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时间:2019-06-10
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1、第二章螺纹连接§2-5螺栓组连接的设计§2-2螺纹连接的类型和材料性能等级§2-1概述§2-3螺纹连接的预紧和防松§2-4螺栓连接的强度计算§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。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
2、拆连接)。不可拆连接:如焊接、铆接等。二、螺纹基本知识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4)螺距P2)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≤43)牙形角:螺纹牙两侧面夹角1.螺纹的主要参数5)升角连接螺纹:一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。三角形螺纹2.螺纹的类型§2-2螺纹连接的类型和材料性能等级1.螺栓连接装拆方便,成本低,打通孔,应用最广。铰制孔螺栓普通螺栓一、螺纹连接主要类型FF2.双头螺柱连接螺柱不用拆下,用于被连接件之一较厚(盲孔)或材料较软,且经常拆装的场合。3.螺钉
3、连接无螺母,结构紧凑,经常拆装时,容易损伤螺纹孔。多用于受力不大或无需经常拆装的场合。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。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)性能等级3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9抗拉强度b/MPa30040040050060080090010001200屈服强度s/MPa1802403203004004806407209001080§2-3螺纹连接的预紧和防松一、预紧受载之前拧紧螺母
4、预紧力F0预紧目的↑连接刚度↑防松能力↑紧密性二、防松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§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一、松连接(不受预紧力)F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。问:公式中的系数1.3是何用意???强度条件:上式中:F0—单个螺栓的轴向预紧力,NF0≥KSFΣ/fZi计算时
5、取F0=KSFΣ/fZiKS—可靠系数(防滑系数),1.1~1.3FΣ—横向静载荷,NZ—螺栓数目i—接合面数f—接合面摩擦系数1.3——系数将σ提高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,简化了计算。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。解:单个螺栓预紧力F0由于不控制预紧力,采用估计法确定安全系数S,由表5-101.选M24,S=3.14(插值计算)[]=s/S=320/3.1
6、4MPaM24的d1=20.752mm,估计偏小,不适用。2.选M30,S=2.5[]=s/S=320/2.5=128MPaM30的d1=26.211mm,所以符合要求。(2)受预紧力F0和轴向工作载荷F的紧螺栓连接松弛状态F0F0F0F0mb预紧状态FF工作状态F是工作拉力F1F1F1F1ΔmΔb变形受力过程:无变形→F0→→+F→变形协调条件:Δb=Δm=Δmbb+Δbm-Δm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+F3.工作拉力F(对螺栓连接施加的轴向外载荷)4.残余预紧力F
7、1F10不出现缝隙。强度条件:螺栓的相对刚度系数垫片类型金属垫
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