第五章-螺紋聯(lián)接-陸

1、第五章第五章 螺螺 紋紋 聯(lián)聯(lián) 接接 和和 螺螺 旋旋 傳傳 動(dòng)動(dòng)5 51 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)52 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松53 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算55 提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施5 50 本章引言本章引言54 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)56 螺旋傳動(dòng)和滾動(dòng)螺栓螺旋傳動(dòng)和滾動(dòng)螺栓57 鍵連接和花鍵聯(lián)接鍵連接和花鍵聯(lián)接背背 景景 螺紋件是人類最早發(fā)明的簡單機(jī)械之一。古代時(shí)候，人們利螺紋件是人類最早發(fā)明的簡單機(jī)械之一。古代時(shí)候，人們利用螺紋固定戰(zhàn)袍和鎧甲、壓榨油料和制酒。用螺紋固定戰(zhàn)袍和鎧甲、壓榨油料和制酒。 第一次工業(yè)革

2、命后，英國人發(fā)明了車床、板牙和絲錐，為螺第一次工業(yè)革命后，英國人發(fā)明了車床、板牙和絲錐，為螺紋件的大批生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。紋件的大批生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 1841年英國人惠特沃斯（年英國人惠特沃斯（Joseph Whitworth）提出了世界上第一份螺）提出了世界上第一份螺紋國家標(biāo)準(zhǔn)。紋國家標(biāo)準(zhǔn)。 1905年，英國人泰勒（年，英國人泰勒（William Taylor）發(fā)明了螺紋量規(guī)設(shè)計(jì)原理。）發(fā)明了螺紋量規(guī)設(shè)計(jì)原理。 從此英國成為世界上第一個(gè)全面掌握螺紋加工和檢測(cè)技術(shù)的國家，英制從此英國成為世界上第一個(gè)全面掌握螺紋加工和檢測(cè)技術(shù)的國家，英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)是世界上現(xiàn)行螺紋標(biāo)準(zhǔn)的祖先，英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)最早得

3、到世界范螺紋標(biāo)準(zhǔn)是世界上現(xiàn)行螺紋標(biāo)準(zhǔn)的祖先，英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)最早得到世界范圍的認(rèn)可。圍的認(rèn)可。 美國的國家螺紋（美國的國家螺紋（N）標(biāo)準(zhǔn)是在英制惠氏螺紋基礎(chǔ)上發(fā)展起）標(biāo)準(zhǔn)是在英制惠氏螺紋基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。來的。世界上第一份得到國際組織認(rèn)可的國際標(biāo)準(zhǔn)。世界上第一份得到國際組織認(rèn)可的國際標(biāo)準(zhǔn)。 米制普通螺紋（米制普通螺紋（M）來源于美制國家螺紋（）來源于美制國家螺紋（N），在歐洲大），在歐洲大陸得到廣泛使用，并納入了陸得到廣泛使用，并納入了ISO標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。生活中常見的螺紋聯(lián)接生活中常見的螺紋聯(lián)接 自行車座及車頭升降及鎖緊螺栓自行車座及車頭升降及鎖緊螺栓生活中常見的螺紋聯(lián)接生活中常見的螺紋聯(lián)接 自行車

4、輪前后軸自行車輪前后軸生活中常見的螺紋聯(lián)接及密封生活中常見的螺紋聯(lián)接及密封 水龍頭上用螺紋以及水管上管螺紋水龍頭上用螺紋以及水管上管螺紋生活中常見的螺紋傳動(dòng)生活中常見的螺紋傳動(dòng) 車用螺紋千斤頂車用螺紋千斤頂生活中常見的螺紋聯(lián)接生活中常見的螺紋聯(lián)接 汽車車輪輪轂上用的緊固螺栓汽車車輪輪轂上用的緊固螺栓工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中常見的螺紋聯(lián)接工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中常見的螺紋聯(lián)接 電氣上用于固定設(shè)備和導(dǎo)線電氣上用于固定設(shè)備和導(dǎo)線工業(yè)系統(tǒng)中常見的螺紋聯(lián)接工業(yè)系統(tǒng)中常見的螺紋聯(lián)接 液壓系統(tǒng)中用于聯(lián)接、固定、密封液壓系統(tǒng)中用于聯(lián)接、固定、密封機(jī)加工設(shè)備中常見的螺旋傳動(dòng)機(jī)加工設(shè)備中常見的螺旋傳動(dòng) 車床上進(jìn)給機(jī)構(gòu)和車螺紋用的

5、絲杠螺母車床上進(jìn)給機(jī)構(gòu)和車螺紋用的絲杠螺母塑料工業(yè)設(shè)備中使用的螺旋傳動(dòng)塑料工業(yè)設(shè)備中使用的螺旋傳動(dòng)注塑機(jī)送料機(jī)構(gòu)注塑機(jī)送料機(jī)構(gòu)機(jī)加工設(shè)備中常見的螺紋傳動(dòng)機(jī)加工設(shè)備中常見的螺紋傳動(dòng) 銑床上絲杠螺母帶動(dòng)工作臺(tái)沿軸線移動(dòng)銑床上絲杠螺母帶動(dòng)工作臺(tái)沿軸線移動(dòng)聯(lián)接聯(lián)接被聯(lián)接件被聯(lián)接件聯(lián)接件聯(lián)接件被聯(lián)接件被聯(lián)接件與與聯(lián)接件聯(lián)接件的的組合組合聯(lián)接的類型聯(lián)接的類型一、不可拆聯(lián)接一、不可拆聯(lián)接破壞聯(lián)接件或被聯(lián)接件方能拆卸的聯(lián)接。破壞聯(lián)接件或被聯(lián)接件方能拆卸的聯(lián)接。鉚接、焊接、粘接、過盈配合聯(lián)接。鉚接、焊接、粘接、過盈配合聯(lián)接。二、可拆聯(lián)接二、可拆聯(lián)接無需破壞零件方可拆卸的聯(lián)接。無需破壞零件方可拆卸的聯(lián)接。螺紋聯(lián)接

