扭矩知识基础 - 简ppt课件
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扭矩知识基础ppt课件
定义，当其斜率下到最大值的二分之一时），说明已达到屈服点（即图7中的Q 点），立即发出停止拧紧信号。
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4.3 屈服点控制法
➢ 屈服点法利用了材料从弹性变形区向塑性变形区过渡时的特性，但是屈服点法 同样要进行严格的试验或检测，以防螺栓和螺纹损坏或断裂。
➢ 在屈服点控制法中，预紧力的大小主要取决于紧固件的屈服强度，因此能得到 较大的预紧力，预紧力的离散度也较小，而且预紧力不受摩擦系数变化的影响。
4、同时，对于某些角度拧紧的连接，静态检测只能检测其扭矩是否过 低，而无法精确控制扭矩值。
精选课件PPT
15
第三章 螺栓连接拧紧过程简介
扭矩 (Nm)
预拧紧
开始夹紧
夹紧形成
最终拧紧
拧紧过程的可接受范围
最终扭矩和角度值 必须落在这一区域
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拧紧角度值 (o)
16
扭矩 [Nm]
准备
拧入
多 阶 段 拧 紧
扭矩知识介绍
精选课件PPT
1
目录
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章 第七章 第八章 第九章
拧紧基本术语与原理
螺栓的连接方式
螺栓连接拧紧过程简单介绍
扭矩的控制方法
扭矩检查方法
拧紧工具的简介及选配 拧紧的顺序 拧紧工作中常见问题 扭矩的防错
精选课件PPT
2
第一章 拧紧基本术语与原理
拧紧 实际上就是要使两被连接体间具备足够的压紧力，反映到被拧紧 的螺栓上就是它的轴向预紧力（即轴向拉应力）。 扭矩 施加于轴圆周上使轴转动并产生扭曲形变等的扭转力偶或力矩。 动态扭矩 是自动拧紧工具在拧紧过程最终或扭转过程所得到的扭矩值， 也就是在安装时用在线式扭矩传感器测量的值。 静态扭矩 用手动拧紧工具对已拧紧的螺栓加一个顺螺栓拧紧方向逐渐 增大的扭矩，直至螺栓再一次产生拧紧运动的瞬间，记录下的刚产生运 动时的扭矩值，该扭矩值即为静态扭矩。。 标定 用扭矩标定仪（扭矩传感器和角度编码器）串接于电动拧紧枪之 中，跟踪电动拧紧枪在螺纹连接件上进行拧紧的过程，从而确认其拧紧 扭矩和拧紧角度在其规定范围内的一种方法。
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4.3 屈服点控制法
➢ 屈服点法利用了材料从弹性变形区向塑性变形区过渡时的特性，但是屈服点法 同样要进行严格的试验或检测，以防螺栓和螺纹损坏或断裂。
➢ 在屈服点控制法中，预紧力的大小主要取决于紧固件的屈服强度，因此能得到 较大的预紧力，预紧力的离散度也较小，而且预紧力不受摩擦系数变化的影响。
4、同时，对于某些角度拧紧的连接，静态检测只能检测其扭矩是否过 低，而无法精确控制扭矩值。
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15
第三章 螺栓连接拧紧过程简介
扭矩 (Nm)
预拧紧
开始夹紧
夹紧形成
最终拧紧
拧紧过程的可接受范围
最终扭矩和角度值 必须落在这一区域
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拧紧角度值 (o)
16
扭矩 [Nm]
准备
拧入
多 阶 段 拧 紧
扭矩知识介绍
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1
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第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章 第七章 第八章 第九章
拧紧基本术语与原理
螺栓的连接方式
螺栓连接拧紧过程简单介绍
扭矩的控制方法
扭矩检查方法
拧紧工具的简介及选配 拧紧的顺序 拧紧工作中常见问题 扭矩的防错
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2
第一章 拧紧基本术语与原理
拧紧 实际上就是要使两被连接体间具备足够的压紧力，反映到被拧紧 的螺栓上就是它的轴向预紧力（即轴向拉应力）。 扭矩 施加于轴圆周上使轴转动并产生扭曲形变等的扭转力偶或力矩。 动态扭矩 是自动拧紧工具在拧紧过程最终或扭转过程所得到的扭矩值， 也就是在安装时用在线式扭矩传感器测量的值。 静态扭矩 用手动拧紧工具对已拧紧的螺栓加一个顺螺栓拧紧方向逐渐 增大的扭矩，直至螺栓再一次产生拧紧运动的瞬间，记录下的刚产生运 动时的扭矩值，该扭矩值即为静态扭矩。。 标定 用扭矩标定仪（扭矩传感器和角度编码器）串接于电动拧紧枪之 中，跟踪电动拧紧枪在螺纹连接件上进行拧紧的过程，从而确认其拧紧 扭矩和拧紧角度在其规定范围内的一种方法。
材料力学-扭转1ppt课件
横截面上 —
max
T IP
max
IP
T
max
T WP
Ip—截面的极惯性矩，单位：m4 , mm 4
WP
Ip
max
WP —抗扭截面模量，单位：m3, mm3.
