螺紋的主要參數(shù)

1、一、一、 螺紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)5-1 螺紋螺紋第五章第五章 螺紋聯(lián)接與螺旋傳動螺紋聯(lián)接與螺旋傳動基本概念基本概念：螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構(gòu) 成的聯(lián)接特特 點：點：構(gòu)造簡單，拆裝方便，工作可靠，標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)用廣d-螺紋大徑d1-螺紋小徑d2-螺紋中徑p-螺距n-線數(shù)S S-導(dǎo)程-螺紋升角，牙型角-牙型斜角旋向二、螺紋副的受力關(guān)系、效率和自鎖 圓周力：擰緊時)tan(FFt松開時)tan( FFt效率：擰緊時)tan(tan松開時tan)tan( 自鎖條件式中式中: -當(dāng)量摩擦角 f arctan-當(dāng)量摩擦系數(shù)f cosff F-軸向力, Nf-摩擦系數(shù)三 、常用螺紋的特點和應(yīng)用對螺紋的要求

2、：足夠的強度和良好的工藝性聯(lián)接螺紋：自鎖管 螺 紋：緊密性、氣密性傳動螺紋：效率高調(diào)整螺紋：精度高起重螺紋：效率高、自鎖性好螺紋的分類：按牙形：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋按母體形狀：圓柱螺紋、圓錐螺紋1 、普通螺紋(代號：M GB 192-81)特點：螺紋的牙型角=2=60。因牙型角大，所以當(dāng)量摩擦系數(shù)大，自鎖性能好，主要用于聯(lián)接細(xì)牙螺紋與粗細(xì)牙螺紋與粗 牙螺紋的比較牙螺紋的比較粗牙：常用細(xì)牙的缺點：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣細(xì)牙：自鎖性能更好。常用于承受沖擊、振動及變載荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中2 、矩形螺紋特點：牙形為正方形， =0，所以效率高，用于傳動

3、,牙根強度弱，加工困難，常被梯形螺紋代替3 、梯形螺紋(代號：T特點： =2=30。比矩形螺紋效率略低。 牙根強度高，易于對中，易于制造，剖分螺母可消除間隙，在螺旋傳動中有廣泛應(yīng)用。 r GB 192-81)4、 鋸齒形螺紋(代號：S JB 923-66)特點：工作邊=3，非工作邊=30，便于加工。它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的優(yōu)點,能承受較大的載荷,但只能用于單向傳動5 、圓柱管螺紋 特點：用于管件聯(lián)接的三角螺紋，=55螺紋面間沒有間隙，密封性好，適用于壓強在1.6MPa以下的聯(lián)接6、 圓錐螺紋特點：螺紋均布在錐度為1:16的管上,=55或60 螺紋面間沒有間隙，不用填料，靠牙

4、變形，密封性好，適用于高溫、高壓的聯(lián)接5-2 螺紋聯(lián)接的基本類型與標(biāo)準(zhǔn)件聯(lián)接一 、螺紋聯(lián)接的基本類型1、 螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接 絞制孔螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接 絞制孔螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 螺栓和孔壁有間隙孔的加工精度低絞制孔螺栓聯(lián)接螺桿與孔用過渡配合，承受軸向載荷孔需精制可起定位作用2、 螺釘聯(lián)接特點：被聯(lián)接件不宜做成通孔。不宜經(jīng)常拆卸。擰入深度：銅或青銅：H=d鑄 鐵：H=1.251.5d鋁 合 金： H=1. 52.5d3、雙頭螺柱聯(lián)接 特點：被聯(lián)接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常拆卸或用螺釘無法安裝。擰入深度：銅或青銅：H=d鑄 鐵：H=1.251.5d鋁 合 金： H=1. 52.5d4 、緊

5、定螺釘聯(lián)接旋入被聯(lián)接件的螺紋孔中，頂住另一被聯(lián)接件的表面或凹坑。固定兩個零件或傳遞不大的力矩。二 、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件各種螺栓螺釘緊定螺釘?shù)念^部和末端三 、螺紋聯(lián)接零件常用材料和機械性能等級1、常用材料：普通聯(lián)接：低碳鋼，中碳鋼，如:Q215、Q235和10、15、35、45號鋼變載荷或有沖擊、振動的重要聯(lián)接：合金鋼，如: 40 Cr、15MnVB、30CrMnSi螺母材料一般較相配合的螺栓的硬度低2040HBS 性能等級 3 6 46 48 56 5 8 6 8 88 98 109 129抗拉強度極限bmin（MPa） 330 400 420 500 520 600 800 900 1040 1

