第十章螺紋聯(lián)接ppt課件

1、 第十章 螺紋聯(lián)接10.1 螺 紋n螺紋聯(lián)接：是利用螺紋零件構(gòu)成的一種可拆聯(lián)接。10.1.1 螺紋的分類(lèi)n一、按照螺紋的旋向及線數(shù)n按螺旋線的旋向：左旋螺紋、右旋螺紋；n常用右旋螺紋。n二、按螺旋線的數(shù)目：?jiǎn)尉€螺紋、等距排列的多線螺紋。n單線螺紋自鎖性能好；多線螺紋傳遞效率高。二、按螺紋的牙齒形狀三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、 鋸齒形螺紋和管螺紋螺紋有內(nèi)螺紋和外螺紋之分（兩者旋合組成螺紋副）；按用途聯(lián)接螺紋 傳動(dòng)螺紋按母體形狀圓柱螺紋 圓錐螺紋其它分類(lèi)方法10.1.2 螺紋的主要幾何參數(shù)d-螺紋大徑：與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱面的直徑；d1-螺紋小徑：與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相

2、重合的假想圓柱面的直徑；d2-螺紋中徑：螺紋的牙厚與牙間寬度相等處的圓柱面直徑；p-螺距：螺紋相鄰兩牙在中徑線上兩對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離；n-線數(shù)：螺紋的螺旋線數(shù)；L-導(dǎo)程：同一條螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離；，-牙型角，牙側(cè)角；h-螺紋接觸高度：內(nèi)外螺紋旋和后牙側(cè)重合部分在垂直于螺紋軸線方向上的距離；-螺紋升角：在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角：。22tan = /Ldnpd10.1.3 螺紋副的受力分析、效率和自鎖 當(dāng)滑塊沿斜面等速上升時(shí)，相當(dāng)于擰緊螺母，驅(qū)動(dòng)力為Ft：相應(yīng)驅(qū)動(dòng)力矩tanFFttan22221dFdFTt 螺紋副的受力當(dāng)滑塊沿斜面等速下滑

3、時(shí)，驅(qū)動(dòng)力為相應(yīng)驅(qū)動(dòng)力矩自鎖條件: tantvFF221tan22tvddTFFvtF10.1.4 常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)：螺紋的牙型角 =2=60,螺紋牙根部的強(qiáng)度較高，當(dāng)量摩擦角 大，自鎖性能好，用于聯(lián)接。按螺距的大小分為粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋。1、三角形螺紋(代號(hào)：M GB 192-81) 細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋的比較細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：常用連接牙形細(xì)牙：用于薄壁零件的連接、受動(dòng)載荷零件的連接及微調(diào)裝置的調(diào)節(jié)螺紋優(yōu)點(diǎn)：升角小，小徑大，自鎖性能更好，強(qiáng)度高缺陷：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細(xì)牙細(xì)牙粗牙特點(diǎn)： =0，其傳動(dòng)效率高，多用于傳動(dòng)。但對(duì)中性差，牙根強(qiáng)度低，螺紋牙磨損后間隙難

4、以補(bǔ)償。使傳動(dòng)精度降低，故已被梯形螺紋所代替。 2、矩形螺紋3 梯形螺紋(代號(hào)：TGB 192-81)特點(diǎn)： =2=30。比矩形螺紋效率略低，但工藝性好、牙根強(qiáng)度高、對(duì)中性好。在螺旋傳動(dòng)中有廣泛應(yīng)用4 、鋸齒形螺紋(代號(hào)：S JB 923-66)特點(diǎn)：工作邊牙側(cè)角 = 3，非工作邊牙側(cè)角 = 30它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),能承受較大的載荷,但只能用于單向傳動(dòng)。10.2 螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件10.2.1 螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型1 螺栓聯(lián)接螺釘聯(lián)接2 、螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接3 、雙頭螺柱聯(lián)接 4 、緊定螺釘聯(lián)接n螺釘?shù)哪┒隧斪×慵谋砻婊蝽斎朐摿慵陌伎又?，將零?/p>

