1、第九章 螺紋聯(lián)接設(shè)計,教學基本要求,重點與難點分析,典型例題分析,自測試題,教學基本要求,本章以圓柱螺紋的基本參數(shù)，工程中常用螺紋，螺紋連接的基本類型，螺紋副的受力分析、效率、自鎖，螺紋連接的預(yù)緊、防松及螺栓連接強度計算為主要介紹的內(nèi)容，螺旋傳動只做一般介紹。,1. 掌握螺紋的一般知識，如螺紋的類型、圓柱螺紋的基本參數(shù)、螺紋連接的基本類型(螺栓連接、螺釘連雙頭螺柱連接和緊定螺釘)，連接的結(jié)構(gòu)特點及其應(yīng)用場合，螺紋連接件的類型和國家標準，能根據(jù)連接類型正確選用連接件。,2 .了解松螺栓連接和緊螺栓連接的概念，螺紋連接預(yù)緊與防松的目的、方法，預(yù)緊力的大小及其控制。掌握各種螺紋連接防松方法的工作原理

2、、特點和應(yīng)用場合，能根據(jù)具體情況選用合適的防松措施。,3 .能夠根據(jù)螺栓的受力情況，針對其主要失效形式確定螺栓連接的設(shè)計準則和強度計算條件，確定螺栓的直徑；了解螺栓常用材料及強度等級。,4.了解影響螺栓連接強度的因素及提高螺栓連接強度的措施。,5.了解螺旋傳動的主要特點及應(yīng)用場合。,重點與難點分析,本章重點：螺紋連接設(shè)計，即螺紋連接的預(yù)緊、防松和螺栓連接的強度計算； 本章難點：為受軸向外載荷作用的緊螺栓連接設(shè)計。,普通緊螺栓連接強度條件中均有1.3 ，其物理意義在于，緊螺栓連接由于需要擰緊螺母而使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合載荷下，工作螺栓受拉應(yīng)力和切應(yīng)力的復(fù)合應(yīng)力。,受橫向載荷作用的緊螺栓連接，

3、載荷由接合面的摩擦力平衡，為使連接可靠，避免接合面發(fā)生相互滑移，取可靠性系數(shù)Kf=1.11.3，螺栓的載荷為其,所受預(yù)緊力Fp Kf .F/m.f，無論載荷是否變化，載荷或有或無，一旦連接完成，它的大小始終不變。,受軸向外載荷作用的緊螺栓連接設(shè)計，難點在于螺栓總載荷的計算，其總載荷的大小主要受連接的性質(zhì)、工作載荷大小及性質(zhì)的影響?？傒d荷可用兩種方法求得：,1. F0= Fp+F 使用本公式的關(guān)鍵在于,根據(jù)連接的性質(zhì)確定殘余預(yù)緊Fp 的大小，一般連接FP= (0.2 0.6) F ；F 為變載荷時FP=(0.6 1.0) F；F 為沖擊載荷時FP=(1.0 1.5) F ；壓力容器或重要連接FP

4、=(1.5 1.8)F。,2. ，使用本公式的關(guān)鍵在于根據(jù)連接性質(zhì)確定預(yù)緊力的大小， ，而連接件的剛度c1 和被連接件的剛度c2 分別與各自的材料、結(jié)構(gòu)等有關(guān)。,典型例題分析,螺紋連接設(shè)計時，需要解決的主要問題為：根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，選擇合適的連接類型和螺紋連接件，分析連接的受載情況確定計算準則和強度條件；根據(jù)強度條件及國家標準，確定螺栓公稱尺寸，根據(jù)被連接件的尺寸，按照國家標準，,確定其它螺紋連接件尺寸（及個別非標準螺紋連接件除外）；定出螺紋連接件的標記。解題的一般步驟為：,1. 確定螺栓強度計算載荷 當采用普通螺栓連接時，首先根據(jù)連接的可靠性要求(連接的緊密性要求，結(jié)合面不滑移，

5、結(jié)合面不壓潰，結(jié)合面不出現(xiàn)間隙等條件)確定螺栓所需的預(yù)緊力或總拉力。,2. 確定螺栓的許用應(yīng)力 對控制預(yù)緊力的普通螺栓、鉸制孔用螺栓以及松螺栓連接，在校核強度時，許用應(yīng)力可直接從有關(guān)表格中查取和確定；但對不控制預(yù)緊力的緊螺栓連接，因許用應(yīng)力的安全系數(shù)與螺栓的直徑有關(guān)，而直徑為未知，所以在設(shè)計時，應(yīng)先假定螺栓的直徑范圍，選取許用安全系數(shù)，確定許用應(yīng)力，在強度計算結(jié)束后，將計算結(jié)果與假設(shè)條件進行比較，根據(jù)二者的差異大小進行必要的調(diào)整。,3. 強度計算 按設(shè)計準則和強度條件求出螺栓危險斷面的直徑(或校核螺栓的強度)，并從相關(guān)資料中查取該螺栓的公稱直徑及其它尺寸。注意：緊螺栓連接計算時公式中的1.3