6、、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、過盈配合。螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、過盈配合。聯(lián)接件預(yù)制孔鉚釘聯(lián)接件預(yù)制孔鉚釘鉚合鉚合鉚接鉚接特點(diǎn)：工藝簡單，可靠，耐沖擊；特點(diǎn)：工藝簡單，可靠，耐沖擊； 笨重，勞動(dòng)條件差。笨重，勞動(dòng)條件差。應(yīng)用：目前用于橋梁、飛機(jī)制造。應(yīng)用：目前用于橋梁、飛機(jī)制造。被聯(lián)接件局部熔融熔化焊條填充焊縫被聯(lián)接件局部熔融熔化焊條填充焊縫冷卻冷卻焊接焊接特點(diǎn)：重量輕，強(qiáng)度高，工藝簡單。特點(diǎn)：重量輕，強(qiáng)度高，工藝簡單。 殘存焊接應(yīng)力。殘存焊接應(yīng)力。應(yīng)用：廣泛，單件生產(chǎn)周期短，成本低。應(yīng)用：廣泛，單件生產(chǎn)周期短，成本低。聯(lián)接的類型和應(yīng)用粘合劑被聯(lián)接件粘合劑被聯(lián)接件粘合劑固化粘合劑固化粘接粘接特點(diǎn)：重量輕

7、，耐腐蝕，密封好，適用于不同材料。特點(diǎn)：重量輕，耐腐蝕，密封好，適用于不同材料。 要求有一定粘接面積。要求有一定粘接面積。應(yīng)用：應(yīng)用于金屬三十多年歷史。應(yīng)用：應(yīng)用于金屬三十多年歷史。聯(lián)接的類型和應(yīng)用聯(lián)接的類型和應(yīng)用粘接應(yīng)用例粘接應(yīng)用例粘接的蝸輪粘接的蝸輪被聯(lián)接件粘接表面涂膠粘劑，經(jīng)固化。被聯(lián)接件粘接表面涂膠粘劑，經(jīng)固化。粘接的管道粘接的管道粘接的管件粘接的管件聯(lián)接的類型和應(yīng)用聯(lián)接的類型和應(yīng)用被聯(lián)接件（包容件與被包容件）間存在過被聯(lián)接件（包容件與被包容件）間存在過 盈量，二者裝配后產(chǎn)生壓盈量，二者裝配后產(chǎn)生壓力，工作時(shí)靠摩擦力傳遞載荷。力，工作時(shí)靠摩擦力傳遞載荷。過盈配合聯(lián)接過盈配合聯(lián)接特點(diǎn)：結(jié)

8、構(gòu)簡單，定心性好，對(duì)軸無削弱，耐沖擊性能好。表面精度要求高。過特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，定心性好，對(duì)軸無削弱，耐沖擊性能好。表面精度要求高。過 盈量小時(shí)用壓入法裝配，大時(shí)用溫差法裝配。盈量小時(shí)用壓入法裝配，大時(shí)用溫差法裝配。應(yīng)用：輕載，定心要求高，不能對(duì)軸有削弱之場合。應(yīng)用：輕載，定心要求高，不能對(duì)軸有削弱之場合。過盈量過盈量壓入法，溫差法壓入法，溫差法聯(lián)接的類型和應(yīng)用聯(lián)接的類型和應(yīng)用螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接被聯(lián)接件螺紋緊固件（擰緊）。被聯(lián)接件螺紋緊固件（擰緊）。聯(lián)接的類型和應(yīng)用聯(lián)接的類型和應(yīng)用鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接被聯(lián)接件鍵（定位，傳遞扭矩）被聯(lián)接件鍵（定位，傳遞扭矩）聯(lián)接的類型和應(yīng)用聯(lián)接的類型和應(yīng)用銷聯(lián)接銷聯(lián)接被聯(lián)接

9、件銷（定位，傳遞不大的載荷）。被聯(lián)接件銷（定位，傳遞不大的載荷）。聯(lián)接的類型和應(yīng)用聯(lián)接的類型和應(yīng)用51 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)定義定義：利用螺紋緊固件或被聯(lián)接件上制成的螺紋構(gòu)成的利用螺紋緊固件或被聯(lián)接件上制成的螺紋構(gòu)成的 可拆聯(lián)接?？刹鹇?lián)接。目的目的：正確選用各種螺紋及其聯(lián)接件（一般屬于標(biāo)準(zhǔn)件），正確選用各種螺紋及其聯(lián)接件（一般屬于標(biāo)準(zhǔn)件）， 并在需要的情況進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。并在需要的情況進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。作用作用：將各零件聯(lián)接在一起構(gòu)成一臺(tái)可以拆卸的機(jī)器或部件。將各零件聯(lián)接在一起構(gòu)成一臺(tái)可以拆卸的機(jī)器或部件。特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，聯(lián)接可靠性高，應(yīng)用范圍廣。結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，聯(lián)

10、接可靠性高，應(yīng)用范圍廣。1）螺紋的形成及主要參數(shù)）螺紋的形成及主要參數(shù)d2螺旋線螺旋線一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線 等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺螺 紋紋一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該 圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋2）螺紋的分類）螺紋的分類按螺紋的按螺紋的牙型牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋按螺紋的按螺紋的旋向旋向右旋螺右旋螺左旋螺左旋螺按螺旋線的按螺旋線的根數(shù)根數(shù)分分按

11、回轉(zhuǎn)體的按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面內(nèi)外表面分分按螺旋的按螺旋的作用作用分分按按母體形狀母體形狀分分外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330牙形角：牙形角： 普通螺紋普通螺紋 600用于普通聯(lián)接用于普通聯(lián)接 英制螺紋英制螺紋 550用于管螺紋用于管螺紋效率低，自鎖性效率低，自鎖性好，廣泛用于聯(lián)好，廣泛用于聯(lián)接。接。效率高，強(qiáng)度低，效率高，強(qiáng)度低，精制難，應(yīng)用受精制難，應(yīng)用受限，未標(biāo)準(zhǔn)化。限，未標(biāo)準(zhǔn)化。效率、強(qiáng)度均高于效率

