螺紋連接與螺旋傳動(dòng)

1、第二篇第二篇 連連 接接概概 述述一、連接的目的：一、連接的目的：便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、維修以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等。維修以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等。二、連接的分類(lèi)：二、連接的分類(lèi)：機(jī)械動(dòng)連接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相機(jī)械動(dòng)連接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的連接。連接。機(jī)械靜連接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間機(jī)械靜連接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。1、按連接的是否允許相對(duì)運(yùn)動(dòng)分、按連接的是否允許相對(duì)運(yùn)動(dòng)分2、根據(jù)工作原理分：、根據(jù)工作原

2、理分：形鎖合連接：形鎖合連接：靠被連接件或附加固定零件的形狀靠被連接件或附加固定零件的形狀互相嵌合，使其產(chǎn)生連接作用。如鉸制孔用螺栓互相嵌合，使其產(chǎn)生連接作用。如鉸制孔用螺栓連接、平鍵連接。連接、平鍵連接。摩擦鎖合連接：摩擦鎖合連接：靠被連接件的壓緊，在接觸面間產(chǎn)靠被連接件的壓緊，在接觸面間產(chǎn)生摩擦力阻止被連接件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、達(dá)到連接的目生摩擦力阻止被連接件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、達(dá)到連接的目的。如受橫行載荷的緊螺栓連接、過(guò)盈連接。的。如受橫行載荷的緊螺栓連接、過(guò)盈連接。材料鎖合連接：材料鎖合連接：在指在被連接件間涂敷附加材料，在指在被連接件間涂敷附加材料，靠其分子間的分子力將零件連接在一起。如膠接、靠其分

3、子間的分子力將零件連接在一起。如膠接、釬焊。釬焊。三、選擇連接的依據(jù)：三、選擇連接的依據(jù)：不可拆連接：至少毀壞連接中的一部分才能拆開(kāi)不可拆連接：至少毀壞連接中的一部分才能拆開(kāi)的連接。例如：鉚接、焊接、膠接等。的連接。例如：鉚接、焊接、膠接等?？刹疬B接：不需毀壞連接中的任一零件就可拆開(kāi)可拆連接：不需毀壞連接中的任一零件就可拆開(kāi)的連接，故多次裝拆無(wú)損于其使用性能。例如：的連接，故多次裝拆無(wú)損于其使用性能。例如：螺紋連接、鍵連接、銷(xiāo)連接等螺紋連接、鍵連接、銷(xiāo)連接等。3、根據(jù)是否具有可拆性分：、根據(jù)是否具有可拆性分：使用要求和制造要求。使用要求和制造要求。第五章第五章 螺紋連接和螺旋傳動(dòng)螺紋連接和螺旋

4、傳動(dòng)螺紋連接：螺紋連接： 緊固作用：要求保證連接強(qiáng)度；緊固作用：要求保證連接強(qiáng)度； 緊密作用：要求連接的氣密性。緊密作用：要求連接的氣密性。螺旋傳動(dòng)：螺旋傳動(dòng)： 傳動(dòng)作用，要求保證螺旋副的傳動(dòng)精度、效率傳動(dòng)作用，要求保證螺旋副的傳動(dòng)精度、效率和磨損壽命。和磨損壽命。5-1 螺螺 紋紋一、螺紋的形成一、螺紋的形成 將一傾斜角為將一傾斜角為的直線繞在圓柱體上便形成一條的直線繞在圓柱體上便形成一條螺旋線。取一平面圖形，使它沿著螺旋線運(yùn)動(dòng)，螺旋線。取一平面圖形，使它沿著螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持此圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺運(yùn)動(dòng)時(shí)保持此圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。紋。d2Sd2螺紋的分類(lèi)螺紋的分類(lèi)

