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第十四章 螺纹连接与焊接 教学目的：了解螺纹参数及常用螺纹、螺纹连接的基本类型和元件 、螺纹连接的拧紧和防松；理解螺旋副的受力分析效率和自锁；掌握螺纹连接的强度计算 重 点：螺栓连接的类型、强度计算。 难 点：螺旋副的受力分析和自锁；螺栓组连接的受力分析 参 考 书：《机械基础》 刘泽深等主编 中国建工出版社 2000 《机械设计基础》 杨可桢主编 高等教育出版社 2003 《机械设计》 濮良贵主编 高等教育出版社 2004 教 具：课件 教学内容： §1螺纹参数 一.螺纹连接的特点 可拆，多次装拆也不破坏；型式多样；成本低；标准化生产；具有自锁性；存在应力集中。 二.螺纹的形成 一直角三角形，一圆柱体，使直角三角形的底边与圆柱体的周长相等，当三角形的底边与圆柱体的圆周重合时，三角形的斜边就是螺旋线。 三.螺纹参数 大径d；小径d1；中径d2；螺距t；导程s；螺旋线数n；螺纹升角φ；牙型角α。 四.分类 按旋向：左旋；右旋。 按母体：圆柱螺纹；圆锥螺纹。 按螺旋线的头数：单头；多头。 按牙型：三角形；梯形；矩形；锯齿形。 §2 机械制造中常用螺纹 连接:三角形 传动: 梯形、矩形、锯齿形。 表14-1、2. §3螺旋副的受力分析、效率和自锁 一.牙型角α=0时 1.受力分析 由图14-7可知，螺母和螺杆的相对运动可用滑块在斜面上运动分析，拧紧螺母时，即滑块沿斜面匀速向上移动。此时，作用在滑块上的力有： 外载荷Q、由拧紧力矩T引起的水平力P、斜面对滑块的法向反力N、滑块运动时产生的摩擦阻力fN，现将法向反力N和摩擦阻力fN合成一总的反力R，则作用在滑块上的Q、P、R平衡，由力的封闭三角形知， P=Qtg（φ+ρ） 2.传动效率η 3.自锁 当外力矩撤掉以后，作用在滑块上的力Q沿斜面和与斜面垂直的面的两个分力F1=Qsinφ，F2=Qcosφ，若滑块不下滑，则必须满足F1≤F2f，即 Qsinφ≤ fQcosφ tgφ≤f=tgρ ∴φ≤ρ 二.牙型角α≠0时 由图14-9知，牙型角α=0时，滑块法向反力N=Q； 牙型角α≠0时，滑块法向反力； ∴牙型角α=0时摩擦力F=Qf； 牙型角α≠0时摩擦力F=f=Qfv ∴牙型角α≠0螺旋副的受力可以看作是摩擦系数为当量摩擦系数fv的矩形螺纹，从而使问题简化。因此，牙型角α≠0时螺旋副的力、效率及自锁条件为： P=Qtg（φ+ρv） η= φ≤ρv §4螺栓连接的基本类型及螺纹连接件 一.螺纹连接的基本类型 1.螺栓连接：普通螺栓连接和铰制孔螺栓连接。 2.双头螺柱连接 3.螺钉连接 4.紧定螺钉连接 二.螺纹连接件 1.螺栓 2.双头螺柱 3.紧定螺钉 4.螺母 5.垫圈 三.螺纹紧固件的强度级别 表14——4 §5 螺纹连接的拧紧和防松 一.螺纹连接的拧紧 图14-14 螺纹连接拧紧的力矩 T=T1+T2=ktF′d 式中： T1——螺纹力矩 T2——螺母和被连接件支承表面的摩擦力矩 Kt——拧紧力矩系数，在（0.1～0.3）之间 F′——预紧力 二.螺纹连接的防松 表14-5 §6螺纹连接的受力分析 螺栓连接的特点:成组使用,而且组中螺栓通常是同材料、同直径、同长度. 受力分析的目的:找出螺栓连接中受力最大的螺栓。 一.受轴向力Q作用的螺栓组连接 若螺栓组中螺栓的个数为Z，则单个螺栓受到的轴向外载荷F为：(14-14) F= 二.受横向力R作用的螺栓组连接 1.普通螺栓连接（14-15） F′= 2.铰制孔螺栓连接（14-16） 三.受旋转力矩T作用的螺栓组连接 1.普通螺栓连接（14-17） F′= 2.铰制孔螺栓连接（14-22） 四.受转翻（倾覆）力矩M作用的螺栓组连接（14-23） §7螺栓连接的强度计算 目的:校核螺栓强度,选择螺栓尺寸。 一.受拉螺栓连接 (一).松螺栓连接 定义：装配时螺栓不用拧紧，在承受外载荷之前螺栓不受力。 若螺栓连接受轴向外载荷F作用时，螺栓受拉，此时，螺栓的强度条件和设计公式与材料力学受拉件相同，即 强度条件： 设计公式： (二).紧螺栓连接 定义：螺栓连接在装配时已经拧紧，所以，在外载荷作用之前，螺栓已受到预紧力F′的拉伸和拧紧力矩T的扭转，即作用在螺栓上的应力有F′引起的拉应力和T引起的剪应力，螺栓在承受外载荷之前已处于复杂应力状态。 1.螺栓仅受预紧力F′的连接 按照材料力学的第四强度理论，将作用在螺栓上的拉应力σ和剪应力τ合成