螺紋聯(lián)接與螺旋傳動

1、廣西水電職院教案用紙章節(jié)名稱：第四章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動§4-1螺紋§4-2螺紋聯(lián)接的主要類型和使用§4-3螺紋強度計算§4-4螺紋傳動目的要求：1、掌握螺紋聯(lián)接類型及防松方法，松、緊螺栓聯(lián)接強度計算2、掌握螺栓組設(shè)計方法，了解提高螺紋聯(lián)接強度的常用措施和螺旋傳動的設(shè)計教學(xué)重點：螺紋聯(lián)接類型及防松原理，緊螺栓聯(lián)接的強度計算 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計與受力分析教學(xué)難點及突破難點的方法：講授法課外作業(yè)：教學(xué)過程時間 分配§4-1螺紋一、螺紋的分類、特點和使用二、主要參數(shù)§4-2螺紋聯(lián)接的主要類型和使用一、螺紋連接的主要類型二、螺紋連接的擰緊和防松&

2、#167;4-3螺紋強度計算一、普通螺栓的強度計算一松螺栓聯(lián)接的強度計算二緊螺栓聯(lián)接的強度計算二、鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強度計算三、螺栓材料與許用應(yīng)力計算§4-4螺紋傳動一、類型和應(yīng)用二、滑動螺旋傳動計算三、滾動螺旋傳動6學(xué)時第四章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動§ 4 1 螺紋為使機器制造、安裝、調(diào)整、維修和運輸、減重、省科、降成、提高效率、等等必須采用各種方式聯(lián)接成整體，才能實現(xiàn)上述要求。因此一個出色的設(shè)計者應(yīng)了解聯(lián)接的種類、特點和應(yīng)用，熟悉聯(lián)接設(shè)計的準(zhǔn)那么。掌握好設(shè)計的方法。聯(lián)接一一近代機械設(shè)計機器設(shè)計中最感興趣的課題之一，也是近一些年來，創(chuàng)造創(chuàng)造最 多的。在通用機械中，聯(lián)接件占總零件

3、數(shù)的2050%。如Boe ng' 747中有250萬個緊固聯(lián)接件聯(lián)接：靜聯(lián)接一一被聯(lián)接件間不充許產(chǎn)生相對運動 不可折聯(lián)接：鉚、焊、介于可折不可折之間，膠粘接等 可折聯(lián)接：螺紋、鍵、花鍵、銷、成型而聯(lián)接等動聯(lián)接被聯(lián)接零件間可產(chǎn)生相對運動各種運動副聯(lián)接一、螺紋的形成如圖4-1所示：把一銳角為2的直角三角形繞到一直徑為 d的圓柱體上，繞時底邊與圓 柱底邊重合，那么斜邊就在圓柱體上形成一條空間螺旋線。如用一個平面圖形 K 如三角形沿螺旋線運動并使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，同樣可得到矩形、梯形、鋸齒形、圓弧形管螺紋二、螺紋的類型螺紋 三角形普通螺

4、紋、管螺紋聯(lián)接螺紋精密傳動按牙型矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒形螺紋一一傳動螺紋按位置內(nèi)螺紋在圓柱孔的內(nèi)外表形成的螺紋螺紋外螺紋在圓柱孔的外外表形成的螺紋三角形粗牙螺紋一一用于緊固件螺紋 “細(xì)牙螺紋一一同樣的公稱直徑d下，P小，自鎖性好，適于薄壁細(xì)小零件和L沖擊變載等情況根據(jù)螺旋線：左旋一一圖4-2b繞行方向螺紋右旋一一常用嚴(yán)單頭螺紋n=1用于聯(lián)接根據(jù)螺旋y雙頭螺紋n=2 I線頭數(shù)I多線螺紋n?2十 用于傳動三、螺紋的主要參數(shù)圖4-31 外徑d 大徑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diDi與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑，在強度計算中作 危險剖面的計算直徑3中徑d2在軸向

