出受力最大螺栓的拉力或剪力，即可按強(qiáng)度條然后計(jì)算出受力最大螺栓的拉力或剪力，即可按強(qiáng)度條件計(jì)算出螺栓的小徑件計(jì)算出螺栓的小徑d1(或螺栓桿直徑或螺栓桿直徑d0)。由所計(jì)算出。由所計(jì)算出的的d1，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)即可查出相應(yīng)的螺栓大徑，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)即可查出相應(yīng)的螺栓大徑d。2.由螺栓大徑由螺栓大徑d ，根據(jù)標(biāo)

20、準(zhǔn)，查出全部螺紋連接件的尺，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，查出全部螺紋連接件的尺寸和相應(yīng)的代號(hào)。寸和相應(yīng)的代號(hào)。3.完成設(shè)計(jì)。完成設(shè)計(jì)。 螺栓聯(lián)接中的單個(gè)螺栓受力分為軸向載荷（受拉螺栓聯(lián)接中的單個(gè)螺栓受力分為軸向載荷（受拉螺栓）和橫向載荷（受剪螺栓）兩種。螺栓）和橫向載荷（受剪螺栓）兩種。螺栓聯(lián)接的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則螺栓聯(lián)接的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 受拉力作用的普通螺栓聯(lián)接，其主要失效形式是螺受拉力作用的普通螺栓聯(lián)接，其主要失效形式是螺紋部分的塑性變形或斷裂，經(jīng)常裝拆時(shí)也會(huì)因磨損而發(fā)紋部分的塑性變形或斷裂，經(jīng)常裝拆時(shí)也會(huì)因磨損而發(fā)生滑扣，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是生滑扣，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或者疲勞拉伸強(qiáng)保證螺栓的靜力或者疲

21、勞拉伸強(qiáng)度；度； 受剪切作用的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，因此其主要失受剪切作用的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，因此其主要失效形式是螺栓桿被剪斷，螺桿或者被聯(lián)接件的孔壁被壓效形式是螺栓桿被剪斷，螺桿或者被聯(lián)接件的孔壁被壓潰，故其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：潰，故其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：保證螺栓被聯(lián)接件具有足夠保證螺栓被聯(lián)接件具有足夠的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。 針對(duì)不同零件的不同失效形式，分別擬定針對(duì)不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算方法，則失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)其設(shè)計(jì)計(jì)算方法，則失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。和出發(fā)點(diǎn)。1 1、失效形式和原因、失效形式和原因 a a）失效形式）失效形式 工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效

22、工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效p受拉螺栓受拉螺栓螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂或斷裂p受剪螺栓受剪螺栓螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷被剪斷 b b）失效原因：應(yīng)力集中）失效原因：應(yīng)力集中 應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程 2、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路p受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度p受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度一、受拉螺栓的強(qiáng)度計(jì)算一、受拉螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 （一）、松螺栓聯(lián)接（一）、松螺栓聯(lián)接 如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，只有工作載荷如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，只有

23、工作載荷F F起拉伸起拉伸作用。強(qiáng)度條件為：作用。強(qiáng)度條件為：松螺栓連接松螺栓連接 當(dāng)承受軸向工作當(dāng)承受軸向工作載荷載荷F (N)時(shí)，其時(shí)，其強(qiáng)度條件為強(qiáng)度條件為設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式： Fd41 )1110(421dF計(jì)算出計(jì)算出d d1 1后，再按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱直徑。后，再按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱直徑。F F 分析分析（二）、緊螺栓聯(lián)接（二）、緊螺栓聯(lián)接1 1、只受預(yù)緊力作用的螺栓、只受預(yù)緊力作用的螺栓 緊螺栓聯(lián)接裝配時(shí)需要將螺母擰緊，在擰緊力矩作緊螺栓聯(lián)接裝配時(shí)需要將螺母擰緊，在擰緊力矩作用下，螺栓受到預(yù)緊力產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用，同時(shí)還用下，螺栓受到預(yù)緊力產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用，同時(shí)還受到螺紋副中摩擦

