第二章螺紋連接與螺旋傳動2、1螺紋聯(lián)接得基本知識一、螺紋得形成二、螺紋得主要參數(shù)三、幾種常用螺紋得特點(diǎn)和應(yīng)用一、螺紋得形成一、螺紋得形成螺旋線----將一與水平面傾斜角為

得直線繞在圓柱體上,即可形成一條螺旋線。螺紋----一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動,運(yùn)動時(shí)保持該圖形通過圓柱體得軸線,就得到螺紋。按螺紋得牙型分螺紋得分類按螺紋得旋向分按回轉(zhuǎn)體得內(nèi)外表面分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋螺紋得牙型按螺紋得牙型分螺紋得分類按螺紋得旋向分按回轉(zhuǎn)體得內(nèi)外表面分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋按螺紋得牙型分螺紋得分類按螺紋得旋向分按回轉(zhuǎn)體得內(nèi)外表面分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋配合大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜二、螺紋得主要參數(shù)3、中徑d2

也就是一個(gè)假想圓柱得直徑,該圓柱得母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。1、大徑d與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合得假想圓柱體得直徑。2、小徑d1

與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合得假想圓柱體得直徑。4、螺距P相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間得軸向距離。二、螺紋得主要參數(shù)(5)導(dǎo)程SS=nP同一條螺旋線上得相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間得軸向距P(6)螺紋升角ψ

中徑d2圓柱上,螺旋線得切線與垂直于螺紋軸線得平面得夾角tgψ=πd2nP

二、螺紋得主要參數(shù)(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊得夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線得垂線間得夾角。牙側(cè)角

β

(8)接觸高度h

內(nèi)外螺紋旋合后,接觸面得徑向高度。二、螺紋得主要參數(shù)三、幾種常用螺紋得特點(diǎn)和應(yīng)用1、普通螺紋得代號與標(biāo)記(1)普通螺紋代號得組成:由螺紋代號M、公稱直徑、螺紋公差帶代號和螺紋旋合長度代號所組成。粗牙普通螺紋用字母M及公稱直徑表示細(xì)牙普通螺紋用字母M及公稱直徑×螺距表示(2)普通螺紋標(biāo)記:注:(1)當(dāng)螺紋為左旋時(shí),在螺紋代號之后加“LH”字、右旋螺紋不標(biāo)注旋向代號。(2)旋合長度有長旋合長度L、中等旋合長度N和短旋合長度S三種,中等旋合長度N不標(biāo)注。(3)公差帶代號中,前者為中徑公差帶代號,后者為頂徑公差帶代號,兩者一致時(shí)則只標(biāo)注一個(gè)公差帶代號。內(nèi)螺紋用大寫字母,外螺紋用小寫字母。(4)內(nèi)、外螺紋配合得公差帶代號中,前者為內(nèi)螺紋公差帶代號后者為外螺紋公差帶代號,中間用“/”分開。1、普通螺紋得代號與標(biāo)記示例:普通螺紋得含義1、普通粗牙螺紋:M12LH--7g--L2、普通細(xì)牙螺紋:M12×1--7H8H3、內(nèi)外配合螺紋:M12LH--6H/7gM12×1--6H/7g8g2、梯形螺紋得代號與標(biāo)記說明:①單線螺紋只標(biāo)注螺距,多線螺紋標(biāo)注螺距和導(dǎo)程。②右旋螺紋不標(biāo)注旋向代號,左旋螺紋用LH表示。③旋合長度有長旋合長度L、中等旋合長度N兩種,中等旋合長度N不標(biāo)注。④公差帶代號中,螺紋只標(biāo)注中徑公差帶代號。內(nèi)螺紋用大寫字母,外螺紋用小寫字母。⑤內(nèi)、外螺紋配合得公差帶代號中,前者為內(nèi)螺紋公差帶代號,后者為外螺紋公差帶代號,中間用“/”分開。