5、固定，它可以傳遞不大的扭轉(zhuǎn)載荷。 10.2.2 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件雙頭螺柱10.3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松10.3.1 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊在實(shí)際使用中，絕大多數(shù)的螺紋聯(lián)接都必須在裝配時(shí)將螺母擰緊，稱為緊聯(lián)接。預(yù)緊可以使螺栓在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力的作用，以防止聯(lián)接受載后被聯(lián)接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移，也可以防松。所需預(yù)緊力的大小與工作載荷有關(guān)。 、預(yù)緊力過(guò)大，會(huì)使整個(gè)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸增大；也會(huì)使聯(lián)接在裝配時(shí)因過(guò)載而斷裂。、預(yù)緊力不足，則又可能導(dǎo)致聯(lián)接失效，重要的螺栓聯(lián)接應(yīng)控制預(yù)緊力。？預(yù)緊力的大小如何控制擰緊螺母時(shí)的力矩和預(yù)緊力n擰緊螺母時(shí)，要克服螺紋副的摩擦力矩T1和螺母與支持面間的摩擦力矩T2，

6、因此擰緊力矩T=T1+T2n式中 f 為螺母與被聯(lián)接件支承表面間的摩擦系數(shù)。2)tan(21dFT20213031231dDdDFfTdFKdFdDdDdfddTt32)tan(2120213031233102221012tan()23tDddfKdd Dd擰緊力矩系數(shù)；裝配時(shí)控制預(yù)緊力的方法10.3.2 螺紋聯(lián)接的防松n方法：n、摩擦防松；n、機(jī)械防松；n、破壞螺紋副的永久防松。1) 雙螺母1 摩擦防松2) 彈簧墊圈3) 鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母2、機(jī)械防松 1) 開(kāi)口銷(xiāo)與六角開(kāi)槽螺母2) 止動(dòng)墊圈圓螺母用帶翅墊片3) 串聯(lián)鋼絲3) 破壞螺紋副關(guān)系10.4 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算n螺栓連接、螺釘連

7、接、雙頭螺柱連接等的計(jì)算方法相同。n螺栓聯(lián)接都是成組使用的，單個(gè)螺栓聯(lián)接的工作載荷須按螺栓組受力分析求得。n單個(gè)螺栓需要考慮強(qiáng)度的部位有：螺紋根部剪切、彎曲，螺桿截面拉伸、扭轉(zhuǎn)等。由于螺栓已標(biāo)準(zhǔn)化，螺紋部分保持與螺桿等強(qiáng)度，因此，計(jì)算時(shí)只需考慮螺桿斷面的強(qiáng)度。10.4 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算n、普通螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算n、鉸制孔用螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算10.4.1 普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算n在少數(shù)場(chǎng)合下，聯(lián)接在承受工作載荷之前，不需要擰緊螺母，稱為松聯(lián)接。n緊聯(lián)接是承受工作載荷之前，螺母必須擰緊到一定程度，使被聯(lián)接件之間產(chǎn)生足夠的預(yù)緊力，以便在承受橫向載荷時(shí)，被聯(lián)接件間不會(huì)因摩擦力不足而發(fā)生滑動(dòng)；或在承受

8、軸向工作載荷時(shí)被聯(lián)接件之間不會(huì)出現(xiàn)間隙。1 、松螺栓聯(lián)接MPa 或mm 421dF Fd41式中： d1螺紋小徑 mm F螺紋承受的軸向工作載荷 N 螺紋材料的許用應(yīng)力 MPa2 、緊螺栓聯(lián)接 a.普通螺栓聯(lián)接1) 只受預(yù)緊力 作用的緊螺栓聯(lián)接FRKmFzfszfmRkFs/式中：f 接合面摩擦系數(shù)m 接合面數(shù)z 螺栓數(shù)目ks 可靠性系數(shù)螺栓受到橫向載荷R的作用 214Fd螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：00/22/zfDTkFTkDFzfss 此類(lèi)螺栓聯(lián)接中，螺栓除受預(yù)緊力F引起的拉應(yīng)力作用外， 還受到螺紋副間摩擦力矩 T 引起的剪切應(yīng)力的作用。螺栓受到轉(zhuǎn)矩T的作用 213 . 143 . 1dFe螺

