螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)(公開(kāi)課)PPT課件VIP

第四章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng),第一節(jié)螺紋,如用一個(gè)三角形K沿螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng)并使K平面始終通過(guò)圓柱體軸線(xiàn)YY-這樣就構(gòu)成了三角形螺紋。同樣改變平面圖形K，可得到矩形、梯形、鋸齒形、管螺紋,螺紋的形成:,按牙型:三角形螺紋、管螺紋聯(lián)接螺紋矩形、梯形、鋸齒形螺紋傳動(dòng)螺紋按位置：內(nèi)螺紋在圓柱孔的內(nèi)表面形成的螺紋外螺紋在圓柱孔的外表面形成的螺紋三角形螺紋：粗牙螺紋用于緊固件細(xì)牙螺紋同樣的公稱(chēng)直徑下，螺距最小，自鎖性好，適于薄壁細(xì)小零件和沖擊變載等根據(jù)螺旋線(xiàn)繞行方向：左旋如圖右旋常用根據(jù)螺旋線(xiàn)頭數(shù)：?jiǎn)晤^螺紋（n=1）用于聯(lián)接雙頭螺紋（n=2）如圖多線(xiàn)螺紋（n2）用于傳動(dòng),一、螺紋的分類(lèi)、特點(diǎn)和應(yīng)用,鋸齒形螺紋,三角形螺紋,矩形螺紋,梯形螺紋,1）外徑（大徑）d（D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，亦稱(chēng)公稱(chēng)直徑2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1)與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑3）中徑d2在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，d20.5(d+d1),二、螺紋的主要參數(shù),4）螺距P相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離5）導(dǎo)程（S）同一螺旋線(xiàn)上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線(xiàn)上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離線(xiàn)數(shù)n螺紋螺旋線(xiàn)數(shù)目，一般為便于制造n4螺距、導(dǎo)程、線(xiàn)數(shù)之間關(guān)系：L=nP,6）螺旋升角中徑圓柱面上螺旋線(xiàn)的切線(xiàn)與垂直于螺旋線(xiàn)軸線(xiàn)的平面的夾角7）牙型角螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角,二、螺紋副的受力分析、效率和自鎖,（一）矩形螺紋（牙型角）,自鎖條件,（二）三角形螺紋,第二節(jié)螺紋聯(lián)接的類(lèi)型及使用,一、螺紋聯(lián)接主要類(lèi)型,1、螺栓聯(lián)接,a)普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過(guò)通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。,b)精密螺栓聯(lián)接裝配后無(wú)間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接,2、雙頭螺栓聯(lián)接螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。折裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。,3、螺釘聯(lián)接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況,特殊聯(lián)接：地腳螺栓聯(lián)接,吊環(huán)螺釘聯(lián)接,4、緊定螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。,二、螺紋聯(lián)接的擰緊和防松,一、擰緊,絕大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)需要擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加的作用力稱(chēng)為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的是為了增大聯(lián)接的緊密性和可靠性。此外，適當(dāng)?shù)靥岣哳A(yù)緊力還能提高螺栓的疲勞強(qiáng)度。擰緊時(shí)，用扳手施加擰緊力矩T，以克服螺紋副中的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2，故擰緊力矩T=T1+T2。對(duì)于M10M68的粗牙普通螺紋，無(wú)潤(rùn)滑時(shí)可取T0.2Fd（4-12）式中：F為預(yù)緊力（N）；d為螺紋公稱(chēng)直徑（mm）。為了保證預(yù)緊力F不致過(guò)小或過(guò)大，可在擰緊過(guò)程中控制擰緊力矩T的大小，其方法有采用測(cè)力矩扳手（圖4-7）或定力矩扳手（圖4-8），必要時(shí)測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)量等。,預(yù)緊力QP的控制：測(cè)力矩板手測(cè)出預(yù)緊力矩，如左圖定力矩板手達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑.測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量精度較高,1、防松目的實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故,2、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。3、防松辦法及措施,1）摩擦防松,雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等,二、螺紋防松,彈簧墊圈,自鎖螺母螺母一端做成非圓形收口或開(kāi)峰后徑面收口，螺母擰緊后收口漲開(kāi)，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊,2）機(jī)械防松：開(kāi)槽螺母與開(kāi)口銷(xiāo)，圓螺母與止動(dòng)墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等,開(kāi)槽螺母與開(kāi)口銷(xiāo),圓螺母與止動(dòng)墊圈,串聯(lián)鋼絲,3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊4）化學(xué)防松粘合,第三節(jié)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算,針對(duì)不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算方法，則失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。,1、失效形式和原因,受拉螺栓螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂受剪螺栓螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷,b）失效原因：應(yīng)力集中,a）失效形式,工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效,受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度,應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程,2、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路,（一）松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算,如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無(wú)預(yù)緊力，只有工作載荷F起拉伸作用,強(qiáng)度條件為：,（4-13）-驗(yàn)算用,設(shè)計(jì)用,d1螺桿危險(xiǎn)截面直徑（小徑）（mm）許用拉應(yīng)力N/mm2(MPa),s材料屈服極限Mpa表4-3s安全系數(shù)，表4-4,一、螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算,（二）緊螺栓聯(lián)接1.