復(fù)件3螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)部分

1、第三章 螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)重要基本概念1常用螺紋有哪幾類？哪些用于聯(lián)接，哪些用于傳動(dòng)，為什么？哪些是標(biāo)準(zhǔn)螺紋？常用的有：三角螺紋，矩形螺紋，梯形螺紋和鋸齒形螺紋。三角螺紋用于聯(lián)接，其余用于傳動(dòng)。因三角螺紋自鎖性好，其它螺紋傳動(dòng)效率高。除矩形螺紋外，其余均為標(biāo)準(zhǔn)螺紋。2何謂螺紋聯(lián)接的預(yù)緊，預(yù)緊的目的是什么？預(yù)緊力的最大值如何控制？螺紋聯(lián)接的預(yù)緊是指在裝配時(shí)擰緊，是聯(lián)接在承受工作載荷之前預(yù)先受到預(yù)緊力的作用。預(yù)緊的目的是增加螺紋聯(lián)接的剛度、保證聯(lián)接的緊密性和可靠性（防松能力）。擰緊后，預(yù)緊應(yīng)力的大小不得超過(guò)材料屈服極限S的80%。3螺紋聯(lián)接有哪些基本類型？適用于什么場(chǎng)合？螺紋聯(lián)接有4中基本類型。螺

2、栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件不太厚且兩邊有足夠的安裝空間的場(chǎng)合。螺釘聯(lián)接：用于不能采用螺栓聯(lián)接（如被聯(lián)接件之一太厚不宜制成通孔，或沒(méi)有足夠的裝配空間），又不需要經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。雙頭螺柱聯(lián)接：用于不能采用螺栓聯(lián)接且又需要經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。緊定螺釘聯(lián)接：用于傳遞力和力矩不大的場(chǎng)合。4緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度也可以按純拉伸計(jì)算，但須將拉力增大30%，為什么？考慮擰緊時(shí)的扭剪應(yīng)力，因其大小約為拉應(yīng)力的30%。5提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施有哪些？1）改善螺紋牙間的載荷分配不均；2）減小螺栓的應(yīng)力幅；3）減小螺栓的應(yīng)力集中；4）避免螺栓的附加載荷（彎曲應(yīng)力）；5）采用合理的制造工藝。6為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10圈（使用過(guò)

3、厚的螺母不能提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度）？因?yàn)槁菟ê吐菽傅氖芰ψ冃问孤菽傅母魅β菁y所承擔(dān)的載荷不等，第一圈螺紋受載最大，約為總載荷的1/3，逐圈遞減，第八圈螺紋幾乎不受載，第十圈沒(méi)用。所以使用過(guò)厚的螺母并不能提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度。7聯(lián)接螺紋能滿足自鎖條件，為什么還要考慮防松？根據(jù)防松原理，防松分哪幾類？因?yàn)樵跊_擊、振動(dòng)、變載以及溫度變化大時(shí)，螺紋副間和支承面間的摩擦力可能在瞬間減小或消失，不再滿足自鎖條件。這種情況多次重復(fù)，就會(huì)使聯(lián)接松動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作或發(fā)生嚴(yán)重事故。因此，在設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)，必須考慮防松。根據(jù)防松原理，防松類型分為摩擦防松，機(jī)械防松，破壞螺紋副關(guān)系防松。1.問(wèn)：常用螺紋的類型主要有哪

4、些？2.問(wèn)：哪些螺紋主要用于聯(lián)接？哪些螺紋主要用于傳動(dòng)？為什么？3.問(wèn)：螺紋聯(lián)接的基本類型有哪些？4.問(wèn)：螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的是什么？螺紋聯(lián)接預(yù)緊力如何控制？5.問(wèn)：螺紋聯(lián)接防松的目的是什么？螺紋聯(lián)接防松的方法按工作原理可分為哪幾種？6.問(wèn)：受拉螺栓的主要破壞形式是什么？7.問(wèn)：受剪螺栓的主要破壞形式是什么？9.問(wèn)：螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)時(shí)均已滿足自鎖條件，為什么設(shè)計(jì)時(shí)還必須采取有效的防松措施？10.問(wèn)：橫向載荷作用下的普通螺栓聯(lián)接與鉸制孔用螺栓聯(lián)接兩者承受橫向載荷的機(jī)理有何不同？當(dāng)橫向載荷相同時(shí)，兩種11.問(wèn)：承受預(yù)緊力Fo和工作拉力F的緊螺栓聯(lián)接，螺栓所受的總拉力F2是否等于Fo+F？為什么？12.問(wèn)

