機(jī)械設(shè)計(jì)--JXSJ5螺紋連接

1、第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)第5章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接的基本知識(shí)螺紋連接的預(yù)緊與防松單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)與受力分析 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)一、螺紋的類(lèi)型和應(yīng)用 1 1、按螺紋的位置，螺紋分為內(nèi)螺紋和外螺紋，二者、按螺紋的位置，螺紋分為內(nèi)螺紋和外螺紋，二者共同組成螺紋副用于聯(lián)接和傳動(dòng)。共同組成螺紋副用于聯(lián)接和傳動(dòng)。（一）螺紋的類(lèi)型第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋旋向判斷螺紋旋向判斷 旋向旋向(螺旋線(xiàn)方向螺旋線(xiàn)方向)：常用右旋，常用右旋

2、， 特殊要求時(shí)用左旋特殊要求時(shí)用左旋 旋向判斷旋向判斷: (1)軸線(xiàn)垂直放，右邊高軸線(xiàn)垂直放，右邊高右旋右旋 左左邊高邊高左旋左旋 (2)右手右手旋，前進(jìn)旋，前進(jìn)右旋右旋 左左手手旋，前進(jìn)旋，前進(jìn)左旋左旋 2 2、按螺旋線(xiàn)繞行方向，螺紋可分為左旋螺紋和右旋螺紋、按螺旋線(xiàn)繞行方向，螺紋可分為左旋螺紋和右旋螺紋第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 3 3、按螺旋線(xiàn)的數(shù)目，螺紋可分為單線(xiàn)螺紋（、按螺旋線(xiàn)的數(shù)目，螺紋可分為單線(xiàn)螺紋（n=1=1）、）、雙線(xiàn)雙線(xiàn)螺紋（螺紋（n=2=2）和多線(xiàn)螺紋（和多線(xiàn)螺紋（n22）第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 4 4、按牙型，螺紋可分為、

3、按牙型，螺紋可分為三角形螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋主要用于聯(lián)接主要用于傳動(dòng)第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋三角形螺紋三角形螺紋矩形螺紋矩形螺紋梯形螺紋梯形螺紋第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) d2 （二）（二） 主要參數(shù)主要參數(shù) 大徑大徑d、D：最大直徑最大直徑公稱(chēng)直徑公稱(chēng)直徑 小徑小徑d1：外螺紋的危險(xiǎn)剖面直徑外螺紋的危險(xiǎn)剖面直徑 強(qiáng)度直徑強(qiáng)度直徑 中徑中徑d2、D2：假想直徑，牙型溝槽假想直徑，牙型溝槽寬與牙的寬度相等寬與牙的寬度相等 計(jì)算直徑計(jì)算直徑 螺距螺距P：相鄰兩牙軸向距離相鄰兩牙軸向距離 導(dǎo)程導(dǎo)程S：同一條螺紋線(xiàn)的相鄰兩牙間

4、同一條螺紋線(xiàn)的相鄰兩牙間的軸向距離，的軸向距離，S = nP 接觸高度接觸高度h：旋合接觸面的徑向高度旋合接觸面的徑向高度 升角升角 ：螺紋與其軸線(xiàn)的垂直平面所成的夾角螺紋與其軸線(xiàn)的垂直平面所成的夾角 牙型角牙型角a a ：螺紋兩側(cè)邊的夾角螺紋兩側(cè)邊的夾角d1D, dSP第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)（三）常用螺紋的特點(diǎn)及應(yīng)用管螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋普通螺紋米制三角形螺紋，牙型角為60，同一公稱(chēng)直徑下有多種螺距，其中螺距最大的稱(chēng)為粗牙螺紋，其余為細(xì)牙螺紋。 英制螺紋，牙型角為55，公稱(chēng)直徑是管子內(nèi)徑，可分為圓柱管螺紋和圓錐管螺紋，前者用于低壓場(chǎng)合，后者用于高溫、高壓或