6、的含義。,如圖所示，有一鋼制氣缸， 缸體與缸蓋采用6 個M12 的螺栓連接，螺栓的材料 為Q235 ，裝配時控制預(yù) 緊力，氣缸內(nèi)的壓強P=0.5MPa ，考慮密封性要求FP1.6F。假設(shè)螺栓的相對剛度C1/(C1+C2)=0.2，被連接件的相對剛度C1/(C1+C2)=0.8 ,氣缸內(nèi)徑D=100mm。 試確定此連接所需要的預(yù)緊力FP？,解：此連接螺栓組所受的載荷為預(yù)緊力和軸向工作載荷，屬于緊螺栓連接，工作時缸體和缸蓋的接合面之間必須保持足夠的壓緊力，以防漏氣。本例中的螺栓連接可能出現(xiàn)的失效形式有：(1) 螺栓靜強度不足導(dǎo)致螺栓發(fā)生塑性變形或被拉斷；(2) 殘余預(yù)緊力不足導(dǎo)致失去連接的緊密性而

7、漏氣。因此本例題的計算應(yīng)從保證螺栓有足夠的強度及連接有足夠的殘余預(yù)緊力兩方面出發(fā)。,1.單個螺栓所受的工作載荷,氣缸工作面積為,單個螺栓所承受工作載荷為,2.單個M12 螺栓所允許的最大拉力,查機械設(shè)計手冊可知M12的螺栓d1=10.106mm， 由螺栓精度等級為4.6，查表9-5 得S=240MPa 查表9-4 得S=1.5, =S/S=240/1.5=160 MPa。,由強度條件,得,3.確定預(yù)緊力允許的范圍,(1) 根據(jù)螺栓的靜強度條件確定螺栓允許的最大預(yù)緊力,由,得,(2) 根據(jù)螺栓連接緊密性要求(FP 1.6F )允許的最小預(yù)緊力,由,得,則每個螺栓的預(yù)緊力應(yīng)控制在以下范圍內(nèi),即,自

8、測試題,一、 判斷題（正確:；錯誤:F）,1.梯形螺紋主要用于連接。,2.三角形螺紋的導(dǎo)程角 等于牙型角。,3.三角形螺紋的傳動效率低于梯形螺紋。,答 案,4. 單線普通三角螺紋主要用于連接。,5. 普通螺栓連接適用于被連接件不太厚且兩邊均有操作空間的場合。,6. 對于重要的連接不控制預(yù)緊力時, 一般不選用小于M12 M16 的螺栓。,7. 緊螺栓連接強度條件中的1.3 是考慮緊螺栓連接中螺栓受拉的同時還受扭。,8. 受軸向載荷作用的緊螺栓其總載荷F0= FP+ F。,9. 有自鎖性的螺紋傳動效率高。,10. 機械式防松可用于重要且不易觀察到的機械裝置內(nèi)部。,答 案,二、 選擇題,1. 螺紋主

9、要用于連接。 A. 三角形螺紋 B. 梯形螺紋 C. 圓弧螺紋 D. 鋸齒形螺紋,2. 雙線螺紋的螺距P與導(dǎo)程S的關(guān)系為 。 . SP B. S=2P C. P=2S D. 4SP,3. 三角形螺紋與矩形螺紋相比其自鎖性 。 . 低 B. 高 C. 一樣 D. 不一定,4. 相同公稱直徑的普通粗牙螺紋與細牙螺紋相比，其自鎖性。 A. 低 B. 高 C. 一樣 D. 不一定,答 案,5.在下列四種具有相同公稱直徑、相同螺距并采用相同配對材料的螺旋副中，傳動效率最高的是。 A. 單線三角形螺旋副 B. 單線梯形螺旋副 C. 雙線矩形螺旋副 D. 雙線梯形螺旋副,6.下列防松方法中 為靠摩擦力防松。

10、 .槽型螺母配合開口銷 B. 彈簧墊圈 C. 串聯(lián)鐵絲 D. 止退墊圈,7.受橫向載荷作用的普通螺栓連接的工作原理是。 連接接合面摩擦力平衡外載荷 螺栓受剪平衡外載荷 螺栓受擠壓平衡外載荷 螺栓的預(yù)緊力平衡外載荷,答 案,8.受橫向載荷作用的鉸制孔用螺栓連接的工作原理是 。 A. 連接接合面摩擦力平衡外載荷 B. 螺栓受剪切和螺桿受擠壓平衡外載荷 C. 附加減載裝置平衡外載荷 D. 螺桿受擠壓平衡外載荷,9.普通緊螺栓連接其螺桿所受的載荷為。 A. 拉伸載荷 B. 拉伸和扭轉(zhuǎn)聯(lián)合載荷 C. 預(yù)緊力和工作載荷 D. 橫向剪切載荷,答 案,10.鋼制螺釘旋入鋼制被連接件,螺釘?shù)淖钚⌒腴L度 。 A. 等于螺釘?shù)墓Q直徑 B. 等于公稱直徑的1.251.5 倍 C. 等于公稱直徑的1.52.5 倍 D. 無嚴格要求,三、 填空題,1.工程上常用螺紋有、及等。,2.圓柱形螺紋的直徑參數(shù)有、。,3.螺紋的自鎖條件為。,答 案,4.螺紋連接的基本類型有、。,5.螺釘連接和雙頭螺柱連接的螺紋旋合深度與及有關(guān)。,6.裝配時需要擰緊螺母的連接為連接,螺栓受力和作用。,7.擰動螺母時加在扳手上的力矩要克服和。,8.螺栓預(yù)緊力和擰緊力矩之間的簡化關(guān)系式為。,9.