5、剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，近似等于螺紋的平均直徑d2 0.5d+d14螺距P相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應(yīng)兩點間的軸向距離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應(yīng)兩點間的軸向 距離6 線數(shù)n螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n < 4螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：L=nP7螺旋升角“一一在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。nP二 arctgL /.d 2 二 arctg 兀d28牙型角a 螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角n a9 牙型斜角3螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角。對稱牙型.2各種螺紋除矩形螺紋的主要幾何尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)

6、準(zhǔn)公稱尺寸為螺紋外徑對管 螺紋近似等于管子的內(nèi)徑。螺旋副的自鎖條件為：H'v =tg A_ = arctgf rcos P見機械原理螺旋副的傳動效率為：1tg怦+化克服軸向力Q勻速上升所需的圓周力Fggf牛簡礙四、常用螺紋的種類、特點與應(yīng)用，比擬具體見表4-1,為加深印象，特列表如下管螺紋除外。英制細(xì)牙螺紋，=55，內(nèi)外螺紋旋合后無徑向間隙，以保證配合緊密，公稱直徑為 管子內(nèi)徑，適于 P乞1.6MP 以下的水、煤、氣、油等管路。常用螺紋的比擬管螺紋除外類似于三角形名稱三角梯形鋸齒矩形剖面形狀結(jié)構(gòu)特點 牙型角a 牙型傾角3正三角形a =60 °3 =30 °等腰梯形a

7、 =30°3 =15°不等腰梯形a =30°3 =3 °正方形a =0 °3 =0 °當(dāng)量摩擦系數(shù)-fv當(dāng)量摩擦角-2 v傳動效率n 自鎖性 牙根強度 工藝性能 一般應(yīng)用Fv=f/cos 3 =1.155ffv=1.035ffv=1.001ffv=f申v =tg忡=6它5% - tge -5 55cosp®v=5N7ntg即-淤丄冊在螺紋升角"相同的條件下tg屮+牝條件屮蘭化當(dāng)p、d、tv材料相同的條件下to旋合長度即可車又可銃只能車不能銃聯(lián)接傳動傳動傳動特點優(yōu)缺點 及結(jié)構(gòu)性能由P分：粗牙Md 用于緊固件細(xì)牙Mdx

8、p d同而 d小，因而2 P 自鎖性T,適于薄壁 細(xì)小零件、沖擊、變 載等場合聯(lián)接可靠、防震性好，適于 重要的動力傳動，要求 精密強度高等，適于雙 向傳動，如車庫絲扭、 雙面工作。用局部螺母 可調(diào)間隙，應(yīng)用廣泛。性能介于梯形 與矩形之間，適 于單向傳動，單面工作3°應(yīng)用千斤頂?shù)忍剡m于咼效、輕 載傳動如上下 機、方向機等， 但強度低、精度 差、磨損后有間 隙，加工藝性 差，為便于銃 磨，現(xiàn)已改用a =10 ° , 3 =5 ° 自行設(shè)計：p=1/4d,d=5/4d 1 h=1/8d1§ 42螺紋聯(lián)接的主要類型和使用一、螺紋聯(lián)接主要類型四種根本類型，兩個變種

9、地腳與吊環(huán)。根據(jù)設(shè)計應(yīng)用情況，今后工作需要，抽講兩點最重要的內(nèi)容，其余以自學(xué)為主。注意：結(jié)構(gòu)特點、作用與應(yīng)用場合1螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接一一被聯(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，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡單，裝折方便，可多個裝 拆，應(yīng)用較廣。精密螺栓聯(lián)接一一裝配后無間隙，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H7/m6,H7/n62、雙頭螺栓聯(lián)接一一螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時一端旋入被聯(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。折裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。3、螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接一一

