螺紋聯(lián)接與螺旋傳動

1、鋸齒形螺紋三角形螺紋矩形螺紋梯形螺紋工作面(b)(a)(c)(d)60ADdCBdh60CEEHH用加高螺母用普通螺母第10章 聯(lián)接101 螺紋參數(shù)如用一個三角形K沿螺旋線運(yùn)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，可得到矩形、梯形、鋸齒形、管螺紋一、螺紋的形成ddyLy二、螺紋的類型yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL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按牙型: 三角形螺紋、管螺紋 聯(lián)接螺紋 矩形

2、、梯形、鋸齒形螺紋 傳動螺紋根據(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 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，d2(d+d1)/2三、螺紋的主要參數(shù)d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh4）螺 距 P 相

3、鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應(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22/dnParctgdarctgLd2dd1P

4、dd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh N fNFFafNNFFa)tan(aFF)tan(2222dFdFTa10102 2 螺旋副的受力分析螺旋副的受力分析, ,效率和自鎖效率和自鎖farctanfNfNtanfNNFFafNRFFa一、受力分析1、螺母向上作勻速運(yùn)動NfNFaF)tan(aFF22dFTNfNFaFRFaFf NNFFa)tan(22dFa2、螺母向下作勻速運(yùn)動)tan(aFFRFaFf NNFFa二、自鎖farctan螺旋副的自鎖條件為螺旋副的自

5、鎖條件為：0當(dāng)時：0F三、非矩形螺紋FaFaFnFaFn =FacosanFF tancosff摩擦力摩擦力:aaanfFfFffFfFFcoscos)cosarctan(arctanff 1、螺母向上作勻速運(yùn)動時的水平推力:)tan(aFF)tan(2222dFdFTa)tan(aFF)tan(2222dFdFTa2、螺母向下作勻速運(yùn)動時的水平推力:)tan(tan)tan(tan22dFdFWWaa總有用螺旋副的傳動效率為：四、效率四、效率tan2dFSFWaa有用2)tan(222dFTWa總)tan(2dFa內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2

6、d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60普通螺紋1、普通螺紋緊固聯(lián)接粗牙螺紋（耐磨性好）細(xì)牙螺紋（升角小、小徑大、自鎖性能好、強(qiáng)度高，但不耐磨）60圓錐管螺紋60dd2d1P外螺紋內(nèi)螺紋55d1d2d55P外螺紋內(nèi)螺紋2、管螺紋緊密聯(lián)接非螺紋密封的管螺紋螺紋密封的管螺紋一、三角形螺紋103 機(jī)械制造常用螺紋 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d1d2

7、dP330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2d鋸齒形螺紋矩形螺紋梯形螺紋二、其他螺紋（矩形螺紋、梯形、鋸齒形）用于螺旋傳動104 螺紋聯(lián)接的類型及螺紋聯(lián)接件 一、螺紋聯(lián)接主要類型1、螺栓聯(lián)接a) 普通螺栓聯(lián)接b)鉸制孔螺栓聯(lián)接裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用。dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)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，裝拆方便，可多個裝拆，應(yīng)用較

8、廣。2、雙頭螺栓聯(lián)接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，不需螺母，適于受載較小情況。(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1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。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位置。可傳遞不大的軸向力或扭矩。(a)(b)(a)(b)5、特殊聯(lián)接

9、：二、螺紋聯(lián)接件 1）螺栓 rdadsklskllgd1530輾制末端esrdadsklskllgd1530輾制末端es普通螺栓六角頭（小六角頭、標(biāo)準(zhǔn)六角頭、大六角頭、 內(nèi)六角）鉸制孔螺栓螺紋部分直徑較小螺母 2）雙頭螺柱兩端帶螺紋bmlbXXdsd倒角端倒角端輾制末端輾制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端輾制末端輾制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端輾制末端輾制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端輾制末端輾制末端dsdbmlbXXA型B型A型有退刀槽 B型無退刀槽3）螺釘nbXdktldRnbXdktldR與螺栓區(qū)別

