1、 第第5章章 螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng) 第第5章章 螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋傳動(dòng)51 螺紋螺紋52 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件53 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊55 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)57 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力58 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施59 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)54 螺紋連接的防松螺紋連接的防松56 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成一、螺紋的形成5-1 螺螺 紋紋d2螺旋線螺旋線-一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表

2、面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋螺紋-一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋潘存云教授研制矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330潘存云教授研制潘存云教授研制 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分右旋螺紋右旋螺紋潘存云

3、教授研制左旋螺紋左旋螺紋 潘存云教授研制按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線根數(shù)分按螺旋線根數(shù)分 單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S =nP 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線根數(shù)分按螺旋線根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分 外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副潘存云教授研制外螺外螺紋紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向

4、分按螺紋的旋向分按螺旋線根數(shù)分按螺旋線根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分連接螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)連接螺紋連接螺紋潘存云教授研制傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋 潘存云教授研制 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線根數(shù)分按螺旋線根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋 潘存云教授研制3. .中徑中徑d2 d1d2d1. .大徑大徑d2. .小徑小徑 d14. .螺距螺距P。5.

5、 .導(dǎo)程導(dǎo)程S6. .螺紋升角螺紋升角 7. .牙型角牙型角 tg=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2SS = nP二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2 8. .接觸高度接觸高度 h h 普通螺紋：普通螺紋：大徑大徑d-公稱直徑公稱直徑，同，同d有多種螺距，其中有多種螺距，其中最大螺距最大螺距P-粗牙螺紋粗牙螺紋，其余，其余P-細(xì)牙螺紋。細(xì)牙螺紋。粗牙螺紋應(yīng)用最廣。粗牙螺紋應(yīng)用最廣。60螺紋的精度等級(jí)螺紋的精度等級(jí):A級(jí)級(jí)-公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合；公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合；B級(jí)級(jí)-受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接；受載較大

6、且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接；C級(jí)級(jí)-用于一般聯(lián)接，最常用。用于一般聯(lián)接，最常用。細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高。升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不耐磨、易滑扣。不耐磨、易滑扣。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙粗牙dP細(xì)牙細(xì)牙dP細(xì)細(xì)牙牙 潘存云教授研制潘存云教授研制梯形梯形螺紋：螺紋：梯梯 形形鋸齒形鋸齒形30330鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋:常用于傳動(dòng)。常用于傳動(dòng)。= 15= 3 粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基本尺寸粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基本尺寸見(jiàn)下表（或查

7、閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）。見(jiàn)下表（或查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）。螺紋的基本尺寸：螺紋的基本尺寸： 直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸 mm3 0.5 2.675 2.459 公稱直徑（大徑）公稱直徑（大徑） 粗粗 牙牙 細(xì)細(xì) 牙牙 D d 螺距螺距P 中徑中徑 D2 d2 小徑小徑 D2 d2 螺距螺距P 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1340.350.56 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5,

8、 1.25 0.5 (14) 2 12.701 11.835 1.5, 116 2 14.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 (20) 2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 (27) 3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 2, 1.5, 1注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列 H=0.866P d2=d-0.6495P d1=d-1.0825PD1、d1-內(nèi)、外螺紋小徑內(nèi)、外螺紋小徑 D2、d2-內(nèi)、外螺紋中徑內(nèi)、外螺紋中徑

9、D、d -內(nèi)、外螺紋大徑內(nèi)、外螺紋大徑 P-螺距螺距 標(biāo)記示例：標(biāo)記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑粗牙普通螺紋、直徑24、螺距、螺距3) M241.5(細(xì)牙普通螺紋細(xì)牙普通螺紋,直徑直徑24,螺距螺距1.5) PP/8P/8P/8H/4D dD2 d2 D1 d1 P/2P/430 60 9090 潘存云教授研制梯形螺紋基本尺寸梯形螺紋基本尺寸 mm標(biāo)記示例：標(biāo)記示例：Tr48 8( (梯形螺紋直徑梯形螺紋直徑48螺距螺距8)P h3=H4 ac 第第1系列系列 第第2系列系列 D2 d2 D1 螺距螺距 螺紋牙高螺紋牙高 牙頂間隙牙頂間隙 公稱直徑公稱直徑d 中中 徑徑 內(nèi)螺紋小徑內(nèi)螺紋小