(1)梯形螺紋代號組成:特征代號Tr、公稱直徑、螺紋公差帶代號和螺紋旋合長度代號所組成。Tr24×10(p5)LH-7H示例:梯形螺紋得含義梯形螺紋公稱直徑導(dǎo)程螺距左旋中徑公差帶代號2、梯形螺紋得代號與標(biāo)記3、管螺紋標(biāo)記說明:①管螺紋尺寸代號不再稱作公稱直徑,也不就是螺紋本身得任何直徑尺寸,只就是一個(gè)無單位得代號。②管螺紋為英制細(xì)牙螺紋,其公稱直徑近似為管子得內(nèi)孔直徑,以英寸為單位。③右旋螺紋不標(biāo)注旋向代號,左旋螺紋則用LH表示。④非螺紋密封管螺紋得外螺紋得公差等級有A、B兩級,A級精度較高;內(nèi)螺紋得公差等級只有一個(gè),故無公差等級代號。⑤內(nèi)、外螺紋配合在一起時(shí),內(nèi)、外螺紋得標(biāo)注用“/”分開,前者為內(nèi)螺紋得標(biāo)注,后者為外螺紋得標(biāo)注。

管螺紋用螺紋密封得管螺紋非螺紋密封得管螺紋1)非螺紋密封得管螺紋:G1A-LH示例:管螺紋得含義2)螺紋密封得管螺紋:R2-LHRc2Rp2外螺紋公差等級代號圓錐內(nèi)螺紋尺寸代號圓柱內(nèi)螺紋圓錐外螺紋非螺紋密封管螺紋尺寸代號左旋尺寸代號尺寸代號左旋3、管螺紋標(biāo)記常用螺紋得類型特點(diǎn)和應(yīng)用常用螺紋得類型特點(diǎn)和應(yīng)用習(xí)題:1、螺紋得分類。2、螺紋得主要參數(shù)。3、解釋下列螺紋代號:M20-5H,M16-5H6H-L,M30X1-6H/5g6g4、有一普通螺栓,已知直徑d=20mm,中徑d2=18、376mm,小徑d1=17、294mm,螺距p=2、5mm,螺紋頭數(shù)n=2,試求:1)螺栓得導(dǎo)程S;2)螺栓得升角Ψ習(xí)題:3、解釋下列螺紋代號:M20-5H,M16-5H6H-L,M30X1-6H/5g6g;普通內(nèi)螺紋,公稱直徑為20mm,中徑和頂徑公差帶代號均為5H;普通內(nèi)螺紋,公稱直徑為16mm,中徑公差帶代號為5H,頂徑公差帶代號為6H,長旋合長度公稱直徑為30mm,螺距為1mm得普通內(nèi)、外螺紋配合。內(nèi)螺紋得中徑與頂徑公差帶代號為6H;外螺紋得中徑公差帶代號為5g,頂徑公差帶代號為6g4、有一普通螺栓,已知直徑d=20mm,中徑d2=18、376mm,小徑d1=17、294mm,螺距p=2、5mm,螺紋頭數(shù)n=2,試求:1)螺栓得導(dǎo)程S;2)螺栓得升角Ψ2、2螺紋聯(lián)接得預(yù)緊和防松一、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件二、螺紋聯(lián)接得基本類型三、螺紋聯(lián)接得預(yù)緊四、螺紋聯(lián)接得防松一、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋聯(lián)接件品種很多,大都已標(biāo)準(zhǔn)化。常用得標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件有螺栓、螺釘、緊定螺釘、自攻螺釘、雙頭螺柱、螺母和墊圈。1、螺栓機(jī)械零件,配用螺母得圓柱形帶螺紋得緊固件。由頭部和螺桿(帶有外螺紋得圓柱體)兩部分組成得一類緊固件,需與螺母配合,用于緊固連接兩個(gè)帶有通孔得零件。

按連接得受力方式分:分普通得和有鉸制孔用得。按頭部形狀分:有六角頭得,圓頭得,方形頭得,沉頭得等等。其中六角頭就是最常用得。一般沉頭用在要求連接得地方。2、螺釘(螺絲)螺釘[Screw],也有人叫她“螺絲”(螺絲釘)、“螺桿”(螺絲桿)。其實(shí)螺絲就是通稱,而螺絲釘、螺絲桿都就是互有區(qū)別得。螺絲釘一般叫木螺絲;就是前端有尖頭得那種,螺距較大,一般用于緊固木制件、塑料件。螺絲桿就是機(jī)螺絲(機(jī)械螺絲),就是前端平頭得那種,螺距較小,均勻,一般用于緊固金屬、機(jī)器部件。

