螺栓作为紧固件在任意场合下,该如何选用具体规格及大小:排列方式如何确定。
楼主的问题,是机械上一个很常见、较简单的方法;一般的机械设计,都是采用经验法来确定的,即“按照以前的做法”来确定,没有具体的计算和验算过程。
下面给楼主一些螺纹联接设计的简单介绍。
首先,选螺纹。联接、紧固所用的螺纹基本上是圆柱单线右旋三角螺纹。
其他特殊要求的,在此不介绍了。
第二,螺栓联接的类型与防松。
1主要类型有:普通螺栓联接、配合螺栓联接。
2防松装置。
在静载荷下,一般联接螺纹都能满足自锁条件,加上螺母和螺栓头部支撑面的摩擦力矩,螺旋副不会松脱,但是在变孙中载荷、冲击和振动的作用下,很可能松脱。
常用防送装置和方法有:采用对顶螺母,弹簧垫圈,锁紧垫圈;采用非金属则仔山嵌件锁紧螺母,扣紧螺母,自索螺母;采用止动垫圈,采用头部带孔螺栓与串联钢丝;采用铆、焊、粘等永久防松法。
3螺栓组结构设计要点
(1)布置方案:尽量采用对称的布置方案,使受力分析简化、加工制造方便。
(2)材料和尺寸:同一螺栓组中各螺栓尽量采用完全相同的材料及热处理方法、相同的尺寸规格,使受力分析简化,备件简化,装配方便。
(3)间距和扳手空间:一般间距t0≥(5~10)d,(d为螺栓直径),有紧密要求时,t0≤(25~5)d;压力容器的螺栓间距一般由经验值推荐值(由于不方便,表格在这里不提供了~)按工作压力和螺栓直径来确定,扳手空间要求要求间距、边距足够大,具体数据可以查有关设计手册。
[以下方法确定螺栓的直径]
4螺纹联接的预紧:
绝大多数的螺纹联接要在工作(受载)前拧紧,以提高联接的可靠性和防松能力,也是为了提高螺栓的疲劳强度。重要的联接预紧力和拧紧力的大小应能控制。
(由于此处有较多公式,不便上传,简单介绍)
5螺栓组联接的受力分析:(略)
6初定螺栓直径:
选安全系数S、Sτ、Sp:可在机械设计手册上查出不同载荷性质、受力条件、松紧联接条件下的安全系数S。
许用拉应力[σ]、许用剪切应力[τ]、许用挤压应力[σp]:
[σ]=σs/S
[τ]=σs/Sτ
[σp]=σs/Sp
σs为螺栓的屈服极限,可在“螺栓、螺钉、螺柱性能等级及推荐材料”的标准(机械手册)中查的。
则直径d可在以下公式中求的:
(1)τ=[4F/(πddm)]≤[τ]
σp=[F/(hd)]≤[σp]
F、m——螺栓联接中的一个螺栓的m个剪切面承受的工作剪力F。
d——螺栓直径
(2)σ=[4F/(πdd)]≤[σ]
F——螺栓所受的轴戚没向力
d——螺栓直径。
由以上三个公式(三个公式不一定同时存在,视条件)可确定螺栓直径的最小值d,而且这个d也只是螺栓的小径的最小值,再根据手册查出螺栓的公称直径。
7螺栓的疲劳强度校核:(略)
紧固件使用原则:
1、六角头,这类产品中还中带台、带孔、带凸台、带法兰面形工,该类并没有形有较高的力学性能,便于扳手拧紧,可施加较大的拧紧力矩,应用较广,支承面带凸如或法兰面,具有垫圈作用,增大承压面,有较好的防松性能,可用于钢结构件及重要主机结构的连接。
2、方头,头部面积大唯镇,便于扳手拧紧转动,可施加样大的拧紧力矩,而不易拧秃,多用于比较粗、经常拆装的结构上,但不宜用于运动的部件。
3、盘头,头部尺寸,指氏粗头部有一字槽等,便于工具施拧,多用于低强度、低施拧力矩的产品,一般用于家用电器等尺寸不大的主机产品,规格多在MIO以下,M6以下用的更多核李。
4、半圆头,扁圆头,方颈和带榫的作用是固定的螺杆,而旋拧螺线装是行紧固金属件的连接。开槽的半圆头螺钉多用于空间较小的受力不大的场合。而扁圆头多用于薄壁零件板结构的联接与固定。
性能等级46级的螺栓,其含义是:
1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级;
2、螺栓材质的屈强拿桥比值为06;
3、螺栓材质的公称屈服强度达400×06=240MPa级
性能等级109级高强度螺栓,其材料经过热处理后,能达到:
1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级;
2、螺栓材质的屈强比值为09;
3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×09=900MPa级
螺栓性能等级的含义是国际通用的标准,相同性能等级的螺栓,不管其材料和产地的区别,其性能是相同的,设计上只选用性能等级即可。