5、：對(duì)于緊螺栓聯(lián)接，其螺栓的拉伸強(qiáng)度條件式中的系數(shù)1.3的含義是什么？精選例題與解析例3-1如圖所示，用8個(gè)M24（d1=20.752mm）的普通螺栓聯(lián)接的鋼制液壓油缸，螺栓材料的許用應(yīng)力=80MPa，液壓油缸的直徑D=200mm，為保證緊密性要求，剩余預(yù)緊力為=1.6F，試求油缸內(nèi)許用的的最大壓強(qiáng)Pmax。例3-1圖解題要點(diǎn)：1先根據(jù)強(qiáng)度條件求出單個(gè)螺栓的許用拉力Q；2在求許用工作載荷F。解：根據(jù)： ，解得： Q =20814 N依題意： 由： 2.6F= 20814，解得：F = 8005 N汽缸許用載荷： F =z F=8F=64043 N根據(jù)：解得： MPa4 如圖示凸緣聯(lián)軸器，用六個(gè)普

6、通螺栓聯(lián)接，螺栓分布在的圓周上，接合面摩擦系數(shù)，防滑系數(shù)，若聯(lián)軸器傳遞扭矩為，試求螺栓螺紋小徑。（螺栓）。（8分）4（8分）解：每個(gè)螺栓受的橫向載荷為：例3-7 圖示為一圓盤(pán)鋸，鋸片直徑D =500 mm，用螺母將其壓緊在壓板中間。如鋸片外圓的工作阻力F t= 400N，壓板和鋸片間的摩擦系數(shù)f = 0.15，壓板的平均直徑D1=150mm，取可靠性系數(shù)Kf =1.2，軸的材料為45鋼，屈服極限=360MPa，安全系數(shù)S=1.5，確定軸端的螺紋直徑。例3-7圖解題注意要點(diǎn)：1此題為受橫向工作載荷的普通螺栓聯(lián)接2螺栓只受預(yù)緊力QP；3因只有左側(cè)壓板和軸之間有軸轂聯(lián)接，即只有一個(gè)滑移面，是鋸片和左

7、側(cè)壓板之間，m =1；解：1）外載荷最大轉(zhuǎn)矩Nmm2）作用于壓板處的橫向工作載荷 N3）根據(jù)不滑移條件計(jì)算預(yù)緊力 N4 計(jì)算螺栓直徑 MPa根據(jù)公式(6-11)螺栓的最小直徑為mm查粗牙普通螺紋基本標(biāo)準(zhǔn)GB19681,選用M12的螺栓，其小徑mm。自測(cè)題與答案一、選擇題3-1在常用螺紋類型中，主要用于傳動(dòng)的是_。A矩形螺紋、梯形螺紋、普通螺紋B矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋C梯形螺紋、普通螺紋、管螺紋D梯形螺紋、矩形螺紋、鋸齒螺紋3-3螺紋聯(lián)接中最常用的螺紋牙型是_。A三角螺紋B矩形螺紋C梯形螺紋 D鋸齒形螺紋3-4用于薄壁形零件聯(lián)接時(shí)，應(yīng)采用_。A多線三角粗牙螺紋B三角細(xì)牙螺紋C梯形螺紋 D鋸

8、齒形螺紋3-8.在螺紋聯(lián)接中，按防松原理，采用雙螺母屬于_。A摩擦防松B機(jī)械防松C破壞螺旋副的關(guān)系防松D增大預(yù)緊力防松3-9重要的受拉螺栓聯(lián)接中，不宜用小于Ml2Ml6的螺栓，其原因是：尺寸小的螺栓_。A不用好材料，強(qiáng)度低B需要的螺栓個(gè)數(shù)多C擰緊時(shí)容易過(guò)載D不能保證聯(lián)接的剛度3-10當(dāng)兩被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常拆卸時(shí)，往往采用_。A螺栓聯(lián)接B螺釘聯(lián)接C雙頭螺栓聯(lián)接D緊定螺釘聯(lián)接3-11當(dāng)兩被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，不需要經(jīng)常拆卸時(shí)，往往采用_。A螺栓聯(lián)接B螺釘聯(lián)接C雙頭螺栓聯(lián)接D緊定螺釘聯(lián)接3-14在螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)中，被聯(lián)接件與螺母和螺栓頭的聯(lián)接表面加工凸臺(tái)或沉頭座是為了