5、密封性高的管連接。牙型為正方形，牙型角為0，傳動(dòng)效率最高，牙根強(qiáng)度低，傳動(dòng)精度低，常用于傳力或傳導(dǎo)螺旋，未標(biāo)準(zhǔn)化，逐漸被梯形螺紋所替代。牙型為等腰梯形，牙型角為30，傳動(dòng)效率低于矩形螺紋，但牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，廣泛用于傳力或傳導(dǎo)螺旋，如機(jī)床的絲杠、螺旋舉重器等。工作面的牙型斜角為3，非工作面的牙型斜角為30，綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但僅用于單向受力的傳力螺旋。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)1.螺栓聯(lián)接a) 普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件不太厚，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，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。主要用于被連

6、接件不厚、通孔、經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。（一）螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型二、螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋余留長(zhǎng)度l1，0.30.5d（靜載荷）或0.75d（變載荷）或d（沖擊載荷）螺紋伸出長(zhǎng)度a，0.20.3d；螺栓軸線(xiàn)到連接件邊緣e=d+（36）mm；d0=1.1d第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)b) 鉸制孔螺栓聯(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.第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 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。拆裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺柱從被聯(lián)接件中擰出。適用于被聯(lián)接件之一較厚、盲孔且經(jīng)常

7、拆卸場(chǎng)合。2.雙頭螺柱聯(lián)接擰入深度Hd（鋼或青銅） 鑄鐵H=（1.251.5）d 鋁合金H=（1.52.5）d第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)3.螺釘聯(lián)接適用于被聯(lián)接件之一較厚、盲孔、不經(jīng)常裝拆且受力不大的場(chǎng)合。擰入深度Hd（鋼或青銅） 鑄鐵H=（1.251.5）d 鋁合金H=（1.52.5）d第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)4.緊定螺釘聯(lián)接 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，可傳遞不大的軸向力或扭矩。緊定螺釘聯(lián)接地腳螺栓聯(lián)接 吊環(huán)螺釘接第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)（二）標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件 通用螺紋緊固件已標(biāo)準(zhǔn)

8、化。常用的有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母和墊圈等，這類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。1.螺栓 有普通螺栓和鉸制孔螺栓，精度分A、B、C三級(jí)，通常多用C級(jí)，桿部可以全是螺紋或只有一段螺紋。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)2.雙頭螺柱 兩端帶螺紋， 分A型（有退刀槽）和B型（無(wú)退刀槽）。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)3.螺釘 與螺栓區(qū)別：要求螺紋部分直徑較粗；要求全螺紋。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)4.緊定螺釘錐 端適于零件表面硬度較低不常拆卸場(chǎng)合。 平 端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適

9、于經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。 圓柱端壓入軸上凹坑中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)5.六角螺母 按厚度分為標(biāo)準(zhǔn)、薄型兩種，精度與螺栓對(duì)應(yīng)，分A、B、C三級(jí)，分別與同級(jí)別的螺栓配用。6.圓螺母： 圓螺母與帶翅墊圈配用，螺母帶有缺口，應(yīng)用時(shí)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.第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)7.墊圈 墊圈放在螺母與被連接件之間，保護(hù)支承面。分平墊和斜墊兩者。斜墊用于傾斜的支承面。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊 一般螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，以增強(qiáng)聯(lián)接的可

10、靠性、緊密性和防松能力。 對(duì)于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制預(yù)緊力F0的大小，對(duì)于重要的聯(lián)接就要嚴(yán)格控制其預(yù)緊力。0101(0.6 0.7)(0.5 0.6)ssFAFA碳素鋼螺栓：合金鋼螺栓：第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 螺母擰緊時(shí)螺母擰緊時(shí)預(yù)緊力預(yù)緊力F0 擰緊阻力矩?cái)Q緊阻力矩 T 的大小：的大?。?螺旋副間摩擦力矩螺旋副間摩擦力矩 T1 ： 螺母與支承面間摩擦力矩螺母與支承面間摩擦力矩 T2：螺栓螺栓預(yù)緊拉力預(yù)緊拉力F F0 0被聯(lián)接件被聯(lián)接件預(yù)緊壓力預(yù)緊壓力F F0 0施加在扳手上的力施加在扳手上的力FT21TTT210tan()2vdTF330020220013eDdT