5、1、按平面圖形的形狀分：、按平面圖形的形狀分：三角形螺紋、梯形螺紋、三角形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、矩形螺紋等；鋸齒形螺紋、矩形螺紋等；2、按應(yīng)用分：、按應(yīng)用分：連接螺紋和傳動(dòng)螺紋；連接螺紋和傳動(dòng)螺紋；3、按幾何參數(shù)分：、按幾何參數(shù)分：公英制螺紋；公英制螺紋；4、按螺紋的旋向分：、按螺紋的旋向分：左旋螺紋和右旋螺紋；左旋螺紋和右旋螺紋；5、按螺旋線的數(shù)目分：、按螺旋線的數(shù)目分：?jiǎn)尉€螺紋和多線螺紋；單線螺紋和多線螺紋；6、按螺紋的位置分：、按螺紋的位置分：內(nèi)螺紋和外螺紋；內(nèi)螺紋和外螺紋；7、按母體形狀分：、按母體形狀分：圓柱螺紋和圓錐螺紋。圓柱螺紋和圓錐螺紋。8、按螺距分：、按螺距分：粗細(xì)牙螺

6、紋；粗細(xì)牙螺紋；二、螺紋的基本參數(shù)二、螺紋的基本參數(shù) 大徑大徑d d，小徑，小徑d d1 1，中徑，中徑d d2 2 線數(shù)線數(shù)n n，螺距，螺距P P，導(dǎo)程，導(dǎo)程S S 升角升角 ， 牙型角牙型角、牙側(cè)角、牙側(cè)角、接觸高度、接觸高度h h內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60內(nèi)螺紋外螺紋Pd1d2d60PnPS h2arctandnP5-2 螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件螺紋連接的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)連接件一、螺紋連接的基本類(lèi)型一、螺紋連接的基本類(lèi)型1. 1. 螺栓連接：螺栓連接： 普通螺栓連接普通螺栓連接：應(yīng)用廣泛，兩被連接件不太厚，：應(yīng)用廣泛，兩被連接件不太

7、厚，便于從兩邊裝配。便于從兩邊裝配。 鉸制孔用螺栓連接：鉸制孔用螺栓連接：受橫向載荷。受橫向載荷。普通螺栓連接普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接2. 2. 雙頭螺栓連接：被連接件之一較厚，常拆卸。雙頭螺栓連接：被連接件之一較厚，常拆卸。雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接3. 3. 螺釘連接：不常拆卸。螺釘連接：不常拆卸。螺釘連接螺釘連接4.4.緊定螺釘連接緊定螺釘連接5.5.其它類(lèi)型：其它類(lèi)型：吊環(huán)螺釘?shù)醐h(huán)螺釘T T形槽螺栓形槽螺栓地腳螺栓地腳螺栓二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件 螺栓：也應(yīng)用于螺釘連接螺栓：也應(yīng)用于螺釘連接 雙頭螺柱：雙頭螺柱： 螺釘、緊定螺釘：頭部和尾部形狀螺釘、緊定螺

8、釘：頭部和尾部形狀 螺母：外形螺母：外形 墊圈墊圈 ：形狀和作用：形狀和作用一、預(yù)緊的目的一、預(yù)緊的目的1.1.提高連接的可靠性和緊密性；提高連接的可靠性和緊密性；2.2.防止連接松動(dòng)。防止連接松動(dòng)。 5-3 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊：預(yù)緊：使連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，稱(chēng)使連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，稱(chēng)為預(yù)緊，所承受的力稱(chēng)為預(yù)緊力。為預(yù)緊，所承受的力稱(chēng)為預(yù)緊力。二、控制預(yù)緊力的方法二、控制預(yù)緊力的方法測(cè)力矩扳手定力矩扳手控制預(yù)緊力的方法：控制預(yù)緊力的方法：測(cè)力矩扳手、定力矩扳手、測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量測(cè)力矩扳手、定力矩扳手、測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量預(yù)緊要求：預(yù)緊要求：擰緊后

9、螺紋連接件在預(yù)緊力的作用下產(chǎn)生的預(yù)緊擰緊后螺紋連接件在預(yù)緊力的作用下產(chǎn)生的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料屈服極限的應(yīng)力不得超過(guò)其材料屈服極限的80。一般連接推薦值：。一般連接推薦值： 碳素鋼：碳素鋼：F0（0.60.7）SA1 合金鋼：合金鋼：F0（0.50.6）SA1測(cè)力矩扳手定力矩扳手應(yīng) 變 片對(duì)對(duì)M12以下的螺栓，應(yīng)注意控制預(yù)緊力，以防過(guò)載拉斷。以下的螺栓，應(yīng)注意控制預(yù)緊力，以防過(guò)載拉斷。21TTT三、擰緊力矩三、擰緊力矩Td0)tan(2201vdFT擰緊力矩?cái)Q緊力矩螺旋副摩擦阻力矩螺旋副摩擦阻力矩螺母與支承面螺母與支承面間摩擦阻力矩間摩擦阻力矩202030300231dDdDFfTc32)t