9、_。A使工作面均勻接觸B使接觸面大些，提高防松能力C安裝和拆卸時(shí)方便 D使螺栓不受附加載荷作用3-26僅受預(yù)緊力作用的緊螺栓聯(lián)接，螺栓的計(jì)算應(yīng)力為：,式中的1.3是考慮_。A安裝時(shí)可能產(chǎn)生的偏心載荷B載荷可能有波動(dòng)C拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用D螺栓材料的機(jī)械性能不穩(wěn)定3-27用普通螺栓聯(lián)接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩 T 時(shí)，_。A螺栓受剪切B螺栓與孔壁接觸面受擠壓C螺栓同時(shí)受剪切與擠壓D螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)3-28對(duì)普通螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，安全系數(shù)的選擇與其直徑有關(guān)，是因?yàn)開(kāi)。A直徑小，容易過(guò)載B直徑大，不容易控制預(yù)緊力C直徑大，材料缺陷多D直徑大，安全3-29在同一螺栓組聯(lián)接中，螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均

10、應(yīng)相同，這是為了_。A外形美觀B安裝方便C受力均勻 D降低成本 二、填空題3-31三角形螺紋的牙型角=_，適用于_。而梯形螺紋的牙型角=_，適用于_。（60° 聯(lián)接 30° 傳動(dòng)）3-32螺旋副的自鎖條件是_。3-33螺紋聯(lián)接防松的實(shí)質(zhì)是_。3-34受軸向工作載荷F的緊螺栓聯(lián)接，螺栓所受的總拉力Q等于_和_之和。（剩余預(yù)緊力 工作拉力）3-35承受橫向工作載荷的普通螺栓聯(lián)接，螺栓受_應(yīng)力和_應(yīng)力作用，可能發(fā)生的失效形式是_。（拉 扭剪 斷裂（拉斷或拉扭斷）3-36承受橫向工作載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接，靠螺栓受_和_來(lái)傳遞載荷，可能發(fā)生的失效形式是_和_。（剪切 擠壓 （螺桿被）

11、剪斷（工作面被）壓潰3-38在螺栓聯(lián)接中，當(dāng)螺栓軸線與被聯(lián)接件支承面不垂直時(shí)，螺栓中將產(chǎn)生附加_應(yīng)力，而避免其發(fā)生的常用措施是采用_和_作支承面。（彎曲 凸臺(tái) 沉頭座）3-39螺紋聯(lián)接的防松，按其防松原理分為_(kāi)防松、_防松和_防松。三、簡(jiǎn)答題3-41一剛性凸緣聯(lián)軸器用普通螺栓聯(lián)接以傳遞轉(zhuǎn)矩T，現(xiàn)欲提高其傳遞的轉(zhuǎn)矩，但限于結(jié)構(gòu)不能增加螺栓的數(shù)目，也不能增加螺栓的直徑。試提出三種提高轉(zhuǎn)矩的方法。3-42普通螺紋分為粗牙和細(xì)牙螺紋，請(qǐng)問(wèn)細(xì)牙螺紋有什么特點(diǎn)？用于何處？3-43常用螺紋聯(lián)接的類型有哪幾種？應(yīng)用場(chǎng)合是什么？3-44什么是螺紋聯(lián)接的緊聯(lián)接和松聯(lián)接？3-45螺紋聯(lián)接的防松方法常用的有幾種？工作

12、原理是什么？舉例說(shuō)明。3-46在緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算中，為什么將軸向拉力加大30%？3-47普通螺栓和鉸制孔螺栓靠什么傳遞橫向載荷？3-48受預(yù)緊力QP和軸向工作載荷F的緊螺栓聯(lián)接，螺栓受的總拉力Q = QP+F嗎？3-49螺栓的機(jī)械性能等級(jí)為4.8的含義是什么？3-50提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施有哪些？四、分析計(jì)算題3-51如題3-51圖所示，用6個(gè)的普通螺栓聯(lián)接的鋼制液壓油缸，螺栓性能為8.8級(jí)，安全系數(shù)S = 3，缸內(nèi)油壓p =2.5N/mm2，為保證緊密性要求，剩余預(yù)緊力1.5F，求預(yù)緊力的取值范圍。（端蓋與油缸結(jié)合面處采用金屬墊片）題3-51圖 題3-52圖3-52在圖示的汽缸聯(lián)接中，汽