10、徑 12 6.5 0.5 90、100 85、95 d-6 d-12 10 5.5 0.5 40、70、80 38、42、65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 48、52 46、50 d-4 d-8 4 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 5 2.75 0.25 24、28 22、26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 32、36 30、34 d-3 d-6 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外螺紋外螺紋dPR1R2 2D1D4H1D2 d2d3ac ca ac c3030 H4R2 2 潘存云教授研制dd2d1P用螺紋密封的管用螺紋密封的管螺紋螺紋普通細(xì)牙普通細(xì)牙螺紋螺紋管管螺紋螺

11、紋非螺紋密封管非螺紋密封管螺紋螺紋（圓柱管壁（圓柱管壁 = 55）用螺紋密封管用螺紋密封管螺紋螺紋（圓錐管壁（圓錐管壁 = 55）60圓錐管圓錐管螺紋螺紋公稱直徑公稱直徑-管子的公稱通徑。管子的公稱通徑。55 55 非螺紋密封的管非螺紋密封的管螺紋螺紋dd2d1P2 潘存云教授研制52 螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件一、一、 螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型1、螺栓連接、螺栓連接潘存云教授研制eaal1 1l1 1承受橫向載荷。螺紋余留長(zhǎng)度螺紋余留長(zhǎng)度l1 鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓孔與螺桿之孔與螺桿之間留有間隙間留有間隙靜載荷靜載荷l1=(0.30.5)d;變載荷變載

12、荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1d;螺紋伸出長(zhǎng)度螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(36) mm用于經(jīng)常拆裝處。用于經(jīng)常拆裝處。潘存云教授研制潘存云教授研制dd普通螺栓連接普通螺栓連接 潘存云教授研制潘存云教授研制2、螺釘連接、螺釘連接座端擰入深度座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：，當(dāng)螺孔材料為：aee3、雙頭螺柱連接、雙頭螺柱連接 被聯(lián)接件較厚，被聯(lián)接件較厚， 可經(jīng)常拆裝?？山?jīng)常拆裝。鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d螺紋孔

13、深度螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P;鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;參數(shù)參數(shù)l1 、e、a與螺栓相同與螺栓相同 l1 1l1 1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不宜經(jīng)常結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不宜經(jīng)常拆裝。拆裝。d 潘存云教授研制4、緊定螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘緊定螺釘 二、二、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋連接件1、螺栓、螺栓螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭 dL0L1LL1 -座端長(zhǎng)度座端長(zhǎng)度L0 -螺母端長(zhǎng)度螺母端長(zhǎng)度2、雙頭螺柱、雙頭螺柱 末端末端結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)3、螺釘、緊定螺釘、螺釘、緊定螺釘 潘存云教授研制地腳螺栓地腳螺栓 潘存云

14、教授研制起吊螺釘起吊螺釘 4、專用螺紋連接件、專用螺紋連接件T 型螺栓型螺栓 六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。5、螺母、螺母 潘存云教授研制其它螺母：其它螺母： 6、墊圈、墊圈 平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈增加支承面積以減小壓強(qiáng)，增加支承面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防避免擰緊螺母擦傷表面、防松。松。 53 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配

15、時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：預(yù)緊的目的：增強(qiáng)連接的增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性可靠性和緊密性，以防止受，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則：預(yù)緊力的確定原則： 擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限得超過(guò)其材料的屈服極限s ss的的80%。 一、概述一、概述碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓：F0(0.60.7) s A1合金鋼螺栓：合金鋼螺栓：F0 (0.50.6) s A1