10、： 1、螺紋部分直徑較粗; 2、要求全螺紋ltnd90Rltnd90R4）緊定螺釘錐 端適于零件表面硬度較低不常拆卸常合； 平 端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較 大的平面，適于經(jīng)常拆卸； 圓柱端壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板。6）螺母5）自攻螺釘由螺釘攻出螺紋emsd3015emsd3015emsd3015emsd3015a 六角螺母標(biāo)準(zhǔn)、扁、厚7）墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4530

11、b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈b 圓螺母+止退墊圈 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105 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

12、軸向作用力（拉力）螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接在裝配時不擰緊，只存受外載時才受到力的作用 緊聯(lián)接在裝配時需擰緊，即在承載時，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 扳手?jǐn)Q緊力矩T=FHL，F(xiàn)H作用于手柄上的力；2)tan(21dFTva40ddrwfT2TT1擰緊時螺母：T=T1+T2T擰緊力矩 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L力臂facrFfT 22)(212fcvrdftgddKdKFTa 一般 K=0.10.3 擰緊力矩系數(shù)由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時過載拉斷，所以對于重要的聯(lián)接不宜小于M10M14d

13、Frfdtgddafcv)2)(212facvrFfdtgFTTT2)( 2221預(yù)緊力F0的控制：12圖4-12 測力矩扳手123412圖4-12 測力矩扳手123412圖4-12 測力矩扳手123412圖4-12 測力矩扳手12341、測力矩板手測出預(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，彈簧受壓將自動打滑，如右圖3、測量預(yù)緊前后螺栓伸長量精度較高 1、防松目的實(shí)際工作中，外載荷有振動、變化、材料高溫蠕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(jìn)行防松，否則會影響正常工作，造成事故 2、

14、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對運(yùn)動，或增大相對運(yùn)動的難度。二、螺紋防松 上螺母螺栓下螺母上螺母螺栓下螺母1）摩擦防松 3、防松辦法及措施 彈簧墊圈自鎖螺母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雙螺母2）機(jī)械防松： 開槽螺母與開口銷，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(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墊圈串聯(lián)鋼絲(a)正確(b)不正確3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊4）化學(xué)防松粘合 106 單個螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計算 針對不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計計算方法，則失效形

15、式是設(shè)計計算依據(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 應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程2、設(shè)計計算準(zhǔn)則與思路受拉螺栓： 設(shè)計準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓： 設(shè)計準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度 、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)度條件為：421dF41Fd 驗(yàn)算用 設(shè)計用 d1螺桿危險截面直徑（mm）許用拉應(yīng)力 N/mm2 (MPa) nS/s材料屈服極限Mpa N 安全系數(shù)二、緊螺栓聯(lián)接

16、工作前有預(yù)緊力工作前擰緊，在擰緊力矩T作用下：預(yù)緊力 產(chǎn)生拉伸應(yīng)力螺紋摩擦力矩T1產(chǎn)生剪應(yīng)力 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)：21041dF210123120142)(161)(2dFddtgdtgdFWTvvT )5 . 0(48. 0448. 0210或dF當(dāng)M10M64的鋼制螺栓0F0F接第四強(qiáng)度理論：3 . 1322ca 強(qiáng)度條件為：43 . 1210dFca式中 預(yù)緊力（N） T1 螺紋摩擦力矩，起扭剪作用，又稱螺紋扭矩，N.mm 1.3系數(shù)將外載荷提高30%，以考慮螺紋力矩對螺栓聯(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，大大簡化了計算手續(xù)，故又稱簡化計算法 0F1、橫向載荷的緊螺栓

17、聯(lián)接計算主要防止被聯(lián)接件錯動 QpFQpLminFFd0F特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓力(Fa)產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷，保聯(lián)接可靠(不產(chǎn)生相對滑移)的條件為：（1）普通螺栓聯(lián)接CFFfmamfCFFaf 接縫面間的摩擦系數(shù) m接縫界面數(shù)目 C防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)） C=1.11.3 強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式： 4/13.121dFaca設(shè)計公式： 43 . 11aFd分析：由上式可知，當(dāng)f=0.2，m=1，C=1則Fa=5F，說明這種聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動變載下工極不可靠 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QpQpRRRR