13、缸內(nèi)徑D = 400mm，螺栓個(gè)數(shù)z =16，缸內(nèi)壓力p在02 N/mm之間變化，采用銅皮石棉墊片，試確定螺栓直徑。3-53圖示為某減速裝置的組裝齒輪，齒圈為45鋼，= 355MPa，齒芯為鑄鐵HT250，用6個(gè)8.8級(jí)M6的鉸制孔用螺栓均布在D0=110mm的圓周上進(jìn)行聯(lián)接，有關(guān)尺寸如圖所示。試確定該聯(lián)接傳遞最大轉(zhuǎn)矩Tmax。題3-53圖 題3-54圖3-54如題3-54圖所示支架，用4個(gè)普通螺栓聯(lián)接。已知：R = 4000N，L = 400mm，b = 200mm，每個(gè)螺栓所加的預(yù)緊力QP = 3000 N，設(shè)螺栓和被聯(lián)接件的剛度相等，求螺栓所受的總拉力Q和剩余預(yù)緊力。五、結(jié)構(gòu)分析題3-5

14、4分析題3-55圖所示的螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，找出其中的錯(cuò)誤，簡(jiǎn)單說(shuō)明原因，并畫(huà)圖改正。a b c題3-55 圖3-54參考答案：a鉸制孔螺栓聯(lián)接（1）螺紋的大徑應(yīng)小于鉸制孔配合直徑（2）彈簧墊圈的切口傾斜方向錯(cuò)誤（P71）（3）螺紋部分長(zhǎng)度不夠（4）螺栓無(wú)法由下向上裝入b雙頭螺柱聯(lián)接（1）螺紋孔的的深度應(yīng)大于螺桿擰入深度（2）螺紋孔內(nèi)沒(méi)有光孔，深度應(yīng)大于螺紋孔，否則螺紋不能加工（3）上端螺柱的螺紋部分長(zhǎng)度不夠（4）下端螺柱無(wú)螺紋部分不可能擰入被聯(lián)接件2的螺紋孔（5）上邊的被聯(lián)接件應(yīng)該有通孔，其孔徑應(yīng)大于螺桿直徑c螺釘聯(lián)接（1）螺釘頭的周圍空間尺寸太小，更沒(méi)有扳手空間，圓柱螺釘頭也不能擰緊（2）上面的

15、被聯(lián)接件必須為光孔，不能是螺紋孔（3）下面的被聯(lián)接件應(yīng)有螺紋，（4）光孔的直徑應(yīng)與螺紋小徑近似相同，而不是等于螺紋大經(jīng)（5）缺少防松措施a b c 題3-55 解圖六、參考答案1選擇題3-1 D； 3-2 C； 3-3 A； 3-4 B； 3-5 B； 3-6 C；3-7 A； 3-8 A； 3-9 C； 3-10 C； 3-11 B； 3-12 D；3-13 A； 3-14 D； 3-15 C； 3-16 D； 3-17 A； 3-18 B；3-19 D； 3-20 A； 3-21 B； 3-22 D； 3-23 A； 3-24 D；3-25 D； 3-26 C； 3-27 D； 3-28

16、A； 3-29 B； 3-30 D；2填空題3-31 60° 聯(lián)接 30° 傳動(dòng)3-32 螺旋升角小于當(dāng)量摩擦角3-33 防止螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)3-34 剩余預(yù)緊力 工作拉力3-35 拉 扭剪 斷裂（拉斷或拉扭斷）3-36 剪切 擠壓 （螺桿被）剪斷 （工作面被）壓潰3-37 線數(shù) 升角3-38 彎曲 凸臺(tái) 沉頭座3-39 摩擦 機(jī)械 破壞螺紋副關(guān)系3-40 磨損3簡(jiǎn)答題（僅供參考）3-41答：1）改變材料，提高螺栓、螺母的強(qiáng)度級(jí)別。2）改用鉸制孔螺栓聯(lián)接。3）在被聯(lián)接件之間加入減載零件，如減載銷，減災(zāi)套等。3-42答：細(xì)牙螺紋螺距小、螺紋升角小、自瑣性好，強(qiáng)度高，但不耐磨損、

17、易滑脫。用于粗牙對(duì)強(qiáng)度影響較大的零件（如軸和管狀件）、受沖擊振動(dòng)和變載荷的聯(lián)接、薄壁零件的聯(lián)接、微調(diào)機(jī)構(gòu)等等。3-43答：常用的螺紋聯(lián)接有4種類型：（1）螺栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件不太厚有足夠的裝配空間的場(chǎng)合。（2）雙頭螺栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件之一很厚，又經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。（3）螺釘聯(lián)接：用于被聯(lián)接件之一很厚，又不經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。（4）緊釘螺釘聯(lián)接：用于固定兩被聯(lián)接件的相對(duì)位置，并且傳動(dòng)力和力矩不大的場(chǎng)合。3-44答：裝配時(shí)擰緊的螺紋聯(lián)接為緊聯(lián)接，反之為松聯(lián)接。3-45答：有3種。（1）摩擦防松：靠維持螺紋牙間不變的正壓力來(lái)保證足夠的摩擦力，如雙螺母。（2）機(jī)械防松：用機(jī)械固定的方法使螺紋副之間無(wú)相對(duì)

