螺纹连接ppt课件
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第六章 螺纹联接
❖ 主要内容： 螺纹联接的主要类型、材料和精度 ；
螺纹联接的拧紧与防松 ；螺栓联接的受力 分析和强度计算 ；螺栓组联接的设计；提 高螺栓联接强度的措施。
#重点： 受力分析、强度计算 ※难点：受翻转力矩的螺栓组联接
1
❖6.0 补充内容（螺纹的基本知识）
1.螺纹的分类
内螺纹 右旋螺纹 单线螺纹 外螺纹 左旋螺纹 多线螺纹
图6.12c
29
4．受翻转力矩M 的螺栓组联接 图6.13
底板的静力平衡条件： 变形协调条件：
30
6.5提高螺栓联接强度的措施
从两方面入手：
1）减小螺栓的实际应力； 2）提高螺栓的许用疲劳强度。
6.5.1均匀螺纹牙受力分配
6.5.2 减小附加应力 6.5.3 减轻应力集中
图6.18
31
6.5.4 降低应力幅
3 螺纹副的受力、效率及自锁
Ft F tan( v )
Ft F tan(－v ) tan tan( v )
拧紧螺母时 松开螺母时
拧紧螺母时
tan( v ) tan
松开螺母时
自锁条件： v
4
v arctan uv
uv u / cos
螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆联接 螺纹紧固件 被联接件
由强度条件
求dc,选参数。
36
小结
1.本章的重点 : 螺栓组联接的受力分析和单个螺栓联接
的强度计算。
2.学习要求：
1).掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹的 主要参数； 2).掌握常用螺纹联接的主要类型和应用； 3).了解常用螺纹联接的拧紧与防松； 4).掌握单个螺栓联接的强度计算;
3).受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行）， 数目不超过6个；
4).联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠
近接合面的边缘。
23
6.4.2 螺栓组联接的受力分析
受力分析的目的： 分析各螺栓受力，求出受载最大螺
栓所受载荷，进而进行强度计算。
假设：
1）被联接件为刚体；
2）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直
（6.10）
18
当F为变载时，静强度和疲劳强度都需满足，静强 度按F0max 计算。
当螺栓直径未知时，往往先按静强度条件（6.9）确 定螺栓的尺寸，然后验算疲劳强度(6.10)。
19
6.3.2受剪螺栓联接
主要失效形式 :
Βιβλιοθήκη Baidu20
强度计算内容： 剪切强度条件：
挤压强度条件：
（6.11） （6.12）
力属于静不定问题，螺栓总拉力应根据静力 平衡条件和变形协调条件确定。
图6.5动画
静力平衡条件：
图6.5
14
变形协调条件：
F0
F
c1
c1 c2
F
(6.6～ 6.8）
15
螺栓与被联接件的受力与变形线图：
16
b． 设计计算 c． 参数的选择 d． 强度条件 静强度：
（6.9）
17
疲劳强度：
拉力变幅： 疲劳强度：
11
2. 受拉紧螺栓联接
特点：
预紧； 可承受静载或变载 （1）只受预紧力的紧螺栓联接
载荷传递：靠被联接件接合面上的摩擦 力来传递外载FR 螺栓受载：只受预紧力F’
12
强度条件：
(6.4)
13
（2）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接 a．螺栓与被联接件的受力与变形
螺栓和被联接件都是弹性体，各零件受
摩擦力防松；利用机械元件防松；破坏螺纹副关系。
6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算
6.3.1受拉螺栓联接
主要失效形式：
10
静载： 螺纹部分的塑性变形和断裂；
变载： 栓杆部分的疲劳断裂；
精度低或时常装拆时：滑扣。
计算直径：
dc
d1
H 6
1.受拉松螺栓联接
特点：
工作时不预紧； 只能承受轴向静载
强度条件：
1.拧紧的目的：
预紧力
2.拧紧力矩:
图6.1
8
T1 螺纹力矩: T2 螺母支承面摩擦力矩： 将M10 ~M68的相关参数代入得：
标准扳手的长度 L=15d
9
3.控制拧紧力矩的方法
要求拧紧的螺栓联接应严格控制其拧紧力矩，且不宜 用小于 M12 ~ M16 的螺栓
6.2.2 螺纹联接的防松
防松目的： 防松原理：
径、长度）和预紧力都相同；
3）螺栓的应变在弹性范围内。
24
1.受轴向力FQ的螺栓组联接
工作载荷:
25
2. 受横向载荷的螺栓组联接 （1）受拉螺栓联接
板的平衡条件：
26
（2）受剪螺栓联接
板平衡条件：
27