11、f FDdTF0F0LFTTTT 21T1T2當(dāng)量摩擦角varctan1.155vf第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)控制控制擰緊力矩?cái)Q緊力矩的的扳手扳手 定力矩扳手定力矩扳手 測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)控制控制擰緊力擰緊力臂臂 選擇扳手長(zhǎng)度選擇扳手長(zhǎng)度第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)1、在常用的螺旋傳動(dòng)中，傳動(dòng)效率最高的螺紋是 。（1）三角形螺紋；（2）梯形螺紋；（3）鋸齒形螺紋；（4）矩形螺紋；2、在常用的螺紋聯(lián)接中，自鎖性最好的螺紋是 。（1）三角形螺紋；（2）梯形螺紋；（3）鋸齒形螺紋；（4）矩形螺紋；3、當(dāng)兩個(gè)被

12、聯(lián)接件不太厚時(shí)，宜采用 。（1）雙頭螺柱聯(lián)接；（2）螺栓聯(lián)接；（3）螺釘聯(lián)接；（4）緊定螺釘聯(lián)接；4、當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要經(jīng)常拆裝時(shí)，往往采用 。（1）螺栓聯(lián)接；（2）螺釘聯(lián)接；（3）雙頭螺柱聯(lián)接；（4）緊定螺釘聯(lián)接；4123第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)5、當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且聯(lián)接不需要經(jīng)常拆裝時(shí)，往往采用 。（1）螺栓聯(lián)接；（2）螺釘聯(lián)接；（3）雙頭螺柱聯(lián)接； （4）緊定螺釘聯(lián)接；6、在擰緊螺栓聯(lián)接時(shí)，控制擰緊力矩有很多方法，例如 。（1）增加擰緊力；（2）增加扳手力臂； （3）使用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手；7、螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的

13、之一是 。（1）增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性；（2）增加被聯(lián)接件的剛性； （3）減小螺栓的剛性；8、有一汽缸蓋螺栓聯(lián)接，若汽缸內(nèi)氣體壓力在02Mpa之間循環(huán)變化，則螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律為 。（1）對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力；（2）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力； （3）非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力；（4）非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力；2313第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)54 螺栓聯(lián)接的防松 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。 常用的防松方法摩

14、擦防松機(jī)械防松破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系防松 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。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)1.摩擦防松 雙螺母彈簧墊圈自鎖螺母螺母一端做成非圓形收口或開(kāi)峰后徑向收口，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第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)槽形螺母與開(kāi)口銷(xiāo)止動(dòng)墊片2.機(jī)械防松圓螺母與帶翅墊圈第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)串聯(lián)鋼絲3、其它方法防松如端鉚防松、沖點(diǎn)防松、點(diǎn)焊防松、粘合防松、串聯(lián)鋼絲防松第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)5 55 5螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì)在

15、設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和連接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式。為了便于加工制造和對(duì)稱(chēng)布置螺栓，保證連接結(jié)為了便于加工制造和對(duì)稱(chēng)布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)合面受力均勻，通常連接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成成一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀 圓形圓形 圓環(huán)形圓環(huán)形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓布置應(yīng)使

16、各螺栓的受力合理FF(1) 對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均；成排地布置個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均； 合理不合理(2)當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) dhD螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間(3)當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)

17、，采用抗當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗 剪零件來(lái)承受橫向載荷。剪零件來(lái)承受橫向載荷。 60CCEE60扳手空間的尺寸見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于下表對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。所推薦的取值。t0 螺栓間距t0工作壓力/MPa7d 5d 4.5 4d 3.5 3d t0 /mm 1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 d為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線(xiàn)，通常分為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線(xiàn)，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取