9、栓的危險(xiǎn)截面處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，而螺栓通常是塑性的，因此按第四強(qiáng)度理論，螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：322e對(duì)于M10M68的普通螺紋鋼制螺栓，可取5 . 0/3 . 141Fd或式中： 預(yù)緊力 N d1 螺紋小徑 mm 螺紋材料的許用應(yīng)力 MPa F上式說(shuō)明緊螺栓聯(lián)接可按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算，但需將拉伸應(yīng)力增大30%，以考慮扭剪應(yīng)力的影響。2 ）受預(yù)緊力 及受軸向工作載荷F作用的緊螺栓聯(lián)接設(shè):缸內(nèi)總壓力為Q，螺栓數(shù)為z，那么zQF F（1） 受力分析螺栓與被聯(lián)接件不受力，未產(chǎn)生變形預(yù)緊力作用下螺栓伸長(zhǎng)，被聯(lián)接件被壓縮。加上軸向工作載荷后，螺栓受到的拉力變大，被聯(lián)接件被放松?！癋在受軸向工作載荷

10、的螺栓聯(lián)接中，螺栓實(shí)際承受的總拉伸載荷FFF0bFFFFFF 00設(shè) 螺栓的剛度為Cb,被聯(lián)接件的剛度為Cm。由于所以FFFCFCFmbmmbb)/(mbbbCCCFF)/(0mbbCCCFFF式中 稱為螺栓的相對(duì)剛度，它與螺栓和被聯(lián)接件的材料、構(gòu)造、尺寸以及工作載荷作用位置、墊片等因素有關(guān)。)/(mbbCCC相對(duì)剛度可以查表得到強(qiáng)度條件式：或：/3 . 14210dFe/3 . 1401Fd式中：F0螺栓的總拉力 N d1螺栓的小徑 mm 螺栓材料的許用應(yīng)力 MPa10.4.2 鉸制孔螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件：/4min2psspsshdFdF式中：Fs單個(gè)螺栓所受的橫向載荷 Nds螺栓剪

11、切面直徑 mmhmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度 mm螺栓材料的許用剪切應(yīng)力MPap螺栓和孔壁材料中弱者的許用擠壓應(yīng)力 MPa10.5 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10.5.1 聯(lián)接接合面的設(shè)計(jì) 螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理 （1對(duì)稱布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合。 （2) 對(duì)于鉸制孔螺栓聯(lián)接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數(shù)目不應(yīng)超過(guò)八個(gè)，以免載荷分布不均。10.5.2 螺栓的數(shù)目及布置（3） 對(duì)于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓聯(lián)接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近聯(lián)接接合面的邊緣上，以減少螺栓的受力。2 螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證聯(lián)接的緊密性和裝配時(shí)扳手所需活動(dòng)空間3

12、 螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4,6,8等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時(shí)得分度和劃線。10.5.3 采用減載裝置，減少螺栓的受力終了總結(jié)及習(xí)題10.6 螺旋傳動(dòng) 10.1 概述螺旋傳動(dòng)主要是變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)。按其使用要求可分為：(1)傳力螺旋：以傳遞動(dòng)力為主，如千斤頂，起重器，壓力機(jī)等(2) 傳導(dǎo)螺旋：以傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)為主，要求有較高的運(yùn)動(dòng)精度。(3) 調(diào)整螺旋按螺紋副中摩擦性質(zhì)的不同分為：（1滑動(dòng)螺旋：摩擦阻力大、傳動(dòng)效率低、磨損快、運(yùn)動(dòng)精度低。但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、易于自鎖，應(yīng)用廣。（2滾動(dòng)螺旋：摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)動(dòng)精度高，使用壽命長(zhǎng)，但