24、阻力矩受到螺紋副中摩擦阻力矩T1T1所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用，所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用，即螺栓處于彎扭組合變形狀態(tài)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)即螺栓處于彎扭組合變形狀態(tài)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)M10 M10 M68 M68的鋼制普通螺栓，只按拉伸強(qiáng)度計(jì)算，的鋼制普通螺栓，只按拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并并將所受拉力增大將所受拉力增大30%30%來(lái)考慮剪切應(yīng)力的影響來(lái)考慮剪切應(yīng)力的影響。緊螺栓連接緊螺栓連接 421dFo21232111tg()22tg()164aatFdFTdddWd工件工件 受壓受壓(Fo)當(dāng)當(dāng)擰緊擰緊時(shí)時(shí)螺栓螺栓受拉受拉(Fo)拉力拉力Fo扭矩扭矩T1 復(fù)合應(yīng)力復(fù)合應(yīng)力拉應(yīng)力拉應(yīng)力e當(dāng)量應(yīng)力當(dāng)量應(yīng)力扭剪應(yīng)力扭

25、剪應(yīng)力 第四強(qiáng)度理論第四強(qiáng)度理論223 e 對(duì)于對(duì)于M10M68的普通螺紋，取的普通螺紋，取d1、d2和和的平的平均值，并取均值，并取tg=f=0.15，得，得0.5。則當(dāng)量應(yīng)。則當(dāng)量應(yīng)力力e為為 故螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件為故螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件為 3 . 15 . 0332222 ）（e 43 . 121dFoe考慮扭剪應(yīng)力考慮扭剪應(yīng)力設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式： aFd3 . 141 如圖如圖所所示，緊螺栓聯(lián)接受橫向示，緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷。普通螺栓與螺栓孔之間工作載荷。普通螺栓與螺栓孔之間有間隙，它是靠接合面間的摩擦力有間隙，它是靠接合面間的摩擦力來(lái)承受工作載荷的。工作時(shí)，只有來(lái)承受工作載

26、荷的。工作時(shí)，只有當(dāng)接合面間摩擦力足夠大時(shí)，才能當(dāng)接合面間摩擦力足夠大時(shí)，才能保證被聯(lián)接件不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。保證被聯(lián)接件不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。FRFRFRFR/2FR/2F0F0F0F01m2m2 2、承受橫向外載荷的緊螺栓連接、承受橫向外載荷的緊螺栓連接因此，螺栓的預(yù)緊力因此，螺栓的預(yù)緊力F0應(yīng)為應(yīng)為 式中：式中：z為聯(lián)接螺栓數(shù)目；為聯(lián)接螺栓數(shù)目；f為接合面間的摩擦系數(shù)，對(duì)于鋼和鑄鐵，為接合面間的摩擦系數(shù)，對(duì)于鋼和鑄鐵，f=0.15 0.2；m為摩擦接合面數(shù)；為摩擦接合面數(shù)；FR為橫向載荷，為橫向載荷，N；Kf為可靠性系數(shù)或稱防滑系數(shù)，通常為可靠性系數(shù)或稱防滑系數(shù)，通常Kf = 1.11.3。

27、N 0zfmFRKFf 按上式求出預(yù)緊力按上式求出預(yù)緊力F0后，再按式后，再按式計(jì)算螺栓強(qiáng)度即可。計(jì)算螺栓強(qiáng)度即可。根據(jù)根據(jù)d1d1，按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱直徑。，按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱直徑。 43 . 121dFae aFd3 . 141 0aCFFFmf受受橫橫向向工工作作載載荷荷F F的的螺螺栓栓強(qiáng)強(qiáng)度度u 可靠性系數(shù)可靠性系數(shù) C=1.11.3， um為接合面數(shù)目。為接合面數(shù)目。 從上式可以計(jì)算，當(dāng)摩擦系數(shù)從上式可以計(jì)算，當(dāng)摩擦系數(shù)f =0.15、可、可靠性系數(shù)靠性系數(shù)1.2、 結(jié)合面數(shù)目結(jié)合面數(shù)目m =1時(shí)，時(shí)，F(xiàn)08F。即預(yù)緊力應(yīng)為橫向工作載荷的。即預(yù)緊力應(yīng)為橫向工作載荷的8倍，倍，所

28、以螺栓連接靠摩擦力來(lái)承擔(dān)橫向載荷時(shí)，所以螺栓連接靠摩擦力來(lái)承擔(dān)橫向載荷時(shí)，其尺寸是較大的。其尺寸是較大的。 為了避免上述缺點(diǎn)，可用鍵、套筒或銷承為了避免上述缺點(diǎn)，可用鍵、套筒或銷承擔(dān)橫向工作載荷，而螺栓僅起連接作用，擔(dān)橫向工作載荷，而螺栓僅起連接作用，如下圖。如下圖。（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）普通螺栓靠摩擦力來(lái)承受橫向工作載荷需要很大普通螺栓靠摩擦力來(lái)承受橫向工作載荷需要很大的預(yù)緊力，為了防止螺栓被拉斷，需要較大的螺栓直徑，的預(yù)緊力，為了防止螺栓被拉斷，需要較大的螺栓直徑，這將增大聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸。這將增大聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸。 對(duì)橫向工作載荷較大的螺栓聯(lián)接，可采用輔助結(jié)構(gòu)，對(duì)橫向工作載荷較大的螺栓聯(lián)接，可采用