10、an(212020303020dDdDfdFTcvdFT02 . 0 5-4 螺紋連接的防松螺紋連接的防松一、螺紋連接松動(dòng)的原因一、螺紋連接松動(dòng)的原因 1、沖擊、振動(dòng)和變載荷作用的場(chǎng)合；、沖擊、振動(dòng)和變載荷作用的場(chǎng)合； 2、高溫或溫度變化較大的場(chǎng)合。、高溫或溫度變化較大的場(chǎng)合。二、螺紋連接防松的根本問(wèn)題二、螺紋連接防松的根本問(wèn)題 在于防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在于防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。三、防松的方法三、防松的方法 按工作原理可分為三類(lèi)：（按工作原理可分為三類(lèi)：（p71表表5-3） 1、摩擦防松、摩擦防松 2、機(jī)械防松、機(jī)械防松 3、不可拆卸防松（鉚沖；粘接；焊接）、不可拆卸防松

11、（鉚沖；粘接；焊接）1 1、摩擦防松、摩擦防松自鎖螺母防松自鎖螺母防松彈簧墊圈防松彈簧墊圈防松對(duì)頂螺母防松對(duì)頂螺母防松2、機(jī)械防松、機(jī)械防松螺栓裝配圖開(kāi)槽螺母開(kāi)口銷(xiāo)止動(dòng)墊片防松止動(dòng)墊片防松止動(dòng)墊片防松止動(dòng)墊片防松串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松正確錯(cuò)誤3.不可拆卸防松不可拆卸防松焊接焊接鉚沖鉚沖 5-5 螺栓組連接的設(shè)計(jì)螺栓組連接的設(shè)計(jì) 工程中螺栓皆成組使用，單個(gè)使用極少。因此，工程中螺栓皆成組使用，單個(gè)使用極少。因此，必須研究螺栓組設(shè)計(jì)和受力分析。它是必須研究螺栓組設(shè)計(jì)和受力分析。它是單個(gè)螺栓單個(gè)螺栓計(jì)算計(jì)算基礎(chǔ)和前提條件?；A(chǔ)和前提條件。 螺栓組連接設(shè)計(jì)的步驟螺栓組連接設(shè)計(jì)的步驟選布局、定數(shù)目、力

12、選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計(jì)尺寸分析、設(shè)計(jì)尺寸 （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) 目的：目的：在于合理地確定在于合理地確定連接結(jié)合面的幾何形狀連接結(jié)合面的幾何形狀和和螺栓的布螺栓的布置形式置形式，力求各個(gè)螺栓和連接結(jié)合面間，力求各個(gè)螺栓和連接結(jié)合面間受力均勻受力均勻，便于加便于加工和裝配工和裝配。 1、接合面的幾何形狀設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀、接合面的幾何形狀設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀 布局要盡量對(duì)稱(chēng)分布，布局要盡量對(duì)稱(chēng)分布，螺栓組中心與連接結(jié)合面螺栓組中心與連接結(jié)合面形心重合（有利于分度、形心重合（有利于分度、劃線、鉆孔），以受力均劃線、鉆孔），以受力均勻。勻。2、螺栓

13、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 鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷方向上成鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷方向上成排地布置排地布置8 8個(gè)以上螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均。當(dāng)螺栓個(gè)以上螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均。當(dāng)螺栓承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。如果同時(shí)承受軸向載荷和較的邊緣，以減小螺栓的受力。如果同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷，應(yīng)采用銷(xiāo)、套筒、鍵等抗剪零件來(lái)承受橫大的橫向載荷，應(yīng)采用銷(xiāo)、套筒、鍵等抗剪零件來(lái)承受橫向載荷。向載荷。FF3、螺栓的排列應(yīng)有合理的間

