螺纹连接原理.ppt

螺纹联接原理
螺旋与螺旋副
外（阳）螺旋和内（阴）螺旋相互配合，通过旋转其中一个
就可以使两者沿螺旋移动，产生相对的螺旋运动——螺旋副
螺旋是一种简单机械,是斜面类机械的变形
将一与水平面倾斜角为的直线绕在圆柱体上,即可形成一条螺旋线.
如果用一个平面图形[梯形、三角形或矩形]沿着螺旋线运动,并保
持此平面图形始终在通过圆柱轴线的平面内,则此平面图形的轮廓在
空间的轨迹便形成螺纹.
螺旋副啮合条件
螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素,只有五要
素相同的内、外螺纹才能互相旋合.
牙型
旋向、螺距和线数
螺旋副中的受力分析
一、螺纹联接原理
螺旋副相对运动特性
拧入过程
拧出过程
螺旋副与螺纹联接
螺纹联接：利用相互形成螺旋副的若干零件,构成的一种机械
静联接形式,以固定被联接件之间的相对位置或姿态,使其无
相对运动.螺纹联接：是一种可拆联接,无须毁坏联接中的任
一零件就可拆开.结构简单,拆装方便,适用范围广
螺纹联接的常见联接形式
螺栓联接：被联接件通孔和螺栓杆之间有间隙,加工精
度要求低,结构简单,装拆方便,不受被联接件材料的
限制,但安装空间较大,需两头同时操作.
双头螺柱联接：用于被联接件不宜制成通孔,且需要经
常拆装的场合.安装和拆卸过程,需要专用工具.如进
排气歧管安装、涡轮增压器安装、线束支架安装等.
螺钉联接：结构简单紧凑,无需螺母,但经常装拆易使
螺纹磨损.发动机大部分螺纹联接皆属于该联接形式.
一、螺纹联接原理
螺纹联接的受力状态
对于整个联接而言,所受的载荷可能为轴向载荷、横向载
荷、弯矩和转矩等,但是对于当个螺栓而言,所受载荷为
轴向力和[或]横向力.
轴向力 —— 拉伸应力 —— 拉伸强度
横向力 —— 剪切应力 —— 剪切强度、挤压强度
产生
计算准则
压力
压力
侧向应力
振动
+/- oC
除了内部的载荷,连接件可能会承受更多
的分离载荷,它们包括但也不局限于：
振动
温度的循环作用
侧向应力[风力, 流量, 压力等等]
负载的改变
这些载荷可能会导致：
残余预紧力丧失,联接出现松动
超出联接件承受极限,联接被破坏失效
发动机螺栓所受载荷一般有以下四种：
一、纯拉力,如发动机缸盖螺栓；
二、纯剪切,如发动机飞轮螺栓；
三、拉力+弯曲,如发动机连杆螺栓；
四、拉力+剪切+弯曲,如轮胎螺栓.
一、螺纹联接原理
螺纹联接的常见失效形式
一]螺栓联接的松动；
二]螺栓杆的拉断；
三]螺栓杆或螺栓孔的压溃；
四]螺栓杆的剪断[螺栓组受弯矩导致螺栓弯曲变形]；
五]螺栓杆的扭断；
六]因如经常拆装而发生滑扣现象
一、螺纹联接原理
螺纹联接的常见失效形式
一]螺纹联接的松动
一般情况下,由于满足自锁条件和摩擦力的防松作用,在静载荷和工作温度变化不大时,螺纹联接不会自动松脱.
但在冲击、振动或变载荷的作用下,螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬间消失.当这种情况反复出现后,就会使联接松脱.在高温或温度变化变化较大的情况下,由于螺纹联接件和被联接件的材料发生蠕变和应力松弛,使得联接中的预紧力和摩擦力逐渐减小,最终导致联接失效.
二]螺栓杆的拉断；螺栓杆或螺栓孔的压溃；螺栓杆的剪断
属于破坏性失效.
一般情况下,在静载荷下螺纹联接是很少被破坏的.一旦出现破坏,就性质而言,约九0%的螺栓属于疲劳破坏,且发生于截面面积较小并有缺口应力集中的部位.
螺栓受拉颈缩后塑形断裂
螺栓疲劳性断裂
螺栓受剪切后失效断裂
一、螺纹联接原理
螺纹联接的常见失效形式
三]螺栓杆的扭断
属于破坏性失效.
在螺纹联接过程中,由于受到螺纹摩擦阻力的影响,螺栓体呈现扭转变形状态,螺栓体横截面受拉应力和剪应力的同时作用.
失效形式：