18、Lmind0(2)、鉸制孔螺栓聯(lián)接防滑動特點(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R進(jìn)行工作420dF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： PPldFmin0F 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，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2、軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有F0；工作后加上工作載荷FE 工作前、工作中荷變化工作原理：靠螺桿抗拉強(qiáng)度傳遞外載F解決問題：

19、 a) 保證安全可靠的工作，F(xiàn)0 =？ b) 工作時螺栓總載荷， Fa=？ 分析： 圖1，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài) bbFFRRFF 圖，擰緊預(yù)緊狀態(tài) 凸緣壓c F0 栓桿拉b F0 螺母未擰緊擰緊加載 FE 后bob圖3，加載 FE 后工作狀態(tài)栓桿繼續(xù)拉凸緣 放松 RF殘余預(yù)緊力 總載bbFFRRFFERaFFF0cc 作圖，為了更明確以簡化計算（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 單個緊螺栓聯(lián)接受力變形圖(c)(b)(a)Obb變形力變形Obbm變形力力FbbbRF 左圖擰緊螺母時,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

20、 FE 時，螺栓總載荷： 0FFFFFREa(c)Obb mR變形力FFbb由圖可知，螺栓剛度： FKFtgKbbbb00被聯(lián)接件剛度： FFFKFtgKEccbc00cbbEcbcbKKKFFKKFFFtantanEEcbbFKFKKKFcbbKKKK稱螺栓相對于聯(lián)接的剛度，稱螺栓的相對剛度 F 部分工作載荷 (c)ObbmR變形力FFbbEREaERaFKFFFKFFFFFFF)1 ( 000又對殘余預(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0RF (c)Obb mR變形力FFbb有密封要求：FR =（1.51.8）FE一般聯(lián)接： FR =（0.20.6）FE 載荷穩(wěn)定 FR =（0

21、.61.0）FE 載荷不穩(wěn)定 FR FE地腳螺栓聯(lián)接F FR R的取法的取法: : cbbEEREaKKKFFKFFFFFFF000討論： ） 最不利的情況 ) 1(0KFFFKKEacb)0(0KFFKKacb） 最理想的情況 ）不允許的情況有縫隙存在，漏氣 )1 ( 00KFFFR即）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 KFFFR1 00即ERaaFFFFFF06）計算時可根據(jù)已知條件選擇其一進(jìn)行計算a）軸向靜力緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算 靜力FE 不變，F(xiàn)a為靜力，但考慮補(bǔ)充擰緊防斷 強(qiáng)度條件驗(yàn)

22、算公式： 43 . 121dFaca43 . 11aFd設(shè)計公式： b）軸向變載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算 分析：當(dāng)工作載荷，由0FE 21max4dFFaa 螺栓總載，由F0 Fa F0 210min04dFF部分載荷，由0F0 21212412/2dKFdFFEa時間0變形bc螺栓中總拉力的變化F力FR3、當(dāng)驗(yàn)算不滿足時措施：add1b) 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、KcKb，適當(dāng)提高F0等綜合措施mca)一、材料 螺母、螺栓強(qiáng)度級別： 1）根據(jù)機(jī)械性能，把栓母分級并以數(shù)字表示，此乃強(qiáng)度級別 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 螺栓級別: 帶點(diǎn)數(shù)字

23、表示 ， 點(diǎn)前數(shù)字為100/minB點(diǎn)后數(shù)字為minmin/10Bs螺母級別: 100/minB注意：選擇對螺母的強(qiáng)度級別應(yīng)低于螺栓材料的強(qiáng)度級別，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于2040HB） 107 螺栓材料與許用應(yīng)力計算 二、許用應(yīng)力 許用拉應(yīng)力： nS已知：不控制的緊螺栓聯(lián)接，易過載。設(shè)計時應(yīng)取較大的安全系數(shù)?？刂祁A(yù)緊力時可取較小的安全系數(shù) n。 n，與d 有關(guān)。設(shè)計時，先假設(shè)d，進(jìn)行試算，選取一安全系數(shù)進(jìn)行計算，計算結(jié)果與估計直徑相比較，如在原先估計直徑所屬范圍內(nèi)即可，否則需重新進(jìn)行估算。試算法*109 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計與受力分析 工程中螺栓皆成組使用，單個使用極少。因此，必須研究

