第五章-螺纹联接-陆.ppt

机械设计 背 景 螺纹件是人类最早发明的简单机械之一。古代时候，人们利用螺纹固定战袍和铠甲、压榨油料和制酒。 第一次工业革命后，英国人发明了车床、板牙和丝锥，为螺纹件的大批生产奠定了技术基础。 1841年英国人惠特沃斯（Joseph Whitworth）提出了世界上第一份螺纹国家标准。 1905年，英国人泰勒（William Taylor）发明了螺纹量规设计原理。 从此英国成为世界上第一个全面掌握螺纹加工和检测技术的国家，英制螺纹标准是世界上现行螺纹标准的祖先，英制螺纹标准最早得到世界范围的认可。 美国的国家螺纹（N）标准是在英制惠氏螺纹基础上发展起来的。——世界上第一份得到国际组织认可的国际标准。 米制普通螺纹（M）来源于美制国家螺纹（N），在欧洲大陆得到广泛使用，并纳入了ISO标准。 §5－1 螺纹联接的基本知识 题5-1：已知摩擦系数f=0.12，在静载荷作用下，试计算M12粗牙普通螺纹能否自锁？（查螺纹标准知M12的螺距P=1.75mm，中径d2=10.86mm） 解：1.螺纹升角λ ： 2.当量摩擦角ρ’ ： §5.4 螺栓组联接的设计 设计内容及方法 1．螺栓组联接的结构设计 确定结合面的几何形状及螺栓的布置方式和个数； 2．根据联接受载情况，进行受力分析； 3．根据螺栓受力进行螺栓强度计算。 螺栓组联接的结构设计 目的：合理确定联接结合面的几何形状，及螺栓布置方式及个数； 螺栓组联接的结构设计应考虑的问题 ①被联接件形状应简单对称； ②根据载荷的类型合理布置螺栓位置； 铰制孔用螺栓受力方向不超过8个； 受弯矩或扭矩时应适当离对称轴远些。 ③布置螺栓应留有合理的间距； 扳手空间尺寸 压力容器的螺栓间距 ④同一圆周上的螺栓数量应为偶数，同组螺栓的直径、 长度、材料应相同； ⑤避免螺栓偏心承载。 2) 螺栓组联接的受力分析 目的：找出受力最大的螺栓及力为强度计算提供依据； 假设： ①受载后，结合面保持为平面； ②一组螺栓的直径、长度、材料和预紧力相同（即拉伸刚度、剪切刚度相同）； ③螺栓组的对称中心与结合面的形心重合。 几种典型受力形式 一、受轴向载荷FQ的螺栓组联接 压力容器螺栓组联接，轴向载荷FQ作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心。设螺栓数目为z，各螺栓平均受载，则每个螺栓所受的轴向工作载荷F为F=FQ/z。 二、受横向载荷FR的螺栓组联接 1. 对于普通螺栓联接：承受横向力时，靠联接预紧后，在结合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷。 根据联接不产生相对滑动，可确定螺栓的预紧力F0。 或 式中 F0即为每个螺栓所受的轴向工作拉力； kf为防滑系数，kf=1.1～1.3；m为结合面数；z为螺栓数目。 2. 铰制孔螺栓联接：承受横向载荷时，靠螺栓的挤压、剪切承受外载，每个螺栓所受的横向工作剪力为FS=FR/z。式中 z为螺栓数目 三、受旋转力矩T的螺栓组联接 （1）普通螺栓联接 假定由F0在结合面内产生的摩擦力为集中力，且该力与螺 栓中心和该组螺栓中心的连线相垂直。 根据各力对底板的静力平衡，可求得F0，即 （2）采用铰制孔螺栓联接 各螺栓所受横向工作剪力的方向与它的轴心和螺栓组对称 中心O的连线（即力臂ri）相垂直。假设底板为刚体，受载后接 合面仍保持为平面，忽略联接中的预紧力和摩擦力。根据底板 静力平衡条件得： 根据变形协调条件： 则受力最大的螺栓的工作剪力为： 例：如图钢板厚度δ=16mm 用 两个铰制孔用螺栓固定在机架上，F=5