6、220屈服極限smin（MPa） 190 240 340 300 420 480 640 720 940 1100 硬 度（HBS）min 90 114 124 147 152 181 240 276 304 366 推薦材料低碳鋼 低碳鋼或中碳鋼低碳合金鋼或中碳鋼淬火并回火中碳鋼，低中碳合金鋼淬火并回火 合 金鋼 注：1.性能等級的標(biāo)記代號含義： “.”前的數(shù)字為公稱抗拉強度極限b 的 1/100， “.”后的數(shù)字為屈強比的 10 倍，即（a/b）10。2.規(guī)定性能等級的螺栓、螺母在圖紙上只注性能等級，不應(yīng)標(biāo)出材料牌號。2、螺栓、螺釘、螺柱性能等級（摘自GB30981982）（1988年確認(rèn)

7、）螺母性能等級456891012相配螺栓性能等級3.6,4.6,4.83.6,4.6,4.85.6,5.86.8 8.88.89.810.912.9直徑范圍1616所有直徑1616所有直徑393、 螺母性能等級（摘自GB3098.21982）（1988年確認(rèn)）5-3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊預(yù)緊的作用：預(yù)緊可使聯(lián)接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F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。預(yù)緊也可以防松控制預(yù)緊力的目的：預(yù)緊力過大，會使聯(lián)接超載預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致聯(lián)接失效重要的螺栓應(yīng)控制預(yù)緊力擰緊螺母時的力矩和預(yù)緊力21TTT2)tan(21dFT20213031231dDdDFfTdFkd

8、FdDdDdfddTt32)tan(2120213031232)tan(21202130312dDdDdfddkt0.20.2TF dTFd裝配時控制預(yù)緊力的方法5-4 螺紋聯(lián)接的防松一 摩擦防松1 、雙螺母在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，保證摩擦力。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便可靠性不高用于平穩(wěn)、低速、重載2 、彈簧墊圈彈力保持一定壓力切口尖端逆向3 、鎖緊螺母鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈擠入螺紋中橢圓口螺母二、 機械防松 1 、開口銷與六角開槽螺母2 、止動墊圈止動墊圈3 、串聯(lián)鋼絲三、 永久防松焊接 沖點 涂膠5-5 單個螺栓聯(lián)接的強度計算一 、松螺栓聯(lián)接421dFMPa41Fd mm7 . 12 . 1s強度條

9、件 或許用應(yīng)力MPa二 、緊螺栓聯(lián)接1 、受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接 （1） 普通螺栓聯(lián)接214dF12213122)tan(4162)tan(dddFddFWTt對于常用的M10M68的普通螺栓5 . 0螺栓的當(dāng)量應(yīng)力（第四強度理論）3 . 1)5 . 0( 332222e螺栓的強度條件為：3 . 1421dFeMPa3 . 141Fd當(dāng)所需預(yù)緊力很大時，為了減小螺栓尺寸，采用套筒、鍵、銷來承受橫向載荷（2）鉸制孔螺栓聯(lián)接 螺栓桿的剪切強度條件為:42mdFss螺栓與孔壁的擠壓強度條件為：pssphdFminMPaMPasd螺栓抗剪面直徑，mm式中m 螺栓抗剪面數(shù)目minh螺栓桿與孔壁擠壓面的最

10、小高度 mm，設(shè)計時應(yīng)使sdh25. 1min螺栓的許用剪切應(yīng)力，MPap 螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa2 、受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接汽缸蓋的聯(lián)接（1） 受力分析(見動畫)螺栓的相對剛度0bbmmbmCFFFCCCFFFCC螺栓受力被聯(lián)接件受力（2）靜強度計算3 . 14210dF或3 . 1401FdMPamm式中 緊螺栓聯(lián)接的許用拉應(yīng)力（3）疲勞強度計算 對于受變載荷的螺栓聯(lián)接，按靜強度設(shè)計尺寸后，還需進(jìn)行疲勞強度校核疲勞強度條件為221ambbadFCCCamaSKk1MPaMPa式中K有效應(yīng)力集中系數(shù)mk螺紋制造工藝系數(shù) 尺寸系數(shù)aS安全系數(shù)1螺栓材料的對稱拉壓疲勞極限三、