24、栓組設(shè)計和受力分析。它是單個螺栓計算基礎(chǔ)和前提條件。螺栓組聯(lián)接設(shè)計的順序選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計尺寸 一、結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 1、布局要盡量對稱分布，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、受剪螺栓組（鉸制孔螺栓聯(lián)接）時，不要在外載作用方向布置8個以上，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 目的求受力最大載荷的螺栓前

25、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、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接 單個螺栓工作載荷為： F=P/Z P軸向外載 Z螺栓個數(shù) PDp2、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接特點(diǎn)：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑普 通 螺 栓 受拉伸作用鉸制孔螺栓受橫向載荷剪切、擠壓作用。單個螺栓所承受的橫向載荷相等 F=F/ZFFF3、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接 （1）圓形接合面：單個螺栓所受橫向載荷 rZTF（2）矩形接合面 a)普通螺栓聯(lián)接 OTOfF0riFmaxfF0rmaxTFiri由

26、靜平衡條件0TTKTrfFrfFfFrSZ02001ZiiSZSrfTKrrrfKTF1210)(則各個螺栓所需的預(yù)緊力為聯(lián)接件不產(chǎn)生相對滑動的條件為：OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFib)鉸制孔螺栓聯(lián)接組 由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個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TrRrFrFrFZiiiZZ12211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 iiirrFFrFrFmaxmaxmaxmax1由靜平衡條件0TTrFrFrFZZ2211ZiirrTF12maxmax 4、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯(lián)接 p1p

27、2MpLiLmaxOxxOMOF0F012LmaxLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx特點(diǎn)：M在鉛直平面內(nèi)，繞O-O回轉(zhuǎn)，只能用普通螺栓，取板為受力對象，由靜平衡條件 設(shè)單個螺栓工作載荷為Fi MLFLFLFZZ2211)(1maxmaxmax11LLLFconstLFLFii這里tiiLMLFF12max1max)( 即螺栓桿不拉斷的條件 43 . 121maxdFca43 . 1max1Fd設(shè)計公式 驗(yàn)算公式 右側(cè)不壓潰條件（被聯(lián)接件） Fo作用下接合面的擠壓應(yīng)力 AZFF00M作用下接合面的擠壓應(yīng)力 WMM 0max0PMFPWMAZFp1p2MpLiLmaxOxxOMO0012

28、左側(cè)不開縫的條件 00min0WMAZFMFP若受有橫向載荷PH，板不滑動條件為： HSHVCPKPPKZFf)(0)(10VCHSPKfPKZFcbcCCCK被聯(lián)接件相對剛度 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。計算時只要分別計算出螺栓組在這些簡單受力狀態(tài)下每個螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來，便得到每個螺栓的總工作載荷，再對受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計算即可說明：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。 計算公式在對稱分布情況下推導(dǎo)，但不對稱也可以用 取轉(zhuǎn)軸不同，公式計算精度不同。 總設(shè)計思路：螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計（布局、數(shù)目）螺栓組受力分析（載荷類型、

29、狀態(tài)、形式）求單個螺栓的最大工作載荷（判斷哪個最大）按最大載荷的單個螺栓設(shè)計（求d1標(biāo)準(zhǔn)）全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的） 10108 8 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(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)力幅度、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。 一、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況 Q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為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減，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。 a) 懸置螺母 b) 環(huán)槽螺母 c)內(nèi)斜螺

