机械设计2螺栓连接

§2-3 螺纹连接的预紧和防松
拧紧螺母
↑连接刚度 ↑防松能力 ↑紧密性
预紧力F0
实质是防止螺纹副发生相对转动。 怎么会发生松动？
防松的方法： 摩擦 机械 破坏 见表5-3
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§2-4 螺栓连接的强度计算
螺栓连接
受拉螺栓 受剪螺栓
松连接：不拧紧，无预紧力F0，仅受工作载荷F
紧连接：需拧紧 仅受预紧力F0 同时受预紧力F0和工作载荷F
强度条件：
1.3F0
d12
5.2F0
d12
4
问：公式中的系数1.3是何用意？？？
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12
1.3——系数将σ提高
1.3F0
d12
5.2F0
d12
30%，以考虑螺纹力矩 对连接强度的影响，这 样把拉扭的复合应力状 态简化为纯拉伸来处理，
4
简化了计算。
上式中：F0 — 单个螺栓的轴向预紧力，N
4
3.14
M24的d1=20.752mm，估计偏精选小PP，T 不适用。
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2. 选M30，S = 2.5
[ ]= s/S = 320/2.5 =128 MPa
d1
1.3F0
1
5.2 4102080 2.0 2 74m9m
4
M30的d1=26.211mm，所以符合要求。
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（2）受预紧力F0和轴向工作载荷F 的紧螺栓连接
4. 残余预紧力F1 F1 < F0
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力
力
F0 θb
F0 θm
b
螺栓变形
m 被连接件变形
螺栓刚度：Cb=tanθb =F0 / b
力
被连接件刚度：Cm=tanθm =F0 / m
∆F
F
F0
F2
F1
Δ
变形
b
m 精选PPT
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由合成图分析
力
F0=F1+(F - ∆F )
F F F tta an n m b C Cm b
4
2. 螺纹的类型
三角形螺纹
连接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。
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§2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级
一、螺纹连接主要类型 1. 螺栓连接
装拆方便，成本低，打通孔，应用最广。
F F
普通螺栓
精选PPT 铰制孔螺栓
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2. 双头螺柱连接
3. 螺钉连接
螺柱不用拆下，用于被连
无螺母，结构紧凑，经常拆
1. 按运动关系分 静连接：只固定，无相对运动。如螺纹连接、普通平键连接。
动连接：彼此有相对运动。如滑键、螺旋传动等。——运动副
2. 按传载原理分 靠摩擦力：如螺栓、过盈连接。
非摩擦：靠连接零件的相互嵌合传载，如平键。
材料锁合连接：利用附加材料分子间作用，如粘接、焊接。
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2
3. 按拆开时是否损坏零件分 可拆连接：如螺纹连接（最广泛的可拆连接）。 不可拆连接：如焊接、铆接等。
变形受力过程：
松弛 状态
无变形 → F0 →
m
→ +F →
b
b+ Δ b
F0
m- Δ m
变形协调条件：
Δ b= Δ m = Δ
F
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m
b
F0 F0
F0 预紧
状态
Δ m Δ b
F1 F1
工作 状态
F是
F 工作
F1 F1
16拉力
各力定义要明确 1. 预紧力F0（拧紧螺母后，作用在螺栓上的拉力和被连件上的压力） 2. 螺栓总拉力F2 —→ F2 = F1+F 3. 工作拉力F（对螺栓连接施加的轴向外载荷）
解：单个螺栓预紧力F0
F0KfsF Z i1 0..2 1 3 560 104 00 00 N00
由于不控制预紧力，采用估计法确定安全系数S， 由表5-10
1. 选M24，S = 3.14(插值计算)
[] = s/S = 320/3.14 MPa
d1 1 1.3F 0 5.2 4302000 2.0 5 49m5m
F0 θb
θm
F Cb F Cb Cm
Δ
b
m
∆F
F F2
F1 变形
F 0F 1 (1C bC b C m )F F 1C b C m C m F
F1
F0
Cm Cb Cm
F
—— 检查残余预紧力F1的大小???
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F0 ≥ KSFΣ/fZi 计算时取 F0 = KSFΣ /fZi
KS — 可靠系数(防滑系数)，1.1~1.3 FΣ — 横向静载荷，N Z — 螺栓数目
i — 接合面数
f —接合面摩擦系数 精选PPT
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例：某普通螺栓组连接，已知横向静载荷F∑=30kN，结合面摩擦
系数f =0.15，结合面数i =1，可靠系数KS=1.2，共有六个螺栓，不 控制预紧力，螺栓材料为碳钢，性能等级4.8，试确定螺栓规格。
第二章 螺纹连接
§2-1 概述 §2-2 螺纹连接的类型和材料性能等级 §2-3 螺纹连接的预紧和防松 §2-4 螺栓连接的强度计算 §2-5 螺栓组连接的设计
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§2-1 概 述
在通用机械中，连接件占总零件数的20~50%。如 Boeng747中有250万个紧固连接件。 一、连接(joint)分类
一、松连接（不受预紧力）
4F
d12
式中：F —轴向工作载荷N，
d1 —螺纹小径， mm
—螺 栓 材 料 的 许 用 拉 应，力 MPa
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F11
二、紧连接（受预紧力）
（1）承受横向工作载荷的普通螺栓连接
失效形式：接合面发生滑移
螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力F0导致接合面所产 生的摩擦力应大于或等于横向静载荷。
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二、螺纹基本知识 1. 螺纹的主要参数
1) 直径 大径d：公称直径。M20→d=20mm 小径d1：螺纹的最小直径 中径d2：齿厚=齿槽宽处直径
2) 线数 n：n =1时用于连接；n＞1时用于传动；
n↑→↑，但为便于制造n≤4
3) 牙形角：螺纹牙两侧面夹角
4) 螺距P
5) 升角
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接件之一较厚（盲孔）或材料 装时，容易损伤螺纹孔。多用于
较软，且经常拆装的场合。 受力不大或无需经常拆装的场合。
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4. 紧定螺钉连接
螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定 两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。
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二、螺纹连接件的材料性能等级 螺栓（钉、柱）的力学性能等级(GB/T3098.1-2000, 3098.2-2000)
Hale Waihona Puke Baidu性能
等级
抗拉
强度
b/MPa
屈服
强度
s/MPa
5.6
3.6 4.6 4.8
6.8 8.8 9.8
5.8
300 400 400 500 600 800 900
300
180 240 320
480 640 720
400
10.9 1000 900
12.9 1200 1080
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一、预紧 受载之前
预紧目的 二、防松