16、A1 -危險(xiǎn)截面積，危險(xiǎn)截面積， A1 d21/4 fcrFftgdFTTT02021)(2)(22021tgdFTTT二、二、 擰緊力矩?cái)Q緊力矩21TTTT1克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；T2克服螺母支承面上的摩擦阻力矩；克服螺母支承面上的摩擦阻力矩；設(shè)預(yù)緊力為設(shè)預(yù)緊力為F0fc摩擦系數(shù)摩擦系數(shù), ,無(wú)潤(rùn)滑時(shí)?。簾o(wú)潤(rùn)滑時(shí)取：fc =0.15；rf支承面摩擦半徑。支承面摩擦半徑。 rf =(dw+d0)/4簡(jiǎn)化公式：簡(jiǎn)化公式：T 0.2 F0 d 適用于適用于M10M64的粗牙螺紋。的粗牙螺紋。F0總力矩：總力矩： 注意：注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用對(duì)于重要的連

17、接，應(yīng)盡可能采用M12的螺栓。的螺栓。Td0ddw 潘存云教授研制測(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: :F定力矩扳手定力矩扳手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 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。防松的方法：防松的方法： 1、摩擦防松、摩擦防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊

18、圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母53 螺紋連接的防松螺紋連接的防松防松防松-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)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈 開(kāi)口銷開(kāi)口銷+ +開(kāi)槽螺母防松開(kāi)槽螺母防松螺栓裝配圖開(kāi)槽螺母開(kāi)口銷 正確錯(cuò)誤串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松止動(dòng)墊片防松止動(dòng)墊片防松 3、破壞螺紋副防松、破壞螺紋副防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點(diǎn)點(diǎn)沖點(diǎn)防松沖點(diǎn)防松粘接防松粘接防松涂粘合劑涂粘合劑焊接防松焊接防松鉚沖防松鉚沖防松 5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接的用途

19、，確定螺栓數(shù)目和分布形式。為了便于加工制造和裝配，保證連接結(jié)合面受力為了便于加工制造和裝配，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成均勻，通常連接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成: :一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。 圓形圓形 圓環(huán)形圓環(huán)形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理潘存云教授研制FF1 1) )對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷方向上布對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行

20、于工作載荷方向上布置個(gè)以上的螺栓，造成載荷分布過(guò)于不均。置個(gè)以上的螺栓，造成載荷分布過(guò)于不均。潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理!2 2) )當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。 dhD螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間3) 當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗 剪零件來(lái)承受橫向載荷。剪零件來(lái)承受橫向載荷。60CCEE60AB 對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高

21、的重要連接，螺栓對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接，螺栓的間距的間距 t0 不大于下表所推薦的取值。不大于下表所推薦的取值。t0螺栓間距t0工作壓力 (MPa) 7d 5.5d 4.5d 4d 3.5d 3d t0 (mm) 1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 d為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線，通常分為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成:4、6、8等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同。 避免螺栓承受附加的彎曲載荷。避免螺栓承受附加的彎曲載荷。采用

22、凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面支承面不平支承面不平支承面傾斜支承面傾斜采用斜墊圈采用斜墊圈 二、螺栓組連接的受力分析二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的：受力分析的目的：根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，進(jìn)行單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。及其所受的力，進(jìn)行單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。 受力分析時(shí)所作假設(shè)：受力分析時(shí)所作假設(shè)： 1 1) )所有螺栓的所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均均相同相同； 3 3) )受載后連接接合面受載后連接接合面仍保持為仍保持為平面平面。受力分析的類型

23、：受力分析的類型：2 2) )螺栓組的對(duì)稱中心螺栓組的對(duì)稱中心與聯(lián)接與聯(lián)接接合面的形心重合接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受橫向載荷受軸向載荷受軸向載荷受傾覆力矩受傾覆力矩M （1）對(duì)于）對(duì)于鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為：連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為：（2）對(duì)于）對(duì)于普通螺栓連接普通螺栓連接 ，預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最，預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷：大摩擦力必須大于或等于橫向載荷：式中：式中：z為螺栓數(shù)目。為螺栓數(shù)目。1 1、受橫向載荷、受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接zFFFKzifFS0fziFKFS0Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取為