種類有開槽普通螺釘、內(nèi)六角螺釘、十字槽普通螺釘、吊環(huán)螺釘?shù)取?、緊定螺釘(支頭螺釘、定位螺釘)專供固定機(jī)件相對位置用得一種螺釘。使用時(shí),把緊定螺釘旋入待固定得機(jī)件得螺孔中,以螺釘?shù)媚┒司o壓在另一機(jī)件得表面上,即使前一機(jī)件固定在后一機(jī)件上。4、自攻螺釘自攻螺釘,就是在金屬或非金屬材料之預(yù)鉆孔中自行攻鉆出所配合陰螺紋之一種有螺紋扣件。自攻螺釘多用于薄得金屬板(鋼板、鋸板等)之間得連接。連接時(shí),先對被連接件制出螺紋底孔,再將自攻螺釘擰入被連接件得螺紋底孔中。由于自攻螺釘?shù)寐菁y表面具有較高得硬度(≥45HRC),可在被連接件得螺紋底孔中攻出內(nèi)螺紋,從而形成連接。

螺釘頭部形狀有圓頭,平頭,半沉頭及沉頭等。由于其自行成型或攻出其配合螺紋,因此在組合上具有高防松能力,且可以裝卸。在小形螺絲上其尺寸,螺紋型式,頭型,攻鉆性能在工程用途上幾乎無可限量。5、雙頭螺柱(雙頭螺栓)用于連接機(jī)械得固定鏈接功能,雙頭螺栓兩頭都有螺紋,中間得螺桿,有粗得也有細(xì)得。一般用于礦山機(jī)械,橋梁,汽車,摩托車,鍋爐鋼結(jié)構(gòu),吊塔,大跨度鋼結(jié)構(gòu)和大型建筑等。主要用途:1、用在主體為大型設(shè)備,需要安裝附件,比如視鏡、機(jī)械密封座、減速機(jī)架等。這時(shí)就用到雙頭螺栓,一端擰入主體,安裝好附件后另一端帶上螺母,由于附件就是經(jīng)常拆卸得,螺紋會磨損或損壞,使用雙頭螺栓更換會非常方便。2、用于連接體厚度很大,螺栓長度非常長時(shí),會用雙頭螺栓。3、用于連接厚板和不便使用六角螺栓連接得地方,如混凝土屋架、屋面梁懸掛單軌梁懸掛件等。6、螺母螺母就就是螺帽,與螺栓或螺桿擰在一起用來起緊固作用得零件,所有生產(chǎn)制造機(jī)械必須用得一種元件。根據(jù)材質(zhì)得不同,分為碳鋼、不銹鋼、有色金屬(如銅)等幾大類型。螺母就是具有內(nèi)螺紋并與螺栓配合使用得緊固件,具有內(nèi)螺紋并與螺桿配合使用用以傳遞運(yùn)動或動力得機(jī)械零件。

六角螺母(Hexagonnut)與螺栓、螺釘配合使用,起連接緊固機(jī)件作用。其中經(jīng)1型六角螺母應(yīng)用最廣,C級螺母用于表面比較粗糙、對精度要求不高得機(jī)器、設(shè)備或結(jié)構(gòu)上;A級和B級螺母用于表面比較光潔、對精度要求較高得機(jī)器、設(shè)備或結(jié)構(gòu)上。2型六角螺母得厚度m較厚,多用于常經(jīng)常需要裝拆得場合。六角薄螺母得厚度m較薄,多用于被連接機(jī)件得表面空間受限制得場合。7、墊圈指墊在被連接件與螺母之間得零件。一般為扁平形得金屬環(huán),用來保護(hù)被連接件得表面不受螺母擦傷,分散螺母對被連接件得壓力。