18、成布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成 4、6、8等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 支承面傾斜支承面傾斜采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu) 支承面不平支承面不平避免螺栓承受附加的彎曲載荷避免螺栓承受附加的彎曲載荷切削加工支承面切削加工支承面支承面傾斜支承面傾斜 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)二、螺栓組連接的受力分析二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的受力分析的目的: : 根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的

19、力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。受的力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。受力分析時(shí)所作假設(shè)受力分析時(shí)所作假設(shè): : (1) (1)所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同； (3)(3)受載后連接接合面仍保持為平面。受載后連接接合面仍保持為平面。受力分析的類(lèi)型：受力分析的類(lèi)型：(2)(2)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與連接接合面的形心重合；螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與連接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受橫向載荷受軸向載荷受軸向載荷受傾覆力矩受傾覆力矩M第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為）對(duì)于鉸制孔用螺栓連

20、接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為（2）對(duì)于普通螺栓連接）對(duì)于普通螺栓連接 ，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有等于橫向載荷的要求，有式中式中 z z為螺栓數(shù)目。為螺栓數(shù)目。 圖示為由四個(gè)螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組連接。1 1受橫向載荷受橫向載荷的螺栓組連接的螺栓組連接zFF0SfFziK FKs為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks =1.11.3。 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓FFFF 普通螺栓S0K FFfzi或或第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) TO O采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩

21、時(shí)的受力情況是不同的。2受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接01020zsF frF frF frK T1,zi iiFrT采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。maxmax,iiFFrrm axm ax21ziiTrFrS01ziiK TFfrTrmaxFmaxr1f F0f F0r2riFi假設(shè)底板受載仍為平面，剪切力與距離r的比值為常數(shù),iiFK r第第5章章 螺紋連接

22、與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) D3受軸向載荷的螺栓組連接受軸向載荷的螺栓組連接若作用在螺栓組上軸向總載荷若作用在螺栓組上軸向總載荷F F 作用線(xiàn)與螺栓軸線(xiàn)平行，并通過(guò)螺栓作用線(xiàn)與螺栓軸線(xiàn)平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為組的對(duì)稱(chēng)中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，的作用，當(dāng)連接要有保證的殘余預(yù)緊力為當(dāng)連接要有保證的殘余預(yù)緊力為F1時(shí)，每個(gè)螺時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷栓所承受的總載荷F2為為zFF=F2 = F1 + FpFFF第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)

23、 4受傾覆力矩的螺栓組連接受傾覆力矩的螺栓組連接 傾覆力矩 M 作用在連接接合面的一個(gè)對(duì)稱(chēng)面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預(yù)緊力F0且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用M后，接觸面繞0-0線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進(jìn)一步壓縮。單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為力矩為F1F0 F0 p ( F 0引起引起)F2mp2( F1m引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li iimaxmax=rFrF假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。ii=rKF螺栓承受的載

24、荷與距離成正比螺栓承受的載荷與距離成正比 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)單個(gè)螺栓的受力分析單個(gè)螺栓的受力分析1ziiiMF L未加傾覆力矩時(shí)。未加傾覆力矩時(shí)。Mi=0施加傾覆力矩施加傾覆力矩M時(shí)，時(shí)，作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即平衡，即iiLFLFmaxmax由：iiLLFFmaxmax求得最大工作載荷ZiLMLF12imaxmax第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)0PmaxPzFMAW00minPWMAzF為防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求為防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求連

25、接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力材料 鋼 鑄鐵 混凝土 磚(水泥漿縫) 木材p(MPa) 0.8 S (0.40.5)B 2.03.0 1.52.0 2.04.0第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)56 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算是螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 根據(jù)聯(lián)接的的工作情況，可將螺栓按受力形式分為受拉螺栓和受剪螺栓，兩者失效形式是不同的。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：針對(duì)具體的失效形式，通過(guò)對(duì)螺栓的相應(yīng)部位進(jìn)行相應(yīng)強(qiáng)度條件的設(shè)計(jì)計(jì)算（或強(qiáng)度校核）。 螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1,然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋的公稱(chēng)直徑（大經(jīng)）d等。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)（一）受拉螺