24、防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks =1.11.3。鉸制孔螺栓FFFF 潘存云教授研制TO潘存云教授研制O2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接TKfrFfrFfrFsz02010 TrFziii1(1)采用采用普通螺栓連接普通螺栓連接，是靠聯(lián)接預(yù)緊，是靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T。(2)采用采用鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接，是靠螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩抗轉(zhuǎn)矩T。iirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmaxziirfTKF1S0TrmaxFmaxr1f F0f F0r2r

25、iFiiirKF 3、受軸向載荷的螺栓組連接、受軸向載荷的螺栓組連接若作用在螺栓組上軸向總載荷若作用在螺栓組上軸向總載荷F F 作用線與螺栓軸線平行作用線與螺栓軸線平行，并，并通通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為：向工作載荷為：通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作的作用，受載后保證殘余預(yù)緊力為用，受載后保證殘余預(yù)緊力為F1時(shí)，時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷每個(gè)螺栓所承受的總載荷F2：zFFF2 = F1 + Fp潘存云教授研制DFFF 潘存云教授研制潘存云教授研制4、受傾覆力矩的螺栓組連

26、接、受傾覆力矩的螺栓組連接 傾覆力矩 M 作用在連接接合面的一個(gè)對(duì)稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預(yù)緊力F0且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用M后，接觸面繞o-o線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進(jìn)一步壓縮。單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為：的力矩為：F2F0 F0 p ( F 0引起引起)F1mp2( F2m引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li iiLFLFmaxmax假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。iiLKF螺栓承受的載荷與距離成正比：螺栓承

27、受的載荷與距離成正比： F2m 強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力Fm F2m F1 F F2 C2 單個(gè)螺栓的受力分析：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的受力分析：Om 力力 變形變形 Ob ziLFM1ii作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即：平衡，即：1) )未加傾覆力矩時(shí)，工作未加傾覆力矩時(shí)，工作點(diǎn)在點(diǎn)在A。Mi=02) )施加傾覆力矩施加傾覆力矩M時(shí)時(shí):左邊的螺栓與地基左邊的螺栓與地基，工作點(diǎn)移至：工作點(diǎn)移至： B1 和和C1 右邊的螺栓與地基右邊的螺栓與地基，工作點(diǎn)移至：工作點(diǎn)移至： B2 和和C2左邊螺栓總拉力增加，右邊螺栓總拉力減小。F2 F1m C1 B2 B1 iiLFLFm

28、axmax由：iiLLFFmaxmaxZiLMLF12imaxmaxA F0 0maxPPWMAzFss00minPWMAzFs螺栓的總拉力：螺栓的總拉力：maxmbb02FCCCFF為防止接合面為防止接合面受壓最大處被壓碎受壓最大處被壓碎（右邊），或（右邊），或受壓受壓最小處出現(xiàn)間隙最小處出現(xiàn)間隙（左邊）（左邊）：表5-6 連接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力材料 鋼 鑄鐵 混凝土 磚(水泥漿縫) 木材p(MPa) 0.8 s (0.40.5)B 2.03.0 1.52.0 2.04.0 56 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓的主要螺栓的主要失效形式：失效形式：滑扣滑扣 經(jīng)常拆裝經(jīng)常拆裝受拉

29、螺栓受拉螺栓塑性變形塑性變形 螺紋部分螺紋部分疲勞斷裂疲勞斷裂受剪螺栓受剪螺栓 剪斷剪斷 螺栓桿剪斷螺栓桿剪斷壓潰壓潰 螺桿和孔壁的貼合面螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸經(jīng)常拆卸 斷裂斷裂-軸向變載荷軸向變載荷90%的螺栓疲勞破壞的螺栓疲勞破壞 潘存云教授研制螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算即為螺紋部分的強(qiáng)度計(jì)算。算，螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算即為螺紋部分的強(qiáng)度計(jì)算。一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)