强度等级所谓88级和109级是指螺栓的抗剪切应力樱镇等级为88GPa和109GPa
88公称抗拉强度800N/MM2公称屈服强度640N/MM2
一消颂猛般的螺栓是用"XY"表示强度的,X100=此螺栓的抗拉强度,X100(Y/10)=此螺栓的屈服强度(因为按标识规定:屈服强度/抗拉强度=Y/10)
如48级
则此螺栓的抗拉强度为:400MPa;屈服强度为:4008/10=320MPa。
螺栓的选用可以参考:HG20592-20635上紧固件部分
标准件,简单就是固定规格、形状和材料的紧固件,市场上也称为紧固件。 是作紧固连接用的一类机械零件,应用极为广泛紧固件的特点:品种规格繁多,性能用途各异,而且标准化、系列化、通用化的程度极高。因此,也有人把已有国家(行业)标准的一类紧固件称为标准紧固件,简称为标准件。
由于每个具体紧固件产品的规格、尺寸、公差、重量、性能、表面情况、标记方法,以及验收检查、标志和包装等项目的具体要求,是分别规定在几个国家(行业)标准中,例如有英制、德制和美制。
紧固件是应用最广泛的机械基础件。随着我国2001年加入WTO并步入国际贸易大国的行列。我国紧固件产品大量出口到世界各国、世界各国的紧固件产品也不断涌入中国市场。紧固件作为我国进出口量较大的产品之一,实现与国际接轨,对推动中国紧固件企业走向世界,促进紧固件企业全面参与国际合作与竞争,都具用重要的显示意义和战略意义。
紧固件是将两个或两个以上的零件(或构件)紧固连接成为一见整体时所采用的一类机械零件的总称,市场上也称为标准件。
[编辑本段]标准件种类
它通常包括以下12类零件:
1 螺栓:由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件,需与螺母配合,用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下,有可以使这两个零件分开,故螺栓连接是属于可拆卸连接。
2 螺柱:没有头部的,仅有两端均外带螺纹的一类紧固件。连接时,它的一端必须旋入带有内螺纹孔的零件中,另一端穿过带有通孔的零件中,然后旋上螺母,即使这两个零件紧固连接成一见整体。这种连接形式称为螺柱连接,也是属于可拆卸连接。主要用于被连接零件之一厚度较大、要求结构紧凑,或因拆卸频繁,不宜采用螺栓连接的场合。
3 螺钉:也是由头部和螺杆两部分构成的一类紧固件,按用途可以分为三类:机器螺钉、紧定螺钉和特殊用途螺钉。机器螺钉主要用于一个紧定螺纹孔的零件,与一个带有通孔的零件之间的紧固连接,不需要螺母配合(这种连接形式称为螺钉连接,也属于可拆卸连接;也可以与螺培山母配合,用于两个带有通孔的零件之间的紧固连接。)紧定螺钉主要用于固定两个零件之间的相对位置。特殊用途螺钉例如有吊环螺钉等供吊装零件用。
4 螺母:带有内螺纹孔,形状一般呈显为扁六角柱形,也有呈扁方柱形或扁圆柱形,配合螺栓、螺柱或机器螺钉,用于紧固连接两个零件,使之成为一件整体。
5 自攻螺钉:与机器螺钉相似,但螺杆上的螺纹为专用的自攻螺钉用螺纹。用于紧固连接两个薄的金属构件,使之成为一件整体 ,构件上需要事先制出小孔,由于这种螺钉具有较高的硬度,可以直接旋入构件的孔中,使构件中形成响应的内兄知螺纹。这种连接形式也是属于可拆卸连接。
6 木螺钉:也是与机器螺钉相似,但螺杆上的螺纹为专用的木螺钉用罗纹,可以直接旋入木质构件(或零件)中,用于把一个带通孔的金属(或非金属)零件与一个木质构件紧固连接在一起。这种连接也是属于可以拆卸连接。
7 垫圈:形状呈扁圆环形的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间,起着增大被连接零件接触表面面积,降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用;另一类弹性垫圈,还能起着阻止螺母回松的作用。
8 挡圈:供装在机器、设备的轴槽或孔槽中,起着阻止轴上或孔上的零件左右移动的作用。
9 销:主要供零件定位用,有的也可供零件连接、固定零件、传递动力或锁定其他紧固件之用。
10 铆钉:由头部和钉杆两部分构成的一类紧固件,用于紧固连接两个带通孔的零件(或构件),使之成为一件整体。这种连接形式称为铆钉连接,简称铆接。属与不可拆卸连接。因为要使连接在一起的两个零件分开,必须破坏零件上的铆钉。