平墊圈一般用在連接件中一個(gè)就是軟質(zhì)地得,一個(gè)就是硬質(zhì)地較脆得,其主要作用就是增大接觸面積,分散壓力,防止把質(zhì)地軟得壓壞。而彈簧墊圈得彈簧得基本作用就是再螺母擰緊之后給螺母一個(gè)力,增大螺母和螺栓之間得摩擦力。彈簧墊圈在一般機(jī)械產(chǎn)品得承力和非承力結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛,其特點(diǎn)就是成本低廉、安裝方便,適用于裝拆頻繁得部位。但就是彈簧墊圈得防松能力很低,尤其在歐美各國要求可靠性高得產(chǎn)品中采用率極低,特別就是重要得承力結(jié)構(gòu)連接部位早已被拋棄。標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件實(shí)物二、螺紋聯(lián)接得基本類型1、螺栓聯(lián)接2、雙頭螺柱聯(lián)接3、螺釘聯(lián)接4、緊定螺釘聯(lián)接1、螺栓聯(lián)接2、雙頭螺柱聯(lián)接工作原理:螺栓受拉力,承受外載應(yīng)用:被聯(lián)接件較厚,且常拆卸處3、螺釘聯(lián)接工作原理:螺栓受拉承受外載應(yīng)用:一被聯(lián)件較厚,但不常拆卸處4、緊定螺釘聯(lián)接工作原理:靠擰入零件螺紋孔中得螺釘末端頂住另一個(gè)零件得表面,或者頂入相應(yīng)得凹坑中,將零件固定。應(yīng)用:薄壁件聯(lián)接三、螺紋聯(lián)接得預(yù)緊大多數(shù)螺紋聯(lián)接在承受工作載荷之前,裝配時(shí)就已經(jīng)擰緊,稱之為預(yù)緊。螺紋聯(lián)接在承受工作載荷之前預(yù)先受到得一個(gè)擰緊作用力叫做預(yù)緊力。裝配時(shí)預(yù)緊得螺栓聯(lián)接稱為緊螺栓聯(lián)接。預(yù)緊得目得防止聯(lián)接松脫,增強(qiáng)可靠性。被聯(lián)接件結(jié)合面具有足夠得緊密性。使結(jié)合面產(chǎn)生摩擦力,以承受橫向載荷。三、螺紋聯(lián)接得預(yù)緊1、預(yù)緊力得控制可以通過控制擰緊力矩T來實(shí)現(xiàn)擰緊后螺紋聯(lián)接件得預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料得屈服極限得80%。注意:對于重要得聯(lián)接,應(yīng)盡量不采用直徑過小(<M12)得螺栓。三、螺紋聯(lián)接得預(yù)緊1、預(yù)緊力得控制可以通過控制擰緊力矩T來實(shí)現(xiàn)三、螺紋聯(lián)接得預(yù)緊2、預(yù)緊力F0得控制手段(1)測力矩扳手——測出預(yù)緊力矩三、螺紋聯(lián)接得預(yù)緊2、預(yù)緊力F0得控制手段(2)定力矩扳手——達(dá)到固定得擰緊力矩T時(shí),彈簧受壓將自動打滑三、螺紋聯(lián)接得預(yù)緊2、預(yù)緊力F0得控制手段(3)測量預(yù)緊前后螺栓伸長量——精度較高三、螺紋聯(lián)接得預(yù)緊2、預(yù)緊力F0得控制手段(4)控制力臂得長度四、螺紋聯(lián)接得防松1、防松目得在實(shí)際工作中,外載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少,螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零,從而使螺紋聯(lián)接松動,如經(jīng)反復(fù)作用,螺紋聯(lián)接就會松弛而失效。因此,必須進(jìn)行防松,否則會影響正常工作,造成事故。2、防松原理消除(或限制)螺紋副之間得相對運(yùn)動,或增大相對運(yùn)動得難度。四、螺紋聯(lián)接得防松3、防松辦法及措施(1)摩擦防松A、對頂螺母原理:兩螺母對頂擰緊后,上下兩螺母與螺栓螺紋接觸面相反,使旋合螺紋間始終受到附加得壓力和摩擦力得作用。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,適用于平穩(wěn)、低速和重載得固定裝置得聯(lián)接。四、螺紋聯(lián)接得防松3、防松辦法及措施(1)摩擦防松B、彈簧墊圈原理:螺母擰緊后,靠墊圈壓平而產(chǎn)生得彈性反力使旋合螺紋間壓緊,同時(shí)墊圈斜口得尖端抵住螺母與被聯(lián)接件得支撐面也有防松作用。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,但在振動沖擊載荷作用下,防松效果較差,一般用于不甚重要得聯(lián)接。四、螺紋聯(lián)接得防松3、防松辦法及措施(1)摩擦防松C、自鎖螺母原理:螺母一端制成非圓形收口或開封后徑向收口。當(dāng)螺母擰緊后,收口漲開,利用收口得回彈力使旋合螺紋間壓緊。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,防松可靠,可多次裝卸而不降低防松性能。四、螺紋聯(lián)接得防松3、防松辦法及措施(2)機(jī)械防松A、開槽螺母與開口銷原理:六角開槽螺母擰緊后,將開口銷穿入螺栓尾部小孔和螺母得槽內(nèi),并將開口銷尾部掰開與螺母側(cè)面貼緊。特點(diǎn):適用于有較大沖擊、振動得高速機(jī)械中運(yùn)動部件得聯(lián)接。四、螺紋聯(lián)接得防松3、防松辦法及措施(2)機(jī)械防松B、止動墊圈原理:螺母擰緊后,將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件得側(cè)面折彎貼緊,即可將螺母鎖住。若兩個(gè)螺栓需要雙聯(lián)鎖緊時(shí),可采用雙聯(lián)止動墊圈,使兩個(gè)螺母相互制動。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,防松可靠。四、螺紋聯(lián)接得防松3、防松辦法及措施(2)機(jī)械防松C、串聯(lián)鋼絲原理:用鋼絲穿入各螺釘頭部得孔內(nèi),將各螺釘串聯(lián)起來,使其相互制動。但需注意鋼絲得穿入方向。特點(diǎn):適用于螺釘組聯(lián)接,但就是拆卸不方便。四、螺紋聯(lián)接得防松3、防松辦法及措施(3)永久防松端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊

四、螺紋聯(lián)接得防松3、防松辦法及措施(4)化學(xué)防松——粘合在螺紋副間或支撐面間涂膠。

習(xí)題:1、為什么要防松？2、防松得原理？3、零件防松得辦法及措施？2、3單個(gè)螺栓連接得強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接針對不同零件得不同失效形式,分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算方法,則失效形式就是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和出點(diǎn)。1、失效形式和原因

受拉螺栓——螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂受剪螺栓——螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷b)失效原因:應(yīng)力集中

a)失效形式

工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效

受拉螺栓:設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓得疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓:設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓得擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度

應(yīng)力集中促使疲勞裂紋得發(fā)生和發(fā)展過程2、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路失效形式:1、螺栓桿拉斷(普通螺栓)2、螺紋壓潰和剪斷(受剪螺栓)3、經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣普通螺栓主要為螺紋部分發(fā)生斷裂受剪螺栓(鉸制孔螺栓)主要為壓潰和剪切一、松螺栓聯(lián)接如吊鉤螺栓,工作前不擰緊,只有工作載荷F起拉伸作用強(qiáng)度條件為:——驗(yàn)算用

——設(shè)計(jì)用

d1——螺桿危險(xiǎn)截面直徑(mm)[σ]——許用拉應(yīng)力N/mm2(MPa)

σs——材料屈服極限Mpa表4-8N——安全系數(shù),表4-9二、緊螺栓聯(lián)接——工作前有預(yù)緊力QP工作前擰緊,在擰緊力矩T作用下:預(yù)緊力QP→產(chǎn)生拉伸應(yīng)力σ復(fù)合應(yīng)力狀態(tài):接第四強(qiáng)度理論:∴強(qiáng)度條件為:式中:QP——預(yù)緊力(N)

T1——螺紋摩擦力矩,起扭剪作用,又稱螺紋扭矩,N、mm1、3——系數(shù)將外載荷提高30%,以考慮螺紋力矩對螺栓聯(lián)接強(qiáng)度得影響,這樣把拉扭得復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)簡化為純拉伸來處理,大大簡化了計(jì)算手續(xù),故又稱簡化計(jì)算法1、橫向載荷得緊螺栓聯(lián)接計(jì)算——主要防止被聯(lián)接件錯(cuò)動