12、、強(qiáng)度均高于梯形螺紋。梯形螺紋。用于傳遞單向載荷。用于傳遞單向載荷。效率略低，強(qiáng)度較效率略低，強(qiáng)度較高，是傳動(dòng)螺紋的高，是傳動(dòng)螺紋的主要形式。主要形式。螺紋的旋向螺紋的旋向右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋螺旋線的根數(shù)螺旋線的根數(shù)單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋S = 2PPSPPSS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P單線螺紋單線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面 外螺紋外螺紋 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋的作用不同螺旋的作用不同圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋管螺紋管螺紋母體形狀不同母體形狀不同(3) 中徑中徑

13、d2(1)大徑大徑d公稱直徑公稱直徑(2) 小徑小徑 d1(4) 螺距螺距P(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 (7)牙型角牙型角 tg =d2 nP d2SS = nP3）螺紋的主要幾何參數(shù)）螺紋的主要幾何參數(shù)d1d2dSPP/2P/2 4 4）螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖Fa 軸向載荷軸向載荷螺紋的擰松螺紋的擰松螺母在螺母在F和和Fa的聯(lián)合作用下，順著的聯(lián)合作用下，順著Fa等速向下運(yùn)動(dòng)。等速向下運(yùn)動(dòng)。螺紋的擰緊螺紋的擰緊螺母在螺母在F和和Fa的聯(lián)合作用下，逆著的聯(lián)合作用下，逆著Fa等速向上運(yùn)動(dòng)。等速向上運(yùn)動(dòng)。FnFRvFd2SF Favd2FFaF矩形螺

14、紋矩形螺紋 = 0F 水平推力水平推力Fn 法向反力法向反力F=f Fn 摩擦力摩擦力f ：摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)FR 總反力總反力 摩擦角摩擦角d2FFaF F=Fatg( + + ) 驅(qū)動(dòng)力矩：驅(qū)動(dòng)力矩：)(22tgFda22dFT FR + Fa + +F =0 FRFa = = + + vd2S FnF FFa + Fa :為阻力，為阻力，F(xiàn)為驅(qū)動(dòng)力，摩擦力為驅(qū)動(dòng)力，摩擦力F沿斜面朝下。沿斜面朝下。A）當(dāng)螺紋擰緊）當(dāng)螺紋擰緊(滑塊上升滑塊上升)時(shí)：時(shí)：力平衡方程：力平衡方程：FR = Fn + +F + FaFRFFR作力多邊形得：作力多邊形得：Fa ：為驅(qū)動(dòng)力，：為驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)成為阻力，摩

15、擦力成為阻力，摩擦力F沿斜面朝上。沿斜面朝上。B）當(dāng)螺紋擰松）當(dāng)螺紋擰松(滑塊下滑滑塊下滑)時(shí)：時(shí)：FRFa = - - 作力多邊形可得：作力多邊形可得： F=Fatg( - - ) 驅(qū)動(dòng)力矩：驅(qū)動(dòng)力矩：22dFT )(22tgFda FRvFFaFnF - -力平衡方程：力平衡方程：FR + Fa + +F =0 - FRFaF d2FFaF若若，則則T T為正值，其方向與螺為正值，其方向與螺 母運(yùn)動(dòng)方向相反；母運(yùn)動(dòng)方向相反；若若，則則T T為負(fù)值，其方向與預(yù)先假為負(fù)值，其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母運(yùn)動(dòng)方向相同，定的方向相反，而與螺母運(yùn)動(dòng)方向相同，成為放松螺母所需外加的驅(qū)動(dòng)力矩。成為

16、放松螺母所需外加的驅(qū)動(dòng)力矩。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，若沒有力矩時(shí)，若沒有力矩T T，螺母在，螺母在F Fa a的的作用下會(huì)運(yùn)動(dòng)嗎？作用下會(huì)運(yùn)動(dòng)嗎？不會(huì)！不會(huì)！-這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為自鎖自鎖。T TFFd2FaFFT T22dFT )(22tgFda螺母螺母螺桿螺桿軸軸線線軸線軸線螺桿螺桿螺母螺母FnFa非矩形螺紋非矩形螺紋 0矩形螺紋忽略升角的影響時(shí)有：矩形螺紋忽略升角的影響時(shí)有：Fn=Fa當(dāng)當(dāng) 0 時(shí)，摩擦力為：時(shí)，摩擦力為：nFfFaFfcosaFf costgff摩擦系數(shù)為摩擦系數(shù)為f 的非矩形螺紋所產(chǎn)生的非矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力與摩擦系數(shù)為的摩擦力與摩擦系數(shù)為f 的矩形的矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相

17、當(dāng)。螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。稱稱 為當(dāng)量摩擦角為當(dāng)量摩擦角Fa FnFa故稱故稱 f 為當(dāng)量摩擦系數(shù)。為當(dāng)量摩擦系數(shù)。引入?yún)?shù)引入?yún)?shù)f 和和 就可像矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)就可像矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)行力的分析。行力的分析。 滑塊上升：滑塊上升：) (2:) (:2tgFdTtgFFaa驅(qū)動(dòng)力矩水平推力 滑塊下降：滑塊下降：) (2) (2tgFdTtgFFaa非矩形非矩形螺旋的自鎖條件：螺旋的自鎖條件： 0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：TSFa22)(dStgFFaa當(dāng)當(dāng)一

18、定時(shí)，上式對(duì)一定時(shí)，上式對(duì)求導(dǎo)得，在求導(dǎo)得，在 =45=45- -/2/2 處效率曲線有處效率曲線有極大值。極大值。對(duì)于傳動(dòng)螺旋，一般取：對(duì)于傳動(dòng)螺旋，一般?。簩?duì)于聯(lián)接螺紋，必須?。簩?duì)于聯(lián)接螺紋，必須取： = = 5.75.7螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，有效功為螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，有效功為F Fa aS S, , 輸入功為輸入功為2T2T。f =tg=tg =0.1 =0.1自鎖極限自鎖極限2525緊固螺紋區(qū)緊固螺紋區(qū))(tgtg題題5-1：已知摩擦系數(shù)：已知摩擦系數(shù)f=0.12，在靜載荷作用下，試，在靜載荷作用下，試計(jì)算計(jì)算M12粗牙普通螺紋能否自鎖？（查螺紋標(biāo)準(zhǔn)知粗牙普通螺紋能否自鎖？（查螺紋標(biāo)準(zhǔn)知M12

