第七章 螺紋聯(lián)結(jié)

1、內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60外螺紋內(nèi)螺紋Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋Pd1d2d30Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋30Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋30Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋30Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋P330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2dP330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2dP330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2dP330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2d鋸齒形螺紋三角形螺紋矩形螺紋梯形螺紋Ddh60dBA60EECCHH用加高螺母用普通螺母 第七章 螺紋聯(lián)接71 螺紋 )()(鉚釘、焊接、膠接不可拆聯(lián)接螺紋、鍵

2、、銷聯(lián)接可拆聯(lián)接機(jī)械靜聯(lián)接機(jī)械動(dòng)聯(lián)接機(jī)械聯(lián)接螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)都是利用螺紋零件工作的。前者作為緊固件用，要求保證聯(lián)接強(qiáng)度和緊密性；后者作為傳動(dòng)件用，要求保證螺旋副的傳動(dòng)精度、效率和磨損壽命等。 本篇討論機(jī)械靜聯(lián)接如用一個(gè)三角形K沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使K平面始終通過圓柱體軸線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、管螺紋一、螺紋的形成yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL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

3、同樣的公稱直徑下，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)螺旋線繞行方向： 左旋如圖 右旋常用根據(jù)螺旋線頭數(shù)： 單頭螺紋（n=1）用于聯(lián)接 雙頭螺紋（n=2）如圖 多線螺紋（n2）用于傳動(dòng)二、螺紋的類型和應(yīng)用紋共同組成）螺旋副（外螺紋和內(nèi)螺1）外徑（大徑）d（D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱 面直徑，亦稱公稱直徑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(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)三、螺紋的主要參數(shù)d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2d

4、d1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh4）螺 距 P 相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間 的軸向距離5）導(dǎo)程（S）同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線 上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離6）線 數(shù) n 螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n4 螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S=nP d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh7）螺旋升角中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋 線軸線的平面的夾角8）牙型角 螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的

5、夾角9）牙型斜角螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂直平面的夾角d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh22dnParctgdSarctgrvarctgfftgcos1)(vtgtg2)(2)(22dQtgdFTQtgFvv螺旋副的自鎖條件為：螺旋副的傳動(dòng)效率為：克服軸向力Q勻速上升所需的圓周力：四、常用螺紋的種類、特點(diǎn)與應(yīng)用五、螺紋聯(lián)接主要類型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，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工

6、作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。b) 精密(鉸制孔用)螺栓聯(lián)接裝配后無間隙，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dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)2、雙頭螺栓聯(lián)接螺桿兩端無釘頭，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

7、母，適于受載較小情況(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1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。(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)72 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 一、預(yù)緊預(yù)緊目的保持正常工作。如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦力工作，增大剛性等。增大剛性增加聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松能力預(yù)緊力F0預(yù)先軸向作用力（拉力）螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接在

8、裝配時(shí)不擰緊，只在存受外載時(shí)才受到力的作用 緊聯(lián)接在裝配時(shí)需擰緊，即在承載前，已預(yù)先受力，預(yù)緊力F0預(yù)緊過緊擰緊力F0過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)度 過松擰緊力F0過小，工作不可靠 T=FL=T1+T2)(21201vtgdFT對(duì)于常用粗牙普通螺紋，代入數(shù)據(jù)后可得：dFT02 . 0測(cè)量螺栓伸長的方法測(cè)量螺栓伸長的方法202130310231dDdDfFTc非跑合扳手?jǐn)Q緊力矩T擰緊力矩 F作用于手柄上的力，L力臂T1螺紋摩擦阻力矩 T2螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接件間的摩擦力矩)4(0102dDfFTc跑合預(yù)緊力F0的控制：1）測(cè)力矩板手測(cè)出預(yù)緊力矩，如左圖2）定力矩板手達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈

9、 簧受壓將自動(dòng)打滑，如右圖 3）測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長量精度較高 12圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手1234什么是預(yù)緊力？ 預(yù)緊的目的：增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性材料的預(yù)緊力F0： 碳素鋼螺栓： 合金鋼螺栓：10)7 . 06 . 0(AFS10)6 . 05 . 0(AFS1、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

10、原理(實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì))消除（或限制、防止）螺紋副之間在承載時(shí)發(fā)生相對(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 上螺母螺栓下螺母上螺母螺栓下螺母1）摩擦防松 雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等 二、螺紋聯(lián)接的防松 彈簧墊圈自鎖螺母螺母一端做成非圓形收口或徑面收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊2）機(jī)械防松： 開槽螺母與開口銷，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3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊4）化學(xué)防松粘合 (a )正 確(b )不 正 確(a )正 確(b )不 正 確開槽螺母與開口銷圓螺母與止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲(a )正 確(b )不 正 確73

