您好,欢迎访问三七文档
第四章螺纹零件一、概述1、作用联接:起联接作用的螺纹;传动:起传动作用的螺纹;外螺纹内螺纹圆柱圆锥母体2、螺纹的形成刀具——做直线运动;工件——做旋转运动;螺纹线:转动与直线运动;螺纹牙:某一个形状小面积沿螺旋线运动就形成;3、螺纹的种类牙型形状:三角=30矩形=0梯形=15锯齿=30、3右旋——多数用右旋左旋旋向单线螺纹:沿一根螺旋线形成的螺纹;双线螺纹:沿二根螺旋线形成的螺纹;多线螺纹:沿三根以上螺旋线形成的螺纹;线数•常用螺纹的类型见表9-1,P201。常用的联接螺纹要求自锁性,故多用单线螺纹;传动螺纹要求传动效率高,故多用双线或三线螺纹。米制:我国多采用米制螺纹;英制(管螺纹);标准制4、主要尺寸、参数(看图P199,图9-1a)1)外径d——螺纹的最大直径,在标准中定为公称直径;2)内径d1——螺纹的最小直径,在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径;3)中径d2——近似等于螺纹的平均直径;4)螺距t——相邻两牙中径线上对应轴线间的距离;5)导程S——同一条螺旋线相邻两牙的轴向距离;单线:S=t双线:S=2t多线:S=ntn——头数;右旋6)升角:螺旋线与水平线夹角;ttSd22dStgSd27)牙型角牙型斜角8)牙的工作高度h二、各种螺纹的特点、应用cosffvtgtg自锁条件:升角v(摩擦角);牙型斜角越小越不容易加工。综合摩擦系数:牙型斜角大,cos小,f大v大1——用于联接;2、3、4——很少用联接;v矩形、梯形——传动丝杠;三、螺纹联接1、类型表9-1图螺栓联接书P201(松配)上、下受力表9-1图螺栓联接书P201(紧配)左、右受力表9-1图螺杆与孔之间有一定的间隙——普通螺栓联接;表9-1图螺杆与孔之间无间隙,有配合——铰制孔螺栓联接;表9-1图这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合,例如被联接件之一太厚不宜制成通孔,且需要经常拆装时,往往采用双头螺柱联接;表9-1图这种联接在结构上比双头螺柱联接简单、紧凑。其用途和双头螺柱联接相似,但如经常拆装时,易使螺纹孔磨损,故多用于受力不大,或不需要经常拆装的场合。表9-1图双头螺柱联接书P201表9-1图螺钉联接书P201把轴上零件与轴联接在一起,联接强度不大时:表9-1图拧紧后与轴紧贴,则与轴表面有摩擦力,联接力不大;表9-1图在轴上挖一凹槽,头部有顶尖,比第一个联接力要大些,不会转动,也不会轴向移动。表9-1图紧定螺钉联接(平底)书P202表9-1图紧定螺钉联接(带顶尖)书P202图9-4将机架固定在地基上,坑里放石子、水泥,等干后,对好孔拧紧后就固定住了。2、装配形式普通螺栓联接孔轴松配(受拉应力)铰制孔螺栓联接孔=轴紧配(受剪应力)——从受力来分析图9-4地脚螺栓联接书P2023、安装形式紧螺栓——拧紧;螺母需要拧紧,处于拉伸与扭转复合应力状态下;松螺栓——不拧紧;螺母不需要拧紧,在承受工作载荷之前,螺栓不受力。例如起重吊钩等;P2144、螺纹零件精度等级A、B、C:A级精度最高,通常用C级;材料热处理尺寸系列化标准化M10×100(三角、中径、长度)四、拧紧在使用上,绝大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧;预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性。预紧力的大小是通过拧紧力矩来控制的。因此,应从理论上找出预紧力和拧紧力矩之间的关系。端面摩擦力矩T2摩擦力矩T1拧紧力矩TQp如图所示,由于拧紧力矩T(T=FL)的作用,使螺栓和被联接件之间产生预紧力Qp。由《机械原理》可知,拧紧力矩T等于螺旋副间的摩擦阻力矩T1和螺母环形端面和被联接件(或垫圈)支撑面间的摩擦阻力矩T2之和,即:其中:kt——拧紧系数,0.1~0.3;Qp——预紧力;d——螺栓的公称直径;对于一定公称直径d的螺栓,当所要求的预紧力Qp已知时,即可按上式确定扳手的拧紧力矩T。控制预紧力的方法很多,有以下几种方法:1、根据经验、伸长、圈数来判断拧紧力的大小;2、用测力矩扳手、定力矩扳手;dQkTTTpt21图9-6测力矩扳手书P204图9-6定力矩扳手书P204五、设计螺栓的方法成组使用,,应力均匀分布。