兰州理工大学机电工程学院机械设计基础课件 联接.ppt

螺钉、紧定螺钉 双头螺柱 二、螺纹紧固件 螺栓 螺纹紧固件 末端结构 头部结构 螺母 六角螺母 六角扁螺母 六角厚螺母 圆螺母 螺钉、紧定螺钉 双头螺柱 二、螺纹紧固件 螺栓 螺纹紧固件 用于经常拆装易磨损之处。 用于尺寸受限制之处。 国标罗列有六十余种不同结构的螺母 其它螺母： 其它螺母： 垫圈 平垫圈 薄平垫圈 A型平垫圈 B型平垫圈 螺母 螺钉、紧定螺钉 双头螺柱 二、螺纹紧固件 螺栓 螺纹紧固件 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。 一、 拧紧力矩 一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，这时螺纹联接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹联接，应控制其预紧力，因为的大小对螺纹联接的可靠性，强度和密封均有很大影响。 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； 设轴向力为Fa 或预紧力（不受轴向载荷） fc—摩擦系数。 无润滑时取： fc =0.15 rf—支撑面摩擦半径。 rf =(dw+d0)/4 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 Fa d 预紧应力： σ=(0.5~0.7) σs §10－5 螺纹联接的预紧和防松 Fa Fa是由联接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧 可靠，应取： 通常螺纹联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。 总力矩： 测力矩扳手 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。 二、 螺纹联接的防松 联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，联接仍有可能松动。高温下的螺栓联接，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. 利用附加摩擦力防松 尼龙圈锁紧螺母 F 弹簧垫圈 对顶螺母 定力矩扳手 开口销与六 角开槽螺母 串联钢丝 2. 采用专门防松元件防松 圆螺母用止动垫圈 止动垫圈 3. 其他方法防松 1~1.5P 用冲头冲2~3点 冲点防松法 粘合法防松 涂粘合剂 §10－6 螺栓联接的强度计算 螺栓联接的主要失效形式： 螺栓拉断 螺纹压溃或剪断 滑扣 因经常拆装 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。 一、松螺栓联接 装配时不须要拧紧 强度条件： 式中:d1----螺纹小径， mm 二、紧螺栓联接 装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。 螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩T的双重作用。 拉应力： Fa Fa 力除以面积 切应力： 对于M10~M68的普通螺纹，取d1、d2和ψ的平均值， 并取： tgρ’ = f ’ =0.15 得： τ ≈ 0.5 σ 当量应力： 强度条件： 分母为抗剪截面系数 1. 受横向工作载荷的螺栓强度 螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力Fa导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷F。 C---可靠性系数，常取C=1.1~1.3 预紧力Fa ： f---摩擦系数，对钢与铸铁，取: f =0.1~0.15 m---结合面数 上图m=1,下图m=2 若取 f =0.15， C=1.2, m=1, 则： Fa ≥ 8F →结构尺寸大 F F F F/2 F/2 Fa Fa Fa Fa F F/2 F/2 2. 受轴向工作载荷的螺栓强度 改进措施： 1. 采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用 2. 采用无间隙的铰制孔螺栓。 设流体压强为p，螺栓数目为Z，则缸体周围每个螺栓的平均载荷为： p ·πD2/4 FE = Z p FE FE D 特别注意，轴向载荷： 松弛状态 Fa≠ F0+FE 预紧状态 δC0 δb0 F0 F0 受载变形 FR FR FE FE F0 F0 加预紧力后→螺栓受拉伸长δb0 →被联接件受压缩短δC0 加载FE后: 螺栓总伸长量增加为: 总拉力为： 被联接件压缩量减少为： 残余预紧力减少为： FR Fa Fa Fa=FE+FR 很显然: FRF0 ?δ+δb0 δC0 - ?δ ?δ ?δ 被联接件放松了 δb0 ?δ 联接件变形 力 螺栓变形 力 ?Fb ?Fc 螺栓变形 力 Fa FR FE F0 F0 δC0 F0 δb0 δC0 arctgkb arctgkc ----相对刚度系数 力 螺栓变形