11 组合件和连接副羡中消:组合件是指组合供应的一类紧固件,如将某种机器螺钉(或螺栓、自供螺钉)与平垫圈(或弹簧垫圈、锁紧垫圈)组合供应;连接副指将某种专用螺栓、螺母和垫圈组合供应的一类紧固件,如钢结构用高强度大六角头螺栓连接副。
12 焊钉:由于光能和钉头(或无钉头)构成的异类紧固件,用焊接方法把他固定连接在一个零件(或构件)上面,以便再与其他零件进行连接。
[编辑本段]相关标准
每种紧固件产品都要涉及一些几个方面内容的标准:
1) 紧固件产品尺寸方面的标准:具体规定产品基本尺寸方面的内容;带螺纹的产品,还包括螺纹的基本尺寸、螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角、外螺纹零件的末端尺寸等方面内容。
2) 紧固件产品技术条件方面的标准。具体又包括以下几个方面内容的标准:
a) 紧固件产品公差方面的标准:具体规定产品尺寸的公差和形位公差方面的内容。
b) 紧固件产品机械性能方面的标准:具体规定产品机械性能等级的标记方法以及机械性能项目和要求方面的内容;有的紧固件产品则将此项内容改为产品材料性能或工作性能方面的内容 。
c) 紧固件产品表面缺陷方面的标准:具体规定产品表面缺陷种类和具体要求等方面的内容。
d) 紧固件产品的表面处理方面标准:具体规定产品表面处理种类和具体要求等方面的内容。
e) 紧固件产品试验方面的标准:具体规定上述各种性能要求试验方面的内容。
3) 紧固件产品验收检查、标志与包装方面的标准:具体规定产品出厂验收时抽查项目合格质量水平和抽样方案,以及产品标志方法和包装要求方面的内容。
4) 紧固件产品标记方法方面的标准:具体规定产品完整标记方法和简化标记方法方面的内容。
5) 紧固件其他方面的标准:如紧固件术语方面的标准,紧固件产品重量的标准等。
1 标准(常用的是德标和美标)
GB (国标)ISO(国际标准)
DIN (德制) JIS (日标)
ANSI /ASME (American National Standards Institute – ANSI;American Society Of Mechanical Engineers – ASME)(美标)
BS (英制) IFI =Industrial Fastener Institute是美国工业紧固件协会的标准 BA (英制)
2 螺纹
M MF (公制牙)
UNC(美制粗牙)
UNF (美制细牙)
UNEF (美制超细牙)
BSW 标准惠氏粗牙系列,一般用途圆柱螺纹 (英制牙)
BSF 标准惠氏细牙系列,一般用途圆柱螺纹 (英制牙)
fine pitch thread 细牙
full thread 全螺纹
3 螺丝头型
IHH=ind hex head 锯 六角头
PH=phillips 十字槽
Pan 圆头(盘头)
Oval 半沉头
HWH 六角小法兰
HWF 六角大法兰
CSK 沙拉头(沉头)
Large wafer 大扁平头
Bugle 喇叭头
Truss 盘头带垫
Pozi 米制槽
Serra-tion 垫下带花
Flower Head 开花头
6-bobes recess 内梅花
Cup head杯头
4 常见紧固件名称
split washer弹簧垫片(一般厂家会管washer叫“华司”)
flat washer平垫片
Self tapping screw自攻螺丝
Self drilling screw自钻螺丝
drywall screw 干墙螺丝/干壁螺丝/墙用螺丝
high low screw高低牙螺丝
collated screw链带螺丝
Concrete screw 水泥螺丝
Tri-lobular thread screw三角螺丝
kep nut 锁紧螺母
acorn nut 盖形螺母
wing washer 翼型垫片
eye bolt 吊环螺栓(也叫环首螺栓, 其实这个叫法很多,大概是不同地区的缘故)
Piston bolt 活塞螺钉
Winding bolt 线圈螺钉
Hexagon head bolts 六角头螺栓
Hexagon flange bolts 六角法兰螺栓
Carriage bolt 马车螺栓
Square head bolt方头螺栓
Flat countersink square neck bolts 沉头方颈螺栓
Flat counter sunk nib bolts 沉头带榫螺栓
Cross recessed pan head tapping screws 十字槽盘头自攻螺钉