QpSPFmax=?pQFQmax?螺栓组受力分析——求Fmax;单个螺栓的受力分析——求Q;1、受力分析SPF总2、应力分析3、失效分析4、材料选择5、计算准则6、主要参数计算:d——查标准螺栓、螺母、垫片;7、结构设计l(螺杆长度)——根据被联接件的厚度;习题:第四章螺纹零件一、选择题1、在常用的螺旋传动中,传动效率最高的螺纹是。(1)三角形螺纹;(2)梯形螺纹;(3)锯齿形螺纹;(4)矩形螺纹;2、在常用的螺纹联接中,自锁性最好的螺纹是。(1)三角形螺纹;(2)梯形螺纹;(3)锯齿形螺纹;(4)矩形螺纹;3、当两个被联接件不太厚时,宜采用。(1)双头螺柱联接;(2)螺栓联接;(3)螺钉联接;(4)紧定螺钉联接;4、当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔,且需要经常拆装时,往往采用。(1)螺栓联接;(2)螺钉联接;(3)双头螺柱联接;(4)紧定螺钉联接;41235、当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔,且联接不需要经常拆装时,往往采用。(1)螺栓联接;(2)螺钉联接;(3)双头螺柱联接;(4)紧定螺钉联接;6、在拧紧螺栓联接时,控制拧紧力矩有很多方法,例如。(1)增加拧紧力;(2)增加扳手力臂;(3)使用测力矩扳手或定力矩扳手;7、螺纹联接预紧的目的之一是。(1)增强联接的可靠性和紧密性;(2)增加被联接件的刚性;(3)减小螺栓的刚性;8、有一汽缸盖螺栓联接,若汽缸内气体压力在0~2Mpa之间循环变化,则螺栓中的应力变化规律为。(1)对称循环变应力;(2)脉动循环变应力;(3)非对称循环变应力;(4)非稳定循环变应力;2313六、螺栓组的受力分析绝大多数情况下,螺栓都是成组使用的,在这一组中,螺栓规格完全一致。进行螺栓组受力分析的目的是:求出受力最大的螺栓及其所受的力。下面针对几种典型的受载情况,分别加以讨论。1、受轴向载荷的螺栓组联接ZFF图1为一受轴向总载荷F的汽缸盖螺栓组联接。F的作用线与螺栓轴线平行,根据螺栓的静力平衡及变形协调条件,每个螺栓所受的轴向工作载荷为:Z——螺栓个数;PF=PS图1汽缸盖螺栓组联接2、受横向载荷的螺栓组联接QpFFFfFFfspkFfQza)松配(普通螺栓联接)上图所示为一由螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直,当采用普通螺栓联接时,靠联接预紧后在结合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷。对于普通螺栓联接,应保证联接预紧后,结合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷。假设各螺栓所需要的预紧力均为Qp,螺栓数目为z,则其平衡条件为(靠摩擦力与外载荷平衡):ks——防滑系数,1.1~1.3;QpFFFfspkFfQzizfiFkQspi——结合面数;B)紧配(铰制孔螺栓联接)FzFF当采用紧配螺栓联接时,靠螺栓杆受剪切和挤压来抵抗横向载荷。因此,每个螺栓所受的横向工作剪力为:z——螺栓数目;3、受转矩的螺栓组联接Tr1r3r4r2QpfQpf松配Tr1r3r4r2QpfQpf紧配机架地基A)松配当采用普通螺栓时,靠联接预紧后在结合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。根据作用在底板上的力矩平衡的条件得:szpppkTrQfrQfrQf21ziiszsprfTkrrrfkTQ121由上式可得各螺栓所需的预紧力为:式中:f——结合面的摩擦系数;ri——第i个螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的距离;z——螺栓数目;ks——防滑系数,同前。b)紧配当采用紧配螺栓时,在转矩T的作用下,各螺栓受到剪切和挤压作用,则各螺栓的剪切变形量与各该螺栓轴线到螺栓组对称中心O的距离成正比。即距螺栓组对称中心O越远,螺栓的剪切变形量越大,其所受的工作剪力也越大。