10、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，適于受載較小情況手冊無六角頭螺釘，Lo=l即可4、緊定螺釘聯(lián)接一一擰入后，利用桿末端頂住另一零件外表或旋入零件相應(yīng)的缺口中 以固定零件的相對位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。特殊聯(lián)接：地腳螺栓聯(lián)圖4-6a,b吊環(huán)螺釘聯(lián)接圖 4-8二、螺紋聯(lián)接件螺栓聯(lián)接圖 4-9用于工藝聯(lián)接普通螺栓六角頭：小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭1螺栓片1圓柱頭內(nèi)六角鉸制孔螺栓一一螺紋局部直徑較小螺栓粗制L精制一一機械制造中常用2 雙頭螺栓一一兩端帶螺紋 JA型一一有退刀槽施入端長度也各有不同。 B型一一無退刀槽3螺釘種類繁多半圓頭平圓頭Y六角頭圓柱頭

11、I沉頭.要求全螺紋要求螺紋局部直徑較粗廠錐端一一適于零件外表硬度較低不常拆卸常合末端平端一一接觸面積大、不傷零件外表，用于頂緊硬度較大的平面, 適于經(jīng)常拆卸I圓柱端一一壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置適于較輕材料和金屬薄板5自攻螺釘一一由螺釘攻出螺紋6螺母J六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)，扁，圓螺母與帶翅墊圈按頭部形狀頭部起子槽廠一字槽 十字槽 內(nèi)六角孔-一字加十字槽與螺栓區(qū)別4緊定螺釘厚+止退墊圈一一帶有缺口，應(yīng)用時帶翅墊圈內(nèi)舌嵌 入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊。螺母粗制精制/粗制 平墊I精制 斜墊7墊圈 普通墊圈 彳防松墊圈彈簧墊圈 L帶翅墊圈等I A型1 B型一一帶倒角起防松作用

12、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松一、預(yù)緊螺紋聯(lián)接松聯(lián)接一一在裝配時不擰緊，只存受外載時才受到力的作用一一輕少用I緊聯(lián)接一一在裝配時需擰緊，即在承載時，已預(yù)先受力，預(yù)緊力Qp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，接觸面積要大性, 靠摩擦力工作時，增大剛性等。一一必擰緊增大剛性增加聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松能力預(yù)緊力Qp預(yù)力軸向作用力拉力但：預(yù)緊過緊一一擰緊力過大 Qp螺桿靜載荷增大、降低本身強度過松一一擰緊力 Qp過小一一工作不可靠1 2 2一般：碳鋼：QP =0.6 0.7二sAAid, mm 螺栓最小剖面積4合金鋼：Qp =0.50.6；sA- s 屈服極限 MPa板手?jǐn)Q緊力矩一

13、一T=Fh L 4-4Fh 作用于手柄上的力，L力臂。擰緊時螺母：T=T什T2T擰緊，T1螺紋，T2端面摩擦力矩螺栓：T1=T 3+T4T1螺紋，T3釘頭，T4夾持d 2其中：螺紋阻力矩：T； =QPtgI ?Iv-2(4-5)1 d3 d3端面摩擦力矩：T2二fcQP1(D1 d(2) p 3 D12 - do(4-6)其中：fc螺母與支承面間的摩擦系數(shù)，取Di,do支承面的內(nèi)、外直徑。見圖 其余參數(shù)同前。fc =0.154-81 2 EQpdW 3fc(-D°2)(4-7)D1 d0K開tg( _)箸豊)T=?g T務(wù)春6d貝y T =KQp d 4-8 一般 K=0.10.3對

14、M10M68螺母，將其標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)代入，經(jīng)簡化后得K豐0.2即：T=0.2QPd4-9 ?而T=FhL=FhX d d卜Qp=75Fh說明d過小宀螺栓易過載！一般 L=15d注：由于j d<Mw 易過載Id>M68應(yīng)力分布不均j 最好取d=M16M 30預(yù)緊力Qp的控制一一測力矩板手一一測出預(yù)緊力矩一一圖4-9，圖4-12J定力矩板手一一到達(dá)固定的擰緊力矩T時，彈簧受壓將自動打滑。j圖 4-10,圖 4-13"測量預(yù)緊前后螺栓伸長量一一S精度較高。二、防松：理論上，螺紋聯(lián)接一升角=1 42 3 2為什么還要防松：目的卜屮 宀滿足自鎖 < 根據(jù)什么防松：原理三角形螺紋當(dāng)量