29、輔助結(jié)構(gòu)，如圖如圖所所示，用鍵、套筒和銷等抗剪切件來(lái)承受橫向載荷，示，用鍵、套筒和銷等抗剪切件來(lái)承受橫向載荷，這時(shí)，螺栓僅起一般聯(lián)接作用，不受橫向載荷，聯(lián)接的這時(shí)，螺栓僅起一般聯(lián)接作用，不受橫向載荷，聯(lián)接的強(qiáng)度應(yīng)按鍵、套筒和銷的強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。強(qiáng)度應(yīng)按鍵、套筒和銷的強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。 用鍵、套筒和銷承受橫向載荷用鍵、套筒和銷承受橫向載荷 3 3、承受軸向靜載荷的緊螺栓連接、承受軸向靜載荷的緊螺栓連接二、受剪螺栓的強(qiáng)度計(jì)算二、受剪螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無(wú)間隙，由光桿直接特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無(wú)間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來(lái)傳遞外載荷承受擠壓和剪切來(lái)傳遞外載荷FsFs進(jìn)

30、行工作進(jìn)行工作鉸制孔用螺栓受力特點(diǎn)：鉸制孔用螺栓受力特點(diǎn)：螺栓受載前后不需預(yù)緊，橫向螺栓受載前后不需預(yù)緊，橫向載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。擠壓強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件： Pmin0P LdF剪切強(qiáng)度條件：剪切強(qiáng)度條件： mdF204注意：注意：若軸向工作載荷若軸向工作載荷F在在0 F間周期性間周期性變化，則螺栓所受總拉伸載荷應(yīng)在變化，則螺栓所受總拉伸載荷應(yīng)在F0 Fa間變化。受變載荷螺栓的粗略計(jì)算可按總間變化。受變載荷螺栓的粗略計(jì)算可按總拉伸載荷拉伸載荷Fa進(jìn)行，其強(qiáng)度條件仍為下面公進(jìn)行，其強(qiáng)度條件仍為下面公式，所不同的是許用應(yīng)力應(yīng)按表式，

31、所不同的是許用應(yīng)力應(yīng)按表7-6和表和表7-7在變載荷項(xiàng)內(nèi)查取。在變載荷項(xiàng)內(nèi)查取。43.121dFae螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的常用材料為低碳鋼、中碳鋼，如螺栓的常用材料為低碳鋼、中碳鋼，如Q215、Q235、 10、35和和45鋼，重要和特鋼，重要和特殊用途的螺紋連接件可采用殊用途的螺紋連接件可采用15Cr、40Cr、30CrMnSi等力學(xué)性能較高的合金鋼。各等力學(xué)性能較高的合金鋼。各種材料的力學(xué)性能見(jiàn)教材表種材料的力學(xué)性能見(jiàn)教材表7-3.螺紋連接螺紋連接的許用應(yīng)力及安全系數(shù)見(jiàn)表的許用應(yīng)力及安全系數(shù)見(jiàn)表7-4和表和表7-5。螺紋連接件的性能等級(jí)如下表。螺紋連接件的性能等級(jí)如

32、下表。表表7-57-5表表7-47-4表表7-57-5螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)p連接接合面的幾何形狀通常設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的連接接合面的幾何形狀通常設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。簡(jiǎn)單幾何形狀。p螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理。螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理。p螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。p同一螺栓組連接中各螺栓的直徑、長(zhǎng)度和材同一螺栓組連接中各螺栓的直徑、長(zhǎng)度和材料均應(yīng)相同。分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目料均應(yīng)相同。分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取應(yīng)取4 4、6 6、8 8等偶數(shù)。等偶數(shù)。p避免螺栓承受偏心載荷。避免螺栓承受偏心載荷。螺栓組聯(lián)接受力分析與計(jì)算螺