19、的螺距的螺距P=1.75mm，中徑，中徑d2=10.86mm） 解：解：1.螺紋升角螺紋升角 ： 2.當(dāng)量摩擦角當(dāng)量摩擦角 ： 94. 286.1075. 1arctanarctan2dP89. 730cos12. 0arctancosarctanf得：得：可以自鎖可以自鎖5) 機(jī)械制造常用螺紋機(jī)械制造常用螺紋三角形三角形螺紋螺紋普通普通螺紋螺紋 = 60管管螺紋螺紋 = 55普通螺紋以大徑普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為中螺距最大的稱為粗牙螺紋粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋。60Pd粗牙

20、粗牙dP細(xì)牙細(xì)牙dP細(xì)牙細(xì)牙(粗牙螺紋應(yīng)用最廣粗牙螺紋應(yīng)用最廣)細(xì)牙螺紋的細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高。升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣。不耐磨易滑扣。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。用螺紋密封的管用螺紋密封的管螺紋螺紋普通細(xì)牙普通細(xì)牙螺紋螺紋管管螺紋螺紋非螺紋密封管非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁螺紋（圓柱管壁 = 55）用螺紋密封管用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁螺紋（圓錐管壁 = 55）60圓錐管圓錐管螺紋螺紋公稱直徑公稱直徑管子的公稱通徑。管子的公稱通徑。55 55 非螺紋密封的管非螺紋密封的管

21、螺紋螺紋d dd d2 2d d1 1P Pd dd d2 2d d1 1P P2梯形梯形螺紋：螺紋：梯梯 形形鋸齒形鋸齒形30330鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋:常用于傳動(dòng)。常用于傳動(dòng)。= 15 = 36) 螺紋聯(lián)接的基本類型及其緊固件螺紋聯(lián)接的基本類型及其緊固件螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接墊圈墊圈螺母螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓螺紋緊固件螺紋緊固件 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型eaal1 1l1 1螺紋余留長度螺紋余留長度l1 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓孔與螺孔與螺桿之間桿之間有間隙有間隙靜載荷靜載荷l1=(0.30

22、.5)d;變載荷變載荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1 d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1 d;螺紋伸出長度螺紋伸出長度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(36) mmd螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接d螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接座端擰入深度座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：，當(dāng)螺孔材料為：ae ee e雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d螺紋孔深度螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P;鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;參數(shù)參數(shù)l1 、e、a與螺栓相同與螺栓相同 l

23、1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2d緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘緊定螺釘螺紋緊固件螺紋緊固件 螺栓螺栓LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式雙頭螺柱雙頭螺柱dL0L1LL1 座端長度座端長度L0 螺母端長度螺母端長度螺紋緊固件螺紋緊固件螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘螺紋緊固件螺紋緊固件末端末端結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)螺母螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母螺紋緊固件螺紋緊固件墊圈墊圈平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈螺紋緊固件螺紋緊固件斜墊圈斜墊圈彈簧墊

24、圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。免擰緊螺母擦傷表面、防松。fearQftgdFTTT0221)(2)(22021vtgdQTTT螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊21TTTT T1 1克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；T T2 2克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)軸向力為設(shè)軸向力為Q Q0 0 預(yù)緊力預(yù)緊力 fe e摩擦系數(shù)；摩擦系數(shù)； 無潤滑時(shí)?。簾o潤滑時(shí)?。?fe e =0.15 =0.15rf f支撐面摩擦半徑；支撐面摩擦半徑；rf =( =(d

25、w w3 3- -d0 03 3)/3)/3(dw w2 2-d0 02 2)簡化公式：簡化公式：T 0.2 Q 0.2 Q0 0d預(yù)緊應(yīng)力：預(yù)緊應(yīng)力：=(0.5=(0.50.7) s s52 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松dd0Q Q0 0總力矩：總力矩：測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手工程上常采用工程上常采用測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手或或定力矩扳手定力矩扳手來控制預(yù)緊力來控制預(yù)緊力的大小。的大小。F F定力矩扳手定力矩扳手. . 螺紋聯(lián)接的防松及方法螺紋聯(lián)接的防松及方法1) 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母開口銷與六開口銷與六角開槽螺

26、母角開槽螺母2) 采用專門防松元件防松采用專門防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈3) 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點(diǎn)點(diǎn)沖點(diǎn)防松法沖點(diǎn)防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2) 采用專門防松元件防松采用專門防松元件防松53螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算主要失效形式：主要失效形式：螺栓拉斷螺栓拉斷螺紋壓潰或剪斷螺紋壓潰或剪斷滑扣滑扣(1)松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：4/21dFa式中式中:d1螺紋小徑螺紋小徑， mmFaFa1. 受拉螺栓聯(lián)接受拉螺栓聯(lián)接4/3 . 1210dF切應(yīng)力：切應(yīng)力：16/311dT

27、4/) (221012dFtgdd16/2) (3120ddtgF對(duì)于對(duì)于M10M64的普通螺紋，取的普通螺紋，取d2/d11.041.08和和tan0.05并取：并?。?tg = f =0.15 得：得： 0.5 當(dāng)量應(yīng)力：當(dāng)量應(yīng)力：223 ca22)5 . 0( 3強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：3 . 14/210dF拉應(yīng)力：拉應(yīng)力：(2)緊螺栓聯(lián)接緊螺栓聯(lián)接螺栓受軸向拉力螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩和摩擦力矩T的雙重作用。的雙重作用。1)只承受預(yù)緊力作用的螺栓只承受預(yù)緊力作用的螺栓 2)受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度設(shè)流體壓強(qiáng)為設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為Z，則，則缸體

28、周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：p D2/4F = =ZpFFD但是注意，螺栓的軸向載荷：但是注意，螺栓的軸向載荷：F2 F0+F 預(yù)緊狀態(tài)預(yù)緊狀態(tài)松弛狀態(tài)松弛狀態(tài)21F0F0 受載變形受載變形F1F1FFF0F0加預(yù)緊力加預(yù)緊力F0后后螺栓受拉伸長螺栓受拉伸長1被聯(lián)接件受壓縮短被聯(lián)接件受壓縮短2加載加載F后后:螺栓總伸長量增加為螺栓總伸長量增加為: 總拉力為：總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：被聯(lián)接件壓縮量減少為： 殘余預(yù)緊力減少為：殘余預(yù)緊力減少為：F1 F2F2F2=F+F1很顯然很顯然: F101) 靜載荷靜載荷 F = C時(shí)，時(shí)， F1= (0.20.6) F2