特點(diǎn):桿孔間有間隙,靠擰緊得正壓力(QP)產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷,保證聯(lián)接可靠(不產(chǎn)生相對滑移)得條件為:(1)普通螺栓聯(lián)接f——接縫面間得摩擦系數(shù)i——接縫界面數(shù)目KS——防滑系數(shù)(可靠性系數(shù))KS=1、1~1、3強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式:

設(shè)計(jì)公式:

分析:由上式可知,當(dāng)f=0、2,i=1,KS=1則QP=5R,說明這種聯(lián)接螺栓直徑大,且在沖擊振動變載下工作極不可靠為增加可靠性,減小直徑,簡化結(jié)構(gòu),提高承載能力可采用如下減載裝置:a)減載銷b)減載套筒c)減載鍵2、鉸制孔螺栓聯(lián)接——防滑動特點(diǎn):螺桿與孔間緊密配合,無間隙,由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷R進(jìn)行工作螺栓得剪切強(qiáng)度條件為:螺栓與孔壁接觸表面得擠壓強(qiáng)度條件為:R——橫向載荷(N)d0——螺桿或孔得直徑(mm)Lmin——被聯(lián)接件中受擠壓孔壁得最小長度(mm),如圖所示[τ]——螺栓許用剪應(yīng)力,MPa,,——螺栓或被聯(lián)接件中較弱者得許用擠壓應(yīng)力,MPa鉸制孔螺栓能承受較大得橫向載荷,但被加工件孔壁加工精度較高,成本較高3、軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算①工作特點(diǎn):工作前擰緊,有QP;工作后加上工作載荷F工作前、工作中載荷變化②工作原理:靠螺桿抗拉強(qiáng)度傳遞外載F③解決問題:a)保證安全可靠得工作,QP=？b)工作時(shí)螺栓總載荷,Q=？④分析:

圖1,螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài)

圖２,擰緊—預(yù)緊狀態(tài)凸緣—壓—λm—QP栓桿—拉—λb

→QP

圖3,加載F后→工作狀態(tài)栓桿—繼續(xù)拉—凸緣—放松———?dú)堄囝A(yù)緊力

——總載⑤作圖,為了更明確以簡化計(jì)算(受力變形圖)設(shè):材料變形在彈性極限內(nèi),力與變形成正比

單個(gè)緊螺栓聯(lián)接受力變形圖左圖——擰緊螺母時(shí),螺栓與被聯(lián)接件得力與變形右圖——將上兩圖合并,并施加工作載荷F從圖線可看出,螺栓受工作載荷F時(shí),螺栓總載荷:

變形協(xié)調(diào)條件:

凸緣→壓力減量

變形縮小Δλm

栓桿→拉力增量

變形縮小Δλb

變形協(xié)調(diào)條件——

∴由圖可知,螺栓剛度:

被聯(lián)接件剛度:

——稱螺栓相對于聯(lián)接得剛度,稱螺栓得相對剛度

ΔF——部分工作載荷

對殘余預(yù)緊力得要求,為保證受載后接合面聯(lián)接得緊密性應(yīng)使QP′得取法:

QP′=(1、5~1、8)F——有密封要求一般聯(lián)接QP′=(0、2~0、6)F載荷穩(wěn)定QP′=(0、6~1、0)F載荷不穩(wěn)

QP′>F地腳螺栓聯(lián)接

討論:

１)最不利得情況

２)最理想得情況

３)不允許得情況——有縫隙存在,漏氣

４)降低螺栓受力得措施:

a)必須采用剛度小螺栓(空心、加長、細(xì)頸)b)加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高強(qiáng)度

５)為聯(lián)接緊密、不漏氣,要求

6)計(jì)算時(shí)可根據(jù)已知條件選擇其一進(jìn)行計(jì)算a)軸向靜力緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算

靜力F不變,Q為靜力,但考慮補(bǔ)充擰緊——防斷

強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式:

設(shè)計(jì)公式:

b)軸向變載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算

分析:當(dāng)工作載荷,由0→F螺栓總載,由Qp→Q→QP

部分載荷,由0→ΔF→03、當(dāng)驗(yàn)算不滿足時(shí)→措施:b)最好改善結(jié)構(gòu)、降低應(yīng)力集中。包括:工藝、結(jié)構(gòu)、制造、Cm↑Cb↓,適當(dāng)提高QP等綜合措施a)例子:書本P93-P942、5螺栓組連接得設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則二、螺栓組受力分析工程中螺栓皆成組使用,單個(gè)使用極少。因此,必須研究栓組設(shè)計(jì)和受力分析。她就是單個(gè)螺栓計(jì)算基礎(chǔ)和前提條件。螺栓組聯(lián)接設(shè)計(jì)得順序——選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計(jì)尺寸

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1、布局要盡量對稱分布,栓組中心與聯(lián)接結(jié)合面形心重合(有利于分度、劃線、鉆孔),以受力均勻2、受剪螺栓組(鉸制孔螺栓聯(lián)接)時(shí),不要在外載作用方向布置8個(gè)以上,螺栓要使其受力均勻,以免受力太不均勻,但彎扭作用螺栓組,要適當(dāng)靠接縫邊緣布局,否則受力太不均3、合理間距,適當(dāng)邊距,以利用扳手裝拆4、避免偏心載荷作用a)被聯(lián)接件支承面不平突起b)表面與孔不垂直c)鉤頭螺栓聯(lián)接防偏載措施:a)凸合;b)凹坑(魚眼坑);c)斜墊片

二、螺栓組受力分析

目得——求受力最大載荷得螺栓前提(假設(shè)):①被聯(lián)接件為剛性不變形,只有地基變形。②各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同③受力后材料變形在彈性范圍內(nèi)④接合面形心與螺栓組形心重合,受力后其接縫面仍保持平面1、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接

單個(gè)螺栓工作載荷為:F=P/Z

P——軸向外載Z——螺栓個(gè)數(shù)

2、受橫向載荷得螺栓組聯(lián)接特點(diǎn):普通螺栓,鉸制孔用螺栓皆可用,外載垂直于螺栓軸線、防滑普通螺栓——受拉伸作用鉸制孔螺栓——受橫向載荷剪切、擠壓作用。單個(gè)螺栓所承受得橫向載荷相等R=RL/Z3、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接

(1)圓形接合面:單個(gè)螺栓所受橫向載荷(2)矩形接合面

a)普通螺栓聯(lián)接

由靜平衡條件則各個(gè)螺栓所需得預(yù)緊力為∴聯(lián)接件不產(chǎn)生相對滑動得條件為:b)鉸制孔螺栓聯(lián)接組

由變形協(xié)調(diào)條件可知,各個(gè)螺栓得變形量和受力大小與其中心到接合面形心得距離成正比由假設(shè)——板為剛體不變形,工作后仍保持平面,則剪應(yīng)變與半徑成正比。在材料彈性范圍內(nèi),應(yīng)力與應(yīng)變成正比

由靜平衡條件4、受傾覆(縱向)力矩螺栓組聯(lián)接

特點(diǎn):M在鉛直平面內(nèi),繞O-O回轉(zhuǎn),只能用普通螺栓,取板為受力對象,由靜平衡條件

設(shè)單個(gè)螺栓工作載荷為Fi

①螺栓桿不拉斷得條件

設(shè)計(jì)公式

驗(yàn)算公式

②右側(cè)不壓潰條件(被聯(lián)接件)

QP作用下接合面得擠壓應(yīng)力

M作用下接合面得擠壓應(yīng)力

③左側(cè)不開縫得條件

④若受有橫向載荷PH,板不滑動條件為:

——被聯(lián)接件相對剛度

實(shí)際使用中螺栓組聯(lián)接所受得載荷就是以上四種簡單受力狀態(tài)得不同組合。計(jì)算時(shí)只要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡單受力狀態(tài)下每個(gè)螺栓得工作載荷,然后按向量疊加起來,便得到每個(gè)螺栓得總工作載荷,再對受力最大得螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可說明:①工程中受力情況很復(fù)雜,但均可轉(zhuǎn)化為四種典型情況進(jìn)行解決。②計(jì)算公式在對稱分布情況下推導(dǎo),但不對稱也可以用③取轉(zhuǎn)軸不同,公式計(jì)算精度不同。