整个圆轴上——等直杆：
max
Tm a x WP
三、公式的使用条件： 1、等直的圆轴， 2、弹性范围内工作。
30
四、圆截面的极惯性矩 Ip 和抗扭截面系数Wp
d
dx
d / dx－扭转角变化率
二）物理关系：
弹性范围内 max P
G → G
G
d
dx
方向垂直于半径。
28
三）静力关系：
T A dA
T A dA
G d 2dA dx A
I p
2dA
A
Ip
横截面对形心的极惯性矩
T
GI p
d
dxp
29
二、圆轴中τmax的确定
结论：
横截面上 0, 0 0 0
根据对称性可知剪应力沿圆周均匀分布；
t D, 可认为剪应力沿壁厚均匀分布,
且方向垂直于其半径方向。
t
D
20
3、剪应力的计算公式：
T
AdA.r0
2 0
r0
2td
r02t2
d
T
2r0 2t
薄壁圆筒横截面上的剪应力计算式
21
二、关于剪应力的若干重要性质
例题： 1、一传动轴作200r／min的匀速转动，轴上装有五个轮子。 主动轮2输入的功率为60kW，从动轮1、3、4、5依次输出的 功率为18kW、12kW、22kW和8kW。试作出该轴的扭矩图。
《扭矩惯量计算》课件
详细讲解了扭矩惯量计算的公式和算法， 包括转动惯量的计算、扭矩的合成与分解 等。
实际应用案例分析
课程实验与练习
通过具体的案例分析，演示了扭矩惯量计 算在实际机械系统设计、分析中的应用， 包括电动机、减速器、传动轴等。
提供了实验和练习题目，帮助学生加深对 扭矩惯量计算的理解和应用。
未来研究方向与展望
惯量的大小直接影响系统的稳定性和响应速度。惯量过大或过小都 可能导致系统不稳定。
惯量优化的方法
在工程应用中，可以通过优化机械系统和电机的设计，以及调整系 统的控制参数来优化惯量，提高系统的稳定性。
05
总结与展望
本课程的主要内容回顾
扭矩惯量计算的基本概念
扭矩惯量计算的公式和算法
介绍了扭矩、惯量、转动惯量等基本概念 ，以及它们在机械系统中的重要性和作用 。
惯量匹配的重要性
惯量匹配可以减少系统振荡，提高系统的响应速 度和稳定性，同时也能延长电机的使用寿命。
惯量匹配的方法
在机械设计中，可以通过合理选择转动部件的材 料、形状和尺寸来实现惯量匹配。
惯量对系统稳定性的影响
系统稳定性的概念
指系统在受到干扰后能够恢复到原来的平衡状态的能力。
惯量对系统稳定性的影响
实际应用相结合，需要加强这方面的研究和探索。
THANKS
感谢观看
应用场景
在机械工程、车辆工程、 航空航天等领域，扭矩是 设计和分析转动系统的重 要参数。
转动惯量定义与计算
转动惯量定义
应用场景
描述物体转动惯性大小的物理量，单 位为千克米平方（kgm²）。
在控制系统、电机工程、航空航天等 领域，转动惯量是影响系统动态特性 的重要因素。
计算公式
扭矩课件
2.扭矩图 2.扭矩图 3.直径 3.直径d1的选取 按强度条件
d1
A
M e1
(− )
C
M e2
d2
B
M e3
4580N ⋅ m
τ max
3
16 T = ≤ [τ ] 3 πd1
3
16T d1 ≥ = π[τ ]
16 × 7640 = 82.2 × 10 −3 m = 82.2mm π × 70 ×106
扭转变形是指杆件受到大小相等, 扭转变形是指杆件受到大小相等,方向 作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用, 相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用 相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用, 使杆件的横截面绕轴线产生转动。 使杆件的横截面绕轴线产生转动。 受扭转变形杆件通常为轴类零件， 受扭转变形杆件通常为轴类零件，其横 截面大都是圆形的。 截面大都是圆形的。所以本章主要介绍圆轴 扭转。 扭转。
Tρ τ= IP
Tl ϕ= GI P
τ max
T = ≤ [τ ] WP
4、圆轴扭转时的变形及刚度计算
ϕ′ =
T 180 ⋅ ≤ [ϕ ′] GI P π
34
第七章作业 7—1、2、3、4、5、7、8、9 1
35
第七章 扭 转
1
第七章 扭 转
§7-1、概述 §7-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图 §7-3、圆轴扭转时截面上的应力计算 §7-4、圆轴扭转时的变形计算 §7-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件
2
标题
§7-1、概述
一、概 述
汽车传动轴
3
§7-1、概述
汽车方向盘
4
§7-1、概述
丝锥攻丝
5
§7-1、概述
d1 = 3
d1
A
M e1
(− )
C
M e2
d2
B
M e3
4580N ⋅ m
τ max
3
16 T = ≤ [τ ] 3 πd1
3
16T d1 ≥ = π[τ ]
16 × 7640 = 82.2 × 10 −3 m = 82.2mm π × 70 ×106
扭转变形是指杆件受到大小相等, 扭转变形是指杆件受到大小相等,方向 作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用, 相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用 相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用, 使杆件的横截面绕轴线产生转动。 使杆件的横截面绕轴线产生转动。 受扭转变形杆件通常为轴类零件， 受扭转变形杆件通常为轴类零件，其横 截面大都是圆形的。 截面大都是圆形的。所以本章主要介绍圆轴 扭转。 扭转。