29、) 變載荷變載荷 FE C時(shí)，時(shí)，F(xiàn)1= (0.61.0) F3) 密封性要求密封性要求, F1= (1.51.8) F力力螺栓變形螺栓變形arctgCbFF2FF0FF1工作拉力：工作拉力：0F；螺栓所受總拉力：；螺栓所受總拉力：F0F2，不考慮螺紋摩擦力矩的扭轉(zhuǎn)作用，不考慮螺紋摩擦力矩的扭轉(zhuǎn)作用，螺栓危險(xiǎn)截面的最大拉應(yīng)力：螺栓危險(xiǎn)截面的最大拉應(yīng)力：4/212maxdF 最小拉應(yīng)力：最小拉應(yīng)力：（螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律是（螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律是minmin保持不變保持不變）：）：4/210mindF 21minmaxa22dFCCCmbb 按照按照min =C，校核疲勞極限：，校核疲勞極限：S

30、KKSatc )2)()(2minmin1ca 2. (1)受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度螺栓與孔之間有間隙，工作時(shí)預(yù)緊力螺栓與孔之間有間隙，工作時(shí)預(yù)緊力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C可靠性系數(shù)，常取可靠性系數(shù)，常取C=1.11.3mfCFF 0預(yù)緊力預(yù)緊力F0 ： f摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15M結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù)若取若取 f =0.15， C=1.2, m=1, 則：則：Fa 8F螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸大螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2FaFaFaFam=1m=2改進(jìn)措施：改進(jìn)措施

31、： 采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷 采用無間隙的鉸制孔螺栓采用無間隙的鉸制孔螺栓FF/2F/2FF(2).受剪螺栓聯(lián)接受剪螺栓聯(lián)接m=2420dzmF0pzdFPdF0F0m=3. 螺紋聯(lián)接件的材料和許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的材料和許用應(yīng)力一般螺紋聯(lián)接件一般螺紋聯(lián)接件 Q215 Q235 10 35 45 重要螺紋聯(lián)接件重要螺紋聯(lián)接件15Cr 40Cr 30Cr MnSi A. 螺紋聯(lián)接件的材料螺紋聯(lián)接件的材料螺栓、螺釘和螺柱按材料的螺栓、螺釘和螺柱按材料的力學(xué)性能力學(xué)性能分成分成10個(gè)等級(jí)個(gè)等級(jí), 從從 3.612.9X.Y材料屈服極限與抗拉強(qiáng)度極限的比值的材料屈

32、服極限與抗拉強(qiáng)度極限的比值的10倍倍材料抗拉強(qiáng)度極限的材料抗拉強(qiáng)度極限的1/100螺母分螺母分7個(gè)等級(jí)，從個(gè)等級(jí)，從412；選用時(shí)螺母的性能等級(jí)應(yīng)高于相配螺栓的性能等級(jí)選用時(shí)螺母的性能等級(jí)應(yīng)高于相配螺栓的性能等級(jí)B. 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力許用拉應(yīng)力：許用拉應(yīng)力：許用切應(yīng)力：許用切應(yīng)力：許用擠壓應(yīng)力：許用擠壓應(yīng)力： SSPPSS鋼鋼鑄鑄 鐵鐵PPSBBS、PSSS、分別表示材料的屈服極限和強(qiáng)度極限分別表示材料的屈服極限和強(qiáng)度極限表示螺紋聯(lián)接的安全系數(shù)表示螺紋聯(lián)接的安全系數(shù)(查表查表) SS5.4 5.4 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法1 1螺栓組

33、聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定結(jié)合面的幾何形狀及螺栓的布置方式和個(gè)數(shù)；確定結(jié)合面的幾何形狀及螺栓的布置方式和個(gè)數(shù)；2 2根據(jù)聯(lián)接受載情況，進(jìn)行受力分析；根據(jù)聯(lián)接受載情況，進(jìn)行受力分析；3 3根據(jù)螺栓受力進(jìn)行螺栓強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)螺栓受力進(jìn)行螺栓強(qiáng)度計(jì)算。1)1) 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的：合理確定聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀，及螺栓布置方式及個(gè)數(shù)；目的：合理確定聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀，及螺栓布置方式及個(gè)數(shù)；螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題 被聯(lián)接件形狀應(yīng)簡單對(duì)稱；被聯(lián)接件形狀應(yīng)簡單對(duì)稱； 根據(jù)載荷的類型合理布置螺栓位置；根據(jù)載荷的類型合理布置螺栓

34、位置； 鉸制孔用螺栓受力方向不超過鉸制孔用螺栓受力方向不超過8 8個(gè)；個(gè)； 受彎矩或扭矩時(shí)應(yīng)適當(dāng)離對(duì)稱軸遠(yuǎn)些。受彎矩或扭矩時(shí)應(yīng)適當(dāng)離對(duì)稱軸遠(yuǎn)些。布置螺栓應(yīng)留有合理的間距；布置螺栓應(yīng)留有合理的間距； 扳手空間尺寸扳手空間尺寸 壓力容器的螺栓間距壓力容器的螺栓間距同一圓周上的螺栓數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)，同組螺栓的直徑、同一圓周上的螺栓數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)，同組螺栓的直徑、 長度、材料應(yīng)相同；長度、材料應(yīng)相同；避免螺栓偏心承載。避免螺栓偏心承載。2) 2) 螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓組聯(lián)接的受力分析 目的：目的：找出受力最大的螺栓及力為強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)；找出受力最大的螺栓及力為強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)； 假設(shè)：假設(shè)： 受載后，