33、栓組聯(lián)接受力分析與計(jì)算目的：求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，目的：求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。假設(shè)：假設(shè)：（1 1）所有螺栓均相同，而且剛度和預(yù)緊力均相同；所有螺栓均相同，而且剛度和預(yù)緊力均相同； （2 2）螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合；）螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合； （3 3）受載后連接接合面仍保持為平面；）受載后連接接合面仍保持為平面； （4 4）被聯(lián)接件為剛體；）被聯(lián)接件為剛體； （5 5）各零件的變形在彈性范圍內(nèi)。）各零件的變形在彈性范圍內(nèi)。一、承受軸向載荷一、承受軸向載荷 時(shí)時(shí)FFPFF

34、 當(dāng)當(dāng) 通過(guò)螺栓組形心通過(guò)螺栓組形心時(shí)，各螺栓所受的工作載荷 相等。FF則zFF螺栓個(gè)數(shù)螺栓個(gè)數(shù)注：如 不通過(guò)螺栓組的形心，應(yīng)向形心平移后再計(jì)算。F四種典型情況四種典型情況：（：（1 1）受軸向載荷）受軸向載荷； （2 2）受橫向載荷受橫向載荷； （3 3）受扭轉(zhuǎn)力矩；）受扭轉(zhuǎn)力矩； （4 4）受傾翻力矩。）受傾翻力矩。 二、二、受橫向載荷受橫向載荷 時(shí)時(shí)sF1）用受拉螺栓 螺栓預(yù)緊后在被聯(lián)接件的接觸面上產(chǎn)生正壓力，靠由此產(chǎn)生的摩擦力承受 。sF 保證被聯(lián)接件不相對(duì)滑動(dòng)，須滿足：ssKFmzF則所需預(yù)緊力為mzKFFss式中：K可靠性系數(shù)， 結(jié)合面的摩擦因數(shù)。 m結(jié)合面數(shù)。s注：為減小螺栓直徑

35、，可采用減載措施。說(shuō)明FFFFb)a)sFsFsFsF2）用受剪螺栓FFFFb)a)FFFFb)a)sFsF 通過(guò)螺栓組形心時(shí)，在前述假設(shè)下，各螺栓承受的橫向力 相等。 則sFsFzFFss注：a) 不通過(guò)螺栓組形心時(shí)，向形心平移后再計(jì)算。sFb) 沿 方向上的受剪螺栓個(gè)數(shù)不宜過(guò)多。sF三、承受轉(zhuǎn)矩三、承受轉(zhuǎn)矩 T 時(shí)時(shí)1）用受拉螺栓 靠結(jié)合面上的摩擦力承受T 。 保證底板在 T 作用下不轉(zhuǎn)動(dòng)，須滿足zsssrFrFrF 21KT則所需預(yù)緊力F)(21zsrrrKT OT1r2rFsFs式中：K可靠性系數(shù)， 結(jié)合面的摩擦因數(shù)。 s2sF2）用受剪螺栓 在前述假設(shè)下，各螺栓所受的工作剪力 與其中

36、心到底板中心的距離 成正比。siFir底板的靜力平衡方程為TrFrFrFzszss 2211聯(lián)立兩式求解，得最大工作剪力22221maxmaxzsrrrTrF zszssrFrFrF 2211即OT1r2r1sF四、受傾翻力矩 M 時(shí)MO1F2F3F4F3r1r2r4r 在 M 作用下，底板有繞通過(guò)螺栓組形心的軸線 O 轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。 在前述假設(shè)下，各螺栓所受的工作拉力 與其中心到翻轉(zhuǎn)軸線的距離 成正比。iFirzzrFrFrF 2211即底板的靜力平衡方程為MrFrFrFzz 2211聯(lián)立兩式求解，得最大工作拉力22221maxmaxzrrrMrF 0minPWMAFz為防止結(jié)合面受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：maxPPWMAFz為防止結(jié)合面受壓最大處被壓潰，要求：式中：A結(jié)合面的面積（mm2）。W結(jié)合面的抗彎截面模量（mm3）。許用擠壓應(yīng)力（Mpa）。p注： 實(shí)際中，螺栓組往往同時(shí)承受兩種或兩種以上的載荷。螺栓組聯(lián)接受力分析與計(jì)算例：如圖所示的支架受 F 力。MABFOOHFVFHFVF 將 F 力分解并向螺栓組形心及結(jié)合面平移，得：軸向載荷 橫向載荷翻轉(zhuǎn)力矩HFVFBFAFMHV設(shè)計(jì)中，需要防止如下四種可能的失效形式：上沿開(kāi)縫；下沿壓潰支架下滑； 需要足夠大的 。 F螺栓拉斷； 需要足夠大的螺栓直徑 。1d0minpmaxpp提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)