30、母 d)環(huán)槽內(nèi)斜10151015辦法：降低剛性，易變形、增加協(xié)調(diào)性，以緩和矛盾辦法：降低剛性，易變形、增加協(xié)調(diào)性，以緩和矛盾 二、降低螺栓應(yīng)力幅 1、降低螺栓剛性 abbFK,則1b1b222F21FFF112bb1212,aaFF抗疲勞強(qiáng)度得到提高，可用豎心桿、細(xì)長桿、柔性螺栓聯(lián)接 2 2、增大被聯(lián)接件剛性、增大被聯(lián)接件剛性 accFK,則F1FbFF22c2c121112cc1212,aaFF采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵 提高了螺栓聯(lián)接疲勞強(qiáng)度3 3、同時使用、同時使用C Cb b,C,Cc c并適當(dāng)增加并適當(dāng)增加F F0 02c1b1b221F2F1F1212,ccbb12FF12aa提

31、高被聯(lián)接件剛性Kc降低螺栓剛性Kb, 同時F02F02 理想方法 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(圖1) 2）改用退刀槽3）卸載槽，(圖2) 4）卸載過渡結(jié)構(gòu)。（圖3） 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）控制單個螺距誤差和螺距累積誤差10109 9 螺旋傳動螺旋傳動一、螺旋傳動的類型

32、、特點(diǎn)與應(yīng)用 1、應(yīng)用 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動將直線運(yùn)動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動，同時傳遞運(yùn)動或動力。 2、傳動形式： a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移 b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺平固定）用得多 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 2）傳導(dǎo)螺旋機(jī)床進(jìn)給匯杠傳遞運(yùn)動和動力 特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高 3）調(diào)整螺旋機(jī)床、儀器及測試裝置中的微調(diào)螺旋。 特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動 3、螺旋傳動類型螺旋傳動按摩擦副的性質(zhì)分： 1、滑動螺旋：構(gòu)造簡單、傳

33、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(diǎn) ：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2、滾動螺旋傳動摩擦性質(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)裝填若干滾動體（多用鋼球），當(dāng)傳動工作時，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)兩種 返回通道螺母滾珠螺桿反向器 特點(diǎn)：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(yùn)動效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃印?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。 3、靜壓螺旋液體

34、摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，壓力油進(jìn)入螺桿與螺母螺紋間的油缸，促使螺桿、螺母、螺紋牙間產(chǎn)生壓力油膜而分隔開 p1p2進(jìn)油回油節(jié)流器h1h2Fa油腔螺旋面FrBCA特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，效率高，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)、成本較高。適用于精密機(jī)床中進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu) 二、滑動螺旋的設(shè)計計算 1、結(jié)構(gòu)與材料 千斤頂?shù)湫徒Y(jié)構(gòu) 3456789121-托杯；2-螺釘；3-手柄；4-擋環(huán)；5-螺母；6-緊定螺釘；7-螺桿；8-底座；9-擋環(huán)2、耐磨性計算 滑動螺旋中磨損是最主要的一種失效形式，它會引起傳動精度下降，空間大，并使強(qiáng)度下降。 磨損的

35、影響因素：工作面的比壓，螺紋表面質(zhì)量，滑動速度和潤滑狀態(tài) 所以耐磨性計算主要限制螺紋工作面上比壓P要求小于材料的許用比壓當(dāng)速度相同時，比壓大，磨損量大潤滑油不被擠出，易形成油膜潤滑耐磨性條件： /22PhHdQPhduQAuQP設(shè)計公式： 2PhQPd2、自鎖性驗(yàn)算 vdnparctgdLarctg223、螺桿的強(qiáng)度計算 螺桿工作時同時受軸面壓力（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)合作用按彎扭復(fù)合強(qiáng)度條件計算第四強(qiáng)度理論 )()(32222TcaWTAQ4、螺母的螺紋牙強(qiáng)度計算 由于螺母材料的強(qiáng)度通常低于螺桿材料的強(qiáng)度，因此螺紋牙受剪和彎曲均在螺母上。將螺母一圈螺紋沿螺紋