11、 螺紋聯(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 受拉螺栓受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證聯(lián)接的擠壓強(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)展過程2、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路螺栓組螺栓組：聯(lián)接兩零件時(shí)， 同時(shí)使用的若干個(gè)螺栓一、松螺栓聯(lián)接一、松螺栓聯(lián)接F如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無F0，只有工作載荷 F 起拉伸作用強(qiáng)度條件

12、為：421dF41Fd 驗(yàn)算用 設(shè)計(jì)用 d1螺桿危險(xiǎn)截面直徑（mm） 許用拉應(yīng)力 N/mm2 (MPa) sS/s材料屈服極限Mpa表7-3、表7-4 S 安全系數(shù)，表7-5二、緊螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接1、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接14210式dF210123120421162)(dFddtgtgtgtgddtgFvvv對(duì)于M10M64普通螺紋的鋼制螺栓，取 d2/d1=1.041.08,得：05. 017. 0vtgtg5 . 0因螺栓是塑性材料，由第四強(qiáng)度理論,得：23 . 1322式ca1）危險(xiǎn)截面的拉應(yīng)力：2）危險(xiǎn)截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：0F預(yù)緊力 強(qiáng)度條件由式1和式2得: 21043 . 1

13、dFca式中：F0 預(yù)緊力（N） 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)簡化為純拉伸來處理，大大簡化了計(jì)算手續(xù)，故又稱簡化計(jì)算法 43 . 101Fd驗(yàn)算用 設(shè)計(jì)用 2、橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算主要防止被聯(lián)接件錯(cuò)動(dòng) 特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓力(預(yù)緊力F0)產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷，保證聯(lián)接可靠(不產(chǎn)生相對(duì)滑移)的條件為：1）普通螺栓聯(lián)接RfFKFfmz0zmfFKFRS0f 接縫面間的摩擦系數(shù) m接縫界面數(shù)目 z 螺栓的個(gè)數(shù) Kf防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)） Kf=1.11.3 QpQpRRRRLmind0F0F0FRFR分析：由上式可知，當(dāng)

14、f=0.2,m=1,Kf=1則F0=5F，說明這種聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動(dòng)變載下工作極不可靠 為增加可靠性，減小直徑，簡化結(jié)構(gòu)，提高承載能力可采用如下減載裝置： a)減載銷 b)減載套筒 c)減載鍵2)鉸制孔（受剪切）螺栓聯(lián)接防滑動(dòng)(書P105,7.3.2節(jié))特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷FR進(jìn)行工作420dmFR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： min0PRPldF FR 橫向載荷（N） d0螺桿或孔的直徑（mm） Lmin 被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長度（mm），如圖所示螺栓許用剪應(yīng)力，MPa，表7-3、表7-4 m螺栓

15、受剪面數(shù)目P螺栓或被聯(lián)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QpQpRRRRLmind0FRFR3、承受軸向靜載荷的緊螺栓聯(lián)接工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有F0；工作后加上工作載荷F 工作前、工作中載荷變化工作原理：靠螺桿抗拉強(qiáng)度傳遞外載F解決問題： a) 保證安全可靠的工作，F(xiàn)0=？ b) 工作時(shí)螺栓總載荷， F=？ 分析： 圖1，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài) QpQpQpQpQ pQ pQ pQ pFbmbm 圖，擰緊預(yù)緊狀態(tài) 凸緣壓m F0 螺栓桿拉b F0 QpQpQpQpQ pQ pQ pQ pFbmbmF0F0F0F0F0F0

16、F0F0FFFFbbbb00從 圖3，加載F后工作狀態(tài)栓桿繼續(xù)拉凸緣 放松 00FFmmmm從殘余預(yù)緊力 總載荷QpQpQpQpQpQpQpQpFbmbmF0F0F0F1F1F1F1F0F0F0F00F0F0F0F作圖,為了更明確以簡化計(jì)算（受力變形圖）,設(shè)：材料變形在彈性極限內(nèi)，力與變形成正比 單個(gè)緊螺栓聯(lián)接受力變形圖 左圖擰緊螺母時(shí),螺栓與被聯(lián)接件的力與變形 右圖將上兩圖合并，并施加工作載荷F從圖線可看出，螺栓受工作載荷F時(shí)，螺栓總載荷： 00FFFFFQpQpmbbmOb力變形變形力力bObm變形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)F0F0F0F0QpQpmbbmOb力變 形變 形

