第五章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)

1、后續(xù)課程用到的幾個(gè)基本概念：1.失效：由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周、選材和熱處理不合適，制造出現(xiàn)缺陷、使用和維護(hù)不當(dāng)工作條件惡化等原因?qū)е略谠O(shè)計(jì)壽命期內(nèi)喪失規(guī)定的功能。斷裂塑性變形過量的彈性變形表面失效破壞正常工作條件引起的失效2.強(qiáng)度：零件在載荷作用下抵抗斷裂、塑性變形及表面失效的能力。3.剛度：零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。第五章第五章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)可拆連接：鍵、花鍵、銷、螺紋連接不可拆連接：鉚接、焊接、粘接連接：連接件和被連接件的組合。動(dòng)連接靜連接螺紋連接是利用螺紋零件構(gòu)成的連接。螺紋連接是利用螺紋零件構(gòu)成的連接。特特 點(diǎn)：點(diǎn)：構(gòu)造簡單，拆裝方便，工作可靠，構(gòu)造簡單，

2、拆裝方便，工作可靠，標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)用廣。標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)用廣。一、一、 螺紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)5.1 螺紋螺紋d-螺紋大徑螺紋大徑 公稱直徑公稱直徑旋向旋向 -牙側(cè)角牙側(cè)角 影響螺紋的效率影響螺紋的效率 和自鎖和自鎖 -牙型角牙型角 影響螺紋牙的強(qiáng)度影響螺紋牙的強(qiáng)度-螺紋升角螺紋升角S-導(dǎo)程導(dǎo)程n-線數(shù)線數(shù)p-螺距螺距d2-螺紋中徑螺紋中徑 螺紋幾何螺紋幾何關(guān)系及受力分析的基準(zhǔn)關(guān)系及受力分析的基準(zhǔn)d1-螺紋小徑螺紋小徑 危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面 的計(jì)算直徑的計(jì)算直徑例： 是影響螺紋性能的主要參數(shù)，而螺紋中影響螺紋升角的參數(shù)有 、 、 。nP2d螺紋的線數(shù)和旋向螺紋的線數(shù)和旋向二、螺紋副的受力關(guān)系、效率和自

3、鎖二、螺紋副的受力關(guān)系、效率和自鎖 圓周力：擰緊時(shí)圓周力：擰緊時(shí)松開時(shí)松開時(shí)效率：擰緊時(shí)效率：擰緊時(shí)松開時(shí)松開時(shí)tan()tFF tan()tFFtantan()tan()tan自鎖條件自鎖條件式中式中: -當(dāng)量摩擦角當(dāng)量摩擦角 f arctan-當(dāng)量摩擦系數(shù)當(dāng)量摩擦系數(shù)f F-軸向力軸向力, Nf-摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)cosff 例:若螺紋的直徑和螺紋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的和牙型角螺紋升角三三 、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用對(duì)螺紋的要求：對(duì)螺紋的要求： 足夠的強(qiáng)度和良好的工藝性足夠的強(qiáng)度和良好的工藝性聯(lián)接螺紋：聯(lián)接螺紋：自鎖自鎖管管 螺螺 紋：紋：緊密性、氣

4、密性緊密性、氣密性傳動(dòng)螺紋：傳動(dòng)螺紋：效率高效率高調(diào)整螺紋：調(diào)整螺紋：精度高精度高起重螺紋：起重螺紋：效率高、自鎖性好效率高、自鎖性好螺紋的分類：螺紋的分類：按牙形：按牙形：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋螺紋、管螺紋按母體形狀：按母體形狀：圓柱螺紋、圓錐螺紋圓柱螺紋、圓錐螺紋1 、普通螺紋、普通螺紋自鎖性能好-牙根強(qiáng)度高-傳動(dòng)效率低-大大且 小大且 小故用于連接細(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：粗牙：常用常用細(xì)牙的缺點(diǎn)：細(xì)牙的缺點(diǎn)：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細(xì)牙：細(xì)牙：自鎖性能

