第二十、二十一章 机械技术基础-田鸣.ppt

螺纹联接是利用螺纹零件，将两个以上零件联接起来构成的一种可拆联接。它具有结构简单、工作可靠性高、装拆方便、成本低廉等优点，故应用非常广泛。 联接螺纹通常采用普通螺纹。普通螺纹牙型角α=60°，自锁性好。根据螺距不同，普通螺纹分为粗牙螺纹和细牙螺纹。一般联接采用粗牙螺纹，这是因为细牙螺纹经常拆装时容易产生滑牙。但细牙螺纹螺距小，小径和中径较大，螺纹升角小，自锁性好，所以细牙螺纹多用于强度要求较高的薄壁零件或受变载、冲击及振动的联接中。例如，轴上零件轴向固定的圆螺母即为细牙螺纹。 一、螺纹联接类型及适用场合、结构尺寸 螺纹联接的主要类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接，紧定螺钉联接。它们的结构尺寸、特点及应用见表21-3。 除上述基本螺纹联接类型外，还有一些特殊结构的螺纹联接，如专门用于将机座或机架固定在地基上的地脚螺栓联接；装在机器或大型零、部件的顶盖或外壳上便于起吊用的吊环螺钉联接；用于工装设备中的T形槽螺栓联接等。具体结构和尺寸可在机械设计手册中查出。螺纹联接中用到的联接件，如螺栓、螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈等，这些零件的结构形式和尺寸均已标准化。设计时，可根据螺纹的公称尺寸在相应的标准或机械手册中查出其他尺寸。二、螺纹联接的预紧和防松1.螺纹联接的预紧 大多数螺纹联接都需要在装配时拧紧。联接在承受工作载荷之前所受到的力，称为预紧力。预紧的目的是为了提高联接的可靠性和疲劳强度，增强联接的紧密性和防松能力。 螺栓联接的预紧力是通过拧紧螺母获得的，拧紧力矩需要克服螺母与被联接件或垫圈支承面间的摩擦力矩T1和螺纹副间的摩擦力矩T2，使联接产生预紧力F0 。对于M10～M68的粗牙普通钢制螺栓，拧紧力矩的近似计算公式为 式中，F0为预紧力(N)；d为螺栓大径(mm)。 控制拧紧力矩的方法有多种，对于一般联接，预紧力可凭经验控制；对于重要联接，常用指针式扭力扳手或定力矩扳手测量预紧力矩，如图21-14所示。指针式扭力扳手，可以通过表盘读出力矩数值；定力矩扳手则可以按照预定的力矩拧紧螺母。 螺纹联接在静载荷或温度变化不大时不会自动松脱。螺纹之间的摩擦力、螺母及螺钉头部与支承面之间的摩擦力，都将起到阻止螺母松脱的作用。但在冲击、振动或变载荷作用下或工作温度变化较大时，上述的摩擦力瞬时会变得很小，以致失去自锁能力，联接可能自动松脱，影响联接的牢固性和紧密性，甚至造成严重事故。因此，设计螺纹联接时，必须采取有效的防松措施。 防松的实质是防止螺纹副的相对转动。防松的方法很多，就其工作原理，可分为摩擦防松、机械防松和不可拆防松三类。(1)摩擦防松 摩擦防松是利用增大螺母与螺杆之间螺纹副的正压力，从而增大摩擦力来阻止螺母的反转，达到防松的目的。常用的方法有采用对顶螺母、金属锁紧螺母、弹簧垫圈等方法，如图21-15所示。 (2)机械防松机械防松是采用止动元件防止螺纹副相对转动，如用槽形螺母加开口销、止动垫片、圆螺母加止动垫片、串联钢丝等，如图21-16所示。(3)不可拆防松不可拆防松是指利用端铆、冲点、焊接等方法破坏螺纹副，使其成为不可拆联接，或利用粘合剂粘接，使螺纹副永久防松，如图21-17所示。这种方法只能用于装配后不需要再拆分的场合。 三、螺纹联接的强度计算 螺栓联接通常成组使用。进行强度计算时，应在螺栓组中找出受力最大的螺栓，并以之作为强度计算的对象。对于单个螺栓来讲，其受力的形式分轴向载荷和横向载荷两种。受轴向载荷图21-18螺栓组的布局的螺栓联接(受拉螺栓)主要失效形式是螺纹部分发生塑性变形或断裂，因而其设计准则应该保证螺栓的抗拉强度；而受横向载荷的螺栓联接(受剪切螺栓)主要失效形式是螺栓杆被剪断或孔壁和螺栓杆的接合面上出现压溃。其设计准则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中联接的挤压强度对联接的可靠性起决定性作用。螺纹的其他部分的尺寸，通常不需要进行强度计算。关于螺纹联接的强度计算见第七章剪切与挤压和机械零件设计手册中各类螺栓联接的强度计算。 四、螺纹联接结构设计要点 大多数情况下螺栓联接都是成组使用的。合理布置同一组螺栓的位置，以使各个螺栓受力尽可能均匀，这是螺栓组结构设计所要解的主要问题。螺栓组结构设计时，为了获得合理的结构，应考虑以下几个问题。 1.联接接合面的设计 联接接合面的几何形状应与机械的结构形状协调一致，并尽量设计成轴对称或中心对称图形，如图21-18所示。这样不仅便于加工，而且保证联接接合面受力均匀。螺栓的数目应以满足强度为前提，尽量选用偶数，以便于对称布置或在圆周上分布。同组螺栓规格应相同，具有等强度和互换性。2.螺栓的数目及布置 螺栓的布置应使各螺栓受力合理。