15、摩擦角=57"丿防松方法一一措施1、防松目的口述實際工作中，外載荷有振動、有變化、材料高溫需變等會造成摩擦力減少，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，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會松 馳而失效。因此，必須進行防松，否那么會影響正常工作，造成事故。2、防松原理一一概括成一句話，即消除或限制螺紋副之間的相對運動，或增大相 對運動的難度。3、 防松方法及措施一一表 4-31摩擦防松雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等 尼母墊圈除防松外還可起密封作用螺母一端做成非圓形收口或開峰后徑面收口， 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機械防松：開槽螺母

16、與開口銷，圓螺母與止動墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止 動墊片，串聯(lián)鋼絲等。3永久防松：端鉚、沖點破壞螺紋 、點焊4化學(xué)防松粘合思考題：雙頭螺栓聯(lián)接，旋入端如何防松？出過題 利用螺尾旋緊產(chǎn)生橫向擴張；利用過盈配合到達(dá)橫向擴張；利用桿端預(yù)緊，產(chǎn)生軸向預(yù)緊作用。§4-3 螺栓聯(lián)接的強度計算1、失效形式和原因a形式 工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為抗拉疲勞失效，靜態(tài)失效較少，但嚴(yán)重過載拉斷，螺牙剪斷，螺紋壓潰等可出現(xiàn)。統(tǒng)計說明： 90%以上螺栓失效皆與應(yīng)力集中有關(guān)，集中分布在三處： 螺母支承面第一、二牙圈處占 65% 桿螺尾退刀槽處占 20% 釘頭支承面處：占15%b失效原因：應(yīng)力集中應(yīng)力集中促使疲勞

17、裂紋的發(fā)生和開展過程 改善工藝、改良結(jié)構(gòu)、正確安裝、注意使用方法皆可提高抗疲勞強度2、設(shè)計計算準(zhǔn)那么與思路受拉螺栓：設(shè)計準(zhǔn)那么為保證螺栓的疲勞拉伸強度和靜強度 受剪螺栓：設(shè)計準(zhǔn)那么為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度 根據(jù)聯(lián)接特點、材料性質(zhì)、受力狀態(tài)、失效形式、確定螺桿危險剖面處的尺寸，實質(zhì) 將螺栓看成最小直徑的光桿。其它尺寸和附件由等強度條件或使用經(jīng)驗確定。 系統(tǒng)思路 本節(jié)主要討論單個螺栓聯(lián)接的強度計算，它也適用于雙頭螺柱和螺釘聯(lián)接。 螺栓聯(lián)接的受載形式很多， 它所傳遞的載荷主要有兩類： 一類為外載荷沿螺栓軸線方向，稱軸向載荷；一類為外載荷垂直于螺栓軸線方向，稱橫向載荷。對螺栓來講，當(dāng)傳遞軸向載荷

18、時，螺栓受的是軸向拉力，故稱受拉螺栓?？煞譃椴活A(yù)緊 的松聯(lián)接和有預(yù)緊的緊聯(lián)接。當(dāng)傳遞橫向載荷時， 一種是采用普通螺栓， 靠螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力使被聯(lián)接件接合面間產(chǎn) 生的摩擦力來傳遞橫向載荷， 此時螺栓所受的是預(yù)緊力， 仍為軸向拉力。 另一種是采用鉸制 孔用螺栓， 螺桿與鉸制孔間是過渡配合， 工作時靠螺桿受剪， 桿壁與孔相互擠壓來傳遞橫向 載荷，此時螺桿受剪，故稱受剪螺栓。一、普通螺栓的強度計算 靜載荷作用下受拉螺栓常見的失效形式多為螺紋的塑性變形或斷裂。實踐說明， 螺栓斷裂多發(fā)生在開始傳力的第一、第二圈旋合螺紋的牙根處，因其應(yīng)力集中的影響較大。在設(shè)計螺栓聯(lián)接時， 一般選用的都是標(biāo)準(zhǔn)螺紋零件， 其各

