螺纹联接的强度计算

§5-1螺纹§5-5螺纹联接的强度计算§5-8提高螺栓联接强度的措施§5-7螺纹联接件的材料及许用应力§5-9螺旋传动§5-3螺纹联接的预紧§5-2螺纹联接的类型和标准联接件第5章螺纹联接和螺旋传动§5-4螺纹联接的防松§5-6螺纹组联接的设计联接的分类:动联接：静联接：静联接可拆联接：不可拆联接：过盈联接不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接即各种运动副。在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。如螺纹联接、键联接等。如铆接、焊接、胶接等。联接概述螺栓联接联接概述铆接联接概述焊接的齿轮结构焊接焊接的减速箱体联接概述联接概述键联接联接概述§5-1螺纹§5-5螺纹联接的强度计算§5-8提高螺栓联接强度的措施§5-7螺纹联接件的材料及许用应力§5-9螺旋传动§5-3螺纹联接的预紧§5-2螺纹联接的类型和标准联接件第5章螺纹联接和螺旋传动§5-4螺纹联接的防松§5-6螺纹组联接的设计一、螺纹的形成d2螺旋线－－一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹－－一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹§5-1螺纹螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。二、螺纹的分类螺旋千斤顶§5-1螺纹矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º按螺纹的牙型分:用于传动：矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹用于联接：三角形螺纹（牙形角55º或60º）§5-1螺纹§5-1螺纹三角形螺纹按母体形状分:圆柱螺纹圆锥螺纹管螺纹普通螺纹牙形角为60º，管螺纹牙形角55º三角形螺纹普通螺纹α=60˚管螺纹α=55˚普通螺纹以大径d为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。60˚Pd粗牙dP细牙dP细牙普通螺纹:三角形螺纹§5-1螺纹表10-1直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸mm30.52.6752.459公称直径（大径）粗牙细牙Dd螺距P中径D2d2小径D2d2螺距P40.73.5453.24250.83.5454.1340.350.5615.3504.91881.257.1886.647101.59.0268.3761.25,10.75121.7510.86310.1061.5,1.250.5(14)212.70111.8351.5,116214.70113.835(18)2.516.37615.294202.518.37617.294(20)2.520.37619.29424322.05220.752(27)325.05223.752303.527.72726.2112,1.5,1注：括号内的公称直径为第二系列H=0.866Pd2=d-0.6495Pd1=d-1.0825PD1、d1----内、外螺纹小径D2、d2----内、外螺纹中径D、d----内、外螺纹大径P----螺距标记示例：M24(粗牙普通螺纹、直径24、螺距3)M24X1.5(细牙普通螺纹,直径24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4DdD2d2D1d1P/2P/430˚60˚90˚60˚Pd粗牙dP细牙dP细牙粗牙螺纹应用最广细牙螺纹的优点：小径大、强度高、升角小、自锁性好，缺点：不耐磨易滑扣。应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。§5-1螺纹用螺纹密封的管螺纹管螺纹公称直径----管子的公称通径。强调与普通螺纹不同非螺纹密封的管螺纹55˚dd2d1P55˚dd2d1Pφ2φ§5-1螺纹梯形螺纹：梯形锯齿形30º3º30º为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角β比三角形螺纹的要小得多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙，应用较广。锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。