机械设计——螺纹连接.pptx

会计学3、按传载原理分一、螺纹基本知识
1、螺纹的形成
假想将一个平面图形绕到一圆柱体上，则该平面图形在圆柱体表面上形成一条螺旋线。
螺纹位置：内螺纹——螺母；外螺纹——螺钉。
螺纹旋向：左旋螺纹（图b），右旋螺纹（图a常用）。1）直径
大径d、小径d1、中径d23）牙形角α
螺纹牙两侧面夹角。
4）螺距p
螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。
5）导程S
螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所转动的轴向距离。
S=np
6）螺纹升角ψ（λ）
中线d2圆柱上螺旋线的切线与垂直于
螺纹轴线的平面间的夹角。二、螺旋副的受力分析、效率和自锁
1、摩擦角和当量摩擦角
1）平面滑块的摩擦：
根据静力平衡条件有：N=Q，Ff=F
可得：F=Ff=fF=fQ
tanρ=Ff/N=fN/N=f
∴摩擦角ρ=arctanf
2）楔形滑块的摩擦：
由静力平衡条件得：Q=2Nsinδ
即：N=Q/（2sinδ）
而：F=2Ff=2fN=（f/sinδ）Q
tanρv=fv=f/sinδ∴当量摩擦角ρv=arctanfv
比较f与fv知：
fv>f，在其他条件相同时，槽面的摩擦力总是大于平面的摩擦力。若将螺纹沿中径d2展开，则相当于图a）所示滑块沿螺纹等速上升。此时，螺母与螺杆的相对运动可看作滑块在斜面上的运动。所以可用滑块沿斜面移动时的受力分析替代螺旋副相对运动时的受力分析。
因为是等速运动，故作用于滑块上的R、F和Q三力保持平衡。
由力多边形封闭图得：F=Qtan（λ+ρ）
克服螺纹中阻力所需的转矩为：旋转螺母一周，输入的驱动功W1=2πT1，有效功W2=QS，
故螺旋副的效率为：在螺旋副中，这种不论轴向载荷Q多大，螺母都不会在其作用下自行松退的现象称为螺旋副的自锁。
∴螺旋副的自锁条件为：ψ（λ）<ρ螺旋副的效率为：（注意各图的画法）3）双头螺柱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。2、性能等级、材料、精度
性能等级—→材料性能
1）螺栓、螺柱、螺钉等：
十个性能等级，如：3.6、4.6、4.8、……（p101）受载之前T＝T1＋T2（螺纹副间有效圆周力）T↑—→F↑—→拉断、滑扣
T↓—→不能满足工作要求测量螺栓伸长量
采用测力矩扳手或定力矩扳手控制预紧力，准确性较差，也不适用于大型的螺栓连接。
为此，可以采用测量螺栓伸长量的方法来控制预紧力。3、防松
1）螺纹连接按自锁条件设计：ψ≤ρv。
∴静载下不会自行松脱。
2）松动原因
冲击、振动、变载荷下、温度变化较大时—→螺旋副摩擦力Ff减小或瞬时消失—→松动
3）防松方法
防止螺旋副相对转动—→按防松原理不同，分为三类：对顶螺母开口销与槽形螺母正确③破坏螺纹副关系螺栓连接仅受轴向工作拉力F—→失效：拉断——设计式2、紧连接（工作时需拧紧）
1）只受预紧力F’的紧连接
外载荷FR：对螺栓为横向力；靠摩擦力传递
A.FR作用下，板不滑移：
FR≤Ff，而Ff—→F’；
B.按F’计算：
F’为螺栓轴向负荷—→拉应力D.危险截面上受复合应力（σ、τT）作用—→强度准则
螺栓为塑性材料—→第四强度理论（螺纹部分不发生塑性形变）。2）受预紧力F’和轴向工作载荷F的紧螺栓连接（可受变载荷）
特点：
工作载荷F（外载荷）：轴向
联接中预应力F′（因紧联接）
F0≠F+F′？构成超静定受力关系
如何求解超静定问题？
“变形相容条件（变形协调条件）—→建立变形几何方程
受力变形过程：变形协调条件：Δδ1＝Δδ2＝Δδ（即：伸长增量＝缩短减量）
各力定义：
A.预紧力F’（拧紧螺母后，作用在螺栓上的拉力和被联件上压力）
B.螺栓工作拉力F0—→总拉力
C.工作载荷F（对螺栓连接施加的外载荷）
D.F”剩余预紧力。（P108）受预紧力F’和轴向工作载荷F的紧螺栓连接：
螺栓总拉力等于工作载荷与剩余预紧力之和。
上述过程还可通过力——变形图表示螺栓刚度：讨论：若工作载荷为变载荷：二、受剪螺栓连接一、思路
根据：连接结构形式、外载荷类型、螺栓的数目及布置等
—→分析螺栓受力
—→找出受载荷最大的螺栓
—→按单个螺栓连接的计算方法进行设计计算↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑
p2、受横向载荷的螺栓组连接
1）特点：横向载荷作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组对称中心。3）受力分析
A.受拉螺栓
—→按仅受F’的紧连接计算。
工作条件：B.受剪螺栓
假定每个螺栓受载相同，
则：
工作条件：横向力：2）受剪螺栓连接靠
剪切和挤压承载，各螺栓在T作用
下受横向力Fs。
问题：Fs1＝Fs2＝…＝Fsz？
（超静定问题）
工作条件：
Fs1r1＋Fs2r2＋…＋Fszrz＝T
变形协调条件：
底板视为刚体，ri↑—→剪切变形量↑—→Fsi↑
即：Fsi与ri成正比：工作条件：1、机理∴采用