機械設計2螺栓連接

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1、第二章螺紋連接§2-5螺栓組連接的設計§2-2螺紋連接的類型和材料性能等級§2-1概述§2-3螺紋連接的預緊和防松§2-4螺栓連接的強度計算§2-1概述在通用機械中，連接件占總零件數(shù)的20~50%。如Boeng747中有250萬個緊固連接件。一、連接(joint)分類1.按運動關系分靜連接：只固定，無相對運動。如螺紋連接、普通平鍵連接。動連接：彼此有相對運動。如滑鍵、螺旋傳動等。——運動副2.按傳載原理分靠摩擦力：如螺栓、過盈連接。非摩擦：靠連接零件的相互嵌合傳載，如平鍵。材料鎖合連接：利用附加材料分子間作用，如粘接、焊接。3.按拆開時是否損壞零件分可拆連接：如螺紋連接（最廣泛的可

2、拆連接）。不可拆連接：如焊接、鉚接等。二、螺紋基本知識1)直徑大徑d：公稱直徑。M20→d=20mm小徑d1：螺紋的最小直徑中徑d2：齒厚=齒槽寬處直徑4)螺距P2)線數(shù)n：n=1時用于連接；n＞1時用于傳動；n↑→?↑，但為便于制造n≤43)牙形角?：螺紋牙兩側面夾角1.螺紋的主要參數(shù)5)升角?連接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。三角形螺紋2.螺紋的類型§2-2螺紋連接的類型和材料性能等級1.螺栓連接裝拆方便，成本低，打通孔，應用最廣。鉸制孔螺栓普通螺栓一、螺紋連接主要類型FF2.雙頭螺柱連接螺柱不用拆下，用于被連接件之一較厚（盲孔）或材料較軟，且經常拆裝的場合。3.螺釘

3、連接無螺母，結構緊湊，經常拆裝時，容易損傷螺紋孔。多用于受力不大或無需經常拆裝的場合。4.緊定螺釘連接螺釘末端頂住另一零件的表面或相應凹坑，以固定兩個零件的相互位置，并可傳遞不大的力或力矩。二、螺紋連接件的材料性能等級螺栓（釘、柱）的力學性能等級(GB/T3098.1-2000,3098.2-2000)性能等級3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9抗拉強度?b/MPa30040040050060080090010001200屈服強度?s/MPa1802403203004004806407209001080§2-3螺紋連接的預緊和防松一、預緊受載之前擰緊螺母

4、預緊力F0預緊目的↑連接剛度↑防松能力↑緊密性二、防松實質是防止螺紋副發(fā)生相對轉動。怎么會發(fā)生松動？防松的方法：摩擦機械破壞見表5-3§2-4螺栓連接的強度計算螺栓連接受拉螺栓受剪螺栓松連接：不擰緊，無預緊力F0，僅受工作載荷F緊連接：需擰緊僅受預緊力F0同時受預緊力F0和工作載荷F一、松連接（不受預緊力）F二、緊連接（受預緊力）（1）承受橫向工作載荷的普通螺栓連接失效形式：接合面發(fā)生滑移螺栓與孔之間有間隙，工作時預緊力F0導致接合面所產生的摩擦力應大于或等于橫向靜載荷。問：公式中的系數(shù)1.3是何用意？？？強度條件：上式中：F0—單個螺栓的軸向預緊力，NF0≥KSFΣ/fZi計算時

5、取F0=KSFΣ/fZiKS—可靠系數(shù)(防滑系數(shù))，1.1~1.3FΣ—橫向靜載荷，NZ—螺栓數(shù)目i—接合面數(shù)f—接合面摩擦系數(shù)1.3——系數(shù)將σ提高30%，以考慮螺紋力矩對連接強度的影響，這樣把拉扭的復合應力狀態(tài)簡化為純拉伸來處理，簡化了計算。例：某普通螺栓組連接，已知橫向靜載荷F∑=30kN，結合面摩擦系數(shù)f=0.15，結合面數(shù)i=1，可靠系數(shù)KS=1.2，共有六個螺栓，不控制預緊力，螺栓材料為碳鋼，性能等級4.8，試確定螺栓規(guī)格。解：單個螺栓預緊力F0由于不控制預緊力，采用估計法確定安全系數(shù)S，由表5-101.選M24，S=3.14(插值計算)[?]=?s/S=320/3.1

6、4MPaM24的d1=20.752mm，估計偏小，不適用。2.選M30，S=2.5[?]=?s/S=320/2.5=128MPaM30的d1=26.211mm，所以符合要求。（2）受預緊力F0和軸向工作載荷F的緊螺栓連接松弛狀態(tài)F0F0F0F0?m?b預緊狀態(tài)FF工作狀態(tài)F是工作拉力F1F1F1F1Δ?mΔ?b變形受力過程：無變形→F0→→+F→變形協(xié)調條件：Δ?b=Δ?m=Δ??m?b?b+Δ?b?m-Δ?m各力定義要明確1.預緊力F0（擰緊螺母后，作用在螺栓上的拉力和被連件上的壓力）2.螺栓總拉力F2—→F2=F1+F3.工作拉力F（對螺栓連接施加的軸向外載荷）4.殘余預緊力F

7、1F10不出現(xiàn)縫隙。強度條件：螺栓的相對剛度系數(shù)墊片類型金屬墊