總設(shè)計(jì)思路:螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(布局、數(shù)目)→螺栓組受力分析(載荷類型、狀態(tài)、形式)→求單個(gè)螺栓得最大工作載荷(判斷哪個(gè)最大)→按最大載荷得單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)(求d1—標(biāo)準(zhǔn))→全組采用同樣尺寸螺栓(互換得目得)

2、5提高螺栓連接強(qiáng)度得措施影響聯(lián)接強(qiáng)度得因素很多,如材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應(yīng)力幅度、機(jī)械性能,而螺栓聯(lián)接得強(qiáng)度又主要取決于螺栓得強(qiáng)度。

改善螺紋牙間得載荷分配減小螺紋得應(yīng)力副減小附加彎曲應(yīng)力螺紋聯(lián)接組得設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí),通常就是先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),即確定結(jié)合面得形狀、螺栓布置方式和數(shù)目,然后按螺栓組得結(jié)構(gòu)和承載狀況進(jìn)行受力分析。為了便于加工制造和對稱布置螺栓,保證連接結(jié)合面受力均勻,通常聯(lián)接結(jié)合面得幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對稱得簡單幾何形狀。螺栓布置應(yīng)使各螺栓得受力合理。

為了便于在圓周上鉆孔時(shí)得分度和畫線,通常分布在同一圓周上得螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。螺栓得排列應(yīng)有合理得間距、邊距。各螺栓之間得距離大小既要保證聯(lián)接得可靠性又要考慮裝拆方便,還應(yīng)留有足夠得扳手空。

改善螺紋牙間得載荷分配提高螺紋連接強(qiáng)度得措施§5-5提高螺栓強(qiáng)度得措施

工作中,螺栓受拉,螺母受壓,從而產(chǎn)生螺距差,導(dǎo)致旋合得各圈螺紋牙受載不均。提高螺栓連接強(qiáng)度得措施改善螺紋牙間得載荷分配螺栓受拉伸,其螺紋得螺距增大;螺母受壓縮,其螺紋得螺距減小。約有1/3得載荷集中作用在第一圈,第八圈以后得螺紋牙幾乎不承受載荷１、懸置螺母螺桿與懸置螺母同時(shí)受拉力,使兩者變形協(xié)調(diào),可使旋合螺紋牙得載荷均勻分配。提高螺栓連接強(qiáng)度得措施２、環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母和螺栓在支承面處得變形性質(zhì)相同(均受拉),從而改善了旋合圈螺紋得受載狀況。３、內(nèi)斜螺母將螺母旋入端制成10

～15

得內(nèi)錐,使螺栓受力較大得螺紋圈之受力點(diǎn)外移,螺栓疲勞強(qiáng)度可提高約20%。減小螺栓得應(yīng)力幅增加螺栓得長度減小無螺紋部分螺桿得直徑螺桿制成中空結(jié)構(gòu)(柔性螺栓)在螺母下安裝彈性元件措施提高螺栓連接強(qiáng)度得措施減小螺栓剛度或增大被連接件得剛度,都能使應(yīng)力幅減小

采用合理得制造工藝。減小附加彎曲應(yīng)力冷鐓、碾壓、氮化、噴丸等工藝均可提高螺栓得強(qiáng)度。提高螺栓連接強(qiáng)度得措施球面墊圈帶環(huán)腰得螺栓一、螺旋傳動得類型、特點(diǎn)與應(yīng)用

1、應(yīng)用

螺旋傳動就是利用螺桿和螺母組成得螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動要求得。她主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動將直線運(yùn)動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動,同時(shí)傳遞運(yùn)動或動力。

2、傳動形式:a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移b)螺桿又轉(zhuǎn)又移(螺平固定)——用得多c)螺母轉(zhuǎn)螺桿移d)螺母又轉(zhuǎn)又移(螺桿固定)——用得少

2、6螺旋傳動按用途分三類:1)傳力螺旋——舉重器、千斤頂、加壓螺旋特點(diǎn):低速、間歇工作,