Tρ τ= IP
Tl ϕ= GI P
τ max
T = ≤ [τ ] WP
4、圆轴扭转时的变形及刚度计算
ϕ′ =
T 180 ⋅ ≤ [ϕ ′] GI P π
34
第七章作业 7—1、2、3、4、5、7、8、9 1
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第七章 扭 转
1
第七章 扭 转
§7-1、概述 §7-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图 §7-3、圆轴扭转时截面上的应力计算 §7-4、圆轴扭转时的变形计算 §7-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件
2
标题
§7-1、概述
一、概 述
汽车传动轴
3
§7-1、概述
汽车方向盘
4
§7-1、概述
丝锥攻丝
5
§7-1、概述
d1 = 3
检测扭矩知识_图文
检测扭矩知识_图文.pptx
为什么要使 用螺栓连接？
•装配简单 • 拆卸方便 • 效率高 • 成本低
螺纹连接的目的
测量拧紧效果
夹紧力与摩擦力的关系
• 施加的扭矩不能超过使用极 限，过大会使螺栓过度伸长。
• 安全余量取决于: – 拧紧精度 – 材料等级
扭矩限值
软连接、硬连接
硬连接
• 到达贴合点 后，旋转 30°以内达 到目标扭矩
软连接：
• 到达贴合点 后，旋转2 圈以上达到 目标扭矩
扭矩的过扭程度受连接件硬度以及工具转速影响。
动态Байду номын сангаас矩和静态扭矩
如何在一个连接件上测量扭矩？
动态扭矩：在拧紧螺栓的同时用在线式扭矩传感器测量
静态扭矩：安装后用扭矩扳手测量
软连接--静态扭矩较动态扭矩要 偏小，原因是衰减。 硬连接--由于较高的静态摩擦力， 静态扭矩可比动态扭矩要高。 左图中倒V的拐点即是扭力扳手 测得的硬连接上的静态扭矩 。
硬连接上的扭矩实测值（范例）
测试螺纹副的装配扭矩方法
事后静态测试法 • 松开法 • 紧固法
在线动态测试法
测试螺纹副的装配扭矩方法
事后静态测试法 装配完成后再进行检测。一般使用精度大于3%的机械式扭力扳手
或电子式扭力扳手。常用有2种检测方法：
松开法 将装配好的螺纹副用指示式或电子式扭力扳手松开，读出松开时的瞬时值，然后
根据经验和试验在乘以一个系数a，a的值一般在1.1--1.6之间。这种测试方法误差较大， 除特殊情况外生产中以很少用。
紧固法 用扭力扳手将装配好的螺纹副进一步紧固，当产生微小的转角时，读出测试扭矩
值，再乘以一个系数a，a的值一般在0.9--1.1的系数。这是现在一种比较常用的方法。 紧固法在正常的硬连接的情况下测试出的扭矩往往比实际装配扭矩要大，在软连接的 情况下测试出的扭矩往往比实际装配扭矩要小。
拧紧扭矩知识_图文
定义，当其斜率下到最大值的二分之一时），说明已达到屈服点（即图7中的Q 点），立即发出停止拧紧信号。
4.3 屈服点控制法
屈服点法利用了材料从弹性变形区向塑性变形区过渡时的特性，但是屈服点法 同样要进行严格的试验或检测，以防螺栓和螺纹损坏或断裂。
在屈服点控制法中，预紧力的大小主要取决于紧固件的屈服强度，因此能得到 较大的预紧力，预紧力的离散度也较小，而且预紧力不受摩擦系数变化的影响 。
*
6/11
第一章 拧紧基本术语与原理 螺栓连接件中的力
张力 抗张力
夹紧力
剪切力
张力
剪切力 抗张力
第一章 拧紧基本术语与原理
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单 The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力50%
螺纹副中摩擦力40%
扭矩
• 90% 的扭矩被摩擦力消耗 • 只有10%的扭矩转化为夹紧力
15 2008-07-16
根据拉伸-屈服极限的关系图，常用的扭矩控制方法 有五种 （1）扭矩控制法（T） （2）扭矩-转角控制法（TA） （3）屈服点控制法（TG） （4）质量保证法（QA） （5）扭矩斜率法
19
4.1 扭矩控制法
1. 扭矩控制法
拧紧螺栓至设定的扭矩后，拧紧控制机构 停止动作，其优点是较为简便，而且扭矩 容易复验。
111.1 1.4 4.1
数据分析
软连接
静态扭矩低于动态扭矩
装配 (动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
100.42 0.21 0.63
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84
4.3 屈服点控制法
屈服点法利用了材料从弹性变形区向塑性变形区过渡时的特性，但是屈服点法 同样要进行严格的试验或检测，以防螺栓和螺纹损坏或断裂。
在屈服点控制法中，预紧力的大小主要取决于紧固件的屈服强度，因此能得到 较大的预紧力，预紧力的离散度也较小，而且预紧力不受摩擦系数变化的影响 。
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第一章 拧紧基本术语与原理 螺栓连接件中的力
张力 抗张力
夹紧力
剪切力
张力
剪切力 抗张力
第一章 拧紧基本术语与原理
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单 The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力50%