锯齿形螺纹:常用于传动。β=15ºβ=3º§5-1螺纹按螺纹的旋向分:§5-1螺纹右旋螺纹左旋螺纹按螺旋线的根数分:n≤4多线螺纹单线螺纹PSS=2PPSPS=P三、普通螺纹的主要参数大径d－－螺纹的公称直径。小径d1－－用于联接的强度计算。中径d2－－用于联接的几何计算。d1d2d§5-1螺纹牙型角α，牙侧角ββαβP/2P/2螺距P线数n导程S－－S=nP。升角ψ2dnPtgd1d2dψSPπd2Sψ§5-1螺纹d2PS§5-1螺纹§5-5螺纹联接的强度计算§5-8提高螺栓联接强度的措施§5-7螺纹联接件的材料及许用应力§5-9螺旋传动§5-3螺纹联接的预紧§5-2螺纹联接的类型和标准联接件第5章螺纹联接和螺旋传动§5-4螺纹联接的防松§5-6螺纹组联接的设计一、螺纹联接的基本类型1.螺栓联接分为：普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接普通螺栓铰制孔用螺栓应用广泛§5-2螺纹联接的类型与标准联接件普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接相同：均为通孔，装拆较薄件注意制图、结构的关系孔与螺杆之间留有间隙螺杆与孔壁接触有配合，成本高：螺杆精度、用铰刀铰孔§5-2螺纹联接的类型与标准联接件凸缘联轴器:铰制孔螺栓普通螺栓对中榫§5-2螺纹联接的类型与标准联接件2.双头螺柱联接3.螺钉联接可经常装拆不可经常装拆相同：一个为非通孔，装拆较厚件注意制图、结构的关系§5-2螺纹联接的类型与标准联接件4.紧定螺钉联接★1～4种类型螺纹联接的结构改错§5-2螺纹联接的类型与标准联接件平端紧定螺钉锥端紧定螺钉圆柱端紧定螺钉其它：地脚螺栓吊环螺栓T形槽螺栓§5-2螺纹联接的类型与标准联接件二、标准螺纹联接件§5-2螺纹联接的类型与标准联接件六角头螺栓LL0d精度分A、B、C三级，通用机械中多用C级。螺纹有粗牙和细牙之分。细牙螺纹用于细小零件、薄壁零件或受冲击有变载荷的联接。§5-2螺纹联接的类型与标准联接件两端螺纹可相同或不同，螺柱可带退刀槽或制成腰杆，也可制成全螺纹。双头螺柱B型bldA型bld§5-2螺纹联接的类型与标准联接件螺钉头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。§5-2螺纹联接的类型与标准联接件紧定螺钉锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中，适用于紧定空心轴上的零件位置。90º§5-2螺纹联接的类型与标准联接件自攻螺钉头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。§5-2螺纹联接的类型与标准联接件六角螺母根据厚度分为标准螺母和薄型螺母两种。制造精度分为A、B、C三级，分别与相同级别的螺柱配合使用。§5-2螺纹联接的类型与标准联接件圆螺母与止动垫圈圆螺母常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。bb§5-2螺纹联接的类型与标准联接件垫圈平垫圈分为A级和C级两种。用于同一螺纹直径的垫圈又分为特大、大、普通和小的四种规格，特大垫圈主要在铁木结构上使用。斜垫圈只用于倾斜的支承面上。§5-1螺纹§5-5螺纹联接的强度计算§5-8提高螺栓联接强度的措施§5-7螺纹联接件的材料及许用应力§5-9螺旋传动§5-3螺纹联接的预紧§5-2螺纹联接的类型和标准联接件第5章螺纹联接和螺旋传动§5-4螺纹联接的防松§5-6螺纹组联接的设计☻预紧力☻预紧的目的大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。增加联接的可靠性和紧密性。拧紧后，螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%☻预紧力的确定原则：TFaFa碳素钢螺栓01(0.6~0.7)SFAs01(0.5~0.6)SFAs合金钢螺栓§5-3螺纹联接的预紧T预紧力的控制：§5-3螺纹联接的预紧测力矩扳手定力矩扳手注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。预紧力和预紧力矩之间的关系：dFT02.0§5-1螺纹§5-5螺纹联接的强度计算§5-8提高螺栓联接强度的措施§5-7螺纹联接件的材料及许用应力§5-9螺旋传动§5-3螺纹联接的预紧§5-2螺纹联接的类型和标准联接件第5章螺纹联接和螺旋传动§5-4螺纹联接的防松§5-6螺纹组联接的设计☻螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动。