17、力力bObm變 形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)F0F10FF0F變形協(xié)調(diào)條件： 凸緣壓力減量 00FF 變形縮小m 栓桿拉力增量 FF0變形增大b mb變形協(xié)調(diào)條件 QpQpQpQpQpQpQpQpFbmbmF0F0F0F1F1F1F1F0F0F0F00F0F0F0F由圖可知，螺栓剛度： FFkFtgkbbbbb0被聯(lián)接件剛度： FFFFkFtgkmmmmm0mbbmbmbkkkFFkkFFFtantanFkFkkkFcmbbmbbckkkk稱螺栓相對(duì)于聯(lián)接的剛度，稱螺栓的相對(duì)剛度,大小與螺栓及聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)尺寸、材料、碘片、工作載荷的作用位置有關(guān) F 部分工作載荷 QpQpmbb

18、mOb力變 形變 形力力bObm變 形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)F0F10FF0FFkFFFkFFFFFCc)1 (F F0000001FQpQpmbbmOb力變 形變 形力力bObm變 形bmmQpQQpFFmb(a)(b)(c)F0F10FF0F 對(duì)殘余預(yù)緊力的要求，為保證受載后接合面聯(lián)接的緊密性應(yīng)使0 F 的取法: F1 =（1.5-1.8）F有密封要求 一般聯(lián)接 F1 =（0.20.6）F 載荷穩(wěn)定 F1 =（0.61.0）F 載荷不穩(wěn)定 F1F 地腳螺栓聯(lián)接0 F0 F0 F0 F0 FmbbckkkFFkFFFFFFF0000討論： ） 最不利的情況 ) 1(0Cm

19、bkFFFkk)0(0CmbkFFkk） 最理想的情況 ）不允許的情況有縫隙存在，漏氣 00F）降低螺栓受力的措施： a) 必須采用剛度小螺栓（空心、加長、細(xì)頸）b) 加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高強(qiáng)度 ）為聯(lián)接緊密、不漏氣，要求 ckFF1 F 000即FFFFFF006）計(jì)算時(shí)可根據(jù)已知條件選擇其一進(jìn)行計(jì)算a）對(duì)于受軸向靜載荷，考慮螺栓在總拉力的作用下，可能需要補(bǔ)充擰緊（防斷），將總拉力增加30%以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。則螺栓危險(xiǎn)截面的拉申強(qiáng)度條件 驗(yàn)算公式： 43 . 121dFca43 . 11Fd設(shè)計(jì)公式： b）對(duì)于受軸向變載荷，既要做情況a）的分析計(jì)算，也要作疲勞強(qiáng)度校核。分析：

20、當(dāng)工作載荷，由0F 21max4dFF 螺栓總載，由F0 F2 F0 210min04dFF部分載荷，由0F0 21212412/2dFKdFFCaF4 4、當(dāng)驗(yàn)算不滿足時(shí)、當(dāng)驗(yàn)算不滿足時(shí)措施：措施：add應(yīng)力副1b) 最好改善結(jié)構(gòu)、降低應(yīng)力集中。包括：工藝、結(jié)構(gòu)、制造、CmCb，適當(dāng)提高F0等綜合措施a)SKKSatccaminmin122則，計(jì)算安全系數(shù)為（設(shè)工作應(yīng)力點(diǎn)在OJGI區(qū)域）變形力時(shí)間QQpQpFFbm螺栓中總拉力的變化mcF1F2F01、材料 螺母、螺栓強(qiáng)度級(jí)別： 1）根據(jù)機(jī)械性能，把栓母分級(jí)并以數(shù)字表示，此乃強(qiáng)度級(jí)別 2）所依據(jù)機(jī)械性能為抗拉強(qiáng)度極限Bmin和屈服極限Smin

