机械设计基础—常用零部件设计 教学课件 作者 李贵三 第二章 螺纹连接设计.ppt

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1、第二章螺纹连接设计第一节螺纹的主要参数及类型第二节螺纹连接的类型及螺纹连接件第三节螺纹连接的预紧和防松第四节螺栓组连接的设计与螺栓的工作载荷分析第五节螺栓强度计算第六节螺栓连接常用材料及其力学性能第七节提高螺栓连接强度的措施第一节螺纹的主要参数及类型一、螺纹的主要参数二、螺纹的类型一、螺纹的主要参数(1)大径为螺纹的公称直径。内螺纹的大径又称底径，记作D；外螺纹的大径又称顶径，记作d。(2)小径为螺纹的最小直径。内螺纹的小径又称顶径，记作D1；外螺纹的小径又称底径，记d1。(3)中径为螺纹假想的圆柱直径，是配合性质的直径。(4)线数n为螺纹的螺旋线数目。单线普通螺纹有自

2、锁性，常用于连接；多线螺纹的传动效率高，常用于螺旋传动。(5)螺距P即螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。图2-1普通螺纹的主要几何参数一、螺纹的主要参数(6)导程Ph即螺纹上任意一点沿同一条螺旋线旋转一周所移动的轴向距离。单线螺纹Ph=P，多线螺纹Ph=nP。(7)螺纹升角指在中径圆柱上，螺纹线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。(8)牙型角α螺纹在轴向剖面上的形状称为牙型。在牙型上，两相邻牙侧间的夹角称为牙型角。(9)工作高度h工作高度指内、外螺纹旋合后接触面的径向高度。普通螺h=5H/8，H是牙型原始三角形高度。我国国家标准中规定的普通螺纹全部是米制

3、。二、螺纹的类型2按牙的粗细分类粗牙细牙1按螺旋线方向分类左旋右旋（常用）二、螺纹的类型3按螺纹的牙型分类连接螺纹普通螺纹管螺纹二、螺纹的类型3按螺纹的牙型分类传动螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹第二节螺纹连接的类型及螺纹连接件螺纹连接件包括螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈以及防松零件等，其都有相应的国家标准。螺纹连接可以分为以下四种：螺栓连接、螺钉连接、双头螺柱连接和特殊结构的链接螺纹连接的基本类型螺栓连接普通螺栓连接铰制孔螺栓连接螺纹连接的基本类型螺钉连接普通螺钉连接紧致螺钉连接螺纹连接的基本类型双头螺柱连接普通螺钉连接紧定螺钉连接螺纹连接的基本类型特殊结构的链接普通螺栓

4、连接铰制孔螺栓连接第三节螺纹连接的预紧和防松一、螺纹连接的预紧螺纹连接分为松连接和紧连接两类。松连接在装配时螺母不需拧紧，在承受工作载荷之前螺栓不受拉力，这种连接方式的应用范围较小。通常规定：拧紧后螺栓承受的预紧拉应力不得超过材料屈服极限σs的80%。其预紧力F0可通过以下关系确定：碳素钢螺栓：F0=（0.6~0.7）σsA1合金钢螺栓：F0=（0.5~0.6）σsA1第三节螺纹连接的预紧和防松二、螺纹连接的防松螺纹在静载荷或温度变化不大时，均能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振动、变载或工作温度变化很大时，轴向载荷的变化会使螺旋副间的摩擦力减小，甚至会使瞬时摩擦力全部

5、消失，这种现象多次反复发生后，就会使连接松脱。常见的螺纹防松方法如下。常见的螺纹防松方法防松实例弹簧垫圈摩擦防松对顶螺母自锁螺母常见的螺纹防松方法机械防松防松实例开口销止动垫圈串联钢丝常见的螺纹防松方法防松实例冲点铆合粘贴破坏螺旋副关系第四节螺栓组连接的设计与螺栓的工作载荷分析一、螺栓组连接的设计1)一般情况下，螺栓的布置应力求对称、均匀，使螺栓组的对称中心与接合面的形心重合。这样可使接合面受力均匀。2)螺栓组的布置应使各螺栓的受力合理。如螺栓连接承受转矩时，应使螺栓位置尽量靠近接合面的边缘，以达到增加力臂、减少螺栓受力的目的。3)螺栓组的排列应有合理的间距和边距。这不但

6、可使拧紧螺栓时有足够的空间，同时也保证了连接有足够的强度。4)分布在同一圆周上的螺栓数目z应取为3、4、6、8、12等易于分度的数目，以便划线钻孔。二、螺栓组连接中螺栓的工作载荷分析为了简化计算，在进行螺栓组连接的受力分析时作如下假设。1)被连接件为刚体，即受载后连接接合面仍保持为平面。2)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相等。3)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合。二、螺栓组连接中螺栓的工作载荷分析横向载荷F∑横螺栓组连接受力示意图普通螺栓连接铰制螺栓连接二、螺栓组连接中螺栓的工作载荷分析转矩T螺栓组连接受力示意图普通螺栓连接铰制螺栓连接二、螺栓组连接中螺栓

7、的工作载荷分析轴向载荷F∑轴螺栓组连接受力示意图普通螺栓连接铰制螺栓连接二、螺栓组连接中螺栓的工作载荷分析横向载荷F∑横螺纹连接受力示意图普通螺栓连接和铰制螺栓连接第五节螺栓强度计算一、受轴向载荷的螺栓强度计算二、受横向载荷的螺栓强度计算一、受轴向载荷的螺栓强度计算1松螺栓连接2紧螺栓连接1松螺栓连接图2-2起重吊钩松螺栓连接螺栓危险截面的拉伸强度条件：2紧螺栓连接（1）只受预紧力的紧螺栓连接螺栓危险截面的拉伸强度条件：2紧螺栓连接（2）受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接图2-3单个螺栓和被连接件的受力与变形关系a