5、更好。常用于承受沖擊、振動(dòng)及變自鎖性能更好。常用于承受沖擊、振動(dòng)及變載荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中。載荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中。粗牙細(xì)牙細(xì)牙螺紋的自鎖性能好？例：用于連接的螺紋牙型為三角形，主要是因?yàn)槿切温菁y 。A、傳動(dòng)效率高 B、防振性好C、牙根強(qiáng)度高，自鎖性能好 當(dāng)螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖性能A、好 B、差 C、相同AC2 、矩形螺紋矩形螺紋特點(diǎn)：特點(diǎn)：牙形為正方形，牙形為正方形， =0 ，所以效率高，用于傳動(dòng)，所以效率高，用于傳動(dòng), ,牙根強(qiáng)度弱，加工困難，常被梯形螺紋代替。牙根強(qiáng)度弱，加工困難，常被梯形螺紋代替。3 、梯

6、形螺紋、梯形螺紋特點(diǎn)：特點(diǎn)： =2 =30 。比矩形螺紋效率略低。比矩形螺紋效率略低。 牙根強(qiáng)度高，易于對(duì)中，易于制造，剖分螺母可消除牙根強(qiáng)度高，易于對(duì)中，易于制造，剖分螺母可消除間隙，在螺旋傳動(dòng)中有廣泛應(yīng)用。間隙，在螺旋傳動(dòng)中有廣泛應(yīng)用。4、 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作邊工作邊 =3 ，非工作邊，非工作邊 =30 ，便于加工。，便于加工。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)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), ,能承受較大的載荷能承受較大的載荷, ,但只能用于單向傳動(dòng)。但只能用于單向傳動(dòng)。5 、圓柱管螺紋、圓柱管螺紋 特點(diǎn)：特點(diǎn)：用于管件連接的三角螺紋，用

7、于管件連接的三角螺紋， =55 螺紋面間沒有間隙，密封性好，適用于壓強(qiáng)在螺紋面間沒有間隙，密封性好，適用于壓強(qiáng)在1.61.6MPaMPa以下的連接。以下的連接。6、 圓錐管螺紋圓錐管螺紋特點(diǎn)：特點(diǎn)：螺紋均布在錐度為螺紋均布在錐度為1:16的管上的管上, =55 或或60 螺紋面間沒有間隙，不用填料，靠牙變形，密封性好，適螺紋面間沒有間隙，不用填料，靠牙變形，密封性好，適用于高溫、高壓的連接。用于高溫、高壓的連接。 普通螺栓連接普通螺栓連接 絞制孔螺栓連接絞制孔螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接 螺栓和孔壁有間隙孔螺栓和孔壁有間隙孔的加工精度低。的加工精度低。絞制孔螺栓連接絞制孔螺栓連接螺桿與孔用

8、過渡配合，螺桿與孔用過渡配合，承受軸向載荷孔需精承受軸向載荷孔需精制。制?？善鸲ㄎ蛔饔?。可起定位作用。5.2 螺紋連接的基本類型與標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋連接的基本類型與標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件一一 、螺紋連接的基本類型、螺紋連接的基本類型1、 螺栓連接螺栓連接 特點(diǎn)：特點(diǎn)：被連接件不宜做成通孔。被連接件不宜做成通孔。不宜經(jīng)常拆卸。不宜經(jīng)常拆卸。擰入深度：擰入深度：鋼或青銅：鋼或青銅：H=d鑄鑄 鐵：鐵：H=1.251.5d鋁鋁 合合 金：金： H=1. 52.5d2、 螺釘連接螺釘連接特點(diǎn)：特點(diǎn)：被連接件不宜做被連接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常拆卸成通孔又需要經(jīng)常拆卸或用螺釘無法安裝。或用螺釘無法安裝。擰入深度

9、：擰入深度：鋼或青銅：鋼或青銅：H=d鑄鑄 鐵：鐵：H=1.251.5d鋁鋁 合合 金：金： H=1. 52.5d3、雙頭螺柱連接、雙頭螺柱連接 4 、緊定螺釘連接、緊定螺釘連接旋入被連接件的螺紋旋入被連接件的螺紋孔中，頂住另一被連孔中，頂住另一被連接件的表面或凹坑。接件的表面或凹坑。固定兩個(gè)零件或傳遞固定兩個(gè)零件或傳遞不大的力矩。不大的力矩。5、其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接地腳螺栓吊環(huán)螺釘T型槽螺栓例：當(dāng)兩個(gè)被連接件之一太厚，不宜制成通孔，且連接不需要經(jīng)常拆卸時(shí)，往往采用A、螺栓連接 B、螺釘連接C、雙頭螺柱連接 D、緊定螺釘連接B二二 、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件各種螺栓各種螺栓雙頭螺柱雙頭

