5第5-6章连接解析

§5—5
螺栓联接｛
螺栓联接的强度计算
松螺栓联接 无预紧力，只有工作拉力
紧螺栓联接 有预紧力，还有工作拉力
一 松螺栓联接强度计算 校核
（无Ｆ0 ）


4
F d1
2

设计
d1

4F
二 紧螺栓联接强度计算 紧螺栓联接｛
（有Ｆ0 ）
只有预紧力，无工作拉力
有预紧力，还有工作拉力 紧螺栓｛
2.传动螺纹 α小、ψ大 多线 效率高 ┌梯形螺纹 （Tr ） α＝30° β＝15° ├锯齿形螺纹（S） α＝33°β工＝3°β非＝30° └矩形螺纹 α＝０°（或α＝1０°）
工作面，单向工作
§ 5 —2 1、螺栓联接
螺纹联结的类型及标准联结件
一．螺纹联接基本类型(important)
普通螺栓联接： 孔与杆间有间隙，方便，多用 铰制孔用螺栓联接（基孔 制，过渡配合）： 孔与杆间无间隙，成本高
第二篇
联
接
联接┌机械静联接→┌可拆联接 →螺纹、键、销 分类│ └不可拆联接→焊、粘、铆 └机械动联接→运动副
D E C
A B
车辆的前轮转向机构
螺 纹 旋向／右旋 →判断方法 ／①顺时针旋进→右旋 ＼左旋 ＼②以轴线为基准 （一）螺纹及其主要参数： 一．螺纹的形成： 线数／单头→联接 ＼多头→传动 S ψ Πｄ2 二．螺纹参数：
加载——工作拉力 总拉力F2 ≠Ｆ0 +Ｆ= ？
螺栓
拧紧 伸长 λb F0
被联接件
缩短 λm F0
受载
再伸长 △λ
放松
力
△λ
变形协调条件： △λ相同
螺栓的总拉力：
F2= F0 +△F =F +F1 被联接件所受的压力：
F F0
△F F2 F1
源自文库
残余预紧力 F1= F0 － (F-△F) △λ Cb Cb = F0 ／ λb 螺栓刚度 △F= F Cb C m Cm = F0／ λm 被联接件刚度
螺母支持面上的摩擦阻力矩T2: T2＝ fc F0 r m T＝T1＋T2≈0.2F0d
因 F0 =5T/d 若d小，则F0很大 对于重要的联结，不宜采用小于M12的螺栓
§ 5 —4
螺纹联接的防松
螺栓联接拧紧→ψ≤ v(自锁) →防松？ ∵靠摩擦力自锁 ，因冲击、震动、变载 →不可靠 ∴要防松 防松方法：→ 阻止螺旋副相对转动 摩擦防松→使螺纹接触面间始终保持一定的压力 (纵向、横向)→始终有阻止螺旋副转 动的摩擦阻力矩。 机械防松→利用便于更换的金属元件来约束螺旋 副。 不可拆防松→焊、铆冲、涂粘合剂
变形
F Cb
F F Cm
Cb F F F C m
Cb F F Cb C m Cb F2 F0 F F0 F Cb C m
Cb ——螺栓的相对刚度 Cb C m
相对刚度尽可能 取小些，推荐值 为：金属垫片(或 无垫片)0.2～0.3， 皮革垫片0.7，铜 皮石棉垫片0.8， 橡胶垫片0.9。
垫片－ 垫片 ；弹簧垫片 ；斜垫片 ；球形垫片
§5—3 螺纹联接的预紧 目的：→防止松动→提高可靠性、强度、紧密性 拧紧时→预紧力F0: ／螺栓→预紧拉力 F0 ＼被联接件→预紧压力
拧紧力矩T:
螺纹阻力矩 T1 : Ｔ1＝F d2/2＝F0 tg(ψ＋v) d2 /2
其中 y 螺纹升角； v=arctan1.155f
因F在0~F之间变化，则F2在F0~ F2
之间, 变应力在σmin ~ σmax之间
max min
σa

F2 d1
2

4 F0
4
J
G
M
d1
2
a
S ca
max min
2
Cb 2F Cb Cm d12
A
2 1 ( K y ) min S ( K y )(2 a min )
Cb F2 F0 F F0 F Cb C m
※：1）要降低F2，只有减少螺栓的相对刚度， 即↑Cm ↓Cb 2）为保证联接的紧密性， 应保证F1 ＞0 （1）静强度公式：F不变

1.3F2

4 d1
d1
2

4 1.3F2

（2）疲劳强度公式：F在0~F之间变化
拧紧—拧紧力矩—剪应力τ 拧紧—预紧拉力—拉应力σ
M10~M64的螺栓：τ≈0．5σ 预紧状态的应力：σca= 2 3 2 1.3
1．只有预紧力紧螺栓联接
ca
1.3F0

4
d1
2

F0的大小与横 向载荷有关
2 受预紧力Ｆ0和工作拉力Ｆ紧螺栓联接强度 紧螺栓｛
拧紧——预紧拉力
三径： 二高： ｄ(大径－标准直径) ；ｄ1(小径) ； ｄ2(中径) p(螺距)；Ｓ(导程) ；ｎ(螺旋线数); Ｓ＝n p ψ（升角） ； a — 牙型斜角
§5—1
tgψ＝n p／πｄ2
三 螺纹的类型及应用
联接螺纹
表5—1
传动螺纹
三角螺纹
管螺纹
矩形螺纹
梯形螺纹
锯齿螺纹
1.联接（三角形）螺纹 (M) 普通螺纹 α＝60°α大 ，f ′大，易自锁 粗牙 牙高 d1小 ψ大 细牙 牙浅 d1大 ψ小 更易自锁 管螺纹→α＝55°→紧密
2、双头螺柱联接
用于被联接件之一较厚的场合
3、螺钉（screw）联接
4、紧定螺钉（setscrew）联接
5、特殊用螺钉联接 地脚螺钉(foundation bolt)联接 吊环螺钉（eye bolt）联接
二．螺纹联接件
表5—2
螺栓－ 螺栓 ；螺钉 ；双头螺柱 ；紧定螺钉
螺母－ 六角螺母 ；圆螺母 ；糟型螺母
N σminN
N3‘ C σm
Classwork
• Problem 5-9 on page 102 (Edition 8)
3 承受工作剪力的紧螺栓联接
铰制孔用螺栓，承受剪切和挤压来平衡（横向）载荷F
螺栓杆与孔壁的挤压强度：
F p p d 0 Lmin

※：1）d0是螺栓剪切面直径
螺栓杆的剪切强度：

F

4
d0
2

2）Lmin螺栓杆与孔壁挤压
面的最小高度
3）〔σp〕取两者之弱者
§5—7
螺纹联接件的材料及许用应力
一 螺纹联接件的材料
螺纹联接件材料的力学性能——螺栓、螺钉、螺柱的性能等 级——共十级——见表5—8
小数点前数字表示B/100, 小数点后数字表示s/B 如：4．8 表示：σB=400Mpa ，σs=320Mpa 螺母的性能等级——共七级——见表5—9 数字粗略表示螺母能承受min/100