3. 受旋转力矩T的螺栓组联接 （1）用受拉螺栓联接
板的平衡条件：
28
（2）受剪螺栓联接 静力平衡条件： 变形协调条件：
试设计此螺栓组联接。
33
解：<1> 螺栓组受力 在p 的作用下，螺栓组承受以下载荷： 轴向力： 横向力： 翻转力矩：
34
1）轴向力P1作用下各螺栓所受拉力相同 2）在翻转力矩作用下，上面两个螺栓受载最大 且相同
例题图
总工作载荷： 3）在横向载荷P2作用下，底板不滑移。
35
4）螺栓所受的总拉力
<2> 确定螺栓直径（选螺栓的材料、定性能 等 级）
5
6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度
❖ 6.1.1螺纹联接的主要类型
螺栓联接 按紧固件不同分 螺钉联接
双头螺柱联接 紧定螺钉联接
松联接 根据装配时是否拧紧分
紧联接
6
按螺栓受力状况分 受拉螺栓联接 受剪螺栓联接
7
6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料
6.2 螺纹联接的拧紧与防松
6.2.1螺纹联接的拧紧
联接螺纹 传动螺纹
三角螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
圆柱螺纹 圆锥螺纹
2
2. 螺纹参数
（1） 螺纹大径d （2）螺纹小径d1 （3）螺纹中径d2 （4）螺距p
－相邻两牙在中径线 上对应两点间的轴向 距离。 （5）线数n
（6）牙型角 ，牙侧角
p
3
（6）导程S＝np
（7）螺纹升角 (中径）
tan np d 2
减小螺栓的刚度或增大被联接件的刚度
6.5.5 选择恰当的预紧力并保持其不减退
6.5.6 改善制造工艺
32
分析总结：
例1．图示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架。
已知：P 4800N, Z 4, S 3, 500 ,
s
235Mpa , s
0.15, k f
1.2, c1 c1 c2
0.2
21
6.4螺栓组联接的设计
6.4.1螺栓组联接的结构设计
结构设计目的： 确定合理的接合的几何形状及螺栓的布置
形式，以求各螺栓受力均匀，且便于加工装 配。 应考虑以下几个方面： 1.接合面的几何形状设计成轴对称式。
22
2.螺栓的布置要合理。
1).分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀 布置；
2).螺栓应有合理的间距和边距；
❖ 主要内容： 螺纹联接的主要类型、材料和精度 ；
螺纹联接的拧紧与防松 ；螺栓联接的受力 分析和强度计算 ；螺栓组联接的设计；提 高螺栓联接强度的措施。
#重点： 受力分析、强度计算 ※难点：受翻转力矩的螺栓组联接
1
❖6.0 补充内容（螺纹的基本知识）
1.螺纹的分类
内螺纹 右旋螺纹 单线螺纹 外螺纹 左旋螺纹 多线螺纹
图6.12c
29
4．受翻转力矩M 的螺栓组联接 图6.13
底板的静力平衡条件： 变形协调条件：
30
6.5提高螺栓联接强度的措施
从两方面入手：
1）减小螺栓的实际应力； 2）提高螺栓的许用疲劳强度。
6.5.1均匀螺纹牙受力分配
6.5.2 减小附加应力 6.5.3 减轻应力集中
图6.18
31
6.5.4 降低应力幅
3 螺纹副的受力、效率及自锁
Ft F tan( v )
Ft F tan(－v ) tan tan( v )
拧紧螺母时 松开螺母时
拧紧螺母时
tan( v ) tan
松开螺母时
自锁条件： v
4
v arctan uv
uv u / cos
螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆联接 螺纹紧固件 被联接件
由强度条件
求dc,选参数。
36
小结
1.本章的重点 : 螺栓组联接的受力分析和单个螺栓联接
的强度计算。
2.学习要求：
1).掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹的 主要参数； 2).掌握常用螺纹联接的主要类型和应用； 3).了解常用螺纹联接的拧紧与防松； 4).掌握单个螺栓联接的强度计算;
3).受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行）， 数目不超过6个；
4).联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠
近接合面的边缘。
23
6.4.2 螺栓组联接的受力分析
受力分析的目的： 分析各螺栓受力，求出受载最大螺
栓所受载荷，进而进行强度计算。
假设：
1）被联接件为刚体；
2）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直
（6.10）
18