10、螺柱各種螺釘各種螺釘各種螺釘各種螺釘緊定螺釘?shù)念^部緊定螺釘?shù)念^部和末端和末端各種螺母與墊片各種螺母與墊片三三 、螺紋連接零件常用材料和機(jī)械性能等級(jí)、螺紋連接零件常用材料和機(jī)械性能等級(jí)1、常用材料：、常用材料：普通連接：普通連接：低碳鋼，中碳鋼，如低碳鋼，中碳鋼，如:Q215、Q235和和10、15、35、45號(hào)鋼。號(hào)鋼。變載荷或有沖擊、振動(dòng)的重要連接：變載荷或有沖擊、振動(dòng)的重要連接：合金鋼，如合金鋼，如: 40 Cr、15MnVB、30CrMnSi。螺母材料一般較相配合的螺栓的硬度低螺母材料一般較相配合的螺栓的硬度低2040HBS。2、螺栓、螺釘、螺柱、螺母性能等級(jí)、螺栓、螺釘、螺柱、螺母性能

11、等級(jí)例：螺栓強(qiáng)度等級(jí)為6.8級(jí)，其數(shù)字6.8代表（ ）A、對(duì)螺栓材料的強(qiáng)度要求 B、對(duì)螺栓的制造精度要求C、對(duì)螺栓強(qiáng)度和制造精度的要求螺栓強(qiáng)度等級(jí)為6.8級(jí)，則該螺栓材料的最小屈服極限近似為（ ）A、480MPa B、6 MPa C、8 MPa D、0.8 MPaAA5.3 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊1、預(yù)緊的作用：、預(yù)緊的作用：預(yù)緊可使連接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力預(yù)緊可使連接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F的的作用，以防止連接受載后被連接件之間出現(xiàn)間隙或橫作用，以防止連接受載后被連接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松。向滑移。預(yù)緊也可以防松。2、控制預(yù)緊力的目的：、控制預(yù)緊力的

12、目的：預(yù)緊力過大，會(huì)使連接超載。預(yù)緊力過大，會(huì)使連接超載。預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致連接失效。預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致連接失效。重要的螺栓應(yīng)控制預(yù)緊力。重要的螺栓應(yīng)控制預(yù)緊力。擰緊螺母時(shí)的力矩和預(yù)緊力擰緊螺母時(shí)的力矩和預(yù)緊力3、擰緊力矩和預(yù)緊力的計(jì)算、擰緊力矩和預(yù)緊力的計(jì)算21TTT2)tan(21dFT20213031231dDdDFfTdFkdFdDdDdfddTt20213031232)tan(21克服螺紋副的摩擦力矩克服螺紋副的摩擦力矩螺母與支承面的摩擦力矩螺母與支承面的摩擦力矩?cái)Q緊力矩?cái)Q緊力矩20213031232)tan(21dDdDdfddktdFT2 . 0dTF2 . 0 當(dāng)鋼制螺紋當(dāng)

13、鋼制螺紋M10M68時(shí)，由螺紋幾何關(guān)系和時(shí)，由螺紋幾何關(guān)系和摩擦系數(shù)可得：摩擦系數(shù)可得：2 . 0tk故：故：擰緊力矩系數(shù)擰緊力矩系數(shù)4、裝配時(shí)控制預(yù)緊力的方法、裝配時(shí)控制預(yù)緊力的方法測力矩扳手測力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手5.4 螺紋連接的防松螺紋連接的防松一一 、摩擦防松、摩擦防松1 、雙螺母、雙螺母在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，保證摩擦力。保證摩擦力。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便?？煽啃圆桓??？煽啃圆桓?。用于平穩(wěn)、低速、重載。用于平穩(wěn)、低速、重載。2 、彈簧墊圈、彈簧墊圈彈力保持一定壓力彈力保持一定壓力切口尖端逆向。切口尖端逆向。3 、鎖緊螺母、鎖緊螺母鑲