如图所示,用ri、rmax分别表示第i个螺栓和受力最大螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的距离;Fi、Fmax分别表示第i个螺栓和受力最大螺栓的工作剪力,则得:iirFrFmaxmaxmaxmaxrrFFii上式可变形为:根据作用在底板上的力矩平衡的条件得:TrFrFrFzz2211iirrFFmaxmaxTrFzii1ziirrTF12maxmax把代入联解以上两式,可求得受力最大的螺栓的工作剪力为:4、受倾覆力矩M机架地基M在M的作用下,轴线左边的螺栓将受到工作拉力F,而轴线右边的螺栓的预紧力将减小。根据底板的静力平衡条件有:zzrFrFrFM2211iirFrFmaxmax根据螺栓的变形协调条件得知,各螺栓的工作拉力也与这个距离成正比,于是有:各螺栓的工作拉力即可通过联立以上两式求出。在图中左边距底板翻转轴线最远的螺栓1和10的工作拉力最大,为:ziirrMF12maxmax一般来说,其他型式的螺栓受力也可这样分析,其中有些还是上述四种的特例或组合。总结螺栓组单个螺栓轴向——轴向力松配:——轴向力Qp紧配:——横向力(假定每个螺栓所受力相同)松配:——轴向力Qp紧配:——横向力(单个螺栓所受力是不等的)(rmax)轴向力横向力横向——转矩——对于单个螺栓来讲只受两个方向的载荷倾覆力矩——轴向力(rmax)翻转半径最大的地方;例题1平行,均匀分布F支架吊环4FF解:例题2某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上,螺栓组由四个普通螺栓组成。吊架FQFQMr1r2r3r24QFF24232221maxmaxrrrrrMFmaxFFF总解:找中心线,向中心简化,向联接中心平移。有两种基本外载荷:轴向力和倾覆力矩,在倾覆力矩作用下,一边受拉,另一边受力减小,力臂最大处,载荷最大。例题3螺栓组联接的的三种方案如图示,试问哪个方案较好?哪种螺栓布局更合理?RRRaaaar=aF1F2F1F2RF1TF1-F2F1fFFkQsp2121maxFFF解:(1)a)松配b)紧配F1F2F1F2RT(2)第二种方案半径为a22aFTRF1F2F1F2Fmax23aFT(3)第三种半径为a,最合理。同时由三个螺栓来承受转矩T,每个螺栓F2。F2是有两个螺栓起作用。用平行四边形法则,预紧力小。a)紧配横向力比第一种小,要合理一些,所用的螺栓直径很小。例题4试分析图示电动机螺栓联接中受哪几种基本载荷?RVHHVMHVVMVHHT解:左、右翻,前、后翻。同时受横向、轴向、转矩和翻转力矩的作用。七、失效分析、计算准则轴向、横向载荷——无论受何种形式;受轴向载荷:断裂、塑性变形受横向载荷:剪断、压溃断裂剪断压溃pp失效计算准则对单个螺栓联接而言,其受力的形式不外乎是受轴向力或受横向力。对于受拉螺栓,其主要破坏形式是螺栓杆螺纹部分发生断裂,因而其设计准则是保证螺栓的静力拉伸强度;对于受剪螺栓,其主要破坏形式是螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断,其设计准则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。八、单个螺栓的受力分析1、受轴向载荷a)松螺栓联接松螺栓联接装配时,螺母不需要拧紧。在承受工作载荷之前,螺栓不受力。例如起重吊钩等的螺纹连接均属此类。图9-18起重吊钩的松螺栓联接书P214现以起重吊钩的螺纹联接为例,说明松螺栓联接的强度计算方法。如图9-18所示,当联接承受工作载荷F时,螺栓所受的工作拉力为F,则螺栓危险截面的拉伸强度条件为:F(拉应力)214dFFd41或式中:d1——螺栓危险截面的直径,mm;[]——螺栓材料的许用应力,Mpa;b)只受预紧力214dQp31116dT紧螺栓联接装配时,螺母需要拧紧,,在拧紧力矩作用下,螺栓除受预紧力Qp的拉伸而产生拉伸应力外,还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭转剪应力,使螺栓处于拉伸与扭转的复合
本文标题:螺栓组的受力分析
链接地址:https://www.777doc.com/doc-7176017 .html