14、距、邊距。、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。 適當(dāng)邊距，有利于扳手裝拆適當(dāng)邊距，有利于扳手裝拆4、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4、6、8等偶等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和劃線。數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和劃線。同一螺栓組中同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同。5、避免螺栓承受附加的彎曲載荷。、避免螺栓承受附加的彎曲載荷。（二）螺栓組連接的受力分析（二）螺栓組連接的受力分析 受力分析的目的：受力分析的目的： 根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及所受的力，以便進(jìn)行強(qiáng)

15、度計(jì)算。螺栓及所受的力，以便進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。幾點(diǎn)假設(shè)：幾點(diǎn)假設(shè)：A、所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；、所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；B、螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與連接接合面的形心重合；、螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與連接接合面的形心重合；C、受載后連接的接合面仍保持平面。、受載后連接的接合面仍保持平面。1、受橫向載荷的螺栓組連接、受橫向載荷的螺栓組連接特點(diǎn)：特點(diǎn)：普通螺栓、鉸制孔用螺栓普通螺栓、鉸制孔用螺栓皆可用，外載荷皆可用，外載荷垂直于螺栓軸線、防滑垂直于螺栓軸線、防滑普普 通通 螺螺 栓栓 受拉伸作用受拉伸作用鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓受橫向載荷剪切、擠壓作用。受橫向載荷剪切、擠壓作用。單個(gè)螺

16、栓所承受的橫向載荷相等單個(gè)螺栓所承受的橫向載荷相等zFFz z螺栓的數(shù)目螺栓的數(shù)目 鉸制孔用螺栓，鉸制孔用螺栓，工作剪力工作剪力F ：普通螺栓：普通螺栓：FKzifFs0或或fziFKFs0f接合面的摩擦系數(shù)，見(jiàn)表接合面的摩擦系數(shù)，見(jiàn)表5-5；i接合面數(shù)；接合面數(shù)；Ks防滑系數(shù)，防滑系數(shù)，Ks=1.11.3；2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接（1）圓形接合面：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向載荷）圓形接合面：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向載荷 rzTF（2）矩形接合面）矩形接合面 a)普通螺栓連接普通螺栓連接由靜平衡條件：由靜平衡條件：0TTKrfFrfFrfFSz02010ziiSzSrfTKrrrfTKF121

17、0)(則各個(gè)螺栓所需的則各個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力預(yù)緊力為：為：連接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為：連接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為：OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFi0fF0fFOfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFib)鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接 由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個(gè)由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個(gè)螺栓的變形量和受力大小與其中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心到接合面形心的距離成正比zzrFrFrF2211由假設(shè)由假設(shè)板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪板為剛體不變形，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)變成正比應(yīng)變與半徑成正比

18、。在材料彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比 iiiirrFFrFrFmaxmaxmaxmax由靜平衡條件：由靜平衡條件：0TTrrFrrFrrFrrFTrFrFrFzizzz12maxmax2maxmax22maxmax21maxmax2211ziirrTF12maxmax 3、受軸向載荷螺栓組連接、受軸向載荷螺栓組連接 單個(gè)螺栓工作載荷為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓工作載荷為： F = F /z F軸向總載荷軸向總載荷 z螺栓數(shù)目螺栓數(shù)目 PDpF4、受傾覆力矩的螺栓組連接、受傾覆力矩的螺栓組連接 Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx特點(diǎn)：特點(diǎn)：M在通過(guò)在通過(guò)x-x軸并軸并垂直連接接合面的對(duì)稱(chēng)垂

19、直連接接合面的對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)。在鉛直平面內(nèi)，平面內(nèi)。在鉛直平面內(nèi)，繞繞O-O回轉(zhuǎn)，只能用普回轉(zhuǎn)，只能用普通螺栓。通螺栓。Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxF0F0F2mF2p1p2pB1AC1C2B2ObOm變形力F1FF2FmF2mF0F1m底板左側(cè)合力：底板左側(cè)合力：底板右側(cè)合力：底板右側(cè)合力：12FFFmmmFFF21mFF F 的合力和的合力和Fm的合力對(duì)的合力對(duì)O-O的力矩作用，與的力矩作用，與M平衡平衡MLFLFLFZZ2211maxmaxmaxmax11LLFFLFLFLFiiiiziiLMLF12maxmax 取底板為受力對(duì)象，取底板為受力對(duì)象，設(shè)單個(gè)螺設(shè)單個(gè)