14、嵌彈性環(huán)或尼龍圈鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈擠入螺紋中橢圓口螺擠入螺紋中橢圓口螺母。母。二、二、 機(jī)械防松機(jī)械防松 1 、開口銷與六角開槽螺母、開口銷與六角開槽螺母2 、止動(dòng)墊圈、止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈3 、串聯(lián)鋼絲、串聯(lián)鋼絲三、三、 永久防松永久防松焊接焊接 沖點(diǎn)沖點(diǎn) 涂膠涂膠5.5 單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算一一 、松螺栓連接松螺栓連接421dFMPa41Fd mm7 . 12 . 1s強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件 或或許用應(yīng)力許用應(yīng)力MPa二二 、緊螺栓連接、緊螺栓連接1 、受橫向載荷的緊螺栓連接受橫向載荷的緊螺栓連接 （1） 普通螺栓連接普通螺栓連接靠接合面的摩擦力靠接合面的摩擦力傳遞外

15、力傳遞外力螺栓既受拉應(yīng)力又螺栓既受拉應(yīng)力又受扭剪應(yīng)力受扭剪應(yīng)力214dF12213122)tan(4162)tan(dddFddFWTt對(duì)于常用的對(duì)于常用的M10M68的普通螺栓的普通螺栓5 . 0拉應(yīng)力拉應(yīng)力剪應(yīng)力剪應(yīng)力螺栓的當(dāng)量應(yīng)力（第四強(qiáng)度理論）螺栓的當(dāng)量應(yīng)力（第四強(qiáng)度理論）3 . 1)5 . 0( 332222e螺栓的強(qiáng)度條件為：螺栓的強(qiáng)度條件為：3 . 1421dFeMPa3 . 141Fd校核公式：校核公式：設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：說明：1.單線三角螺紋1.3，矩形螺紋1.2，梯形螺紋1.252、1.3（1.25、1.2）必須乘在擰緊時(shí)所產(chǎn)生的軸 向力上。3、 為減少螺栓上的載荷，可采

16、用套、鍵、銷等 各種抗剪件來承受橫向載荷。當(dāng)所需預(yù)緊力很大時(shí)，為了減小螺栓尺寸，采用套當(dāng)所需預(yù)緊力很大時(shí)，為了減小螺栓尺寸，采用套筒、鍵、銷來承受橫向載荷。筒、鍵、銷來承受橫向載荷。2 、受軸向工作載荷的緊螺栓連接受軸向工作載荷的緊螺栓連接汽缸蓋的連接汽缸蓋的連接（1 1） 受力分析受力分析( (見動(dòng)畫見動(dòng)畫) )螺栓受力螺栓受力被連接件受力被連接件受力FCCCFFmBB0FCCCFFmBm 螺栓的相對(duì)剛度螺栓的相對(duì)剛度剩余預(yù)緊力剩余預(yù)緊力0 F（2）靜強(qiáng)度計(jì)算）靜強(qiáng)度計(jì)算3 . 14210dF3 . 1401FdMPamm式中式中 緊螺栓連接的許用拉應(yīng)力緊螺栓連接的許用拉應(yīng)力校核公式：校核公

17、式：設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：（3）疲勞強(qiáng)度計(jì)算）疲勞強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于受變載荷的對(duì)于受變載荷的螺栓連接，按靜螺栓連接，按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)尺寸后，強(qiáng)度設(shè)計(jì)尺寸后，還需進(jìn)行疲勞強(qiáng)還需進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。度校核。疲勞強(qiáng)度條件為疲勞強(qiáng)度條件為amBBadFCCC221amaSKk1式中式中K有效應(yīng)力集中系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)mk螺紋制造工藝系數(shù)螺紋制造工藝系數(shù) 尺寸系數(shù)尺寸系數(shù)aS安全系數(shù)安全系數(shù)1螺栓材料的對(duì)稱拉壓疲勞極限螺栓材料的對(duì)稱拉壓疲勞極限210max4dF21min4dF受剪螺栓連接受剪螺栓連接-鉸制孔螺栓連鉸制孔螺栓連接接 螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為:420mdFs螺栓與孔壁的擠壓強(qiáng)度條