36、大徑處展開，即可視為一懸壁梁，每圈螺紋承受的平均壓力Q/u作用在中徑d2的圓周上。 baaQ/uDD2螺紋牙根部危險剖面的變曲強(qiáng)度條件為：bbuDbQlWM62剖面 -的剪切強(qiáng)度條件為：DbuQ5、螺桿的穩(wěn)定性計算當(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，螺桿相當(dāng)于細(xì)桿，螺桿所承受的軸向壓力Q小于其臨界壓力QcaSCSCnQQnnS螺桿穩(wěn)定許用安全系數(shù) 傳導(dǎo)螺旋nS =2.54.0；傳力螺旋 nS =3.55.0；精密螺桿或水平螺桿 nS 4 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件與擺動零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動成扭矩，而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動的導(dǎo)向裝

37、置。 一、鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造一、鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造 主要類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵1 1、平鍵、平鍵 1）普通平鍵 用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對軸向移動 構(gòu)造：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩； 軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工； 輪轂槽用拉刀或插刀加工。 1011 鍵聯(lián)接 普通平鍵： 圓 頭 A型（常用）鍵頂上面與轂不接觸有間隙 方 頭 B型常用螺釘固定半圓頭C型（端銑刀加工）用于軸端與輪轂聯(lián)接 工作面(b)(a)(c)(d)工作面(b)(a)(c)(d)工作面(b)(a)(c)(d)工作面(b)(a)(c)(d)2）薄型平鍵鍵高約為普通平鍵的60%70%：圓頭、方頭、

38、單圓頭 用于薄臂結(jié)構(gòu)、空心軸等徑向尺寸受限制的聯(lián)接 3）導(dǎo)向平鍵與滑鍵用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯(lián)接 滑鍵鍵隨輪轂移動導(dǎo)向鍵鍵不動，輪轂軸向移動特點(diǎn)：裝拆方便，對零件對中性無影響，容易制造，作用可靠，多用于高精度聯(lián)接。但只能圓周固定，不能承受軸向力 2 2、半圓鍵、半圓鍵 軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工，鍵能在槽中繞幾何中心擺動，鍵的側(cè)面為工作面，工作時靠其側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩。 d特點(diǎn)：工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接缺點(diǎn)：軸槽對軸的強(qiáng)度削弱較大。只適宜輕載聯(lián)接。 普通楔鍵：上、下面為工作表面，有1：100斜度（側(cè)面有間隙），工作時打緊，靠上下面摩擦傳遞扭矩，并

39、可傳遞小部分單向軸向力 特 點(diǎn) ：適用于低速輕載、精度要求不高。對中性較差，力有偏心。不宜高速和精度要求高的聯(lián)接，變載下易松動。鉤頭只用于軸端聯(lián)接，如在中間用鍵槽應(yīng)比鍵長2倍才能裝入。且要罩安全罩 1:100工作面1:1003、楔鍵聯(lián)接 120btdb1:100rbtC45兩個斜度為1：100的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面為工作面（打入）布置在圓周的切向工作原理：靠工作面與軸及輪轂相擠壓來傳遞扭矩 4、切向鍵二、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核二、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 失效形式：壓潰（靜聯(lián)接鍵、軸、轂中較弱者） 磨損（動聯(lián)接） 鍵的剪斷（較少） 1、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 a) 擠壓強(qiáng)度條件為： PdPkldTlkTlkN2000/10002允許傳遞的扭矩： PkldT21T扭矩（Nmm）k工作高度 k=h/2 d軸徑（mm） l工作長度 A型鍵：l=L-b B型鍵：l=L C型鍵：l=L-b/2 L公稱長度 b）剪切強(qiáng)度條件 2000/10002bldTblTblNd2、半圓鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核 2000/10002bldTblTblNd強(qiáng)度不夠時，措施：1）雙鍵，180布置（按1.5個鍵計算）三鍵，120布置 2）增大軸徑d 3）增長L，但輪轂長受力不利 4）改用花鍵 三、花鍵聯(lián)接三、花鍵聯(lián)接 花鍵聯(lián)接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布