机械设计基础 教学课件 ppt 作者 李正峰 蒋利强 主编 杜春宽 副主编16.pptVIP

第16章 螺纹连接与螺旋传动 §16.1 螺纹连接的主要类型和标准螺纹连接件 §16.2 螺纹连接的预紧和防松 §16.3 螺栓连接的强度计算 §16.4 提高螺栓连接强度的措施 §16.5 螺旋传动的简介 §16.1螺纹连接的主要类型和标准螺纹连接件 16.1.1 常用螺纹的类型和主要参数 2. 螺纹的主要几何参数 以圆柱普通螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，如图16-2所示。 大径d(D):又称公称直径，它是与外螺纹牙顶或内螺纹底牙相重合的假想圆柱的直径。 小径d1(D1): 它是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径。 中径d2(D2): 螺纹的牙厚和牙间宽度相等的假想圆柱的直径，是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 螺纹线数n:螺纹的螺旋线数目。 螺距P：螺纹相邻两个牙型上在中径线上对应点间的轴向距离。 导程S：同一条螺纹线上相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离，S=nP。 螺纹升角ψ：在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋轴线的平面间的夹角。 牙型角α：在轴向剖面内，螺纹牙型两侧边的夹角。 16.1.2 螺纹连接的类型 1. 螺栓连接 普通螺栓连接如图16-3（a）所示。结构特点是被连接件上有孔，螺栓穿过通孔，螺栓与孔之间有间隙。 铰制孔用螺栓连接见图16-3（b）。 2. 双头螺柱连接 3. 螺钉连接 4. 紧定螺钉连接 5.地脚螺栓连接 地脚螺栓连接见图16-7。 6.吊环螺钉连接 吊环螺钉连接见图16-8。 7.T形槽螺栓连接 T形槽螺栓连接见图16-9。 §16.2 螺纹连接的预紧和防松 16.2.1 螺纹连接的预紧 预紧的目的是为了增强连接的可靠性、刚性和紧密性，提高连接的防松能力，对于受拉变载荷螺纹连接还可提高其疲劳强度。在拧紧螺母时（见图16-10），拧紧力矩T等于螺纹副间的摩擦力矩T1和螺母环形支承面上的摩擦阻力矩T2之和。由分析可知，对于M10~M68的米制粗牙普通螺纹的钢制螺栓，螺纹副中无润滑时，有 16.2.2 螺纹连接的防松 1）利用摩擦防松 3）破坏螺纹副关系防松 破坏螺纹副关系防松是利用焊接（图16-14（a））、冲点（图16-14(b)）等将螺纹副转变成非运动副，从而排除相对转动的可能，常用于装配后不再拆卸的场合。 §16.3 螺栓连接的强度计算 16.3.1 普通螺栓连接的强度计算 1. 松螺栓连接的强度计算 图16-15为起重机吊钩连接螺栓。该螺栓在装配时，不需拧紧；无工作载荷时，螺栓不受力；工作时，螺杆受最大拉力为F。根据设计准则，其强度校核与设计计算式分别为： 16.3.2 紧螺栓连接的强度计算 1) 受横向工作载荷的紧螺栓的连接 图16-16为受横向工作载荷紧螺栓的连接。由于普通螺栓杆与螺栓孔间有间隙，在横向工作载荷 作用下，被连接件的接合面间有相对滑移趋势，而预紧力 在接合面间产生的摩擦力抵抗横向外载荷。若摩擦力之和大于横向外载荷，即可达到连接的目的。即： 根据第四强度理论，螺栓当量应力 为： 螺栓强度校核及设计公式为： 式中： d1——螺纹小径，mm； ——紧螺栓连接的许用应力，MPa； ，此处 为螺栓材料的屈服极限（见表16-2），s为安全系数（见表16-3和表16-4）。 2. 受轴向工作载荷的紧螺栓连接 受轴向工作载荷的紧螺栓连接大多用在气缸、油缸等对紧密性要求较高的压力容器的法兰连接中。这种连接的受力和变形过程，如图16-17所示。 则受轴向工作载荷紧螺栓连接的强度校核和设计公式为： 式中为螺栓总拉力 ，单位为N 根据螺栓受工作载荷F的伸长增量与被连接件压缩变形减少增量的关系，可以推导出预紧力F’和剩余预紧力F”的关系为： 式中， 称为螺栓的“相对刚性系数”。设计时，对于钢制被连接件，可根据垫片材料，参见表16-5选取。 16.3.2 铰制孔用螺栓连接强度计算 铰制孔用螺栓连接，如图16-18所示。该连接所受横向载荷F，螺栓在连接接合面处受剪，并与被连接件孔壁互相挤压。根据设计准则，连接的剪切强度和挤压强度公式分别为： 式中：F——单个螺栓所受横向载荷，N； d0——螺栓杆剪切面直径，mm； Lmin—螺栓杆与孔壁间挤压面的最小高度，mm； ——螺栓许用剪切应力，MPa（查表16-3）； —螺栓或被连接件的许用挤压应 力，MPa.（查表16-3）。 16.3.3 螺纹连接的许用应力 螺纹连接件的材料及许用应力