(如果在图纸上看到标注# 2或# 20等,是指该螺丝的头部适合2号或者20号的螺丝起子)
5 表面处理方式
BO=black oxide 氧化发黑(如果仅仅标注black,是指做染黑处理)
Zinc plated 镀锌
cementation 渗碳
nylon patch耐落 (刚看到的时候是直接按照字面翻译的“尼龙片”,拿给经理看的时候经理对照图纸看了半天跟我说你你去查下耐落的英文,果然---)
6 其它图纸上可能出现的标注
螺纹大径:Major Diam
中径:Pitch diam
底径:Minor diam
通止规:Go/No go gage
机械性能:mechanical and physical properties
unified thread 统一英制螺纹
Lustrate hydrogen after galvanizing to avoid hydrogen embrittlement 镀后去氢,防止氢脆
Case carburization 表面渗碳
With across flats 对边
With across corners 对角
Radius of fillet:头下圆角
Transition thread length 过度螺纹
Wrenching height 扳拧高度
Rockwell 铬氏硬度
Vickers 维氏硬度
Brinell 布氏硬度
Metallography microscope 金相显微镜
Salt spray device 盐雾试验箱
Tensile testing machine 拉力试验机
Cold forming 冷打
Hot forging 红镦
P C 8 = property class 8 机械性能8级
原材料:Raw material
球化退火:Annealing
冷拔:Drawing
冷镦:Forming
机加工:Machining
螺纹成型:Roll Threading
热处理:heat-treatment
表面处理:finish
去氢:Lustrating hydrogen
检验:Inspection
包装:Packing
入库:Stocking
车床:lathe
磨制:grinding
红打:hot forging
冲压:punching
7 海关编码
73181500 螺栓
73181600 螺帽
73182100 垫圈
73181100方头螺钉
73182300铆钉
73181400自攻螺钉
73182400 销及开尾销
国外常用英制螺纹的代号、名称和标准号
标记代号 名称(或用途) 国别 标准号 备注
BSW 标准惠氏粗牙系列,一般用途圆柱螺纹 英国标准
BS84 牙型角为55°的英制螺纹
BSF 标准惠氏细牙系列,一般用途圆柱螺纹
WhitS 附加的惠氏可选择系列,一般用途圆柱螺纹
Whit 惠氏牙型的非标准螺纹
UN 恒定螺距系列的统一螺纹 美国标准
ANSIB11 标准牙型(牙底是平的或随意倒圆的)的内、外螺纹
UNC 粗牙系列的统一螺纹
UNF 细牙系列的统一螺纹
UNEF 超细牙系列的统一螺纹
UNS① 特殊系列的统一螺纹
UNR 圆弧牙底恒定螺距系列的统一螺纹 圆弧牙底的UNR、UNRC、UNRF、
UNREF、UNRS只用于外螺纹而没有内螺纹
UNRC 圆弧牙底粗牙系列统一螺纹
UNRF 圆弧牙底细牙系列统一螺纹
UNREF 圆弧牙底超细牙系列统一螺纹
UNRS 圆弧牙底特殊系列统一螺纹
NPT② 一般用途的锥管螺纹 美国标准
ANSIB1201牙型角为60°的英制管螺纹
NPSC 管接头用直管螺纹
NPTR 导杆连接用锥管螺纹
NPSM 机械连接用直管螺纹
NPSL 锁紧螺母用直管螺纹
NPSH 软管连接用直管螺纹
NPTF 干密封标准型锥管螺纹 美国标准
ANSIB1203 Ⅰ型
PTF-SAE SHORT 干密封短型锥管螺纹 Ⅱ型
NPSF 干密封标准型燃油用直管内螺纹 Ⅲ型
NPS1 干密封标准型一般用直管内螺纹 Ⅳ型
ACME③ 一般用途的梯形螺纹 美国标准
ANSIB15
牙型角为29°的英制传动螺纹
①尺寸和公差使用与标准系列相同的公式计算的标准系列之外的所有直径与螺距组合。
②我国的60°圆锥管螺纹GB/T12716-1991与之等效。
③ACME螺纹包括一般用途的和定心的两种配合的梯形螺纹,其中一般用途者与我国标准GB/T5796-1986规定的梯形螺纹的性能相类同。