螺纹副中摩擦力40%
扭矩
• 90% 的扭矩被摩擦力消耗 • 只有10%的扭矩转化为夹紧力
15 2008-07-16
根据拉伸-屈服极限的关系图，常用的扭矩控制方法 有五种 （1）扭矩控制法（T） （2）扭矩-转角控制法（TA） （3）屈服点控制法（TG） （4）质量保证法（QA） （5）扭矩斜率法
19
4.1 扭矩控制法
1. 扭矩控制法
拧紧螺栓至设定的扭矩后，拧紧控制机构 停止动作，其优点是较为简便，而且扭矩 容易复验。
111.1 1.4 4.1
数据分析
软连接
静态扭矩低于动态扭矩
装配 (动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
100.42 0.21 0.63
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84
轴的扭转--外力,扭矩
垂直截面上的应力关系
k
切应力关系
F
2
sin 2
A A m k k p
F k
k
n
F
90
2
sin 2
F
90 0
F
切应力互等定理：
p
k t
在任意两个相互垂直截面上，切应力必同时存在， 它们的大小相等，方向共同指向或背离两截面的交线。
即：
对给定的截面，与成正比
O
x
q R O2 B' d B C' C q dx
T
的方向：与半径垂直
A
O1 A'
p
(3) 静力学方面 由合力矩定理
T
d dA T dA A G A dx d d 2 G A dA G I p dx dx
Ip
D 4
32
Wp
Ip D2
D 3
16
塑性材料
脆性材料
三、圆轴扭转时的强度计算
1. 强度条件
max
T max Wp
[ ]
式中[]——材料的许用切应力， 塑性材料[]=0.5~0.7[σ]，脆性材料[]=0.8~1.0[σ]
2. 强度计算的三类问题
(1) 校核强度； (2) 选择截面；
4
2
0
r 2 rd dr
D 4
32
z
d 4
32
dr dA=rd d r d y
即
Ip
d 式中 D
Wp
剪切力和扭矩资料课件
05 剪切力和扭矩的模拟分析
有限元分析方法
有限元分析是一种数值分析方法，通过将连续的物理系统离散化为有限个小的单 元，利用数学方程描述其行为，并求解这些方程以获得系统的近似解。
在剪切力和扭矩分析中，有限元方法可以模拟复杂结构的应力、应变和位移等行 为，广泛应用于工程领域。
边界元分析方法
边界元分析是一种仅考虑系统边界条件的数值分析方法。它 通过将问题转化为边界积分方程，并采用离散化的方式求解 ，避免了有限元方法中的庞大计算量。
02 剪切力和扭矩的测量
剪切力的 measurement 方法
扭力天平法
通过测量扭力弹簧的转角或扭转 角度来计算剪切力的大小。
杠杆法
利用杠杆原理，通过测量施加力矩 和支点距离来计算剪切力的大小。
传感器法
利用传感器测量剪切力对传感器的 作用力，通过换算得到剪切力的大 小。
扭矩的 measurement 方法
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杠杆装置
02
用于测量扭矩的简单工具，需要配合其他测量仪器使用。
传感器
03
不同类型的传感器可用于测量剪切力和扭矩，如电阻式、电容
式、电感式等。
03 剪切力和扭矩在工程中的 应用
机械工程中的应用
机械零件的强度和刚度分析
剪切力和扭矩是机械零件在工作中常见的外力，通过分析剪切力 和扭矩对零件的作用，可以评估零件的强度和刚度是否满足设计
航空发动机性能分析
航空发动机的性能受到剪切力和扭矩的影响。通过分析剪切力和扭矩对航空发动机性能的 影响，可以优化航空发动机的设计和性能。
04 剪切力和扭矩的案例分析
案例一：汽车发动机中的剪切力和扭矩
材料力学--外力偶矩的计算 扭矩和扭矩图 ppt课件
可见在载荷相同的条件下，空心轴的重量仅为实心轴的31% 。
ppt课件 22
§3.4 圆轴扭转时的应力
例题3.4 已知：P＝7.5kW, n=100r/min,最大切应力不 得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比 = 0.5。二轴长度相同。
求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确 定二轴的重量之比。 解： 首先由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩
d1
A
M e1
C
M e2
d2
B M e3
解：1.外力偶矩
P 400 1 T1 M e1 9549 9549 7640 N m n 500 240 T2 M e 3 T1 4580N m 400
ppt课件 31
§3.5
2.扭矩图
圆轴扭转时的变形
d1
A
M e1
d 0.945 D Wt 0.2 D3 (1 4 ) 0.2 8.93 (1 0.9454 ) 29 cm3
（2） 强度校核
max
T 1930 6 66.7 10 Pa 6 Wt 29 10 66.7MPa [ ]ppt 课件 70MPa
3 2
d2＝23 mm
长度相同的情形下，二轴的重量之比即为横截面面积之比：
A1 d 1 45 10 2 ＝ 1.28 2 3 2 A2 D2 1 46 10 1 0.5
ppt课件 24
§3.4 圆轴扭转时的应力
例题3.5 已知：输入功率P1＝14kW,P2= P3=P1/2， n1=n2=120r/min, z1=36,z3=12;d1=70mm, d 2=50mm, d3=35mm.[]=30MPa。.