13、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、成本較高。（3靜壓螺旋：傳動(dòng)效率最高、工作平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，需附加一套供油系統(tǒng)。用于高精度、高效率的重要傳動(dòng)。10.6.2 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和材料1 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)螺桿：螺母：整體式、剖分式、組合式滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)多采用梯形或鋸齒形螺紋，且常用右旋螺紋。傳力和調(diào)整螺紋要求自鎖時(shí)，應(yīng)采用單線螺紋傳導(dǎo)螺旋可采用多線螺紋。螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強(qiáng)度、耐磨性，還要求兩者配合時(shí)摩擦系數(shù)小1一般螺桿可選用Q275、45、50號(hào)鋼;需經(jīng)熱處理以達(dá)到高硬度的重要螺桿，則常用合金鋼，如T12、 40Cr、 65Mn鋼等2常用螺母材料有鑄造錫青銅ZCuSn

14、10Pb1和 ZCuSn5Pb5Zn5重載低速時(shí)可選用鑄造鋁青銅ZCuSn10Pb1和ZCuSn5Pb5Zn5低速輕載，特別是不經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可選用耐磨鑄鐵螺桿和螺母的材料螺旋傳動(dòng)的失效形式主要是螺紋牙磨損、螺紋牙塑性變形和斷裂、螺桿的塑性變形和斷裂、螺桿失穩(wěn)等。10.6.3 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算n螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：n1先根據(jù)耐磨性條件確定螺桿的直徑和螺母的高度，再校核其他條件n2 對(duì)傳力較大的傳力螺旋，應(yīng)按螺桿和螺紋牙的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按耐磨性校核螺母的高度。n3 對(duì)要求自鎖的，校核其自鎖條件n4 對(duì)長(zhǎng)徑比比較大的受壓螺桿，校核其穩(wěn)定性。ssphHdQphzdQp22耐磨性計(jì)算主要是限制螺紋接

15、觸處的壓強(qiáng) ps設(shè)軸向載荷Q均勻分布在螺母的z圈螺紋上，則耐磨條件式：一、 耐磨性計(jì)算2dH對(duì)于梯形螺紋，h=0.5p, 那么對(duì)于鋸齒形螺紋，h=0.75p, 那么設(shè)： 代入上式得：sphQpd2spQd8 . 02spQd65. 02值查p185按d2和 查國(guó)標(biāo)，選取相應(yīng)的d和p102dp二、 螺桿強(qiáng)度較核螺桿受軸向力Q和摩擦力矩T1的聯(lián)合作用在危險(xiǎn)截面，按第四強(qiáng)度理論得強(qiáng)度條件為 22221231134316eTQdd三、螺紋牙強(qiáng)度的校核防止沿螺母螺紋牙根部剪斷和彎斷的校核式為： 2/6bdzQlbzdQb自鎖條件校核五 螺桿的穩(wěn)定性校核v45 . 2/QQc式中：Q螺桿受到的最大軸向力

16、Qc螺桿的臨界壓力螺桿的臨界壓力Qc的值與螺桿的柔度 有關(guān)il(1)當(dāng) 100 時(shí),式中: E-螺桿材料的彈性模量 I-螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩 l-螺桿的最大工作長(zhǎng)度,mm441,64mmdI22)/( lEIQc-螺桿長(zhǎng)度系數(shù) ,與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)一端固定、一端自由(如起重器) ，取=2 一端固定、一端鉸支(如壓力機(jī)) ，取=0 . 7 兩端鉸支(如傳導(dǎo)螺桿), 取=1 i-螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑， 假設(shè) 那么221,4mmdAmmdAIi,41(2)當(dāng) 100 時(shí)，對(duì)于B 380MPa的碳素鋼取對(duì)于B 480MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼(如35、40鋼)取(3)對(duì)于40的螺桿不用校核412. 130421dQc457. 246121dQc10.4.3 螺栓聯(lián)接件的材料和許用應(yīng)力1、 螺紋聯(lián)接件的材料常用材料：低碳鋼，中碳鋼，如：Q215、Q2