35、結(jié)合面保持為平面；受載后，結(jié)合面保持為平面； 一組螺栓的直徑、長度、材料和預(yù)緊力相同（即拉伸剛一組螺栓的直徑、長度、材料和預(yù)緊力相同（即拉伸剛度、剪切剛度相同）；度、剪切剛度相同）； 螺栓組的對(duì)稱中心與結(jié)合面的形心重合。螺栓組的對(duì)稱中心與結(jié)合面的形心重合。一、受軸向載荷一、受軸向載荷F FQQ的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 壓力容器螺栓組聯(lián)接，軸向載荷壓力容器螺栓組聯(lián)接，軸向載荷F FQQ作用線與螺栓軸線平作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心。設(shè)螺栓數(shù)目為行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心。設(shè)螺栓數(shù)目為z z，各螺栓，各螺栓平均受載，則每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷平均受載，則每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷

36、F F為為F=FF=FQ Q/z/z。二、受橫向載荷二、受橫向載荷F FR R的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接1. 1. 對(duì)于普通螺栓聯(lián)接：對(duì)于普通螺栓聯(lián)接：承受橫向力時(shí)，靠聯(lián)接預(yù)緊后，在結(jié)承受橫向力時(shí)，靠聯(lián)接預(yù)緊后，在結(jié)合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷。合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷。 根據(jù)聯(lián)接不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，可確定螺栓的預(yù)緊力根據(jù)聯(lián)接不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，可確定螺栓的預(yù)緊力F F0 0。 或或 式中式中 F F0 0即為每個(gè)螺栓所受的軸向工作拉力；即為每個(gè)螺栓所受的軸向工作拉力；k kf f為防滑系數(shù)，為防滑系數(shù)，k kf f=1.1=1.11.31.3；mm為結(jié)合面數(shù)；為結(jié)合面數(shù)；z z為螺栓數(shù)目。

37、為螺栓數(shù)目。 RfsFkzmF 0 mzFkFsRf 02. 2. 鉸制孔螺栓聯(lián)接：鉸制孔螺栓聯(lián)接：承受橫向載荷時(shí)，靠螺栓的擠壓、剪切承受橫向載荷時(shí)，靠螺栓的擠壓、剪切承受外載，每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力為承受外載，每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力為F FS S=F=FR R/z/z。式。式中中 z z為螺栓數(shù)目為螺栓數(shù)目三、受旋轉(zhuǎn)力矩三、受旋轉(zhuǎn)力矩T T的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 （1 1）普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 假定由假定由F F0 0在結(jié)合面內(nèi)產(chǎn)生的摩擦力為集中力，且該力與螺在結(jié)合面內(nèi)產(chǎn)生的摩擦力為集中力，且該力與螺栓中心和該組螺栓中心的連線相垂直。栓中心和該組螺栓中心的連線相垂直。 根據(jù)各力

38、對(duì)底板的靜力平衡，可求得根據(jù)各力對(duì)底板的靜力平衡，可求得F F0 0，即，即 TkrFrFrFfzsss 02010 ziisfzsfrTkrrrTkF1210 （2 2）采用鉸制孔螺栓聯(lián)接）采用鉸制孔螺栓聯(lián)接 各螺栓所受橫向工作剪力的方向與它的軸心和螺栓組對(duì)稱各螺栓所受橫向工作剪力的方向與它的軸心和螺栓組對(duì)稱中心中心O O的連線（即力臂的連線（即力臂r ri i）相垂直。假設(shè)底板為剛體，受載后接）相垂直。假設(shè)底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面，忽略聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力。根據(jù)底板合面仍保持為平面，忽略聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力。根據(jù)底板靜力平衡條件得：靜力平衡條件得： 根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件：根據(jù)變

39、形協(xié)調(diào)條件： 則受力最大的螺栓的工作剪力為：則受力最大的螺栓的工作剪力為： isisrFrF maxmaxTrFrFrFzszss 2211 ziisrTrF12maxmax 例：例：如圖鋼板厚度如圖鋼板厚度 =16mm=16mm 用用 兩個(gè)鉸制孔用螺栓固定在兩個(gè)鉸制孔用螺栓固定在機(jī)架上，機(jī)架上，F(xiàn)=5000NF=5000N，其它尺，其它尺寸如圖。板和機(jī)架材料均為寸如圖。板和機(jī)架材料均為Q235Q235。試：（試：（1 1）分析鉸制孔用螺栓的）分析鉸制孔用螺栓的失效形式失效形式 ；（2 2）分析鉸制孔用螺栓的受力）分析鉸制孔用螺栓的受力（3 3）按強(qiáng)度設(shè)計(jì)鉸制孔用螺栓）按強(qiáng)度設(shè)計(jì)鉸制孔用螺栓的

40、直徑的直徑（4 4）若用普通螺栓，計(jì)算螺栓）若用普通螺栓，計(jì)算螺栓 的直徑（的直徑（ S S=0.2=0.2，k kf f=1.1=1.1） NmmMNF6105 . 15000NFNaMFNFFSTF79067500250075002500222 4/20dFS mmFdMPaSSs24.1096790644965 . 22400 粗選粗選d=10mmd=10mm，d d0 0=11mm=11mm的六的六角頭鉸制孔用螺栓，螺母角頭鉸制孔用螺栓，螺母d=10mmd=10mm，H=8H=8。根據(jù)機(jī)架，板。根據(jù)機(jī)架，板厚及螺母厚及螺母HH選用選用l=100l=100（l l3 3=82=82， l

41、 l2 2=2=2）選用兩個(gè)選用兩個(gè)M10M10100 GB27-88100 GB27-88六角頭鉸制孔用螺栓。六角頭鉸制孔用螺栓。 MPadFMPaSSpsp9 .591211790619225.1240min0 按擠壓強(qiáng)度校核按擠壓強(qiáng)度校核mm121870100minNFkFSSf434832 .079061 .10 MPaSmmFds12022405 .24120434833 . 143 . 1401 選用兩個(gè)選用兩個(gè)M30M30（d d1 1=26.21=26.21）的六角螺栓。）的六角螺栓。 小結(jié)：小結(jié)：受復(fù)合載荷螺栓，其合力按向受復(fù)合載荷螺栓，其合力按向量相加；鉸制孔用螺栓比普通螺