只受預(yù)緊力作用的螺栓1）預(yù)緊力的計(jì)算,工作前擰緊，在擰緊力F作用下，接合面間的摩擦力抵抗橫向力R，阻止摩擦面間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。由下式求預(yù)緊力F,2）螺栓強(qiáng)度計(jì)算,其中f為摩擦系數(shù)，z為螺栓數(shù)量，c為可靠性系數(shù)，m為接合面數(shù)量，R為傳遞的橫向載荷。如果傳遞的載荷為扭矩，則R=2000T/D0,（4-15）,式中：1.3系數(shù)將外載荷提高30%，以考慮螺紋力矩對(duì)螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的影響，這樣把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)化為純拉伸來(lái)處理，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算手續(xù)，故又稱(chēng)簡(jiǎn)化計(jì)算法,比較4-13與4-15,設(shè)計(jì)公式：,2、受預(yù)緊力和軸向靜工作拉力作用的螺栓連接,這種聯(lián)接比較常見(jiàn)，圖4-10所示氣缸蓋螺栓聯(lián)接就是典型的實(shí)例。由于螺栓和被聯(lián)接件都是彈性體，在受有預(yù)緊力F的基礎(chǔ)上，因受到兩者彈性變形的相互制約，故總拉力Fo并不等于預(yù)緊力F與工作拉力F之和，它們的受力關(guān)系屬靜不定問(wèn)題。,或,（4-17）,受拉螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件為：,二、鉸制孔螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算,特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無(wú)間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來(lái)傳遞外載荷R進(jìn)行工作,螺栓的剪切強(qiáng)度條件為：,螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為：,Fs橫向載荷（N）d0螺桿或孔的直徑（mm）被連接件中受擠壓孔壁的最小長(zhǎng)度（mm），如圖所示Lmin螺栓許用剪應(yīng)力，MPa，,，,螺栓或被連接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，MPa,鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高,4-6題4-5中凸緣聯(lián)軸器若采用M16螺栓聯(lián)成一體，以摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，T1500N.m,螺栓材料為45鋼，接合面摩擦系數(shù)f=0.15，安裝時(shí)不控制預(yù)緊力，試決定螺栓數(shù)。,解（1）求許用應(yīng)力由螺栓材料為45鋼查表4-3得s360MPa，表4-4得安全系數(shù)S=3,故,（2）求螺栓所受預(yù)緊力由,得：,（3）計(jì)算所需螺栓數(shù)量,由4-15式,得：,將,代入上式得：,取Z12,第四節(jié)螺旋傳動(dòng),一、螺旋機(jī)構(gòu)的組成和類(lèi)型,螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。,傳動(dòng)形式：a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺平固定）用得多c)螺母轉(zhuǎn)螺桿移d)螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定）用得少,按用途分三類(lèi)：1）傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖2）傳導(dǎo)螺旋機(jī)床進(jìn)給匯杠傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高3）調(diào)整螺旋機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)螺旋。特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng),螺旋傳動(dòng)類(lèi)型,螺旋傳動(dòng)按摩擦副的性質(zhì)分：,1、滑動(dòng)螺旋：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖,缺點(diǎn)：磨損快、壽命短，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（3040%）傳動(dòng)精度低,2、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)。按循環(huán)方式有：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)兩種,二、滑動(dòng)螺旋的設(shè)計(jì)計(jì)算,（一）根據(jù)耐磨性計(jì)算螺桿直徑,滑動(dòng)螺旋中磨損是最主要的一種失效形式，它會(huì)引起傳動(dòng)精度下降，空間大，并使強(qiáng)度下降。磨損的影響因素：工作面的比壓，螺紋表面質(zhì)量，滑動(dòng)速度和潤(rùn)滑狀態(tài)所以耐磨性計(jì)算主要限制螺紋工作面上比壓P要求小于材料的許用比壓,設(shè)計(jì)公式：,（二）螺牙的強(qiáng)度計(jì)算,由于螺母材料的強(qiáng)度通常低于螺桿材料的強(qiáng)度，因此螺紋牙受剪和彎曲均在螺母上。將螺母一圈螺紋沿螺紋大徑處展開(kāi)，即可視為一懸壁梁，每圈螺紋承受的平均壓力Q/u作用在中徑d2的圓周上。,剪切強(qiáng)度條件：,彎曲強(qiáng)度條件：,（三）螺桿的強(qiáng)度計(jì)算,螺桿工作時(shí)同時(shí)受軸面壓力（拉力）Q與扭矩T的作用，截面受拉（壓）應(yīng)力與扭剪應(yīng)力的復(fù)合作用按彎扭復(fù)合強(qiáng)度條件計(jì)算第四強(qiáng)度理論,（四）螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算,當(dāng)螺桿較細(xì)長(zhǎng)且受較大軸向壓力時(shí)，可能會(huì)雙向彎曲而失效，螺桿相當(dāng)于細(xì)桿，螺桿所承受的軸向壓力F應(yīng)小于其臨界壓力Fc。,三、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)(一)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)、使用及主要參數(shù),1.滾珠絲杠副的組成及特點(diǎn)滾珠絲杠副主要由絲杠1、螺母3、滾珠4和反向器2組成。,2.滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類(lèi)型(1)滾珠的循環(huán)方式。分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。,3.滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)如圖4-17所示，在GB/T17587.2-1998（等效于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS3408-2-1991）中對(duì)公稱(chēng)直徑和基本導(dǎo)程已作了規(guī)定。(1)公稱(chēng)直徑d0。指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠中心的圓柱直徑。系列尺寸：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100,125,160，200。(2)基本導(dǎo)程l0。絲杠相對(duì)于螺母轉(zhuǎn)過(guò)一周時(shí)螺母基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。系列尺寸：1，2.5,3,4,5,6，8，10，12，16，20，25，32，40。(3)行程l。絲杠相對(duì)于螺母轉(zhuǎn)過(guò)某一