30、度條件：強(qiáng)度條件：4/21sdF式中式中: d1-螺紋小徑螺紋小徑 mm； 許用應(yīng)力。許用應(yīng)力。FF設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：41sFd 裝配時(shí)不需要擰緊！裝配時(shí)不需要擰緊！按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P。 F 二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算裝配時(shí)需要擰緊，在工作狀態(tài)下可能需要補(bǔ)充擰緊。裝配時(shí)需要擰緊，在工作狀態(tài)下可能需要補(bǔ)充擰緊。1、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接2、承、承受受預(yù)緊力和工作拉力預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連的緊螺栓連接接3、承受工作剪力的螺栓連接承受工作剪力的螺栓連接 s3 . 1螺栓受軸向拉力螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩和摩擦力矩T1的雙重作用。

31、的雙重作用。4/210sdF拉應(yīng)力：拉應(yīng)力：1、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：16/3111dTWTT16/2) (3120ddtgF4/) (221012dFtgdd對(duì)于對(duì)于M10M64的普通鋼制螺紋，可?。旱钠胀ㄤ撝坡菁y，可?。?tg f =0.17，d2 /d1=1.04-1.08, tg 0.05 得：得： 0.5 計(jì)算應(yīng)力：計(jì)算應(yīng)力：223ssca22)5 . 0( 3ss可將預(yù)緊力增大30%考慮扭轉(zhuǎn)的影響。4/3.1210ssdFca強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： 當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)， 預(yù)緊力預(yù)緊力F0使接合面所產(chǎn)生的摩擦力

32、應(yīng)大于橫使接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷向載荷F 。KS-防滑系數(shù)，常取防滑系數(shù)，常取 KS=1.11.3ifFKFS0預(yù)緊力預(yù)緊力F0 ： f-摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15i-結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù) ，上圖，上圖i =1，下圖，下圖i=2若取若取 f =0.15，KS=1.2, i=1, 則：則：F0 8F結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0 潘存云教授研制FF/2F/22、受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接、受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 1) )采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。

33、螺栓僅起聯(lián)接作用2) )采用無(wú)間隙的鉸制孔用螺栓。采用無(wú)間隙的鉸制孔用螺栓。設(shè)流體壓強(qiáng)為設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為z，則缸體周，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均工作載荷為：圍每個(gè)螺栓的平均工作載荷為：p D2/4F = =zpFFD潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制 受載受載變形變形加預(yù)緊力加預(yù)緊力螺栓拉伸伸長(zhǎng)螺栓拉伸伸長(zhǎng)b被聯(lián)接件壓縮縮短被聯(lián)接件壓縮縮短m加載加載 F 后后:螺栓總伸長(zhǎng)量增加為螺栓總伸長(zhǎng)量增加為: +b總拉力為：總拉力為：F2=F+F1被聯(lián)接件壓縮量減少為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：m - 殘余預(yù)緊力減少為：殘余預(yù)緊力減少為：F1 很顯然很顯然: F1F0 潘存云教授

34、研制松弛松弛狀態(tài)狀態(tài)預(yù)緊預(yù)緊狀態(tài)狀態(tài)bF0F0mFFF0F0FFFFF2F2F1F1 b聯(lián)接件變形聯(lián)接件變形力力螺栓變形螺栓變形力力FbFm螺栓變形螺栓變形力力F2 F1 FF0F0mF0bmbm 潘存云教授研制力力螺栓變形螺栓變形b-相對(duì)剛度相對(duì)剛度F= Fb +Fm=(Cb +Cm ) Cb +CmCbF2 = F0 +FCb +CmCb F1 = F0 F 1 1- -F1= F0- -Fm= F0 - -Cm F2= F0 + +Fb= F0 + +Cb Cb +CmF =FF2FbF0代入得：代入得： 螺栓的相對(duì)剛度螺栓的相對(duì)剛度墊片類型墊片類型 金屬墊片或無(wú)墊片金屬墊片或無(wú)墊片 皮

