12、第五章、螺纹联接和键联接(强度计算).pptVIP

* * 第五章 螺纹联接和键联接 （螺纹联接的强度计算） 机械科教师：马少萍 2005年9月制作 复习旧课：（以提问形式进行） 1、试述螺纹的形成、主要参数有哪些？ 2、螺纹联接预紧的目的是什么？ 3、螺纹联接为什么要防松？防松原理有几种？ §5—3 螺栓联接的强度计算 针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则失效形式是设计计算的依据和出发点。 1、失效形式和原因 受拉螺栓——螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂； 受剪螺栓——螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断。 b）失效原因：应力集中——促使疲劳裂纹的发生 。 a）失效形式——工程中螺栓联接多数为疲劳失效 。 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的抗拉强度； 受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 。 2、设计计算准则与思路 一、松螺栓联接 如吊钩螺栓，工作前不拧紧，无预紧力，只有工作载荷F起拉伸作用。 强度条件为： （5-1）验算用 （5-2）设计用 　d1——螺杆危险截面直径（mm） [σ]——许用拉应力 N/mm2 (MPa) σs——材料屈服极限Mpa 见表5-1 S ——安全系数，见表5-2 [σ]= σs/ S 二、紧螺栓联接——工作前有预紧力F‘ 工作前拧紧螺栓，在拧紧力矩T作用下，处于复合应力状态： 即： 螺栓既受预紧力F‘作用→产生拉伸应力σ 又受螺纹摩擦力矩T1作用→产生扭转切应力τ 接第四强度理论，复合应力下的螺栓的当量应力为： ∴ 只受预紧力F‘的紧螺栓联接的强度条件为： 校核公式： 设计公式： （5.5）式 （5.4）式 （5.6）式 1、仅承受预紧力F‘的紧螺栓联接 式中：F‘为预紧力。 普通螺栓受横向载荷R的紧螺栓联接计算：主要防止被联接件错动，分析如下： 特点：杆孔间有间隙，靠拧紧的正压力F‘产生摩擦力来传递外载荷。此时，保证联接可靠(不产生相对滑移)的条件为： 　 式中： K——防滑系数（可靠性系数） K=1.1~1.5； f ——接合面间的摩擦系数； 对钢或铸铁，f=0.1 ~ 0.16 m——接合面数目； n ——螺栓个数。 由（5-7）式可求出预紧力F‘的计算公式为： （5.8）式 求出预紧力F‘后，可不考虑横向力R的作用，相当于只受预紧力F‘作用的螺栓联接，此时应代入前述的强度公式（5.5）式和（5.6）式进行设计计算螺栓直径d的大小。 注意：当普通螺栓联接受到较大的横向载荷，说明这种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠。 为增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力 可采用如下减载装置： a)减载销 b)减载套筒 c)减载键 2、承受预紧力F‘和轴向工作拉力的紧螺栓联接 ①工作特点：工作前拧紧，有预紧力F‘， 工作后加上工作载荷F（即轴向拉力）。且在工作前和工作中载荷会发生变化。 ②工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F。 ③解决问题： a) 保证安全可靠的工作， F‘=？ b) 工作时螺栓总载荷， F0=？ ④分析如下： 如右图a，螺母未拧紧,螺栓和被联接件都不受力.没有产生变形。 图b，拧紧螺母处于预紧状态，但未承受轴向拉力，螺栓仅受预紧力F‘的拉伸作用，伸长量为δ1 ；被联接件受压缩作用，压缩量为δ2。如下图（b）示。 图c，加载F后→工作状态,螺栓总拉力由预紧力F‘增加到F0，相应增长量由δ1增加到δ1 +△δ，被联接件间的压力因螺栓进一步伸长而由F‘减小到F‘‘（称残余预紧力），相应的压缩量为δ2减小到δ2-△δ。如下图（c）示。 ⑤ 作图，为了更明确以简化计算（受力变形图） 设：材料变形在弹性极限内，力与变形成正比 单个紧螺栓联接受力变形图 如左图：拧紧螺母时,螺栓与被联接件的力与变形 右图：施加工作载荷F； 螺栓与被联接件的力与变形 从图线可看出，螺栓受工作载荷F时，其总载荷是F0 ， 即：螺栓总拉力F0的表达式为： 式中： F-螺栓拉力； F‘‘-残余预紧力； c1-螺栓刚度； c2-被联接件刚度； 为螺栓相对刚度，一般取0.2-0.3 ⑥受预紧力F‘后再受轴向工作拉力F的螺栓，同时受到总拉力F0和螺纹摩擦力矩T1的共同作用，处于复合状态。此时，螺栓联接的强度计算为： 设计公式： 强度条件——验算公式： 3、铰制孔螺栓联接——防滑动 特点：螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R进行工作。 螺栓的剪切强度条件为： 螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为： R ——横