42、栓尺寸量相加；鉸制孔用螺栓比普通螺栓尺寸小很多小很多。四、受翻轉(zhuǎn)力矩四、受翻轉(zhuǎn)力矩MM的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 假設(shè)假設(shè)MM作用在通過作用在通過x-xx-x軸并垂直軸并垂直于聯(lián)接接合面的對(duì)稱平面內(nèi)。于聯(lián)接接合面的對(duì)稱平面內(nèi)。力的分析：力的分析： MM未作用時(shí)，每個(gè)螺栓均受未作用時(shí)，每個(gè)螺栓均受F F0 0作作用（拉力），受用（拉力），受MM作用時(shí)，左側(cè)作用時(shí)，左側(cè)螺栓拉力加大，右側(cè)減少。螺栓拉力加大，右側(cè)減少。 單個(gè)螺栓單個(gè)螺栓地基的受力變形地基的受力變形分析：分析：為簡便起見，地基為簡便起見，地基與底板間的分布力用各螺與底板間的分布力用各螺栓中心的集中力表示。圖栓中心的集中力表示。圖中，斜線

43、中，斜線O O1 1A A表示螺栓的表示螺栓的受力受力變形線；斜線變形線；斜線OO2 2A A表示地基的受力表示地基的受力變形線。變形線。 力的計(jì)算：力的計(jì)算：根據(jù)各力對(duì)底板的靜力平衡根據(jù)各力對(duì)底板的靜力平衡 根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件：根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件： 則則: :式中式中F Fmaxmax代表最大的工作載荷，代表最大的工作載荷， 根據(jù)預(yù)緊力根據(jù)預(yù)緊力F F0 0、最大工作載荷、最大工作載荷F Fmaxmax可確定受力最大的螺栓的可確定受力最大的螺栓的總拉力總拉力F F2 2，則可進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。，則可進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 ziiiLFM1iiLFLF maxmax ziiLMLF12maxmax失效

44、分析：失效分析：緊螺栓受拉扭；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板右緊螺栓受拉扭；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板右 側(cè)壓潰。側(cè)壓潰。強(qiáng)度計(jì)算螺栓的強(qiáng)度：螺栓的強(qiáng)度：右側(cè)不壓潰：右側(cè)不壓潰：左側(cè)不分離：左側(cè)不分離：ppWMAzF0max00minWMAzFp43.1212dFca小小 結(jié)結(jié)1 1）普通螺栓聯(lián)接）普通螺栓聯(lián)接 軸向力軸向力F F可根據(jù)軸向載荷和傾覆力矩確定，預(yù)緊力可根據(jù)軸向載荷和傾覆力矩確定，預(yù)緊力F F0 0可根據(jù)可根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定，螺栓的總拉力橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定，螺栓的總拉力 2 2）鉸制孔螺栓聯(lián)接）鉸制孔螺栓聯(lián)接 根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力。求得受力最大根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定螺栓的

45、工作剪力。求得受力最大的螺栓及所受的剪力后，再進(jìn)行單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。的螺栓及所受的剪力后，再進(jìn)行單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。max02FCCCFFmbb xzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力分析螺栓組受力分析 3 3個(gè)方向，個(gè)方向，6 6種載荷：種載荷： 橫向力：橫向力：F Fx x、F Fy y 軸向力：軸向力：F Fz z 翻轉(zhuǎn)力矩：翻轉(zhuǎn)力矩：MMx x、MMy y 轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩：T Tz z受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+ +軸向載荷受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+ +旋轉(zhuǎn)力矩受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接計(jì)算時(shí)應(yīng)求出受力最大螺栓的受力55提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施承受軸

46、向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式：承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式： 疲勞斷裂疲勞斷裂容易斷裂部位：容易斷裂部位：) )降低螺栓總拉伸載荷的降低螺栓總拉伸載荷的Fa變化范圍變化范圍軸向工作載荷軸向工作載荷F的變化范圍的變化范圍: 0 F Cb +CmCbF0 F0 +F總拉伸載荷的總拉伸載荷的F2變化范圍變化范圍: Cb Cm F2變化范圍變化范圍d0.8d0.7dd1. 采用柔性結(jié)構(gòu)采用柔性結(jié)構(gòu)2. 有密封要求時(shí)，采用金屬薄墊片有密封要求時(shí)，采用金屬薄墊片 或者采用或者采用O形密封圈形密封圈宜采取措施宜采取措施:2)2)改善螺紋牙間的載荷分布改善螺紋牙間的載荷分布措施措施: 采用懸置螺母。采用懸置

47、螺母。加厚螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。加厚螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。普通螺母普通螺母加厚螺母加厚螺母螺母體螺母體螺螺栓栓桿桿懸置螺母均載原理懸置螺母均載原理 螺螺母母體體螺螺栓栓桿桿螺螺栓栓桿桿F Fa a螺螺母母體體F=FF=F1 1+F+F2 2+F+F3 3+F+F4 4+F+F5 5F F1 1FF2 2FF3 3FF4 4FF5 5螺母體螺母體F Fa a螺螺栓栓桿桿F F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2F F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2螺螺栓栓桿桿F Fa a螺螺母

48、母體體支承面不平支承面不平3)3)減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中1.1.增大過渡圓角增大過渡圓角2.2.切制卸載槽切制卸載槽r r4)4)避免或減小附加應(yīng)力避免或減小附加應(yīng)力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面被聯(lián)接件變形太大被聯(lián)接件變形太大5)5)采用特殊制造工藝采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋冷鐓頭部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高疲勞強(qiáng)度提高30%表面處理：表面處理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。提高疲勞強(qiáng)度。本本 章章 重重 點(diǎn)點(diǎn)(1)(1)了解螺紋的類型和主要參數(shù)以及螺紋聯(lián)接的基了解螺紋的類型和主要參數(shù)以及螺紋聯(lián)接的基本本 類型；類型；(2)(2)了解螺栓