19、局部主要尺寸已按等強度條件 在標(biāo)準(zhǔn)中作出規(guī)定， 因此螺栓的強度計算主要是求出或校核螺紋危險剖面的尺寸，即螺紋小徑di。螺栓的其它尺寸及螺母的高度和墊圈的尺寸等，均按標(biāo)準(zhǔn)選定。一松螺栓聯(lián)接的強度計算圖4-9起重吊鉤查圖4-9所示起重吊鉤為松螺栓聯(lián)接的實例。如螺桿所受最 拉力為F,那么螺紋局部的強度條件為F2W c4-13nd-! /4式中：d1為螺紋小徑mm ; F為螺栓承受的軸向工作載荷N;和C分別為松螺栓聯(lián)接的拉應(yīng)力和許用拉應(yīng)力N/mm2, C表 4-3、4。二緊螺栓聯(lián)接的強度計算1. 只受預(yù)緊力作用的螺栓預(yù)緊螺栓聯(lián)接在擰緊螺母時，螺栓桿除沿軸向受預(yù)緊力 F'的拉伸作用外，還受螺紋力

20、矩Ti 見式4-9的扭轉(zhuǎn)作用。F'和T-將分別使螺紋局部產(chǎn)生拉應(yīng)力匚及扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力t ,因一般 螺栓采用塑性材料,故可用第四強度理論求其相當(dāng)應(yīng)力。螺紋局部的強度條件為F卜(4-14)mm； ；和C分別為緊螺栓聯(lián)接的二=1.3< U :di /4式中：F'為螺栓承受的預(yù)緊力N; d1為螺紋小徑 拉應(yīng)力和許用拉應(yīng)力N/mm2, C查表4-4。比擬式4-13和4-14可知，考慮扭轉(zhuǎn)剪應(yīng) 力的影響，相當(dāng)于把螺栓的軸向拉力增大30%后按純拉伸來計算螺栓的強度。2. 受預(yù)緊力和軸向靜工作拉力的螺栓聯(lián)接這種聯(lián)接比擬常見，圖4-10所示氣缸蓋螺栓聯(lián)接 就是典型的實例。由于螺栓和被聯(lián)接件都是

21、彈性體， 在受有預(yù)緊力F'的根底上，因受到兩者彈性變形的相 互制約，故總拉力F。并不等于預(yù)緊力F'與工作拉力F之和，它們的受力關(guān)系屬靜不定問題。 根據(jù)靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件，可求出各力之間的關(guān)系式。F°=F1 F4-15F、F " +? F4-16I G + q 丿式中：C1/C1+C2稱為螺栓的相對剛度，其大小與聯(lián)接的材料、結(jié)構(gòu)型式、尺寸大小、載荷作 用方式等有關(guān)，一般設(shè)計時對于鋼制被聯(lián)接件可?。航饘賶|或無墊0.20.3、皮革墊0.7、銅皮石棉墊0.8、橡膠墊0.9; F為螺栓擰緊后所受的預(yù)緊力；F"為螺栓受載變形后的剩余預(yù)緊力，應(yīng)大于零，一

22、般當(dāng)工作拉力F無變化時取F"= 0.20.6F，當(dāng)F有變化時取F"= 0.61.0 F;對要求緊密性的螺栓聯(lián)接，取F"= 1.51.8 F。考慮到螺栓工作時可能被補充擰緊，在螺紋局部產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，將總拉力F。增大30%作為計算載荷。那么受拉螺栓螺紋局部的強度條件為1.3F。d： /4(4-17)式中各符號意義同前。對于受有預(yù)緊力F'及工作拉力F作用的螺栓聯(lián)接，其I Xnu圖4-11鉸制螺紋孔受力情況設(shè)計步驟大致為：根據(jù)螺栓受載情況，求出單個螺栓所受的工作拉力F :根據(jù)聯(lián)接的工作要求，選定剰余預(yù)緊力 F"，并按式4-16求得所需的預(yù)緊力F'

