第6章 螺纹联接分析.ppt

螺纹联接：松联接——在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用 紧联接——在装配时需拧紧，即在承载时，已预先受力F’ 2、受剪螺栓联接 剪切强 度条件 挤压强 度条件 取弱者计算。 3、许用应力 受拉、受剪螺栓联接的许用应力和许用安全系数参见表6.3、6.4。 例题6.1 (P110) 6.4 螺栓组联接的受力分析 设计螺栓组联接的步骤： 合理间距和边距、对称分布、螺栓组中心与结合面形心重合 布局 确定数目 受力分析 设计尺寸 目的： 找出最危险的螺栓 被联接件为刚体 各螺栓材料、尺寸 和拧紧力均相同 螺栓材料变形在 弹性范围内 F=FQ/z (6.13) 螺栓组联接受力分析假设条件 1.受轴向力FQ F为单个受拉螺栓 的工作载荷 注意： 受力分析时通常取被联接件作为受力体，螺栓的受力是被联接件受力的反作用力。 2.受横向力FR 1）受拉螺栓 kf为可靠系数 m为接合面(摩擦面)数目 F′为单个受拉螺栓的预紧力 μs为接合面间的摩擦系数 采用受拉螺栓联接，若z=1、m=1、μs=0.15、kf=1.2, 则 F=8FR，可见所需预紧力太大。 Fs=FR/z (6.15) 2）受剪螺栓 注意：采用受剪螺栓联接时，沿载荷方向的螺栓数目不宜布置太多，以免受力严重不均。 FS为单个受剪螺栓 的工作载荷 3.受旋转力矩T 1）普通螺栓联接 静力矩平衡条件（阻止相对滑动的条件）：∑To=0 则各个螺栓 所需预紧力 2）铰制孔螺栓联接 以上两式联立求解得： 思考： Fs1=Fs2=…=Fsz ? 螺栓的变形协调条件（底板视为刚体）： ri↑→剪切变形量↑→Fsi↑。 即 Fsi 与ri成正比。 静力矩平衡条件： 4.受翻转力矩M (倾覆力矩) 变形协调条件： 静力矩平衡条件： 以上两式联立求解得： 说明：实际应用中螺栓组联接所受载荷形式很可能是以上四种简单受力状态的不同组合。 若载荷不通过螺栓组 形心，怎么办？ 首先将载荷等效移置到螺栓组形心处，将其转化为四种简单受力状态的不同组合。然后利用前述方法分别求出工作载荷后，通过矢量合成求总的工作载荷F。 6.5 提高螺栓联接强度的措施 结构 尺寸 载荷分布 材料 工艺 螺纹牙间距 机械性能 应力幅度 影响联接强度 （螺栓强度）的因素 １.改善螺纹牙间载 荷分布不均状况 栓杆受拉 螺距伸长； 螺母受压 螺距缩短； 传力的第一圈螺距变化最大，受力最大。 改进措施: 此外，还可降低螺母材料的弹性模量； 铝、镁合金螺纹联结中还可采用钢丝螺套等。 注： 利用加厚螺母提高联接强度作用不明显。 引起附加应力的因素： 螺纹孔不正、被联接件表面与孔不垂直、被联接件承压面不平、受力后发生变形等。 2.减小附加应力 改进措施： 引起附加应力的因素： 螺纹孔不正、被联接件表面与孔不垂直、被联接件承压面不平、受力后发生变形等。 2.减小附加应力 改进措施： ３.减小应力集中的影响 卸载过渡结构 卸载槽 加大过渡处圆角半径 4.降低应力幅 1）降低螺栓刚度 假定采取改进措施前、后的F、F保持不变(即F0保持不变)。 措施：适当增大螺栓的长度、采用柔性螺栓，或在螺母下面安装弹性元件等。 措施：被联接件之间不宜采用刚度小的垫片。 2）增大被联接件刚度 5.适当增加预紧力F，或者保持F不减退 受多种因素的影响，即使螺栓和被联接件的刚度不变，适当地增加预紧力F也能提高螺栓联接的疲劳强度。 因此，实际应用中可适当增加F，或者准确控制F并保持F不减退。 结论： 减小螺栓刚度、增大被联接件刚度或适当增加预紧力，均能提高螺栓联接的疲劳强度。 6.采用合理的制造工艺 氰化、氮化、喷丸处理或由冷作硬化产生表层残余压应力 控制单个螺距误差和螺距累积误差 挤压法（滚压法）制造螺栓 疲劳强度提高30—40% 热处理后再进行滚压螺纹 疲劳强度提高70—100% 本章作业：1题、2题 注：以上提高疲劳强度的措施主要针对受拉螺栓联接。 对于受剪螺栓联接，主要措施是增强孔壁强度。 1）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;全螺纹 2）紧定螺钉 锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸 圆柱端——压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板 　 自锁螺母——螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧 机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串