☻按工作原理可分为三类：1.摩擦防松对顶螺母自锁螺母防松§5-4螺纹联接的防松弹簧垫圈尼龙圈锁紧螺母§5-4螺纹联接的防松2.机械防松止动垫圈圆螺母用止动垫圈串联钢丝开口销与开槽六角螺母3.不可拆防松（铆冲；粘接；焊接）1~1.5P用冲头冲2~3点冲点防松法粘合法防松涂粘合剂§5-4螺纹联接的防松§5-1螺纹§5-5螺纹联接的强度计算§5-8提高螺栓联接强度的措施§5-7螺纹联接件的材料及许用应力§5-9螺旋传动§5-3螺纹联接的预紧§5-2螺纹联接的类型和标准联接件第5章螺纹联接和螺旋传动§5-4螺纹联接的防松§5-6螺纹组联接的设计分析步骤：①对螺栓组进行受力分析②确定受力最大的螺栓及其所受的力③对单个螺栓进行强度计算一、概述大多数机械中，螺栓都是成组使用的。§5-5螺纹联接的强度计算FFTM二、单个螺栓联接的强度计算§5-5螺纹联接的强度计算☻普通螺栓联接单个螺栓承受轴向力Fa☻铰制孔用螺栓联接单个螺栓承受横向力FFaFaFFd0§5-5螺纹联接的强度计算（一）普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算★失效形式：★计算准则：★紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算★Fa=F0的情况★Fa←F0＋F工作的情况FaFa（一）普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算§5-5螺纹联接的强度计算★失效形式：螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或拉断。90％的螺栓为疲劳断裂★计算准则：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。%15%20%65§5-5螺纹联接的强度计算（一）普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算★失效形式：★计算准则：★紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算★Fa=F0的情况★Fa←F0＋F工作的情况FaFaFaFa/2Fa/2松螺栓联接强度计算214aFdss14[]aFds即Fa——工作拉力，单位：N；d1——螺栓危险截面的直径，单位：mm；[σ]——螺栓材料的许用拉应力，单位：MPa。§5-5螺纹联接的强度计算螺栓与螺母的其他尺寸（螺纹牙、螺栓头、光杆）和螺母、垫片等，是根据等强度原则及经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。可按螺栓大径d由标准选取§5-5螺纹联接的强度计算（一）普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算★失效形式：★计算准则：★紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算★Fa=F0的情况★Fa←F0＋F工作的情况FaFa§5-5螺纹联接的强度计算★紧螺栓联接强度计算螺栓受轴向拉力Fa和螺纹摩擦力矩T1的双重作用。214aFds0.5s拉应力：扭转切应力：ca2141.3aFdss22ca31.3sss按第四强度理论进行拉扭合成：★强度条件：★记住：1.3系数的由来T1FaFaFaFa§5-5螺纹联接的强度计算（一）普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算★失效形式：★计算准则：★紧螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算★Fa=F0的情况★Fa←F0＋F工作的情况FaFa∴∑Ff≥F∑0(1)szKfFFiKs－防滑系数，Ks=1.1~1.3。螺栓组预紧→Ks工作原理：预紧力F0压紧被联接件→结合面上产生摩擦力Ff→由摩擦力与外载荷F∑平衡z－螺栓个数i－接合面数§5-5螺纹联接的强度计算①★螺栓组受横向载荷FΣ0ca21(2)41.3FdssFa=F0的情况强度计算FΣF/2F/2F0F0F0F0螺栓组预紧工作原理：→预紧力F0压紧被联接件→结合面上产生摩擦力Ff→摩擦阻力矩Tf与外载荷T平衡§5-5螺纹联接的强度计算②★螺栓组受转矩T12zs000(1)FfFfFrKfTrr0ca21(2)41.3Fdss强度计算：TrifF0fF0如：凸缘联轴器:§