ppt课件 22
§3.4 圆轴扭转时的应力
例题3.4 已知：P＝7.5kW, n=100r/min,最大切应力不 得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比 = 0.5。二轴长度相同。
求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确 定二轴的重量之比。 解： 首先由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩
d1
A
M e1
C
M e2
d2
B M e3
解：1.外力偶矩
P 400 1 T1 M e1 9549 9549 7640 N m n 500 240 T2 M e 3 T1 4580N m 400
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§3.5
2.扭矩图
圆轴扭转时的变形
d1
A
M e1
d 0.945 D Wt 0.2 D3 (1 4 ) 0.2 8.93 (1 0.9454 ) 29 cm3
（2） 强度校核
max
T 1930 6 66.7 10 Pa 6 Wt 29 10 66.7MPa [ ]ppt 课件 70MPa
3 2
d2＝23 mm
长度相同的情形下，二轴的重量之比即为横截面面积之比：
A1 d 1 45 10 2 ＝ 1.28 2 3 2 A2 D2 1 46 10 1 0.5
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§3.4 圆轴扭转时的应力
例题3.5 已知：输入功率P1＝14kW,P2= P3=P1/2， n1=n2=120r/min, z1=36,z3=12;d1=70mm, d 2=50mm, d3=35mm.[]=30MPa。.
扭矩与张力PPT课件
= 2,000 lb
1000
0
50
100 150
200
力矩 (lb-in)
螺母系数 (K) 值事实上就是一个数学上的力矩/张力曲线上 的斜率。
如何得到正确的预紧力
得到正确的紧固件的预紧力需要另一个关联的术语 “拧紧力矩”.
力矩/张力的关系
• 目的
正确的 夹紧力
•目标
正确的 预紧力
•等同
正确 拧紧力矩
如何知道装配线上的拧紧时所需的力矩？ 多少力矩是恰当的？
一个精确的拧紧力矩必须基于能够精确 描述装配环境的力矩/张力曲线。
力矩/张力曲线
为什么板孔设计要用到螺母系数的方程呢？
• 预测拧紧力矩来获到预紧力 • 预测预紧力来获得拧紧力矩 • 预测差异变量来获得拧紧力矩的容限
实例：一位工程师未得到一个充分的加紧力建模。为了检查这个力矩/张力的关系 ，他要求TFS使用原件和工具枪进行测试。
•T =KDW
(T)=torque (lb-in)
张 力
目标预紧力
屈服点
最终值
力矩
拧紧力矩
在装配时的典型期望值变化
+/- 25%预紧力的偏差带来拧紧力矩的变化
12 11 10
9 8 Preload (KN)7 or (lbs.) 6 5 4 3 2 1 0
拧紧力矩 预紧力
Torque (Nm) or (LB/in.)
概率 %
12
预紧力变化决定于电动枪
Non-Lubricous Joint
Lubricous Joint
5%
55% 20%
45%
40% 35%
螺母系数
• T = K*D*W
扭矩的符号规定PPT课件
斜截面上应力的计算公式
45 45 max
45
45 min
max
45
min
45
-
41
3.4.3 强度条件
1、强度条件： max[]
等截面圆轴:
max
Tmax Wp
2、强度条件应用：
变截面圆轴:
max
T
Wp
max
1）校核强度:
max
Tm ax WP
≤
2）设计截面尺寸:
了相对转动。表明横截面仍保持平面，且大小、形状不变（平面假设）。
②各纵向线长度不变，但均倾斜了同一微小角度 。
③所有矩形网格均歪斜成同样大小的平行四边形。
-
24
薄壁筒扭转时，因长度不变，故横截面上没有正应力，只有切应力。因筒 壁很薄，假设切应力沿壁厚均匀分布，切应力沿圆周切线方向，与扭矩转向相 同。
AdAr0 T
r 0 A d A r 0 2r 0 t T
T
2Tr02
t
T 2 A0
t
A0 为平均半径所作圆的面积。
-
25
3.3.2 切应力的若干重要性质
1、剪切虎克定律
l
j
做薄壁圆筒的扭转试验可得
j为扭转角 jr0 l
r0j 即j
l
T——
T
2 r02 t
j
r0 j
l
-
26
剪切虎克定律 在弹性范围内切应力与切应变
-
30
变形规律： 圆周线——形状、大小、间距不变，各圆周线只是绕轴线转动了一个不同的角度
纵向线——倾斜了同一个角度，小方格变成了平行四边形 平面假设：变形前的横截面，变形后仍为平面，且形状 、大小以及间距不变，半
剪切力和扭矩ppt课件
试校核该轴的强度。
解：1、计算抗扭截面系数 主传动轴的内外径之比
d9022.50.944
D 90
抗扭截面系数为
W p 1 D 6 3 ( 1 4 ) 1 ( 6 9 0 ) 3 ( 1 0 .9 4 4 4 )m m 3 2 9 5 1 0 2 m m 3
2、计算轴的最大切应力
m axW Tp12 .5 9 51 0 16 02 N m m m m 3 50.8M Pa
M e C 9 5 4 9 N n C 9 5 4 9 3 0 3 0 .5rk m W in 1 1 1 .4N m M e D 9 5 4 9 N n D 9 5 4 9 3 0 2 0 .0 rk m W in 6 3 .7N m