26、栓聯(lián)接1.松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件：設(shè)計(jì)公式：421dFAF41Fd d1計(jì)算出后,再按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱(chēng)直徑。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)2.緊螺栓聯(lián)接（1）只受預(yù)緊力緊螺栓聯(lián)接螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。螺栓危險(xiǎn)截面上的拉伸應(yīng)力為4210dF螺栓危險(xiǎn)截面上的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為0213311tan()/ 21616vFdTdd第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 對(duì)于常用的單線(xiàn)、三角形螺紋的普通螺栓，簡(jiǎn)化處理得,根據(jù)第四理論，可求出計(jì)算應(yīng)力ca為222233(0.5 )1.3ca因此，強(qiáng)度條件為：1.3 ca即43 . 1210dF設(shè)計(jì)公式為3 . 140

27、1Fd0.5第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)（2）受軸向外載荷的緊螺栓聯(lián)接 載荷方向與螺栓軸向一致，螺栓受載前需預(yù)緊，受載前后受力不同。螺栓內(nèi)部危險(xiǎn)截面上同樣既有拉應(yīng)力s，又有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)強(qiáng)度條件: 設(shè)計(jì)公式:式中F2為螺栓受載后所受的軸向總拉力(N)，F(xiàn)為單個(gè)螺栓的軸向載荷, F1為殘余軸向預(yù)緊力2211.3 / 4Fd214 1.3 Fd F2=F+ F1有密封要求時(shí) F1 =（1.51.8）F 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)定地腳螺栓聯(lián)接 F1 F第第5章章 螺紋連接與

28、螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)（3）受剪切螺栓聯(lián)接 螺栓受載前后不需預(yù)緊，橫向載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。擠壓強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件0minppFd L20 / 4FdFF第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)57 螺紋聯(lián)接件的材料和許用應(yīng)力（一）螺紋聯(lián)接件的材料其它對(duì)螺紋有特殊要求（如防腐、耐高溫）時(shí)，應(yīng)選擇有特殊性能的材料。一般螺紋聯(lián)接件常用材料為低碳鋼和中碳鋼，如Q215、Q235、15、35、45等受沖擊、振動(dòng)和變載荷作用的螺栓可用合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnSi、15CrVB等螺紋連接件常用材料的力學(xué)性能見(jiàn)表5-8、9（二）螺紋連接的許用應(yīng)力螺栓材料的

29、許用應(yīng)力和安全系數(shù)見(jiàn)表5-10。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)58 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，提高螺栓強(qiáng)度有以下幾種措施：1.改善螺紋牙間的載荷分配a) 懸置螺母 b) 環(huán)槽螺母 c)內(nèi)斜螺母 d)環(huán)槽內(nèi)斜 工作中螺栓牙受拉伸長(zhǎng)，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為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)2.減小螺栓的應(yīng)力變化幅度 受變載荷作用的螺栓，其應(yīng)力也在一定的幅度內(nèi)變動(dòng)，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度等皆可以使螺栓的應(yīng)力變化幅度減小。降低螺栓剛度 適當(dāng)增加螺栓長(zhǎng)度

30、、減小螺栓光桿直徑，也可以在螺母下裝彈性元件以降低螺栓剛度。 增大被連接件的剛度 除可以從被連接件的結(jié)構(gòu)和尺寸考慮外，還可以采用剛度較大的金屬墊片或不設(shè)墊片。 理想方法 同時(shí)提高被聯(lián)接件剛性、降低螺栓剛性第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)3.減小應(yīng)力集中加大過(guò)渡處圓角改用退刀槽卸載槽卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)4.避免附加彎曲應(yīng)力 被聯(lián)接件支承面不平突起、表面與孔不垂直，使螺栓承受偏心載荷，從而使螺栓桿產(chǎn)生很大的附加彎曲應(yīng)力。防偏載措施：第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)一、螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型和應(yīng)用一、螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型和應(yīng)用調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋

31、靜壓螺旋靜壓螺旋類(lèi)類(lèi)型型運(yùn)動(dòng)形式有運(yùn)動(dòng)形式有5 59螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 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)的。作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng) 溜板溜板 按用按用途分途分傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋滑動(dòng)螺旋滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋按摩擦按摩擦性質(zhì)分性質(zhì)分傳遞動(dòng)力傳遞動(dòng)力 傳遞運(yùn)動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng), ,要求精度高要求精度高調(diào)整相對(duì)位置調(diào)整相對(duì)位置應(yīng)用實(shí)例為車(chē)床刀架溜板第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋第第5章章 螺

32、紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu) 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例: 機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、起重設(shè)備（千機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、起重設(shè)備（千斤頂）斤頂） 、鍛壓機(jī)械、鍛壓機(jī)械(壓力機(jī)壓力機(jī))、測(cè)、測(cè)量?jī)x器（千分尺）、夾具、玩量?jī)x器（千分尺）、夾具、玩具、機(jī)器人及其他工業(yè)裝備中。具、機(jī)器人及其他工業(yè)裝備中。 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 起重設(shè)備（起重設(shè)備（千斤頂千斤頂）鍛壓機(jī)械鍛壓機(jī)械(壓力機(jī)壓力機(jī)) 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 工件夾緊裝置(鋸床) 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 鉗工

33、虎鉗鉗工虎鉗 千分尺千分尺 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)整體螺整體螺母母組合螺組合螺母母剖分螺剖分螺母母螺母結(jié)構(gòu)螺母結(jié)構(gòu) 組合螺母組合螺母 調(diào)整楔快調(diào)整楔快固定螺釘固定螺釘調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動(dòng)的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。動(dòng)的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 剖分螺母剖分螺母第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 螺旋副材料要求：足夠的強(qiáng)度、耐磨性、摩擦因子小螺旋副

34、材料要求：足夠的強(qiáng)度、耐磨性、摩擦因子小2. 滑動(dòng)螺旋的材料滑動(dòng)螺旋的材料螺桿材料螺桿材料: : Q257、45、50鋼，或鋼，或T12、40Cr、65Mn 螺母材料螺母材料: : ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuAl10Fe3.螺桿螺桿- -螺母材料螺母材料 滑動(dòng)速度滑動(dòng)速度 m/min m/min 許用壓力許用壓力/MPa/MPa 摩擦因子摩擦因子 低速低速 181825 25 3 11 3 1118 18 6 61212 7 710 10 1515 1 12 淬火鋼青銅淬火鋼青銅 鋼青銅鋼青銅 鋼鑄鐵鋼鑄鐵 鋼鋼鋼鋼 6 61212 10 1013 0.060.08

35、 2.42.4 13 1318 6 61212 4 47 低速低速 7.57.513 0.11 0.110.170.17 0.080.080.1 0.120.120.15 滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力pp及摩擦因子及摩擦因子 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算承受載荷承受載荷: 轉(zhuǎn)矩、軸向力轉(zhuǎn)矩、軸向力 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按耐磨損確定直徑，選擇螺距設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按耐磨損確定直徑，選擇螺距校核螺桿、螺母強(qiáng)度等。校核螺桿、螺母強(qiáng)度等。主要失效形式主要失效形式: 螺牙的磨損螺牙的磨損滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力滑動(dòng)螺旋副材料的許

36、用應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力/MPa螺旋副材料螺旋副材料螺桿螺桿 鋼鋼 /(35)螺母螺母青銅青銅 4060 3040鑄鐵鑄鐵 4555 40鋼鋼 (0.10.2) 0.6 b 注：注：1) s 為材料的屈服極限；為材料的屈服極限； 2)載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值。載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值。第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)對(duì)螺旋傳動(dòng)的要求對(duì)螺旋傳動(dòng)的要求: : 強(qiáng)度足夠強(qiáng)度足夠, , 耐磨耐磨, , 摩擦因子小摩擦因子小. .螺桿材料螺桿材料: : Q257、45、50鋼，或鋼，或T12、40Cr、65Mn螺母材料螺母材料: : ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZC

37、uAl10Fe3。失效形式失效形式: : 磨損磨損 通常先由耐磨性條件，計(jì)算螺桿直徑和螺母高度，再參照標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋各主要參數(shù)，而后對(duì)可能發(fā)生的其它失效一一校核。耐磨性計(jì)算耐磨性計(jì)算校核公式：校核公式：影響磨損的原因很多，目前還沒(méi)有完善的計(jì)算方法，通常是限制螺紋接觸處的壓強(qiáng)。p = p d2 huFF為軸向力；為軸向力； u為參加接觸的螺紋圈數(shù)；為參加接觸的螺紋圈數(shù)； d2為螺紋中為螺紋中徑；徑；h h為螺紋的工作高度；為螺紋的工作高度； p p 為許用壓強(qiáng)。為許用壓強(qiáng)。速度速度v4 精密螺桿或水平安裝精密螺桿或水平安裝螺桿的穩(wěn)定性條件為螺桿的穩(wěn)定性條件為螺桿長(zhǎng)度系數(shù)，由下表確定。螺桿長(zhǎng)度系數(shù)，

38、由下表確定。I 為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩 l(2)當(dāng)螺桿一端以螺母支承時(shí)，當(dāng)螺桿一端以螺母支承時(shí)， l 取從螺取從螺母中部到另一支點(diǎn)上的距離。母中部到另一支點(diǎn)上的距離。l 為螺桿的工作長(zhǎng)度為螺桿的工作長(zhǎng)度:(1) 當(dāng)螺桿兩端支承時(shí)，當(dāng)螺桿兩端支承時(shí)， l 取兩支點(diǎn)間的取兩支點(diǎn)間的距離；距離；lcrscSFSSF2cr2,()E IFl4164dI 第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)(1)若采用滑動(dòng)支承時(shí)，則以軸承長(zhǎng)度若采用滑動(dòng)支承時(shí)，則以軸承長(zhǎng)度l0與直徑與直徑d0的比值來(lái)確定：的比值來(lái)確定： l0 / d0 3 為固定支承。為固定支承。(3) 若以剖分螺母作為支承時(shí)，可作為不完全

39、固定支承。若以剖分螺母作為支承時(shí)，可作為不完全固定支承。(2) 若以整體螺母作為支承時(shí)，仍按上述方法確定。但取若以整體螺母作為支承時(shí)，仍按上述方法確定。但取 l /H 判斷螺桿端部支承情況的方法：判斷螺桿端部支承情況的方法：(4) 若采用滾動(dòng)軸承支承，且有徑向約束時(shí)，可作為鉸支；若采用滾動(dòng)軸承支承，且有徑向約束時(shí)，可作為鉸支； 有徑向和軸向約束時(shí)，可作為固定支承。有徑向和軸向約束時(shí)，可作為固定支承。螺桿長(zhǎng)度系數(shù)螺桿長(zhǎng)度系數(shù)兩端支承情況兩端支承情況 長(zhǎng)度系數(shù)長(zhǎng)度系數(shù) 兩端固定兩端固定 0.50一端固定，一端不完全固定一端固定，一端不完全固定 0.60一端鉸支，一端不完全固定一端鉸支，一端不完全固定 0.70兩端不完全固定兩端不完全固定 0.75兩端鉸支兩端鉸支 1.00一端固定，一端自由一端固定，一端自由 2.0第第5章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)臨界載荷臨界載荷F Fcrcr與材料、螺桿長(zhǎng)細(xì)比與材料、螺桿長(zhǎng)細(xì)比=l / i 有關(guān)。有關(guān)。（1 1）當(dāng)）當(dāng)100100時(shí)時(shí), , 臨界載荷為臨界載荷為Fcr = N(l)22EIi 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積A=d12/4則則 i = I/A =d1/4E螺桿的彈性模量螺桿的彈性模量, ,對(duì)于鋼對(duì)于