18、件為：螺栓與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：psphdFmin0MPaMPa0d螺栓抗剪面直徑，螺栓抗剪面直徑，mm式中式中m 螺栓抗剪面數(shù)目螺栓抗剪面數(shù)目minh螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度 mm，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使0min25. 1dh螺栓的許用剪切應(yīng)力，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，螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa三、三、 螺栓連接的許用應(yīng)力螺栓連接的許用應(yīng)力螺栓許用剪應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力螺栓許用剪應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力5.6 螺栓組連接設(shè)計(jì)螺栓組連接設(shè)計(jì)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)1 、連接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計(jì)成軸對(duì)

19、稱的簡單、連接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡單幾何形狀幾何形狀2、 螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓連接承受彎矩或扭矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置靠近接合面的邊緣3 、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距扳手空間扳手空間4、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng) 取取4, 6, 8等等偶數(shù)，以便鉆孔時(shí)在圓周上分度和畫線偶數(shù)，以便鉆孔時(shí)在圓周上分度和畫線5 、避免螺栓承受偏心載荷避免螺栓承受偏心載荷產(chǎn)生偏心載荷的原因產(chǎn)生偏心載荷的原因斜墊圈的應(yīng)用斜墊圈的應(yīng)用凸面和沉頭座的應(yīng)用凸面和沉頭座的應(yīng)用避免偏載的結(jié)構(gòu)避免偏載的結(jié)構(gòu)

20、二、二、 螺栓組連接的受力分析螺栓組連接的受力分析 1 、受軸向載荷、受軸向載荷Q的螺栓組連接的螺栓組連接zQF 設(shè)定有設(shè)定有z個(gè)螺栓個(gè)螺栓則：單個(gè)螺栓受外力則：單個(gè)螺栓受外力Q2 、受橫向載荷、受橫向載荷R的螺栓組連接、的螺栓組連接、（1） 普通螺栓連接普通螺栓連接RKmzFfffmzRKFf式中：式中： f 接合面間摩擦系數(shù)接合面間摩擦系數(shù) m 接合面數(shù)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(shí)不考慮摩擦系數(shù)不穩(wěn)定及靠摩擦傳力有時(shí)不可靠而引入的可靠性系數(shù)可靠而引入的可靠性系數(shù) 一般一般Kf =1.11.3(2) 用絞制孔螺栓連接用絞制孔螺栓連接zRFRzFss螺栓受力：螺栓受力：剪

21、切力剪切力Fs3、受旋轉(zhuǎn)力矩、受旋轉(zhuǎn)力矩 T 的螺栓組連接的螺栓組連接(1) 采用普通螺栓連接時(shí)，靠預(yù)緊后在接合面上各采用普通螺栓連接時(shí)，靠預(yù)緊后在接合面上各螺栓處摩擦力對(duì)形心的力矩之和平衡外加力矩螺栓處摩擦力對(duì)形心的力矩之和平衡外加力矩T。式中式中: r1 、r2、. rz 各螺栓中心至螺栓各螺栓中心至螺栓 組形組形 心心O的距離的距離 Kf 可靠性系數(shù)可靠性系數(shù) f 接合面間摩擦系數(shù)接合面間摩擦系數(shù)ziifzffzrfTKrrrfTKFTKrFfrFfrFf1)2121.(.（2）采用絞制孔用螺栓連接時(shí)，忽略接合面上的摩）采用絞制孔用螺栓連接時(shí)，忽略接合面上的摩擦力，外加力矩擦力，外加力矩

22、T靠螺栓所受剪力對(duì)底板旋轉(zhuǎn)中心靠螺栓所受剪力對(duì)底板旋轉(zhuǎn)中心的力矩之和來平衡。的力矩之和來平衡。ziizssssszszszsszszssrTrrrrTrFFFFFTrrrrFrFrFrFTrFrFrF12max2222118541max222211122112211.).(.4、 受傾覆力矩受傾覆力矩M的螺栓組連接的螺栓組連接ziizzzzzLMLFLLLMLFFLFLFLFMLFLFLF12maxmax22221110122112211. 受傾覆力矩的螺栓組連接除要求螺栓強(qiáng)度足夠受傾覆力矩的螺栓組連接除要求螺栓強(qiáng)度足夠外，還應(yīng)保證接合面既不出縫隙也不被壓饋。外，還應(yīng)保證接合面既不出縫隙也不被