49、聯(lián)接的預(yù)緊，防松和螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)、了解螺栓聯(lián)接的預(yù)緊，防松和螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)、 類型；類型；(3)(3)掌握各種聯(lián)接方式的工作原理和強(qiáng)度計(jì)算方法，掌握各種聯(lián)接方式的工作原理和強(qiáng)度計(jì)算方法， 能根據(jù)工程實(shí)際問題正確選用相應(yīng)的聯(lián)接類型并進(jìn)能根據(jù)工程實(shí)際問題正確選用相應(yīng)的聯(lián)接類型并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；行強(qiáng)度計(jì)算；(4) (4) 螺栓組設(shè)計(jì)及計(jì)算。螺栓組設(shè)計(jì)及計(jì)算。用途：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用途：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)一、螺旋傳動(dòng)的類型一、螺旋傳動(dòng)的類型 按使用要求分為三類按使用要求分為三類 1. 傳力螺旋傳力螺旋 以傳遞以傳遞動(dòng)力動(dòng)力為主，以較小的力矩產(chǎn)生較大的軸向力。為主，以較小的力矩產(chǎn)生較大的軸向力。FQTV螺旋

50、起重器螺旋起重器螺旋壓力機(jī)螺旋壓力機(jī)TFQ螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)2. 傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋 以傳遞以傳遞運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)為主，對(duì)運(yùn)動(dòng)精度要求高。為主，對(duì)運(yùn)動(dòng)精度要求高。TFQ例：車床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)例：車床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速n卡盤卡盤頂尖頂尖螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)3. 調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋 用以用以調(diào)整并固定調(diào)整并固定零部件之間的相對(duì)位置零部件之間的相對(duì)位置例：傳動(dòng)帶張緊裝置例：傳動(dòng)帶張緊裝置螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)二、螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要失效形式：主要失效形式：磨損磨損計(jì)算過程：計(jì)算過程：由耐磨性條件確定參數(shù)由耐磨性條件確定參數(shù)校核校核可能失效形式：螺桿可能失效形式：螺桿強(qiáng)度不足強(qiáng)度不足，螺桿，螺

51、桿剛度不足剛度不足而喪失穩(wěn)定，而喪失穩(wěn)定，螺紋牙螺紋牙剪斷。剪斷。1. 耐磨性計(jì)算耐磨性計(jì)算以限制壓強(qiáng)為耐磨性條件：以限制壓強(qiáng)為耐磨性條件：軸向力軸向力(N)螺紋中徑螺紋中徑(mm)螺紋牙工作高度螺紋牙工作高度(mm)參與接觸的螺紋圈數(shù)參與接觸的螺紋圈數(shù)螺紋副的許用壓強(qiáng)螺紋副的許用壓強(qiáng)p配配 對(duì)對(duì) 材材 料料許用壓強(qiáng)許用壓強(qiáng)鋼對(duì)鑄鐵鋼對(duì)鑄鐵鋼對(duì)青銅鋼對(duì)青銅淬火鋼對(duì)青銅淬火鋼對(duì)青銅速度速度V12m/mm低速低速47710101310181525MPa2phzdFpQ MPa螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)2. 螺桿強(qiáng)度校核螺桿強(qiáng)度校核載荷特征：拉（壓）扭組合載荷特征：拉（壓）扭組合軸向力軸向力FQ產(chǎn)生產(chǎn)生 驅(qū)動(dòng)

52、力矩驅(qū)動(dòng)力矩T產(chǎn)生產(chǎn)生 按第四強(qiáng)度理論，當(dāng)量應(yīng)力按第四強(qiáng)度理論，當(dāng)量應(yīng)力 e:16/34323122122 dTdFaeMPad1螺紋小徑螺紋小徑(mm); 螺桿材料許用應(yīng)力，碳素鋼螺桿材料許用應(yīng)力，碳素鋼 5080 Mpa；FQ 軸向力軸向力(N);T 扭矩，按螺桿實(shí)際受力情況確定。扭矩，按螺桿實(shí)際受力情況確定。 長度系數(shù)；長度系數(shù)； 一端固定一端自由（起重器），一端固定一端自由（起重器）， 2； 一端固定一端鉸支（壓力機(jī)），一端固定一端鉸支（壓力機(jī)）， 0.7； 兩端鉸支（傳導(dǎo)螺桿），兩端鉸支（傳導(dǎo)螺桿）， 1。螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng). 螺桿穩(wěn)定性校核螺桿穩(wěn)定性校核FaFaFaFa與其臨界載荷與

53、其臨界載荷FC有關(guān)的因素有材料、螺桿柔度（長細(xì)比）有關(guān)的因素有材料、螺桿柔度（長細(xì)比） ：ili危險(xiǎn)截面慣性半徑，危險(xiǎn)截面慣性半徑，i = d1/4 (mm);l螺桿最大工作長度，螺桿最大工作長度，(mm);1) 100時(shí)，時(shí)，材料彈性模量，鋼材：材料彈性模量，鋼材：E=2.06105 MPa危險(xiǎn)截面慣性矩，危險(xiǎn)截面慣性矩， d14 /64 mm42) 40 100時(shí)，時(shí)，細(xì)長桿在較大軸向力作用下，會(huì)喪失穩(wěn)定性。細(xì)長桿在較大軸向力作用下，會(huì)喪失穩(wěn)定性。22)( lEIFCN B 470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼：的優(yōu)質(zhì)碳素鋼：4)57. 2461(21dFC N B 370MPa的普通碳素鋼：的普通碳

54、素鋼：4)12. 1304(21dFC N螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)4. 螺紋牙的強(qiáng)度校核螺紋牙的強(qiáng)度校核可能失效形式：螺紋牙根部剪斷?？赡苁问剑郝菁y牙根部剪斷。校核公式：校核公式： DbzFaMPa參加接觸的螺紋圈數(shù)參加接觸的螺紋圈數(shù)螺紋牙根部寬度螺紋牙根部寬度 梯形螺紋梯形螺紋b=0.65P 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋b=0.74P螺母大徑或螺桿小徑螺母大徑或螺桿小徑鑄鐵螺母鑄鐵螺母40MPa, 青銅螺母青銅螺母3040MPaFa返回通道返回通道返回通道返回通道反向器（返回通道）反向器（返回通道）返回通道返回通道a) 外循還外循還b) 內(nèi)循還內(nèi)循還滾動(dòng)螺旋簡介滾動(dòng)螺旋簡介結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)滾動(dòng)螺旋簡介滾動(dòng)螺旋簡介主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)1. 摩擦損失小，效率在摩擦損失小，效率在90%以上；以上；2. 磨損很小磨損很小, 傳動(dòng)精度高；傳動(dòng)精度高；3. 不