11、螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力不控制預(yù)緊力時 S 控制預(yù)緊力時 S 載荷情況 許用應(yīng)力 M616 M1630 不分直徑 碳鋼 54 42.5 靜載 合金鋼 6.55 53.3 碳鋼 128.5 8.5 = s/S 合金鋼 106.5 6.5 1.21.5 Sa 2.54 1.52.5 dmin 12 16 20 24 30 36 42 48 56 64 1.0 0.87 0.80 0.74 0.67 0.63 0.60 0.57 0.54 0.53 BMPa 400 600 800 1000 有效應(yīng)力集中系數(shù) K K 3.0 3.9 4.8 5.2 變載 校核應(yīng)力幅 螺紋制造工藝系數(shù) Km:碾壓 Km=1

12、.25 車制 Km=1.0 靜載 s/2.5 螺栓的許用剪應(yīng)力 變載 s/3.55 鋼s/1.25 靜載 鑄鐵 B/22.5 螺栓或被聯(lián)接件的許用擠壓應(yīng)力p 變載 較靜載荷時減少(2030)% 混凝土p 12 木材p 24 表5-5 螺栓許用剪應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力5-6 螺栓組聯(lián)接設(shè)計一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計1 、聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀2、 螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理3 、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距扳手空間4、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng) 取4， 6, 8等偶數(shù)，以便鉆孔時在圓周上分度和畫線5 、避免螺栓承受偏心載荷產(chǎn)生偏心載荷的原因凸面和沉頭座的應(yīng)用斜墊圈的

13、應(yīng)用二、 螺栓組聯(lián)接的受力分析 1 、受軸向載荷Q的螺栓組聯(lián)接ZQF 2 、受橫向載荷R的螺栓組聯(lián)接、（1） 普通螺栓聯(lián)接RKmzFfffmzRKFf式中：f接合面間摩擦系數(shù) m接合面數(shù) Kf考慮摩擦系數(shù)不穩(wěn)定及靠摩擦傳力有時不可靠而引入的可靠性系數(shù) 一般Kf=1.11.3(2) 用絞制孔螺栓聯(lián)接zRFRzFss3、受旋轉(zhuǎn)力矩T的螺栓組聯(lián)接(1) 采用普通螺栓聯(lián)接時，靠預(yù)緊后在接合面上各螺栓處摩擦力對形心的力矩之和平衡外加力矩T式中: r1 、r2、. rz 各螺栓中心至螺栓 組形 心O的距離 Kf可靠性系數(shù) f接合面間摩擦系數(shù)ziifzffzrfTKrrrfTKFTKrFfrFfrFf1)2

14、121.(.（2）采用絞制孔用螺栓聯(lián)接時，忽略接合面上的摩擦力，外加力矩T靠螺栓所受剪力對底板旋轉(zhuǎn)中心的力矩之和來平衡ziizssssszszszsszszssrTrrrrTrFFFFFTrrrrFrFrFrFTrFrFrF12max2222118541max222211122112211.).(.4、 受傾覆力矩M的螺栓組聯(lián)接ziizzzzzLMLFLLLMLFFLFLFLFMLFLFLF12maxmax22221110122112211. 受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接除要求螺栓強度足夠外，還應(yīng)保證接合面既不出縫隙也不被壓饋接合面右端應(yīng)滿足：ppppppWMAFzmaxmaxmaxMPaMpa （