23、壓饋。接合面右端應(yīng)滿足：接合面右端應(yīng)滿足：ppppppWMAFzmaxmaxmaxMPaMPa （5-39）左端應(yīng)滿足：左端應(yīng)滿足：00minmaxminWMAFzppppMPaMPa （5-41）由式由式5-39，5-41求得預(yù)緊力求得預(yù)緊力F，并取兩者較大值并取兩者較大值,和和工作拉力工作拉力Fmax求得作用在螺栓上的總拉力求得作用在螺栓上的總拉力F0后，再后，再求出所需螺栓直徑。求出所需螺栓直徑。200O200Q2001234例1ONQ20000FF6 . 0 F吊環(huán)受拉力尺寸如圖。設(shè)剩余預(yù)緊力為螺栓所受的軸向工作載荷。0F MPa180求螺栓所受的總拉力并計(jì)算確定螺栓直徑(螺栓材料的許

24、用拉伸應(yīng)力)；mmd376. 8115. 0f2 . 1sKMPas360 3SmaxR一牽曳鉤用2個(gè)M10()的普通螺栓固定于機(jī)體上，可靠性系數(shù)，螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為6.6級(jí)，屈服極限，許用安全系數(shù)試計(jì)算螺栓組連接允許的最大牽引力例2如圖所示。已知結(jié)合面間摩擦系數(shù)牽引力RNR5000NQ1600025. 0mbbCCC15. 0f2 . 1sKMPas640min 2S1d一支架與機(jī)座用4個(gè)普通螺栓連接，所受外載荷分別為橫向載荷，軸向載荷，已知螺栓的相對(duì)剛度結(jié)合面間摩擦系數(shù)，可靠性系數(shù)，最小屈服極限，許用安全系數(shù)試計(jì)算該螺栓小徑的計(jì)算值。例3，螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為8.8級(jí)RRNQF4000416

25、0004(1)計(jì)算螺栓的軸向工作載荷解：F FRKfFS 4（2)計(jì)算螺栓的預(yù)緊力由于有軸向載荷的作用，接合面間的壓緊力為剩余預(yù)緊力，故有FCCCFFmbb1 聯(lián)立解上述兩式，則得NFCCCfRKFmbb 0115. 0450002 . 1141dMPas640min 2S MPaSs3202640min140001000130000FCCCFFmbb mmFd510. 8320140003 . 143 . 14012.計(jì)算螺栓的小徑計(jì)算螺栓的小徑螺栓材料的機(jī)械性能級(jí)別為8.8級(jí)，其最小屈服極限安全系數(shù)故其許用拉伸應(yīng)力而 所以 mmD400mmD500012. 0f2

26、 . 1sKNQ50000 MPa100 起重卷筒與大齒輪用8個(gè)普通螺栓連接在一起，已知卷筒直徑，螺栓分布圓直徑，接合面間摩擦系數(shù)，可靠性系數(shù)，起重鋼索拉力螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力試設(shè)計(jì)該螺栓組的螺栓直徑例40D0DQTmmNDQT71024005000021.計(jì)算旋轉(zhuǎn)力矩FTKDzfFS2002zfDTKFS2.計(jì)算螺栓所需要的預(yù)緊力由 得mmNF50005002 . 08102 . 127 13 . 14Fd mmFd768.2810050003 . 143 . 1413.確定螺栓直徑例5210500100100210210280OOKNP618030420 MPaP60 3Sf2 . 1f

27、K2 . 0mbbcccKNP6有一軸承托架用4個(gè)普通螺栓固聯(lián)于鋼立柱上，托架材料，螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為6.6級(jí)，結(jié)合面間摩擦系數(shù)=0.15，螺栓相對(duì)剛度，載荷設(shè)計(jì)此螺栓組連接。為HT150，許用擠壓應(yīng)力許用安全系數(shù)可靠性系數(shù)PPxPyNPPy519630cos600030cosNPPx300030sin600030sinmmNPPMyx610722. 2420519618030004201801.螺栓組受力分析載荷P可分解為：橫向載荷：(鉛垂向下)(水平向右)軸向載荷：傾覆力矩：(1)確定受力最大螺栓的橫向工作載荷。首先確定在軸向載荷作用下，每個(gè)螺栓受到的軸向工作載荷NPFxP75043000