35、革皮革 銅皮石棉銅皮石棉 橡膠橡膠 0.20.3 0.7 0.8 0.9Cb +CmCbFmF1 4/3.1212ssdFca靜強(qiáng)度條件：靜強(qiáng)度條件：重要場(chǎng)合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。重要場(chǎng)合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。3.1421sFd設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：當(dāng)工作拉力在當(dāng)工作拉力在0F之間變化時(shí)，之間變化時(shí)，螺栓所受總拉力在螺栓所受總拉力在F0 F2之間之間變化。變化。F2 F0 m bF 若不考慮摩擦力矩的影響，有：若不考慮摩擦力矩的影響，有：4/212maxdFs最大拉應(yīng)力：4/210mindFs最小拉應(yīng)力：21minmax22dFCCCmbbasss應(yīng)力幅： DI min

36、=C , 應(yīng)力工作點(diǎn)應(yīng)力工作點(diǎn)M落在落在ODG I區(qū)域內(nèi)，疲勞強(qiáng)度有：區(qū)域內(nèi)，疲勞強(qiáng)度有：SKKS)2)()(2minamin1tc-cassssssss其中其中-1tc -螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限。壓疲勞極限。疲勞極限疲勞極限-1 -1tc10 160220 120 150Q215 170220 12016035 220300 17022045 250340 19025040Cr 320440 240340材料材料 -試件的材料常數(shù)試件的材料常數(shù)碳素鋼：碳素鋼： = =0.10.2合金鋼：合金鋼： =0.20.3minM-1e-1amOCAS GMM3K K -綜合

37、影響系數(shù)綜合影響系數(shù)S -安全系數(shù)安全系數(shù) 3 3、承受工作剪力的螺栓連接、承受工作剪力的螺栓連接螺栓桿與孔壁之間無(wú)間隙，接觸表面受擠壓，在連接結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切。螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：F螺栓所受的工作剪力，單位為螺栓所受的工作剪力，單位為N；Pmin0PssLdF 204dFLminmin鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使: Lmin1.25d0d0螺栓剪切面的直徑螺栓剪切面的直徑( (可取螺栓可取螺栓 孔直徑孔直徑) )，單位為，單位為mm；Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小螺栓桿與

38、孔壁擠壓面的最小 高度，高度， 單位為單位為mm； 5-7 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力一、螺紋連接件的一、螺紋連接件的材料材料螺栓、螺柱、螺釘常用材料：螺栓、螺柱、螺釘常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；等碳素鋼；特殊用途特殊用途( (防磁、導(dǎo)電防磁、導(dǎo)電): ): 特殊鋼、銅合金、鋁合金等。特殊鋼、銅合金、鋁合金等。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為10級(jí)。級(jí)。3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9螺紋連接件是按其性能等級(jí)選用的。對(duì)于一定性能等級(jí)的螺紋連接件應(yīng)具備一定的強(qiáng)度極限。沖擊

39、振動(dòng)場(chǎng)合用：沖擊振動(dòng)場(chǎng)合用：15Cr、40Cr、 30CrMnSi等合金鋼。等合金鋼。墊圈：墊圈：Q235、15、 35 彈簧墊圈：彈簧墊圈：65Mn 選用原則：選用原則：一般用途：通常選用一般用途：通常選用4.8級(jí)左右的螺栓；級(jí)左右的螺栓；重要場(chǎng)合：選用較高性能等級(jí)，如在壓力容器中重要場(chǎng)合：選用較高性能等級(jí)，如在壓力容器中 常采用常采用8.8級(jí)的螺栓。級(jí)的螺栓。螺母的性能等級(jí)分為7級(jí)。 4 5 6 8 9 10 12 二、螺紋連接件的許用應(yīng)力二、螺紋連接件的許用應(yīng)力螺紋連接件的許用應(yīng)力與螺紋連接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)( (靜、變載荷靜、變載荷) )、裝配情況裝配情況( (松、緊聯(lián)接松