15、5-39）左端應(yīng)滿足：00minmaxminWMAFzppppMPaMPa （5-41）由式5-39，5-41求得預(yù)緊力F，并取兩者較大值,和工作拉力Fmax求得作用在螺栓上的總拉力F0后，再求出所需螺栓直徑5-7 提高螺栓聯(lián)接強度的措施一 、改善螺紋牙上載荷的分配均載螺母1均載螺母2均載螺母3鋼絲螺套二、提高疲勞強度1 減小應(yīng)力幅減小螺栓剛度螺母下加彈性元件、中空螺桿、減小螺桿直徑增大被聯(lián)接件剛度去掉彈性密封墊、加密封環(huán)2 減小應(yīng)力集中5-8 螺旋傳動一 、螺旋傳動的類型和應(yīng)用螺旋傳動按其類型可分為： 調(diào)整螺旋：如機床進(jìn)給的微調(diào)螺旋 起重螺旋：如千斤頂 傳動螺旋：如機床絲杠螺旋傳動按其螺紋間

16、摩擦性質(zhì)的不同,可分為: 滑動螺旋：滑動摩擦，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，應(yīng)用最廣。 滾動螺旋：滾動摩擦 靜壓螺旋：液體摩擦滑動螺旋牙形：多用梯形螺紋,重載起重螺旋也有用鋸齒形螺紋, 對效率要求高時可用矩形螺紋螺旋受力：滑動螺旋工作時，螺桿承受軸向載荷和轉(zhuǎn)矩；螺桿和螺母的螺紋牙承受擠壓、彎曲和剪切滑動螺旋的失效形式有：螺紋磨損、螺桿斷裂、螺紋牙根剪斷和彎斷，受壓螺桿很長時還可能失穩(wěn)二 、滑動螺旋的失效形式和材料螺桿的材料：要求有足夠的強度，常用35、45號鋼;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65Mn、40Cr、T12、20CrMnTi等螺母材料：除要有足夠的強度外，還要求在與螺桿配合

17、時摩擦系數(shù)小和耐磨常用材料有鑄造青銅，如ZCuSn10Pb1, ZCuSn5Pb5Zn5螺母材料選用：重載低速使用強度較高的鑄造青銅ZCuAl10Fe3或鑄造黃銅ZCuZn25Al6Fe3Mn3 低速不重要的螺旋傳動也可用耐磨鑄鐵或灰鑄鐵三、滑動螺旋的設(shè)計計算1 、耐磨性計算 耐磨性計算主要是限制螺紋工作表面的壓強，以防止過度磨損假想螺紋牙可以展成一長條，設(shè)螺旋的軸向載荷為F，螺母旋合高度為H、螺距為p，螺紋旋合圈數(shù)為Z=H/p、螺紋工作高度為h、承壓面積為A，螺紋工作面上的壓強為 ps。則螺紋的耐磨性條件為：22phHdFphZdFAFpsMPa若按耐磨性條件設(shè)計螺紋中徑d2時，可引用系數(shù)2

18、dH以消去H2phFpdmm對于矩形和梯形螺紋，h=0.5p, 則8 . 02pFd對于鋸齒形螺紋，h=0.75p, 則65. 02pFd系數(shù)的值：可根據(jù)螺母結(jié)構(gòu)選定整體式螺母，磨損后間隙不能調(diào)整，取=1.22.5;剖分式螺母:=2.53.5;對于傳動精度較高時,允許=4由于旋合各圈受力不均, 應(yīng)使Z10計算出d2后, 應(yīng)選為標(biāo)準(zhǔn)值, 螺紋的其它參數(shù)根據(jù)d2 按標(biāo)準(zhǔn)選取2、 螺桿強度計算螺桿危險截面的強度條件為（第四強度理論）:)16(3)4(231221dTdF起重螺旋:2 . 141Fd25. 141Fd鋸齒和矩形螺紋 梯形螺紋式中:d1 -螺桿螺紋小徑,mm -螺桿材料許用應(yīng)力 F-螺桿所受軸向力, N T-螺桿所受轉(zhuǎn)矩, N.mm2)tan(2dFT螺紋牙根部的剪切強度計算:bZdFMPa螺紋牙根部的彎曲強度校核計算式為:bbZbdFhbdhZF362223 、螺紋牙強度計算式中: d-螺母螺紋大徑，mm h -螺紋牙的工作高度，mm b -螺紋牙根部厚度，mm b、-螺母材料的許用剪切應(yīng)力 和許用彎曲應(yīng)力，MPa4 、螺紋副自鎖條件校核f arctan5 、螺桿的穩(wěn)定性計算