28、4MNLMLFiLM3240210421010722. 226412maxNFFFMP39903240750然后確定在傾覆力矩的作用下，每個(gè)螺栓受到的軸向工作載荷為顯然，上部螺栓受力最大，其軸向工作載荷為(2)確定螺栓的預(yù)緊力F預(yù)緊力的大小應(yīng)能保證接合面在橫向載荷的作用下不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)預(yù)緊力使接合面產(chǎn)生正壓力，而軸向載荷使正壓力減小托架不下滑的條件式為：ysPKfF 4PmbbmFCCCFFFF)1 ( ySPmbbPKFCCCFf 14PmbbySFCCCfPKF14而 所以 NF109927502 . 0115. 0451962 . 1F011minWMCCCAPCCCAzFmbbxmbb

29、p 由接合面不分離條件計(jì)算預(yù)緊力 NF7 .40866160010618. 910722. 230002 . 014166 pmbbxmbbpWMCCCAPCCCAzF11max 由托架下部不被壓潰條件計(jì)算預(yù)緊力(鋼立柱抗擠壓強(qiáng)度高于鑄鐵托架)由 AWMPCCCAzFxmbbp11 p pNF3 .9211136160010618. 910722. 230002 . 01616006066式中 托架材料的許用擠壓應(yīng)力，=60MPa。綜合以上三方面計(jì)算，取NF11000 0FNFCCCFFmbb1179839902 . 01100002.計(jì)算螺栓的總拉力3.確定螺栓直徑 013 . 14Fdmm

30、d757.12120117983 . 141查GB1961981，取M16（mmmmd757.12835.131）強(qiáng)度級(jí)別為6.6級(jí)，得 3360SMPaS，所以 MPaSS1203360知識(shí)點(diǎn)1.對(duì)普通螺栓連接可按軸向或（和）傾覆力矩確定螺栓的工作拉力； 按橫向載荷或(和）轉(zhuǎn)矩確定連接所需的預(yù)緊力，然后求出螺栓 的總拉力。還需校核接合面的擠壓應(yīng)力。2.對(duì)鉸制孔用螺栓則按橫向載荷或（和）轉(zhuǎn)矩計(jì)算螺栓的工作剪力 求得受力最大的螺栓及其所受的剪力后，再進(jìn)行單個(gè)螺栓連接的 強(qiáng)度計(jì)算。3.對(duì)有緊密性要求的螺栓組連接，其預(yù)緊力可能有保證緊密性 的條件確定。5.7 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的

31、措施一一 、改善螺紋牙上載荷的分配、改善螺紋牙上載荷的分配均載螺母均載螺母1設(shè)計(jì)時(shí)盡可能使螺母也受拉，以便使螺母和螺桿的變形相一致。均載螺母均載螺母2鋼絲螺套鋼絲螺套二、提高疲勞強(qiáng)度二、提高疲勞強(qiáng)度1 減小應(yīng)力幅減小應(yīng)力幅減小螺栓剛度減小螺栓剛度螺母下加彈性元件、中空螺桿、減小螺桿直徑螺母下加彈性元件、中空螺桿、減小螺桿直徑增大被連接件剛度增大被連接件剛度去掉彈性密封墊、加密封環(huán)去掉彈性密封墊、加密封環(huán)2 減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中5.8 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)一一 、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用螺旋傳動(dòng)按其類型可分為：螺旋傳動(dòng)按其類型可分為： 調(diào)整螺旋：調(diào)整螺旋：如機(jī)床進(jìn)給的微調(diào)螺旋如

32、機(jī)床進(jìn)給的微調(diào)螺旋 傳力螺旋：傳力螺旋：如千斤頂如千斤頂 傳動(dòng)螺旋：傳動(dòng)螺旋：如機(jī)床絲杠如機(jī)床絲杠螺旋傳動(dòng)按其螺紋間摩擦性質(zhì)的不同螺旋傳動(dòng)按其螺紋間摩擦性質(zhì)的不同,可分為可分為: 滑動(dòng)螺旋：滑動(dòng)螺旋：滑動(dòng)摩擦，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，滑動(dòng)摩擦，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，應(yīng)用最廣。應(yīng)用最廣。 滾動(dòng)螺旋：滾動(dòng)螺旋：滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦 靜壓螺旋：靜壓螺旋：液體摩擦液體摩擦滑動(dòng)螺旋牙形：滑動(dòng)螺旋牙形：多用梯形螺紋多用梯形螺紋,重載起重螺旋也有用鋸齒形螺紋重載起重螺旋也有用鋸齒形螺紋, 對(duì)對(duì)效率要求高時(shí)可用矩形螺紋。效率要求高時(shí)可用矩形螺紋。滾珠絲杠滾珠絲杠螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用螺旋千斤頂螺旋千斤頂螺旋傳動(dòng)的