23、;按式4-15計算螺 栓的總拉力F。；按式4-17計算螺栓小徑d!,查閱螺紋標(biāo)準(zhǔn)，確定螺紋公稱直徑d。此外，假設(shè)軸向載荷在0 F之間周期性變化，那么螺栓的總載荷Fo將在F'F'+F Ci/ci+C2之間變化。受軸向變載荷螺栓的簡化計算仍可按式4-17進行，但聯(lián)接螺栓的許用應(yīng)力二應(yīng)另參考有關(guān)手冊選取。二、鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強度計算如圖4-11所示，這種聯(lián)接是將螺栓穿過與被聯(lián)接件上的鉸制孔并與之過渡配合。其受力形式為：在被聯(lián)接件的接合面處螺栓桿受剪切；螺栓桿外表與孔壁之間受擠壓。因此，應(yīng)分 別按擠壓強度和抗剪強度計算。這種聯(lián)接所受的預(yù)緊力很小，所以在計算中不考慮預(yù)緊力和螺紋摩擦力矩

24、的影響。螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為二 p A W Up4-19doO螺栓桿的抗剪強度條件為與 W4-20md0 /4式中：Fs為單個螺栓所受的橫向工作載荷N; 3為螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度mm;do為螺栓剪切面的直徑mm; m為螺栓受剪面數(shù)；二p為螺栓或孔壁材料中較弱者 的許用擠壓應(yīng)力N/mm2 ,查表4-3、4; t 為螺栓材料的許用切應(yīng)力N/mm2 , 查表4-3、4。三、螺栓材料與許用應(yīng)力計算1、材料 P289 表4-6, 4-7對照自學(xué)螺母、螺栓強度級別：保謂強度級別；如何分級；標(biāo)記方法1 據(jù)據(jù)成的機械性能，把栓母分級，并以數(shù)字表示，此乃強度級別如5-6, 8-82 所依據(jù)機械性

25、能為抗拉強度極限匚Bmin和屈服極限匚smin ；螺栓級別用帶點數(shù)字表示點前數(shù)字為 Bmin /100點后數(shù)字為二smin/二Bmin螺母級別用cBmin /100表示注意：選擇對螺母的強度級別應(yīng)低于螺栓材料的強度級別，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度均低于2040HB 2、許用應(yīng)力S許用拉應(yīng)力：二= 二S 表4-8 n表4-9 P85n：不控制Qp的緊螺栓聯(lián)接，易過載。.設(shè)計時應(yīng)取較大的完全系數(shù)。控制預(yù)緊力時可取較小的平安系數(shù) nov顯然n,二與d有關(guān)。設(shè)計時，先假設(shè) d,進行試算，選取 一平安系數(shù)進行計算， 計算結(jié)果與估計直徑相比擬，如在原先估計直徑所屬范圍內(nèi)即可，否那么需重新進行估算。試算法：

26、設(shè)計時先假設(shè)n和匚tdid與假設(shè)比擬：符合t完成；不符合t重算許用剪切應(yīng)力t 與許用擠壓應(yīng)力二P := s/ nt Mpa 二 s、二 B 表 4-8 s / nP 鋼、ctp =丿Mpant, np平安系數(shù)，表 4-120 b / np鑄鐵試算法：設(shè)計時先估 d，如d=1630mm，在表4-9中選n算-求d1再根據(jù)d1查d在此范圍，那么合格如d>30或d<16那么重估，再選n 匚,d1Td合格為止。為調(diào)整計算一一總結(jié)為試算方法。§ 4 4螺旋傳動一、螺旋傳動的類型、特點與應(yīng)用1、 應(yīng)用回轉(zhuǎn)斗 直線 傳遞運動、動力不自鎖時2、 傳動形式：a螺桿轉(zhuǎn)螺母移b螺桿又轉(zhuǎn)又移螺平固

