机械设计基础 教学课件 作者 李正峰 蒋利强 主编 杜春宽 副主编16.ppt

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1、第16章螺纹连接与螺旋传动§16.1螺纹连接的主要类型和标准螺纹连接件§16.2螺纹连接的预紧和防松§16.3螺栓连接的强度计算§16.4提高螺栓连接强度的措施§16.5螺旋传动的简介1§16.1螺纹连接的主要类型和标准螺纹连接件16.1.1常用螺纹的类型和主要参数2.螺纹的主要几何参数以圆柱普通螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，如图16-2所示。大径d(D):又称公称直径，它是与外螺纹牙顶或内螺纹底牙相重合的假想圆柱的直径。小径d1(D1):它是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径。中径d2(D2):螺纹的牙厚和牙间宽度相等的假想圆

2、柱的直径，是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。螺纹线数n:螺纹的螺旋线数目。螺距P：螺纹相邻两个牙型上在中径线上对应点间的轴向距离。导程S：同一条螺纹线上相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离，S=nP。螺纹升角ψ：在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋轴线的平面间的夹角。牙型角α：在轴向剖面内，螺纹牙型两侧边的夹角。1.螺纹的类型216.1.2螺纹连接的类型1.螺栓连接普通螺栓连接如图16-3（a）所示。结构特点是被连接件上有孔，螺栓穿过通孔，螺栓与孔之间有间隙。铰制孔用螺栓连接见图16-3（b）。32.双头螺柱连接3.螺钉连接4.紧定螺钉连接

3、45.地脚螺栓连接地脚螺栓连接见图16-7。6.吊环螺钉连接吊环螺钉连接见图16-8。7.T形槽螺栓连接T形槽螺栓连接见图16-9。5§16.2螺纹连接的预紧和防松16.2.1螺纹连接的预紧预紧的目的是为了增强连接的可靠性、刚性和紧密性，提高连接的防松能力，对于受拉变载荷螺纹连接还可提高其疲劳强度。在拧紧螺母时（见图16-10），拧紧力矩T等于螺纹副间的摩擦力矩T1和螺母环形支承面上的摩擦阻力矩T2之和。由分析可知，对于M10~M68的米制粗牙普通螺纹的钢制螺栓，螺纹副中无润滑时，有616.2.2螺纹连接的防松1）利用摩擦防松2）机械防松73）

4、破坏螺纹副关系防松破坏螺纹副关系防松是利用焊接（图16-14（a））、冲点（图16-14(b)）等将螺纹副转变成非运动副，从而排除相对转动的可能，常用于装配后不再拆卸的场合。8§16.3螺栓连接的强度计算16.3.1普通螺栓连接的强度计算1.松螺栓连接的强度计算图16-15为起重机吊钩连接螺栓。该螺栓在装配时，不需拧紧；无工作载荷时，螺栓不受力；工作时，螺杆受最大拉力为F。根据设计准则，其强度校核与设计计算式分别为：式中：——螺杆承受的轴向工作载荷，N；——螺栓小径，mm；——松螺栓连接的许用应力,MPa；，916.3.2紧螺栓连接的强度计算1

5、)受横向工作载荷的紧螺栓的连接图16-16为受横向工作载荷紧螺栓的连接。由于普通螺栓杆与螺栓孔间有间隙，在横向工作载荷作用下，被连接件的接合面间有相对滑移趋势，而预紧力在接合面间产生的摩擦力抵抗横向外载荷。若摩擦力之和大于横向外载荷，即可达到连接的目的。即：式中：——单个螺栓的预紧力，N；——螺栓连接所受外载荷，N；——可靠性系数，取=1.1~1.5；——接合面间摩擦系数，对于钢或铸铁零件=0.10~0.16；——接合面的数目；——螺栓数目。10根据第四强度理论，螺栓当量应力为：螺栓强度校核及设计公式为：式中：d1——螺纹小径，mm；——紧螺栓

6、连接的许用应力，MPa；，此处为螺栓材料的屈服极限（见表16-2），s为安全系数（见表16-3和表16-4）。112.受轴向工作载荷的紧螺栓连接受轴向工作载荷的紧螺栓连接大多用在气缸、油缸等对紧密性要求较高的压力容器的法兰连接中。这种连接的受力和变形过程，如图16-17所示。12则受轴向工作载荷紧螺栓连接的强度校核和设计公式为：式中为螺栓总拉力，单位为N根据螺栓受工作载荷F的伸长增量与被连接件压缩变形减少增量的关系，可以推导出预紧力F’和剩余预紧力F”的关系为：式中，称为螺栓的“相对刚性系数”。设计时，对于钢制被连接件，可根据垫片材料，参见表1

7、6-5选取。1316.3.2铰制孔用螺栓连接强度计算铰制孔用螺栓连接，如图16-18所示。该连接所受横向载荷F，螺栓在连接接合面处受剪，并与被连接件孔壁互相挤压。根据设计准则，连接的剪切强度和挤压强度公式分别为：式中：F——单个螺栓所受横向载荷，N；d0——螺栓杆剪切面直径，mm；Lmin—螺栓杆与孔壁间挤压面的最小高度，mm；——螺栓许用剪切应力，MPa（查表16-3）；—螺栓或被连接件的许用挤压应力，MPa.（查表16-3）。1416.3.3螺纹连接的许用应力螺纹连接件的材料及许用应力和安全系数，分别见表16.2、表16.3和表16.4，供

8、设计参考。例16.1图16-19为气缸盖螺栓连接。已知：气缸内径D=200mm，螺栓分布圆直径D0=260mm，气缸内气体工作压力P=1MPa，缸盖和