33、應(yīng)用螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用螺旋受力：螺旋受力：滑動(dòng)螺旋工作時(shí)，螺桿承受軸向載荷和轉(zhuǎn)矩；螺滑動(dòng)螺旋工作時(shí)，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。桿和螺母的螺紋牙承受擠壓、彎曲和剪切?；瑒?dòng)螺旋的失效形式有：滑動(dòng)螺旋的失效形式有：螺紋磨損，螺紋磨損，螺桿斷裂，螺桿斷裂，螺紋牙根剪斷和彎斷，螺紋牙根剪斷和彎斷，受壓螺桿很長時(shí)還可能失穩(wěn)。受壓螺桿很長時(shí)還可能失穩(wěn)。二二 、滑動(dòng)螺旋的失效形式和材料、滑動(dòng)螺旋的失效形式和材料螺桿的材料：螺桿的材料：要求有足夠的強(qiáng)度，常用要求有足夠的強(qiáng)度，常用35、45號(hào)鋼號(hào)鋼;需經(jīng)熱處理以達(dá)需經(jīng)熱處理以達(dá)到高硬度的重要螺桿，則常用合金鋼，如到高硬度的重要螺

34、桿，則常用合金鋼，如65Mn、40Cr、T12、20CrMnTi等。等。螺母材料：螺母材料：除要有足夠的強(qiáng)度外，還要求在與螺桿配合時(shí)摩擦系除要有足夠的強(qiáng)度外，還要求在與螺桿配合時(shí)摩擦系數(shù)小和耐磨。數(shù)小和耐磨。常用材料有鑄造青銅，如常用材料有鑄造青銅，如ZCuSn10Pb1, ZCuSn5Pb5Zn5螺母材料選用：螺母材料選用：重載低速使用強(qiáng)度較高的鑄造青銅重載低速使用強(qiáng)度較高的鑄造青銅ZCuAl10Fe3或鑄造黃或鑄造黃銅銅ZCuZn25Al6Fe3Mn3 。低速不重要的螺旋傳動(dòng)也可用耐磨鑄鐵或灰鑄鐵。低速不重要的螺旋傳動(dòng)也可用耐磨鑄鐵或灰鑄鐵。三、滑動(dòng)螺旋的設(shè)計(jì)計(jì)算三、滑動(dòng)螺旋的設(shè)計(jì)計(jì)算1

35、、耐磨性計(jì)算、耐磨性計(jì)算 耐磨性計(jì)算主要是限制螺耐磨性計(jì)算主要是限制螺紋工作表面的壓強(qiáng)，以防止紋工作表面的壓強(qiáng)，以防止過度磨損。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，螺母旋合高度為螺母旋合高度為H、螺距為螺距為p，螺紋旋合圈數(shù)為螺紋旋合圈數(shù)為Z=H/p、螺紋工作高度為螺紋工作高度為h、承壓面積為承壓面積為A，螺紋工作面上的壓螺紋工作面上的壓強(qiáng)為強(qiáng)為 ps。則螺紋的耐磨性條件為：則螺紋的耐磨性條件為：22phHdFphZdFAFpsMPa若按耐磨性條件設(shè)計(jì)螺紋中若按耐磨性條件設(shè)計(jì)螺紋中徑徑d2時(shí)，可引用系數(shù)時(shí)，可引用系數(shù)2dH以消去以消去H2phFpdmm對(duì)于矩形和梯形螺紋，對(duì)于矩形和梯形螺紋，h=0.5p, 則則8 . 02pFd對(duì)于鋸齒形螺紋，對(duì)于鋸齒形螺紋，h=0.75p, 則則65. 02pFd系數(shù)系數(shù) 的值：的值：可根據(jù)螺母結(jié)構(gòu)選定，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，取整體式螺母，磨