机械设计第五章螺纹连接和螺旋传动

F2
d12 /
4
应力幅:
m in
F0
d12 / 4
a
max min
2
F2 F0
d12 4
Cb Cb Cm
2F
d12
安全系数:
min C :
S
ca
2 1tc (K ) min (K )(2 a min )
S
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 79 倾覆力矩
F0
F0
8
率
T1
Q
d2 2
tg
v
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 33
F Qtg v
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 34
螺纹自锁条件: f < jv
螺纹效率:
tgf tg(f jv )
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 35
螺栓组的布局
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 36
TT2 2
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 42
§ 5-2 螺栓的强度计算
1) 失效形式: 断裂, 压溃
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 43 2) 松螺栓联接计算
crane
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 44
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 45
校核公式:
F
4
d12
[ ]
吊环螺钉
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 29
防盗螺母
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 30
螺栓的防松
摩擦防松
锁紧螺母
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 31 机械防松
开口销
split cotter pin
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 32
螺
纹
的
自
锁
和
效
F Qtg v
F0
K sT f (r1 r2 ... rz )
T—— 转矩；F0—— 预紧力； f——摩擦系数；Ks—— 可靠性系数； z——螺栓个数；r1,r2,…rz——螺栓轴心线至形心距离。
ca
1.3F0
d12
[ ]
4
d1
1.3F0 4
[ ]
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 58 2) 铰制孔用螺栓联接
F1 0
一般场合: F1=(0.2~0.6)F 密封场合: F1=(1.5~1.8)F
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 69
力
受力-变形图
力
F0
F0
b
变形
m
变形
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 70
力
b
b
F
F
F0
1
2
m
m
F2
F1
变形
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 71
F2
F0
Cb Cb Cm
p
F
d0 Lmin
[ p ]
Lmin
F
F
F
m
4
d
2 0
[ ]
m——结合面个数
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 56
2. 受转矩的螺栓联接
1) 普通螺栓联接
不滑移条件：
fF0 fF0 r1 fF0 r2 fF0 ... rz fF0 KsT
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 57
7
6
1
2
3
L2 L1
加 F2
5
载
作
用
4
F1
F2m
减
载
作
用
F1m
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 80
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 81
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 63
当螺栓组联接承受转矩时，为减小螺栓受 力，题图中两种螺栓布置形式中 A 较合理。
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 64
1) 教材 P101，5-7 2) 教材 P102，5-8 3) 一个钢板用3个M12，5.6级的铰制孔螺栓与一
个钢架连接，已知安全系数S=2，试问最大可 承受多大的力F?(M12,d0=13mm)
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 76
一压力缸的缸盖与缸体用12个螺栓连接，缸内压
力p= 0~1.2 Mpa, 螺栓的相对刚度为0.8, D=500mm,
F1=1.5F, 求作用在螺栓上的最大和最小拉力。
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 78
工作载荷:
0~F
螺栓受力:
F0 ~ F2
max
如图所示，用2个M20(d1=17.294mm)的螺栓连接，若螺 栓材料为45钢，其许用拉应力为[σ]=240Mpa，接合面间 的摩擦系数f =0.20，求连接允许传递的最大载荷F。
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 54
减载装置
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 55
2) 铰制孔用螺栓联接
F
F2——螺栓实际受力；F——工作载荷 F0——预紧力；Cb——螺栓刚度 Cm ——被联接件刚度
Cb Cb Cm
——螺栓相对刚度
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 72
F1 = F0
Cm Cb Cm
F
F0
F1
Cm Cb Cm
F
为保证连接的紧密性，不出现缝隙，应使 F1 > 0。
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 73
力矩平衡条件:
F1 F2
p
F d0 Lmin
[ p ]
F
4
d
2 0
[ ]
T F1r1 F2r2 ... Fzrz
F1 F2 ... Fz
r1 r2
rz
Fm a x
Trm a x
z
ri2
i 1
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 59
一凸缘式联轴器，传递的扭矩为 T=1.5 kN.m, 由4 个 M16 螺栓连接，螺栓材料为 Q235 钢， 联轴器材 料为 HT200。已知螺栓的分布圆直径D0=155mm ， h=23mm, 摩擦系数 =0.15, 安全系数 K=1.2。
如图所示为一受轴向载荷的紧螺栓联接的 受力变形图，螺栓工作载荷为4kN，螺栓的总 载荷F2为 7kN 。
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 74
ca
1.3F2
d12
[ ]
4
d1
1.3F2 4
[ ]
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 75
如图所示,轴承端盖用4个螺钉连接在轴承座上，螺 钉 为 Q235 钢 ， s=135Mpa, S=4, F1=0.4F, 外 载 荷 F=20kN, 求螺钉直径。
1. 受横向载荷的螺栓联接
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 50
1) 普通螺栓联接
F0
不滑移条件
F0
F
F
F0
fF0 zi Ks F
F0
F0
KS F fzi
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 51
F0
KS F fzi
F——横向载荷；i——接合面数目 f——摩擦系数；Ks——可靠性系数 z——螺栓个数
螺纹加工
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 11
§ 5-1 螺 纹 概 述
• major diameter 大径: d
• minor diameter 小径: d1 • mean diameter 中径: d2 • pitch 螺距: p
• lead 导程: S=np
• thread angle 牙型角:
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 16
dd0螺d0 0栓连接
a
ddd (a()a()a)
铰制孔用螺栓联接 用于被联(b(接)b()b件) 不太厚，便 于加工成通孔的场合。
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 17
双头螺柱连接
用于被联接件之 一较厚，不便于加 工成通孔又经常拆 卸的场合。
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 18
预紧力产生的拉应力:
F0
4
d12
螺旋副摩擦力矩产生的扭转切应力:
T1 WT
F0
d2 2
tan(f
jv )
16
d13
0.5
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 48
根据第四强度理论的计算应力：
ca 2 3 2 1.3
ca
1.3F0
d12
[ ]
4
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 49
11
22
11 22
33
44
图图44--1122测测力力矩矩扳扳测手手 力矩扳手Torque wrench
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 41
拧紧力矩: T=T1+T2 T1——螺旋副摩擦力矩;T2——端面摩擦力矩 ;
T1
F0
d2 2
tan(f
jv )
TT TT1 1
T2
F0 fc 3
D03 d03 D02 d02
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 65
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 67 轴向载荷
F2 0
F2 F0
F2 F1 F
F1
F0
F1
F0
F1
F1
a)拧紧前
b) 拧紧后，加载前
c) 加载后
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 68
F2 F1 F
F2——螺栓实际受力 F—螺旋传动 23
4、螺母
标准螺母
standard nut
薄螺母