21、 螺栓級(jí)別: 帶點(diǎn)數(shù)字表示 ， 點(diǎn)前數(shù)字為100/minB點(diǎn)后數(shù)字為minmin/10Bs螺母級(jí)別: 100/minB注意：選擇對(duì)螺母的強(qiáng)度級(jí)別應(yīng)低于螺栓材料的強(qiáng)度級(jí)別，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于2040HB） 三、螺紋聯(lián)結(jié)件材料與許用應(yīng)力三、螺紋聯(lián)結(jié)件材料與許用應(yīng)力2、許用應(yīng)力 已知：不控制已知：不控制F0的緊螺栓聯(lián)接，易過載。的緊螺栓聯(lián)接，易過載。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取較大的完全系數(shù)?？刂祁A(yù)緊力時(shí)可取較小的安全設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取較大的完全系數(shù)。控制預(yù)緊力時(shí)可取較小的安全系數(shù)系數(shù)S。顯然顯然S，與與d 有關(guān)。有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)，先假設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，先假設(shè)d，進(jìn)行試算，選取一安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)，進(jìn)行試算，選取一安全

22、系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與估計(jì)直徑相比較，如在原先估計(jì)直徑所屬范圍內(nèi)即算結(jié)果與估計(jì)直徑相比較，如在原先估計(jì)直徑所屬范圍內(nèi)即可，否則需重新進(jìn)行估算?？?，否則需重新進(jìn)行估算。試算法試算法 SSSSpBSSSS )()(鑄鐵鋼pBppSpSS74 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算 工程中螺栓皆成組使用，單個(gè)使用極少。因此，必須研究螺栓組設(shè)計(jì)和受力分析。它是單個(gè)螺栓計(jì)算基礎(chǔ)和前提條件。螺栓組聯(lián)接設(shè)計(jì)的順序選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計(jì)尺寸 一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 1、布局要盡量對(duì)稱分布，栓組中心與聯(lián)接結(jié)合面形心重合（有利于分度、劃線、鉆孔），以受力均勻 2、螺栓組的布置，應(yīng)使各螺栓的受力合理。受剪螺栓組（鉸制孔螺栓聯(lián)接）時(shí)

23、,不要在外載作用方向布置8個(gè)以上螺栓,要使其受力均勻,以免受力太不均勻,但彎扭作用螺栓組,要適當(dāng)靠接縫邊緣布局,否則受力太不均 3、合理間距，適當(dāng)邊距，以利用扳手裝拆4、避免螺栓承受附加的彎曲載荷和偏心載荷作用 a）被聯(lián)接件支承面不平突起 b）表面與孔不垂直 c）鉤頭螺栓聯(lián)接防偏載措施：a）凸合；b）凹坑（魚眼坑）；c）斜墊片 二、螺栓組受力分析 目的求出受力最大載荷的螺栓及其所受的力5、合理選擇防松裝置前提（假設(shè)）：被聯(lián)接件為剛性不變形，只有地基變形。各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同受力后材料變形在彈性范圍內(nèi)接合面形心與螺栓組形心重合，受力后其接縫面仍保持平面1、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接 特點(diǎn)：

24、普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑a)普通 螺 栓 受拉伸作用，應(yīng)該保證聯(lián)接預(yù)緊后，接合面間所產(chǎn)生最大摩擦力必須不小于橫向載接合面間所產(chǎn)生最大摩擦力必須不小于橫向載荷荷，平衡條件為：RRRRfzmFKFFKzmfFff00或式中：f-接合面的摩擦系數(shù)，見表7-2；m-接合面數(shù)；Kf -防滑系數(shù)(1.11.3)；F0 -預(yù)緊力；F-橫向總載荷 21043 . 1dFca強(qiáng)度條件RRRRPPLdRmin0 204dR擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度條件分別為：b)鉸制孔螺栓受橫向載荷剪切、擠壓作用。 單個(gè)螺栓所承受的橫向載荷相等ZRR2、受橫向扭矩（轉(zhuǎn)矩）螺栓組聯(lián)接 （1）圓形接合面：單個(gè)螺

25、栓所受橫向載荷 rZTR（2）矩形接合面 a)普通螺栓聯(lián)接 TKrfFrfFfFrfn02001niifnfrfTKrrrfKTF1210)(則各個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力為聯(lián)接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為：43 . 1210dFca驗(yàn)算（校核）公式為OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFifF0fF0OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFib)鉸制孔螺栓聯(lián)接組 由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個(gè)螺栓的變形量和受力大小與其中心到接合面形心的距離成正比TrFrFrFrFniiinn12211由假設(shè)板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪應(yīng)變與半徑成正比。在材料彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比： iiirrF