18、運(yùn)動(dòng)。如止動(dòng)墊圈。（3）破壞螺紋副：使螺紋副破壞，如沖點(diǎn)法。3-46答：因?yàn)樵跀Q緊螺栓時(shí)，螺栓是受拉伸和扭轉(zhuǎn)復(fù)合作用，要考慮扭轉(zhuǎn)力的作用，還要考慮補(bǔ)充擰緊，所以要軸向拉力加大30%。3-47答：普通螺栓靠被聯(lián)接件接合面的摩擦力傳遞載荷，鉸制孔螺栓靠螺栓桿部被擠壓和剪切來(lái)傳遞載荷。3-48答：考慮聯(lián)接件和被聯(lián)接件的彈性變形，在螺桿受各種拉力拉伸時(shí)，被聯(lián)接件被放松，則結(jié)合面的預(yù)緊力QP變小，成為剩余預(yù)緊力，所以工作總拉力。3-49答：強(qiáng)度極限MPa。屈服極限MPa3-50答：5種：（1）改善載荷在螺紋牙間的分配，如：環(huán)槽螺母，目的是使載荷上移懸置螺母，使螺桿螺母都受拉。（2）減小螺栓的應(yīng)力幅，如采

19、用柔性螺栓，目的是減小聯(lián)接件的剛度。（3）減小應(yīng)力集中，如采用較大的過(guò)渡圓角或卸荷結(jié)構(gòu)。（4）避免附加彎曲應(yīng)力，如采用凸臺(tái)和沉頭座。（5）采用合理的制造工藝，如：滾壓、表面硬化處理等。4分析計(jì)算題3-51 解題要點(diǎn)：液壓油缸蓋所受的總載荷： N單個(gè)螺栓工作載荷：N查得螺栓的相對(duì)剛度，取最小預(yù)緊力：N已知螺栓性能等級(jí)為8.8級(jí)，則。螺栓材料的許用應(yīng)力為：查得M16螺栓的小徑mm，代入強(qiáng)度條件：得螺栓許用總拉力：N則最大預(yù)緊力：N綜上，預(yù)緊力的取值范圍：1036223206 N3-52解題要點(diǎn)：1）計(jì)算螺栓受力氣缸蓋所受的最大壓力：N單個(gè)螺栓聯(lián)接的軸向工作載荷：N取，單個(gè)螺栓的總拉力：N2）計(jì)算螺

20、栓最小直徑采用6.8級(jí)六角頭螺栓(GB5282-86)，屈服極限MPa，抗拉強(qiáng)度極限=600 MPa，查表取，螺栓材料的許用應(yīng)力為： MPa根據(jù)強(qiáng)度條件，螺栓小直徑： mm選用M16的螺栓，mm。3驗(yàn)算螺栓疲勞強(qiáng)度根據(jù)d =16mm，=600 MPa，查得，由表1-4的經(jīng)驗(yàn)公式：MPa取，則許用應(yīng)力幅為：MPa查螺栓的相對(duì)剛度：，得螺栓應(yīng)力幅：MPa因, 所以不滿足疲勞強(qiáng)度要求。4提高螺栓的疲勞強(qiáng)度將被聯(lián)接件之間的銅皮墊片改為金屬墊片，查得螺栓相對(duì)剛度：，則：=15.7 MPa 滿足疲勞強(qiáng)度要求。3-53解題要點(diǎn)：1)按剪切強(qiáng)度條件計(jì)算單個(gè)螺栓的許用剪力FS根據(jù)M6鉸制孔用螺栓查得mm；螺栓的屈服極限MPa；查表??；則螺栓材料的許用剪應(yīng)力為MPaN2) 按剪切強(qiáng)度計(jì)算螺栓組的許用轉(zhuǎn)矩T：Nmm = 3249.51 Nm3）計(jì)算許用擠壓應(yīng)力螺栓為8.8級(jí)，MPa，取，螺栓材料的許用擠壓應(yīng)力為MPa輪芯材料為鑄鐵HT250，強(qiáng)度極限MPa，取，許用擠壓應(yīng)力為： MP