螺纹连接 (16页)
第二章 螺纹连接,§2-1 螺纹,§2-2 螺纹连接的类型与标准联接件,§2-3 螺纹连接的预紧,§2-5 螺纹连接的强度计算,§2-4 螺纹连接的防松,螺纹的类型与特点1,螺纹有外螺纹与内螺纹之分,它们共同组成螺旋副。 螺纹按螺旋线旋向有左旋和右旋之分。,螺 纹,连接用螺纹的当量摩擦角较大,有利于实现可靠连接;,传动用螺纹的当量摩擦角较小,有利于提高传动的效率。,螺纹按工作性质分为连接用螺纹(如普通螺纹,管螺纹)和传动用螺纹(矩形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹)。,一、螺纹的分类,螺纹的类型与特点2,二、普通螺纹的主要参数,大径d即螺纹的公称直径。 小径d1常用于连接的强度计算。 中径d2常用于连接的几何计算。 螺距P螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 牙型角a螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。 升角y螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 线数n螺纹的螺旋线数目。 导程S螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离,S=nP。,升角y的计算式为:,螺 纹,联接类型与标准件1,螺纹联接的类型与标准联接件,一、螺纹联接的基本类型,除上述联接的基本类型外,在机器中,还有一些特殊结构的螺纹联接。如:T型槽螺栓联接、吊环螺钉联接和地脚螺栓联接等。,螺纹连接的基本类型有:普通螺栓连接,铰制孔用螺栓连接,螺钉连接,双头螺柱连接,紧定螺钉连接。,二、标准螺纹联接件,螺纹联接的类型很多,在机械制造中常见的螺纹联接件的结构型式和尺寸都已经标准化,设计时可以根据有关标准选用。,利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采用测力矩扳手或 定力矩扳手,对于重要的螺栓联接,也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预 紧力。,纹联接的预紧,螺纹联接的预紧,大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧,使之在承受工作载荷之前,预先受 到力的作用,这个预加作用力称为预紧力。,增强联接的可靠性和紧密性,以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。,注意:对于重要的联接,应尽可能不采用直径过小(M12)的螺栓。,拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。,预紧力:,预紧的目的:,预紧力的确定原则:,预紧力的控制:,预紧力和预紧力矩之间的关系:,螺纹联接的防松,螺纹联接的防松,螺纹联接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下,或在高温或温度变化较大的情况下,螺纹联接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失,导致联接失效。,防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。按工作原理的不同,防松 方法分为摩擦防松、机械防松等。此外还有一些特殊的防松方法,例如铆 冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等。,螺纹连接的强度计算1,螺纹连接的强度计算,螺栓连接的强度计算主要与连接的装配 情况(预紧或不预紧)、外载荷的性质和材料性能等有关。,螺栓连接强度计算的目的是根据强度条件确定螺栓直径,而螺栓和螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸均按标准选定。,一、松螺栓连接强度计算,连接的失效形式:主要是指螺纹连接件的失效。对于受拉螺栓,其失效 形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。对于受剪螺栓,其失效 形式可能是螺栓杆被剪断或螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃。,二、紧螺栓联接强度计算,1仅受预紧力的紧螺栓联接,2受轴向载荷的紧螺栓联接,3承受工作剪力的紧螺栓联接,螺纹联接的强度计算2,螺纹联接的强度计算,1仅受预紧力的紧螺栓联接,预紧力引起的拉应力:,螺牙间的摩擦力矩引 起的扭转剪应力:,强度条件:,当联接承受较大的横向载荷F时,由于要求F0Ff(f=0.2),即 F05F ,因而需要大幅度地增加螺栓直径。为减小螺栓直径的增加, 可采用减载措施。,根据第四强度理论, 螺栓在预紧状态下的 计算应力:,螺纹联接的强度计算3,螺纹联接的强度计算,2受轴向载荷的紧螺栓联接,螺栓预紧力F0后,在工作拉力F 的作 用下,螺栓的总拉力F2 = ?,这时螺栓的总拉力为:,为使工作载荷作用后,联接结合面间有残余预紧力F1存在,要求螺栓 联接的预紧力F0为:,静强度条件:,式中F1为残余预紧力,为保证联接的紧密 性,应使 F1 0,一般根据联接的性质确定F1的大小。,详细分析,螺纹联接的强度计算4,螺纹联接的强度计算,3承受工作剪力的紧螺栓联接,这种联接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间无间隙,接触表面受挤压。在联接结合面处,螺栓杆则受剪切。,螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为:,螺栓杆的剪切强度条件为:,式中:F螺栓所受的工作剪力,单位为N; d0螺栓剪切面的直径(可取螺栓孔直径),单位为mm; Lmin螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度,单位为mm;设计时 应使Lmin1.25d0,国家标准规定了螺纹连接件的性能等级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级 分为10级,螺母的性能等级分为 7级。在一般用途的设计中,通常选用4.8级 左右的螺栓,在重要的或有特殊要求设计中的螺纹连接件,要选用高的性能 等级,如在压力容器中常采用8.8级的螺栓。,螺纹连接件的材料与许用应力,螺纹连接件的材料与许用应力,一、螺纹连接件材料,常用的螺纹连接件材料为Q215、Q235、35、45等碳素钢。当强度要求高 时,还可采用合金钢,如15Cr、40Cr等。,二、螺纹连接件的许用应力,1螺纹连接件的许用拉应力,2螺纹连接件的许用剪应力和许用挤压应力,3螺纹连接件的安全系数,(被连接件为钢),(被连接件为铸铁),思考题,1.螺纹的类型 2.普通螺纹的公称直径是哪个?大径、中径、小径?怎么表示? 2.什么螺纹主要用于连接?什么螺纹主要用于传动? 3.松螺纹连接的主要失效形式是什么?其设计准则是什么?,