40、、緊聯(lián)接) )、材料材料、結(jié)構(gòu)尺寸等結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)。有關(guān)。許用拉應(yīng)力：許用拉應(yīng)力： 許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力：許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力： SssssSsPsPSss-被連接件為鋼被連接件為鋼P(yáng)BPSss-被連接件為鑄鐵被連接件為鑄鐵S 、 Sp p-安全系數(shù)，取值見(jiàn)下頁(yè)。安全系數(shù)，取值見(jiàn)下頁(yè)。 潘存云教授研制表表5-10 螺紋連接的安全系數(shù)螺紋連接的安全系數(shù)S 碳素鋼碳素鋼 54 42.5 2.52 碳素鋼碳素鋼 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M6M16 M16 M30 M30M60不控制不控制預(yù)緊力預(yù)緊力的計(jì)算的計(jì)算控制預(yù)控制預(yù)緊力的緊力的計(jì)算計(jì)算受

41、載類型受載類型 靜載荷靜載荷 變載荷變載荷松螺栓連接松螺栓連接 1.21.7合金鋼合金鋼 5.75 53.4 3.43 合金鋼合金鋼 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54 )鋼：鋼：S=2.5， Sp= 1. 25， 鋼：鋼：S=3.55， Sp= 1. 5鑄鐵：鑄鐵：Sp=2.02.5， 鑄鐵：鑄鐵： Sp= 2.53鉸制孔用鉸制孔用螺栓連接螺栓連接受軸受軸向及向及橫向橫向載荷載荷的普的普通螺通螺栓連栓連接接緊緊螺螺栓栓連連接接 58 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的破壞形式：承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的破壞形式：疲勞

42、斷裂疲勞斷裂容易斷裂部位：容易斷裂部位：一、一、降低螺栓總拉伸載荷降低螺栓總拉伸載荷F2的變化范圍的變化范圍軸向工作載荷軸向工作載荷F的變化范圍的變化范圍: 0 FCb+ CmCbF0 F0 + F總拉伸載荷總拉伸載荷F2的變化范圍的變化范圍: Cb 或或 Cm F2的變化范圍的變化范圍F 螺栓連接強(qiáng)度主要螺栓連接強(qiáng)度主要取決于螺栓強(qiáng)度取決于螺栓強(qiáng)度，65%20%15% 潘存云教授研制潘存云教授研制F0 m b措施一：措施一：降低螺栓剛度（降低螺栓剛度（ C b Cb , b Cm , m m ） 措施三：措施三：綜合措施（綜合措施（ C b Cm , F 0 F0 ）F F F1 F2 F

43、2F F m F 1 bF 0m F =FF F殘余預(yù)緊力減小F F殘余預(yù)緊力減小F = =FF = =F， F 1 = =F1F F2F3F4F5螺螺栓栓桿桿F F螺螺栓栓桿桿F螺母體螺母體均載螺母原理均載螺母原理 加厚螺母加厚螺母 潘存云教授研制1015懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母1015內(nèi)斜與環(huán)槽螺母內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理相同均載原理相同螺母也受拉力螺母也受拉力可使載荷較大的頭幾圈螺紋牙容易變形，使載荷上移而改善載荷分布不均。均載均載元件元件懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母鋼絲螺套鋼絲螺套加工復(fù)雜，僅限于用加工復(fù)雜，僅限

44、于用在重要場(chǎng)合或大型聯(lián)接。在重要場(chǎng)合或大型聯(lián)接。 鋼絲螺套鋼絲螺套普通型普通型鎖緊型鎖緊型裝配圖裝配圖鋼絲螺套鋼絲螺套 潘存云教授研制潘存云教授研制 支承面不平支承面不平三、減小應(yīng)力集中三、減小應(yīng)力集中1 1) 增大過(guò)渡圓角增大過(guò)渡圓角2 2) 切制卸載槽切制卸載槽r四、避免或減小附加應(yīng)四、避免或減小附加應(yīng)力力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面潘存云教授研制被聯(lián)接件變形太大被聯(lián)接件變形太大3 3) 卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。 潘存云教授研制五、采用合理的制造工五、采用合理的制造工藝藝?yán)溏咁^部、輾壓螺