2、分段计算扭矩，分别为
T 1M eB143.2N m （图c） T2M eBM eA 143.2N m -318.3N m -175N m（图d） T 3 M eD 6 3 .7N m （图e）
NB4.5 kW， NC3.5 kW
ND2.0 kW，试求各段扭矩。
解：1、计算外力偶矩
M e A 9 5 4 9 N n A 9 5 4 9 3 0 1 0 0rk W m in 3 1 8 .3N m
M e B 9 5 4 9 N n B 9 5 4 9 3 0 4 0 .5 rk m W in 1 4 3 .2N m
扭矩图
常用与轴线平行的x坐标表示横截面的位置，以与 之垂直的坐标表示相应横截面的扭矩，把计算结果 按比例绘在图上，正值扭矩画在x轴上方， 负值扭矩画在x轴下方。这种图形称为扭矩图。
例题7.1 图示传动轴，转速 n300r min，A轮为
主动轮，输入功率 NA10 kW，B、C、D为从动 轮，输出功率分别为
解：1、计算抗扭截面系数 主传动轴的内外径之比
d9022.50.944
D 90
抗扭截面系数为
W p 1 D 6 3 ( 1 4 ) 1 ( 6 9 0 ) 3 ( 1 0 .9 4 4 4 )m m 3 2 9 5 1 0 2 m m 3
2、计算轴的最大切应力
m axW Tp12 .5 9 51 0 16 02 N m m m m 3 50.8M Pa
M e C 9 5 4 9 N n C 9 5 4 9 3 0 3 0 .5rk m W in 1 1 1 .4N m M e D 9 5 4 9 N n D 9 5 4 9 3 0 2 0 .0 rk m W in 6 3 .7N m
2、分段计算扭矩，分别为
T 1M eB143.2N m （图c） T2M eBM eA 143.2N m -318.3N m -175N m（图d） T 3 M eD 6 3 .7N m （图e）
NB4.5 kW， NC3.5 kW
ND2.0 kW，试求各段扭矩。
解：1、计算外力偶矩
M e A 9 5 4 9 N n A 9 5 4 9 3 0 1 0 0rk W m in 3 1 8 .3N m
M e B 9 5 4 9 N n B 9 5 4 9 3 0 4 0 .5 rk m W in 1 4 3 .2N m
扭矩图
常用与轴线平行的x坐标表示横截面的位置，以与 之垂直的坐标表示相应横截面的扭矩，把计算结果 按比例绘在图上，正值扭矩画在x轴上方， 负值扭矩画在x轴下方。这种图形称为扭矩图。
例题7.1 图示传动轴，转速 n300r min，A轮为
主动轮，输入功率 NA10 kW，B、C、D为从动 轮，输出功率分别为
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3
第一章 拧紧基本术语与原理
■拧紧原理
拧紧原理
预紧力 螺栓拉伸
螺栓插入被连接件，利用螺母或内螺纹拧
紧使螺栓拉伸变形，这种弹性变形产生了轴向
的拉力，将被夹零件挤压在了一起，称为预
紧力。
理论上，只要产生了足够的夹紧力，完全可 以保证被夹零件在震动、高低温等恶劣环境下安
扭矩
全工作，而不必使用涂胶等辅助方法。
角度 [°]
第四章 拧紧工具选配 工具选型要考虑的因素
力矩要求 精度要求 操作空间 工作效率 劳动强度 生产管理
2）BUFO：表示生产商 3）M：表示公制螺纹
塑性范围
螺栓失效
极限抗拉强度
破坏点
应力 N/mm²
抗拉强度
屈服强度极限
75 %
失效
屈服 弹性区
抗拉强度极限
应变
19 2008-07-16
应力
拉伸度 9
第二章 螺栓连接的方式
扭矩
< 30 度
硬连接
< 30 度
贴合点
角度
扭矩
> 720 度
软连接
> 720 度
15 2008-07-16
夹紧力10%
90% 的扭矩用于 克服摩擦力
100%
扭矩(M) = 力 (F)*力臂 (L)
6
第一章 拧紧基本术语与原理
夹紧力与摩擦力的关系与影响
通常的情况
螺栓头下摩擦力 50%
螺纹副中摩擦力
10%
40%
在螺栓头下加润滑油
螺栓头下摩擦力 45%
螺纹副中有杂质
螺栓头下摩擦力 50%
100.42 0.21 0.63
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84
86.7 2.8 8.3
14
第二章 螺栓连接的方式
小结：通过以上硬连接与软连接的比较，同时结合现场情况，总结如下： 1、在完全相同的拧紧状态下，硬连接与软连接所得到的最终扭矩是不同 的；（完全相同是指同样的拧紧工具，以同样的转速，保持同样的稳定 时间）； 2、同一种连接方式，在拧紧工具的转速、保持时间不同的情况下，得到 的最终拧紧力也是不同的； 3、因为静态扭矩检测需要考虑进人为的因素进去，同时因为静态扭矩受 摩擦力的影响非常大，而摩擦力的变化又是非常离散的，因此静态检测 值会更离散一些； 4、同时，对于某些角度拧紧的连接，静态检测只能检测其扭矩是否过低， 而无法精确控制扭矩值。
螺纹副中摩擦力
夹紧力
摩擦 力
15%
40%
螺纹副中摩擦力
5
45%
%
坏的螺 纹
普 通
润滑后的螺 栓
紧固轴 力
16 2008-07-16 7
第一章 拧紧基本术语与原理
影响夹紧力的因素
摩擦 不可靠的装配技术
沉降力
– 表面粗糙与润滑状态 – 螺丝质量差 – 材料不合适 – 工具不准确或不相配 – 螺丝质量差 – 错误的工件
贴合点
角度
10
第二章 螺栓连接的方式 弹性松弛会影响夹紧力
Time
材料弹性松弛会使夹紧力衰减!