26、FrFrFmaxmaxmaxmax1由靜平衡條件TrFrFrFnn2211niirrTF12maxmax 題：凸緣聯(lián)軸器，怎樣求解？3、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接 單個(gè)螺栓工作載荷為： F=P/Z P軸向外載 Z螺栓個(gè)數(shù) PDp4、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯(lián)接 Lm axLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxLm axLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx特點(diǎn)：M在鉛直平面內(nèi)，繞O-O回轉(zhuǎn)，只能用普通螺栓，取板為受力對(duì)象，由靜平衡條件分析 由靜平衡條件得： 設(shè)單個(gè)螺栓工作載荷為Fi ziiziiiZZLLFMLFLFLFLFM1max2max12211)(1maxmaxmax11LLLF

27、constLFLFii這里tiiLMLFF12max1max)( 即螺栓桿不拉斷的條件 43 . 121maxdFca43 . 1max1Fd設(shè)計(jì)公式 驗(yàn)算公式 右側(cè)不壓潰條件（被聯(lián)接件） QP作用下接合面的擠壓應(yīng)力 AZQPQPLm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxM作用下接合面的擠壓應(yīng)力 WMPmaxmaxmaxPPPQPPWMAZQ左側(cè)不開縫的條件 0maxminWMAZQPPQPPmaxFCCCQQmbpb計(jì)算受傾覆力矩的螺栓組的強(qiáng)度時(shí)，先算螺栓總拉力，再進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，即： QddQcaP3 . 14143 . 121或總總 結(jié)結(jié)一般說，對(duì)普通螺栓可按軸向載荷或（和）

28、傾覆力矩確定一般說，對(duì)普通螺栓可按軸向載荷或（和）傾覆力矩確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷或（和）轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)接所需要的螺栓的工作拉力；按橫向載荷或（和）轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)接所需要的預(yù)緊力，然后求出螺栓的總拉力。對(duì)鉸制孔用螺栓則按橫向載預(yù)緊力，然后求出螺栓的總拉力。對(duì)鉸制孔用螺栓則按橫向載荷或（和）轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力；求得受力最大的螺栓及荷或（和）轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力；求得受力最大的螺栓及其所受的剪力后，再進(jìn)行單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。其所受的剪力后，再進(jìn)行單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。實(shí)際使用中螺栓組聯(lián)接所受的載荷是以上四種簡單受力狀實(shí)際使用中螺栓組聯(lián)接所受的載荷是以上四種簡單受力狀態(tài)的不同組合。計(jì)算時(shí)只

29、要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡單受力態(tài)的不同組合。計(jì)算時(shí)只要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡單受力狀態(tài)下每個(gè)螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來，便得到每狀態(tài)下每個(gè)螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來，便得到每個(gè)螺栓的總工作載荷，再對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可個(gè)螺栓的總工作載荷，再對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可說明：工程中受力情況很復(fù)雜，但均可轉(zhuǎn)化為四種典型情況進(jìn)行解決。 計(jì)算公式在對(duì)稱分布情況下推導(dǎo)，但不對(duì)稱也可以用 取轉(zhuǎn)軸不同，公式計(jì)算精度不同。 總設(shè)計(jì)思路：螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（布局、數(shù)目）螺栓組受力分析（載荷類型、狀態(tài)、形式）求單個(gè)螺栓的最大工作載荷（判斷哪個(gè)最大）按最大載荷的單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)（求d1標(biāo)準(zhǔn)

30、）全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的） 75 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施影響聯(lián)接強(qiáng)度的因素很多，如材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、螺紋牙間載荷分布、應(yīng)力變化幅度、應(yīng)力集中、機(jī)械性能，而螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度又主要取決于螺栓的強(qiáng)度。 Q一、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況 工作中螺栓牙抗拉伸長，螺母牙受壓縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面處第一圈（約1/3載荷集中在該圈）為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減，第8圈以后的螺紋幾乎不承受載荷，旋合螺紋間的載荷分布如圖所示。所以采用圈數(shù)過多的加厚螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。 辦法：采用以下方法.1）均載螺母（如懸置螺母、環(huán)槽螺母、內(nèi)斜螺母等， 見圖5-35）2）鋼絲

31、螺套（見圖5-36）a) 懸置螺母 b) 環(huán)槽螺母 c)內(nèi)斜螺母 d)環(huán)槽內(nèi)斜1 01 51 01 5二、降低螺栓應(yīng)力幅（影響螺栓疲勞強(qiáng)度） 1、降低螺栓剛性受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，在最小應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)力副越小，螺栓越不容易發(fā)生疲勞破壞，聯(lián)接的可靠性就越高。 abbFkk,則F2b2b1QpQ2mQp2Qp1FFF1Q112bb1212,aaFF抗疲勞強(qiáng)度得到提高，可用豎心桿、細(xì)長桿、柔性螺栓豎心桿、細(xì)長桿、柔性螺栓聯(lián)接 況下，在預(yù)緊力保持不變的情知由,2412/2121dFKdFCa2、增大凸緣剛性 ammFk,則bQpQ2F2Qp2m2Qp1F1Q1m1FF12mm1212,aaFF