27、定一一用得多c螺母轉(zhuǎn)螺桿移d螺母又轉(zhuǎn)又移螺桿固定一一用得少3、螺旋傳動類型 按用途分三類：1傳力螺旋一一舉重器、千斤頂、加壓螺旋。特點：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、 自鎖2傳導(dǎo)螺旋一一機床進給匯杠一傳遞運動和動力，特點：速度高、連續(xù)工作、精度高3調(diào)整螺旋一一機床、儀器及測試裝置中的微調(diào)螺旋。其特點是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn) 動螺旋傳動按摩擦副的性質(zhì)分：重點介紹1、滑動螺旋：構(gòu)造簡單、傳動比大，承載能力高，加工方便、傳動平穩(wěn)、工作可靠、 易于自鎖。缺點：磨損快、壽命短，低速時有爬行現(xiàn)象滑移，摩擦損耗大，傳動效率低3040% 傳動精度低?；瑒勇菪倪@些致命缺點，使之不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)開展的需要。2、滾動

28、螺旋傳動摩擦性質(zhì)為滾動摩擦。滾動螺旋傳動是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填假設(shè)干滾動體多用鋼球，當(dāng)傳開工作時，滾動體沿螺紋滾道滾動并形成循環(huán)。按循環(huán)方式有：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)，滾動螺旋兩種。如圖4-36 玄和b,為保證循環(huán)一裝有反向器。特點：傳動效率高可達(dá) 90%,起動力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運動效率相同，可實現(xiàn)逆?zhèn)鲃印ｎA(yù)緊后剛度好，定位精度高重復(fù)定位精 度高缺點：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，本錢較高。3、靜壓螺旋液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，壓力油進入螺桿與螺母螺紋 間的油缸，促使螺桿、螺母、螺紋牙間產(chǎn)生壓力油膜

29、而分隔開，如圖4-37特點：f小，效率高可達(dá)99%,工作穩(wěn)定、無爬行現(xiàn)象、定位精度高、磨損小、壽命長。 但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜需密封，需一穩(wěn)壓供油系統(tǒng)、本錢較高。適用于精密機床中進給和分度 機構(gòu)二、滑動螺旋的設(shè)計計算1、結(jié)構(gòu)與材料結(jié)構(gòu)：圖4-37,千斤頂?shù)湫徒Y(jié)構(gòu)支承結(jié)構(gòu)：a螺桿長徑比小時，直接用螺母支承千斤頂-b螺桿長徑比大時，且水平布置，在兩端與中間附加支承,- 以提高螺桿剛工，如機床絲杠。廠整體式一一結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后精度較差，圖彳 局部式一一磨損后可補償間隙、精度較高，圖組合式一一適合于雙向傳動，可提高傳動精度，齒形矩形彳梯形鋸鑿形材料：表415注意：要求強度耐磨性，配對后 f小螺桿硬度高于螺母

30、螺母結(jié)構(gòu)常用置,4-384-40消除空回誤差加工性好2、耐磨性計算設(shè)計滑動螺旋中磨損是最主要的一種失效形式，磨損的影響因素：工作面的比壓主要因素 耐磨性計算主要限制螺紋工作面上比壓 當(dāng)V相同時，P大，磨損量大 潤滑油不被擠出的條件，形成油膜潤滑它會引起傳動精度下降， 空間大，并使強度，螺紋外表質(zhì)量，滑動速度和潤滑狀態(tài)等P要求小于材料的許用比壓。為什么？(Mpa)(4-36)耐磨性條件：p = 埶=-Q/uQP pA兀 d2h 兀 d2hH垂直于Q方面的接觸投影面積單圈螺紋式中：h 工作高梯形，矩形一h=0.5P I、鋸齒形h=0.75P 了 P螺距u 螺紋工作圈數(shù)，u=H/P, H 螺母厚度一