当F为变载时，静强度和疲劳强度都需满足，静强 度按F0max 计算。
当螺栓直径未知时，往往先按静强度条件（6.9）确 定螺栓的尺寸，然后验算疲劳强度(6.10)。
19
6.3.2受剪螺栓联接
主要失效形式 :
Βιβλιοθήκη Baidu20
强度计算内容： 剪切强度条件：
挤压强度条件：
（6.11） （6.12）
力属于静不定问题，螺栓总拉力应根据静力 平衡条件和变形协调条件确定。
图6.5动画
静力平衡条件：
图6.5
14
变形协调条件：
F0
F
c1
c1 c2
F
(6.6～ 6.8）
15
螺栓与被联接件的受力与变形线图：
16
b． 设计计算 c． 参数的选择 d． 强度条件 静强度：
（6.9）
17
疲劳强度：
拉力变幅： 疲劳强度：
11
2. 受拉紧螺栓联接
特点：
预紧； 可承受静载或变载 （1）只受预紧力的紧螺栓联接
载荷传递：靠被联接件接合面上的摩擦 力来传递外载FR 螺栓受载：只受预紧力F’
12
强度条件：
(6.4)
13
（2）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接 a．螺栓与被联接件的受力与变形
螺栓和被联接件都是弹性体，各零件受
摩擦力防松；利用机械元件防松；破坏螺纹副关系。
6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算
6.3.1受拉螺栓联接
主要失效形式：
10
静载： 螺纹部分的塑性变形和断裂；
变载： 栓杆部分的疲劳断裂；
精度低或时常装拆时：滑扣。
计算直径：
dc
d1
H 6
1.受拉松螺栓联接
特点：
工作时不预紧； 只能承受轴向静载
强度条件：
1.拧紧的目的：
预紧力
2.拧紧力矩:
图6.1
8
T1 螺纹力矩: T2 螺母支承面摩擦力矩： 将M10 ~M68的相关参数代入得：
标准扳手的长度 L=15d
9
3.控制拧紧力矩的方法
要求拧紧的螺栓联接应严格控制其拧紧力矩，且不宜 用小于 M12 ~ M16 的螺栓
6.2.2 螺纹联接的防松
防松目的： 防松原理：
径、长度）和预紧力都相同；
3）螺栓的应变在弹性范围内。
24
1.受轴向力FQ的螺栓组联接
工作载荷:
25
2. 受横向载荷的螺栓组联接 （1）受拉螺栓联接
板的平衡条件：
26
（2）受剪螺栓联接
板平衡条件：
27
3. 受旋转力矩T的螺栓组联接 （1）用受拉螺栓联接
板的平衡条件：
28
（2）受剪螺栓联接 静力平衡条件： 变形协调条件：
试设计此螺栓组联接。
33
解：<1> 螺栓组受力 在p 的作用下，螺栓组承受以下载荷： 轴向力： 横向力： 翻转力矩：
34
1）轴向力P1作用下各螺栓所受拉力相同 2）在翻转力矩作用下，上面两个螺栓受载最大 且相同
例题图
总工作载荷： 3）在横向载荷P2作用下，底板不滑移。
35
4）螺栓所受的总拉力
<2> 确定螺栓直径（选螺栓的材料、定性能 等 级）
5
6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度
❖ 6.1.1螺纹联接的主要类型
螺栓联接 按紧固件不同分 螺钉联接
双头螺柱联接 紧定螺钉联接
松联接 根据装配时是否拧紧分
紧联接
6
按螺栓受力状况分 受拉螺栓联接 受剪螺栓联接
7
6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料
6.2 螺纹联接的拧紧与防松
6.2.1螺纹联接的拧紧
联接螺纹 传动螺纹
三角螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
圆柱螺纹 圆锥螺纹
2
2. 螺纹参数
（1） 螺纹大径d （2）螺纹小径d1 （3）螺纹中径d2 （4）螺距p
－相邻两牙在中径线 上对应两点间的轴向 距离。 （5）线数n
（6）牙型角 ，牙侧角
p
3
（6）导程S＝np
（7）螺纹升角 (中径）
tan np d 2
减小螺栓的刚度或增大被联接件的刚度
6.5.5 选择恰当的预紧力并保持其不减退
6.5.6 改善制造工艺
32
分析总结：
例1．图示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架。
已知：P 4800N, Z 4, S 3, 500 ,
s
235Mpa , s
0.15, k f
1.2, c1 c1 c2
0.2
21
6.4螺栓组联接的设计
6.4.1螺栓组联接的结构设计
结构设计目的： 确定合理的接合的几何形状及螺栓的布置
形式，以求各螺栓受力均匀，且便于加工装 配。 应考虑以下几个方面： 1.接合面的几何形状设计成轴对称式。
22
2.螺栓的布置要合理。
1).分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀 布置；
2).螺栓应有合理的间距和边距；