32、提高了螺栓聯(lián)接疲勞強(qiáng)度，采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵 3、同時(shí)使用Cb,Cm同時(shí)適當(dāng)增加QPb2b1Qp1Qp2F2Qpm2QFF1m11212,mmbb12FF12aa提高被聯(lián)接件剛性km降低螺栓剛性kb , 同時(shí)QP基本不變 理想方法 如何減小螺栓的剛度？三種方法（增加螺栓長度、腰增加螺栓長度、腰壯桿螺栓、空心螺栓，壯桿螺栓、空心螺栓，見圖7-31、圖7-32如何增大被聯(lián)接件的剛度？見圖7-33（金屬墊片或密封環(huán)）三、減小應(yīng)力集中的影響drdr0.51.0dr2hr1r=0.2dr0.2dr10.15d ;r21.0d ;h0.5d ;1）加大過渡處圓角， 2）改用退刀槽，3）采用卸載結(jié)構(gòu)

33、（卸載槽）， 4）避免附加彎曲應(yīng)力。四、采用合理的制造工藝 1）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強(qiáng)度提高3040% 2）冷作硬化，表層有殘余應(yīng)力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強(qiáng)度3）熱處理后再進(jìn)行滾壓螺紋，效果更佳，強(qiáng)度提高70100 %，此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能4）控制單個(gè)螺距誤差和螺距累積誤差例例：如圖，某型凸緣聯(lián)軸器，兩個(gè)半聯(lián)軸器八個(gè)8.8級(jí)六角頭螺栓（材料為碳鋼）聯(lián)結(jié)，螺栓中心圓直經(jīng) ，聯(lián)軸器可傳遞轉(zhuǎn)矩 （靜載荷）。試求：不嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)螺栓的公稱直徑？mmD1500mNT1000解解：1、分析，作用于聯(lián)軸器上的轉(zhuǎn)矩通過螺栓聯(lián)接傳遞，因此 聯(lián)接受到與螺栓軸線垂直且與直徑為

34、D0 的圓周相切的切 向力F作用，螺栓聯(lián)接預(yù)緊后，切向力F在接合面間產(chǎn)生 的摩擦力來抵抗轉(zhuǎn)矩，故該聯(lián)接為受橫向（轉(zhuǎn)矩）載荷 的螺栓組聯(lián)接。2、螺栓聯(lián)接所受到的橫向工作載荷NDTF301033.1320003、每個(gè)螺栓的預(yù)緊力F0（螺栓聯(lián)接的接合面數(shù)為i=1；z=8；取接合面的摩擦系數(shù)f=0.2 ；防滑系數(shù)Ks=1.2）NFfziFKFs1000012 . 081033.132 . 1300由4、不嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)，螺栓的公稱直徑，應(yīng)用試算法。 查表知，8.8級(jí)螺栓的 ，取安全系數(shù) S=3.4，則： 2/24.1884 . 3640mmNSs5、圓整d1每，再驗(yàn)算。較合適mmd1212/640m

35、mNs 43 . 110Fd由設(shè)計(jì)公式76 螺旋傳動(dòng)一、螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用 1、應(yīng)用 螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(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€運(yùn)動(dòng)將直線運(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。 2、傳動(dòng)形式（4種運(yùn)動(dòng)方式）： a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移 b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）用得多(千斤頂、螺旋壓力機(jī)) 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： 1）傳力螺旋傳遞動(dòng)力,要求以較小轉(zhuǎn)矩傳遞較大軸向推力。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3、螺旋傳動(dòng)類型按摩擦副的性質(zhì)分： 1、滑動(dòng)螺旋：摩擦性質(zhì)為滑動(dòng)摩擦，構(gòu)

36、造簡單、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）傳導(dǎo)螺旋傳遞運(yùn)動(dòng),有時(shí)也承受較大軸向載荷。機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高 3）調(diào)整螺旋用以調(diào)整、固定零件的相對(duì)位置。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) 返 回 通 道螺 母滾 珠螺 桿反 向 器 特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈 活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高， 正逆運(yùn)動(dòng)效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。 缺點(diǎn)：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，制造工藝要求高，成本較高。 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