31、般u< 10,以免載荷不均令H= $ d2 代入4-36 得設(shè)計公式：d2 -QP忖 hPmm t取標(biāo)準(zhǔn)d (4-37)式中$ 螺母厚度系數(shù)'整體螺母$ =1.22.5彳剖分式螺母$ =2.53.51高精度螺母$ =4P材料許用比壓，表4-16,注意$小時P值可適當(dāng)提高此時載荷分布均勻3、自鎖性驗算一一對有自鎖性要求的螺旋副如起重螺旋，火炮上下機等。自鎖條件為：二 arctg二 arctg -_ v 4-41nd2兀 d2匸一螺旋升角，L導(dǎo)程1 f1 v -tgtg fv 當(dāng)量摩擦角cos P'螺紋牙型斜角f 螺旋副的滑動摩擦系數(shù)4、螺桿的強度計算螺桿工作時同時受軸面壓力

32、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，.按彎扭壓扭，拉扭復(fù)合強度條件計算一一第四強度理論ca = Jb2 +32 =#Q2 +/2 蘭Mpa 4-427T cc式中，Ad1 mm 螺桿危險截面積d1螺紋小徑mmd1WTd13 0.2d-|3 mm3抗扭截面模量16-JT =Qtg'，v ； Nmm螺紋扭矩二螺桿材料許用應(yīng)用Mpa 表4-185、螺母螺紋牙強度一一一般螺母材料強度低于螺桿。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將前面圖中二D 如圖4-42，即可視為懸壁梁，每圈螺紋承受的平均壓力Q/u作用在中徑d2的圓周上，那么螺紋牙根部危險剖面的變

33、曲強度條件為：= Q1(D -d2)/1-：Db2u 263Qh Db2u十b(4-43)式中：D 螺母大徑mm2uL 彎曲力臂mmL = D 匹二h / 2h螺紋牙高度2二 Db26抗彎模量b牙根厚'b=0.65P梯形P螺距(mm)Mpa (4-44)表 4-18b=0.5P 矩形 b=0.75P 鋸齒形剪切強度條件為：.二u兀Db二b 許用彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力如螺母材料與螺桿相同，那么應(yīng)驗算螺桿 di<D ,這時公式中D改為di即可。6、穩(wěn)定性計算一一當(dāng)螺桿較細(xì)長且受較大軸向壓力時，可能會雙向彎曲而失效穩(wěn)定也，螺桿相當(dāng)于后桿，螺桿所承受的軸向壓力Q小于其臨界壓力 Qca7、精度一

34、一主要是螺桿高精度級 5.6 如座標(biāo)鏜床，螺紋磨床精密級 一一7如滾齒機一般級 8如車床，銃床低精度級一一9如手動螺旋機構(gòu)，次要的。三、滾動螺旋傳動一滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)、使用及主要參數(shù)1.滾珠絲杠副的組成及特點圖4-14滾珠絲桿副的組成原理圖4"15滾珠的內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖4-14所示，滾珠絲杠副主要由絲杠 1、螺母3、滾珠4和反向器2組成。在絲杠外圓和 螺母內(nèi)孔上分別開出斷面呈半圓形的螺旋槽，絲杠與螺母內(nèi)孔用間隙配合，兩構(gòu)件上的螺旋槽配合成斷面呈圓形的螺旋通道，在此通道中充入鋼珠就使兩構(gòu)件聯(lián)接起來，構(gòu)成滾動螺旋裝置或稱滾珠絲杠副。滾珠絲杠副螺旋面的摩擦為滾動摩擦。為防止?jié)L珠從滾道端部掉出和保證滾珠作純滾動，還設(shè)置有滾珠回程引導(dǎo)裝置又稱