45、紋比切削冷鐓頭部、輾壓螺紋比切削疲勞強(qiáng)度提高疲勞強(qiáng)度提高30% 表面處理：表面處理：氰化、氮化、噴丸等處理，都氰化、氮化、噴丸等處理，都能能提高疲勞強(qiáng)度。提高疲勞強(qiáng)度。球面墊圈球面墊圈采用球面墊圈和腰環(huán)采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的螺栓可以保證螺栓的裝配精度。裝配精度。腰環(huán)螺栓腰環(huán)螺栓 例：一厚度例：一厚度 =12mm的鋼板用的鋼板用4 4個(gè)螺栓固聯(lián)在厚度個(gè)螺栓固聯(lián)在厚度 1=30mm的的鑄鐵支架上，螺栓的布置有左圖、右圖兩種方案。已知載荷鑄鐵支架上，螺栓的布置有左圖、右圖兩種方案。已知載荷 F =12000N，l =400mm, , a=100mm。螺栓材料為。螺栓材料為Q235（性能

46、（性能等級(jí)為等級(jí)為4.6），）， =96 MPa, ,鑄鐵架鑄鐵架s sp =180 MPa，鋼板，鋼板s sp =320MPa；螺栓；螺栓M16 M45的拉應(yīng)力安全系數(shù)的拉應(yīng)力安全系數(shù)S=4 2, , 鋼鋼板和鑄板和鑄鐵支架的摩擦系數(shù)鐵支架的摩擦系數(shù) f =0.15。（1 1）試比較哪種螺栓布置方案合理？）試比較哪種螺栓布置方案合理？（2 2）按照合理的布置方案，分別確定采用普通螺栓和鉸制孔用）按照合理的布置方案，分別確定采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)的螺栓直徑。螺栓聯(lián)接時(shí)的螺栓直徑。解：解：1 1、螺栓組受力分析、螺栓組受力分析1 1）將載荷）將載荷F F 向螺栓組形向螺栓組形心簡(jiǎn)化心簡(jiǎn)

47、化 簡(jiǎn)化后得一橫向載荷簡(jiǎn)化后得一橫向載荷F F 和一旋轉(zhuǎn)力矩和一旋轉(zhuǎn)力矩 F l =4800103 Nmm。 2 2）確定各個(gè)螺栓所受的橫向）確定各個(gè)螺栓所受的橫向載荷載荷 （1 1）在橫向力）在橫向力F 作用下作用下 各螺栓所受橫向載荷各螺栓所受橫向載荷Fs1大小大小相同，與相同，與F 同向。同向。 Fs1= F / 4=12000 / 4=3000 N （2) 在旋轉(zhuǎn)力矩在旋轉(zhuǎn)力矩T T 作用下作用下 由于各個(gè)螺栓中心至形心由于各個(gè)螺栓中心至形心O點(diǎn)的距離相等點(diǎn)的距離相等, ,所以各個(gè)螺栓所以各個(gè)螺栓所受的橫向載荷所受的橫向載荷Fs2大小也相大小也相同，但同，但方向各垂直于螺栓中方向各垂直

48、于螺栓中心與形心連線心與形心連線。 2222a100100 aar左左方案中，各螺栓與形心距離方案中，各螺栓與形心距離mm=141.4 mm, ,故故 螺栓螺栓1和和2所受兩力夾角所受兩力夾角 較小，故受的橫向力最大較小，故受的橫向力最大 10820N N45cos84873000284873000cos222s2s12s22s1smaxaFFFFFmm100b arN1021N100410480033bs2bzrTF15000NN)120003000(S2Bs1smaxbFFF右右方案中，方案中， 由圖可見(jiàn)，螺栓由圖可見(jiàn)，螺栓1 1受最大的橫向力受最大的橫向力 8487NN4 s2azrTF（3）兩方案比較兩方案比較 因因Fsmax左左1515 1 12 淬火鋼淬火鋼- -青銅青銅 鋼鋼- -青銅青銅 鋼鋼-鑄鐵鑄鐵 鋼鋼鋼鋼 6 61212 10 1013 0.060.08 4 精密螺桿或水平安裝精密螺桿或水平安裝