20、螺栓工作載荷為栓工作載荷為Fi ，由靜平衡條件：，由靜平衡條件：Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxF0F0F2mF2p1p2pLm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx受力最大螺栓的總載荷：受力最大螺栓的總載荷：max02FCCCFFmbb受傾覆力矩的螺栓組連接正常工作條件受傾覆力矩的螺栓組連接正常工作條件Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxF0F0F2mF2p1p2p正常工作條件：正常工作條件：防止受壓最大處被壓碎及防止受壓最大處被壓碎及受壓最小處出現(xiàn)間隙。受壓最小處出現(xiàn)間隙。ppmaxppmax0pmaxppminAzF0pmbmCC

21、CWMpmax地基的相對(duì)剛地基的相對(duì)剛度，取極限值度，取極限值1WMpmaxp0pmaxWMAzF00pminWMAzF連接接合面許連接接合面許用擠壓應(yīng)力，用擠壓應(yīng)力，見(jiàn)表見(jiàn)表5-7 總設(shè)計(jì)思路：總設(shè)計(jì)思路：實(shí)際使用中螺栓組連接所受的載荷是以上四種簡(jiǎn)單受力狀實(shí)際使用中螺栓組連接所受的載荷是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合。計(jì)算時(shí)只要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡(jiǎn)單受力態(tài)的不同組合。計(jì)算時(shí)只要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡(jiǎn)單受力狀態(tài)下每個(gè)螺栓的工作載荷，然后按狀態(tài)下每個(gè)螺栓的工作載荷，然后按向量疊加向量疊加起來(lái)，便得到起來(lái)，便得到每每個(gè)螺栓的總工作載荷個(gè)螺栓的總工作載荷，再對(duì)，再對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度受力最

22、大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可計(jì)算即可 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（布局、數(shù)目）螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（布局、數(shù)目）螺栓組受力分析（載螺栓組受力分析（載荷類(lèi)型、狀態(tài)、形式）荷類(lèi)型、狀態(tài)、形式）求單個(gè)螺栓的最大工作載荷（判斷求單個(gè)螺栓的最大工作載荷（判斷哪個(gè)最大）哪個(gè)最大）按最大載荷的單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)（求按最大載荷的單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)（求d1標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)）全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的）。全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的）。受復(fù)合載荷的螺栓組連接受復(fù)合載荷的螺栓組連接橫向荷載橫向荷載+ +軸向載荷軸向載荷+ +翻轉(zhuǎn)力矩翻轉(zhuǎn)力矩橫向載荷橫向載荷+ +旋轉(zhuǎn)力矩旋轉(zhuǎn)力矩受復(fù)合載荷的螺栓組連接受復(fù)合載荷的螺栓組連接 5-6 螺紋連接的強(qiáng)度

23、計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓的受載情況單個(gè)螺栓的受載情況軸向載荷軸向載荷F軸向載荷軸向載荷F橫向載橫向載荷荷F橫向載橫向載荷荷F橫向載橫向載荷荷F橫向載橫向載荷荷F螺栓的裝配及承載情況螺栓的裝配及承載情況僅受預(yù)緊力作用的螺栓僅受預(yù)緊力作用的螺栓緊螺栓緊螺栓松螺栓松螺栓連連 接接緊螺栓緊螺栓連連 接接鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接受受軸向載荷軸向載荷螺栓連接螺栓連接受橫向載荷螺栓連接受橫向載荷螺栓連接 普通螺栓連接普通螺栓連接只能承受只能承受軸向載荷軸向載荷螺螺栓栓的的裝裝配配情情況況受預(yù)緊力和工作載荷作用的螺栓受預(yù)緊力和工作載荷作用的螺栓主要承受主要承受橫向載荷橫向載荷螺栓連接的失效形式及