11
第二章 螺栓连接的方式
扭矩衰减
牛米
工具断开
衰减
时间
扭矩衰减:拧紧工作完毕后发生在紧固件上的扭矩降低现象即为扭矩衰减,衰减 后的扭矩低于目标值但较为稳定,一般在拧紧操作完成后的30ms内会完成60%以 上的扭矩衰减。 对于任何连接，随着时间的推移，都会有一定程度的扭矩衰减，一般发生在以 下两种情况中：1、粗糙的表面配合时造成的衰减；2、软连接中的扭矩衰减。
22 2008-07-16 12
硬连接
静态扭矩高于动态扭矩
数据分析
装配 (动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112
均值
101.84
111.1
标准偏差 (Sigma) 0.67
1.4
3 Sigma
2.01
4.1
13
数据分析
软连接
静态扭矩低于动态扭矩
装配 (动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
扭矩知识
一分队 何源
1
目录
第一章
第二章
第三章
第四章 第五章 第六章
拧紧基本术语与原理
螺栓的连接方式
螺栓连接拧紧过程简单介绍
拧紧工具的简介及选配 拧紧的顺序 拧紧工作中常见问题
2
第一章 拧紧基本术语与原理
拧紧 实际上就是要使两被连接体间具备足够的压紧力，反映到被拧紧 的螺栓上就是它的轴向预紧力（即轴向拉应力）。 扭矩 施加于轴圆周上使轴转动并产生扭曲形变等的扭转力偶或力矩。 动态扭矩 是自动拧紧工具在拧紧过程最终或扭转过程所得到的扭矩值， 也就是在安装时用在线式扭矩传感器测量的值。 静态扭矩 用手动拧紧工具对已拧紧的螺栓加一个顺螺栓拧紧方向逐渐 增大的扭矩，直至螺栓再一次产生拧紧运动的瞬间，记录下的刚产生运 动时的扭矩值，该扭矩值即为静态扭矩。。 标定 用扭矩标定仪（扭矩传感器和角度编码器）串接于电动拧紧枪之 中，跟踪电动拧紧枪在螺纹连接件上进行拧紧的过程，从而确认其拧紧 扭矩和拧紧角度在其规定范围内的一种方法。
2021年2月24
6/114
第一章 拧紧基本术语与原理 螺栓连接件中的力
张力 抗张力
夹紧力
剪切力
张力
剪切力 抗张力
5
第一章 拧紧基本术语与原理
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单 The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力50%
螺纹副中摩擦力40%
扭矩
• 90% 的扭矩被摩擦力消耗 • 只有10%的扭矩转化为夹紧力
– 设计缺陷 – 材料配对不合适 – 拧紧方法错误
温度
– 膨胀系数不同 – 螺栓接合尺寸错误
错误的拧紧系统
– 拧紧精度，夹紧力过低或过高
弹性范围
屈服强度
第一章 拧紧基本术语与原理
螺栓标识系统
1）8.8 第一个数：表示公称抗拉强度的 1/100 （即最大抗张应力 N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2 第二个数：表示公称屈服强度与公称抗拉 强度比值的关系（即屈强比） 0.8 = 80% 两数相乘得出其屈服强度 ： 800* 0.8 = 640 N/mm2
15
第三章 螺栓连接拧紧过程简介
扭矩 (Nm)
预拧紧
开始夹紧
夹紧形成最终拧紧拧紧程的可接受范围最终扭矩和角度值 必须落在这一区域
拧紧角度值 (o)
16
扭矩 [Nm]
准备
拧入
多 阶 段 拧 紧
拧紧
角度 [°]
扭矩 [Nm]
准备
拧紧 1
拆卸
拧紧 2
为 了 减 少 应 力 影 响
拆 卸 后 再 拧 紧 方 法 ，
第一章 拧紧基本术语与原理
■拧紧原理
拧紧原理
预紧力 螺栓拉伸
螺栓插入被连接件，利用螺母或内螺纹拧
紧使螺栓拉伸变形，这种弹性变形产生了轴向
的拉力，将被夹零件挤压在了一起，称为预
紧力。
理论上，只要产生了足够的夹紧力，完全可 以保证被夹零件在震动、高低温等恶劣环境下安
扭矩
全工作，而不必使用涂胶等辅助方法。
角度 [°]
第四章 拧紧工具选配 工具选型要考虑的因素
力矩要求 精度要求 操作空间 工作效率 劳动强度 生产管理
2）BUFO：表示生产商 3）M：表示公制螺纹
塑性范围
螺栓失效
极限抗拉强度
破坏点
应力 N/mm²
抗拉强度
屈服强度极限
75 %
失效
屈服 弹性区
抗拉强度极限
应变
19 2008-07-16
应力
拉伸度 9
第二章 螺栓连接的方式
扭矩
< 30 度
硬连接
< 30 度
贴合点
角度
扭矩
> 720 度
软连接
> 720 度
15 2008-07-16
夹紧力10%
90% 的扭矩用于 克服摩擦力
100%
扭矩(M) = 力 (F)*力臂 (L)
6
第一章 拧紧基本术语与原理
夹紧力与摩擦力的关系与影响
通常的情况
螺栓头下摩擦力 50%
螺纹副中摩擦力
10%
40%
在螺栓头下加润滑油
螺栓头下摩擦力 45%
螺纹副中有杂质
螺栓头下摩擦力 50%
100.42 0.21 0.63
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84
86.7 2.8 8.3
14
第二章 螺栓连接的方式
小结：通过以上硬连接与软连接的比较，同时结合现场情况，总结如下： 1、在完全相同的拧紧状态下，硬连接与软连接所得到的最终扭矩是不同 的；（完全相同是指同样的拧紧工具，以同样的转速，保持同样的稳定 时间）； 2、同一种连接方式，在拧紧工具的转速、保持时间不同的情况下，得到 的最终拧紧力也是不同的； 3、因为静态扭矩检测需要考虑进人为的因素进去，同时因为静态扭矩受 摩擦力的影响非常大，而摩擦力的变化又是非常离散的，因此静态检测 值会更离散一些； 4、同时，对于某些角度拧紧的连接，静态检测只能检测其扭矩是否过低， 而无法精确控制扭矩值。
螺纹副中摩擦力
夹紧力
摩擦 力
15%
40%
螺纹副中摩擦力
5
45%
%
坏的螺 纹
普 通
润滑后的螺 栓
紧固轴 力
16 2008-07-16 7
第一章 拧紧基本术语与原理
影响夹紧力的因素
摩擦 不可靠的装配技术
沉降力
– 表面粗糙与润滑状态 – 螺丝质量差 – 材料不合适 – 工具不准确或不相配 – 螺丝质量差 – 错误的工件
贴合点
角度
10
第二章 螺栓连接的方式 弹性松弛会影响夹紧力
Time
材料弹性松弛会使夹紧力衰减!
