重庆大学机械设计课件—第14章 螺纹联接.ppt

第14章 螺纹连接 一、连接： 指被连接件与连接件的组合。 14.4 螺纹连接的拧紧和防松 1、确定拧紧力矩 2、控制预紧力的方法 14.5 螺栓组连接的受力分析 下面对几种典型的受载情况加以讨论 2. 受横向载荷R的螺栓组连接 如图所示载荷R的作用线通过螺栓组形心，并与螺栓轴线垂直。载荷R可以通过受拉或受剪螺栓连接来传递。 1) 受拉螺栓连接 2) 受剪螺栓连接 14.6 螺纹连接的失效形式和计算准则 2. 螺栓连接的强度计算准则 ④ 螺栓强度计算 垫圈 平垫圈 薄平垫圈 A型平垫圈 B型平垫圈 斜垫圈 弹簧垫圈 圆螺母用止动垫圈 作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。 螺母 螺钉、紧定螺钉 双头螺拄 14.3.3 标准螺纹连接件 六角头螺栓 螺纹连接件 14.4.1 螺纹连接的拧紧 预紧：螺纹连接在装配时，由于拧紧螺母使螺栓和被连接件在承受工作载荷之前预先受到力的作用。 预紧力：拧紧螺母时，螺栓和被连接件受到的力称为预紧力。 预紧的目的：增强连接的可靠性、紧密性和防松能力。 螺纹连接的预紧很重要，但预紧力过大会导致螺栓在装配过程中或偶然过载情况下被拉断。因此，对重要的紧螺栓连接，在装配时要控制预紧力。 拧紧螺母时，螺栓和被连接件受到预紧力 作用，而拧紧螺母需要的拧紧力矩T是螺纹阻力矩T1与螺母支承面摩擦力矩T2之和 即 T=T1+T2 螺栓所受到的螺纹阻力矩T1与螺栓头支承面摩擦力矩T3和夹持螺栓头的力矩T4相平衡 即 T1=T3+T4 T1 ——克服螺纹副相对转动的阻力矩； T2 ——克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩； fc ——摩擦系数； d d0 dw T 简化公式： 适用于M10~M60的粗牙螺纹， f’=0.15, fc=0.15, T ≈ 0.2 F′d 预紧应力： σ=(0.5~0.7) σs 故螺母的拧紧力矩为： F′ F’是由连接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧 可靠，应取： 通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓 则必须预紧力进行精确控制。 ψ----螺纹升角； ——三角螺纹的当量摩擦角； ——螺孔直径； ——螺母支承面的外径。 工程上常采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。 定力矩扳手 测力矩扳手 F 设计：潘存云 14.4.2 螺纹连接的防松 连接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，连接仍有可能松动。高温下的螺栓连接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。 防松的方法 （1）摩擦防松 尼龙圈锁紧螺母 弹簧垫圈 对顶螺母 设计：潘存云 开口销与六 角开槽螺母 串联钢丝 （2） 机械防松 圆螺母用止动垫圈 潘存云教授研制 止动垫圈 潘存云教授研制 潘存云教授研制 （3）永久止动 1~1.5P 用冲头冲2~3点 冲点防松法 粘合法防松 涂粘合剂 多数情况下螺栓都是成组使用。为了减少螺栓规格、便于装配，一般情况下，在同一组连接螺栓中，各螺栓的材料、直径和长度相同。 螺栓组连接受力分析的目的： 在分析螺栓组受力时，假设 ： 根据连接的结构和载荷情况，求出连接中受力最大的螺栓及其所受的载荷，为螺栓强度计算提供依据。 （1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； （2）螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合； （3）受载后连接接合面仍保持为平面。 1.受轴向载荷FQ的螺栓组连接 载荷FQ的作用线与螺栓轴线平行并通过螺栓组形心，计算时认为各螺栓平均受载，所以每个螺栓所受的轴向工作载荷为： F=FQ/z 式中 z— 连接螺栓数目。 注意：螺栓除受此工作载荷外，还受预紧力作用，其总拉力要通过计算求得。 （a） （b） a）普通螺栓连接 b）铰制孔螺栓连接 如图所示，螺栓只受预紧力作用，横向载荷R靠接合面间的摩擦力传递。 因此，应保证连接预紧后，接合 面间所产生的摩擦力必须大于或等于 横向载荷R。考虑到摩擦力不稳定等 因素的影响，将载荷R乘以可靠系数Kf（防滑系数）。 由静力平衡条件可知，每个螺栓需要的预紧力为： 式中 fs — 接合面间的摩擦系数； z— 连接螺栓数目； m—接合面数。 如图所示，横向载荷R靠螺栓杆受剪切或螺栓杆与孔壁接触面间的挤压传递。 由于连接不依靠摩擦力，故对预紧力没有严格要求，计算时