11
第二章 螺栓连接的方式
扭矩衰减
牛米
工具断开
衰减
时间
扭矩衰减:拧紧工作完毕后发生在紧固件上的扭矩降低现象即为扭矩衰减,衰减 后的扭矩低于目标值但较为稳定,一般在拧紧操作完成后的30ms内会完成60%以 上的扭矩衰减。 对于任何连接，随着时间的推移，都会有一定程度的扭矩衰减，一般发生在以 下两种情况中：1、粗糙的表面配合时造成的衰减；2、软连接中的扭矩衰减。
22 2008-07-16 12
硬连接
静态扭矩高于动态扭矩
数据分析
装配 (动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112
均值
101.84
111.1
标准偏差 (Sigma) 0.67
1.4
3 Sigma
2.01
4.1
13
数据分析
软连接
静态扭矩低于动态扭矩
装配 (动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
扭矩知识
一分队 何源
1
目录
第一章
第二章
第三章
第四章 第五章 第六章
拧紧基本术语与原理
螺栓的连接方式
螺栓连接拧紧过程简单介绍
拧紧工具的简介及选配 拧紧的顺序 拧紧工作中常见问题
2
第一章 拧紧基本术语与原理
拧紧 实际上就是要使两被连接体间具备足够的压紧力，反映到被拧紧 的螺栓上就是它的轴向预紧力（即轴向拉应力）。 扭矩 施加于轴圆周上使轴转动并产生扭曲形变等的扭转力偶或力矩。 动态扭矩 是自动拧紧工具在拧紧过程最终或扭转过程所得到的扭矩值， 也就是在安装时用在线式扭矩传感器测量的值。 静态扭矩 用手动拧紧工具对已拧紧的螺栓加一个顺螺栓拧紧方向逐渐 增大的扭矩，直至螺栓再一次产生拧紧运动的瞬间，记录下的刚产生运 动时的扭矩值，该扭矩值即为静态扭矩。。 标定 用扭矩标定仪（扭矩传感器和角度编码器）串接于电动拧紧枪之 中，跟踪电动拧紧枪在螺纹连接件上进行拧紧的过程，从而确认其拧紧 扭矩和拧紧角度在其规定范围内的一种方法。
2021年2月24
6/114
第一章 拧紧基本术语与原理 螺栓连接件中的力
张力 抗张力
夹紧力
剪切力
张力
剪切力 抗张力
5
第一章 拧紧基本术语与原理
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单 The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力50%
螺纹副中摩擦力40%
扭矩
• 90% 的扭矩被摩擦力消耗 • 只有10%的扭矩转化为夹紧力
– 设计缺陷 – 材料配对不合适 – 拧紧方法错误
温度
– 膨胀系数不同 – 螺栓接合尺寸错误
错误的拧紧系统
– 拧紧精度，夹紧力过低或过高
弹性范围
屈服强度
第一章 拧紧基本术语与原理
螺栓标识系统
1）8.8 第一个数：表示公称抗拉强度的 1/100 （即最大抗张应力 N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2 第二个数：表示公称屈服强度与公称抗拉 强度比值的关系（即屈强比） 0.8 = 80% 两数相乘得出其屈服强度 ： 800* 0.8 = 640 N/mm2
15
第三章 螺栓连接拧紧过程简介
扭矩 (Nm)
预拧紧
开始夹紧
夹紧形成最终拧紧拧紧程的可接受范围最终扭矩和角度值 必须落在这一区域
拧紧角度值 (o)
16
扭矩 [Nm]
准备
拧入
多 阶 段 拧 紧
拧紧
角度 [°]
扭矩 [Nm]
准备
拧紧 1
拆卸
拧紧 2
为 了 减 少 应 力 影 响
拆 卸 后 再 拧 紧 方 法 ，