24、計(jì)算準(zhǔn)則螺栓連接的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則1、失效形式、失效形式A、螺栓桿和螺紋部分塑性變形或斷裂；、螺栓桿和螺紋部分塑性變形或斷裂；B、螺栓桿壓潰或剪斷。、螺栓桿壓潰或剪斷。2、計(jì)算準(zhǔn)則、計(jì)算準(zhǔn)則A、受拉螺栓：保證螺栓的、受拉螺栓：保證螺栓的靜強(qiáng)度靜強(qiáng)度或或拉伸疲勞強(qiáng)度拉伸疲勞強(qiáng)度；B、受剪螺栓：保證螺栓的、受剪螺栓：保證螺栓的擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度和和剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度。SSSlimPP（一）松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（一）松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，只有如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，只有工作載荷工作載荷F 起拉伸作用。起拉伸作用。強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為：421dF41Fd 驗(yàn)算公式驗(yàn)算公式 設(shè)計(jì)公

25、式設(shè)計(jì)公式 F 工作拉力（工作拉力（N）d1 螺紋小徑（螺紋小徑（mm）許用拉應(yīng)力許用拉應(yīng)力 N/mm2 (MPa) F（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算（二）緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算緊螺栓連接緊螺栓連接工作前有預(yù)緊力工作前有預(yù)緊力F0工作前擰緊，存在擰緊力矩工作前擰緊，存在擰緊力矩T1的的作用作用預(yù)緊力預(yù)緊力F0 產(chǎn)生拉伸應(yīng)力產(chǎn)生拉伸應(yīng)力螺紋摩擦力矩螺紋摩擦力矩T1產(chǎn)生剪應(yīng)力產(chǎn)生剪應(yīng)力 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)復(fù)合應(yīng)力狀態(tài):21041dFvvvTdddFddFWTtantan1tantan24161)tan(21221031201按第四強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力：按第四強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力：3 . 1322ca5 . 0取取ta

26、n 0.17tan 0.17， 1.041.041.081.08，tantan0.050.05v12dd1 1、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接FF 強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為：43 . 1210dFca承受橫向工作載荷承受橫向工作載荷FF0F0FfF0若若f =0.2，則：，則：FF50c.c.減載鍵減載鍵 為增加可靠性，減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高承載能力可采為增加可靠性，減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高承載能力可采用如下減載裝置：用如下減載裝置：a.a.減載銷(xiāo)減載銷(xiāo)b.b.減載套筒減載套筒2 2、承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接、承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接F0mbF1F1F0F0

27、F0F2F2FF螺栓連接擰緊前螺栓連接擰緊前螺栓連接擰緊，承受螺栓連接擰緊，承受工作載荷工作載荷F螺栓連接擰緊，在承螺栓連接擰緊，在承受工作載荷前受工作載荷前承受軸向工作載荷的承受軸向工作載荷的緊螺栓工作分析緊螺栓工作分析b螺栓總變形量螺栓總變形量被連接件總變形量被連接件總變形量mF1稱(chēng)為殘余預(yù)緊力稱(chēng)為殘余預(yù)緊力bF0bF0m mF0力力變形變形bb mmFF1F2單個(gè)緊螺栓受力與變形關(guān)系單個(gè)緊螺栓受力與變形關(guān)系僅承受僅承受預(yù)緊力預(yù)緊力F0時(shí)：時(shí)：螺栓受力變形螺栓受力變形被連接接件受力變形被連接接件受力變形承受工作載荷承受工作載荷F后：后： 緊螺栓連接需保證被連接件緊螺栓連接需保證被連接件的接

28、合面不出現(xiàn)縫隙，殘余預(yù)緊的接合面不出現(xiàn)縫隙，殘余預(yù)緊力力F10。密封性連接，密封性連接， F1（1.51.8）F；一般性連接：一般性連接： F無(wú)變化，無(wú)變化，F(xiàn)1（0.20.6） F；F有變化，有變化，F(xiàn)R（0.61.0） F ；地腳螺栓連接，地腳螺栓連接，F(xiàn)1F。F2=F1+F力力變形變形Ob變形變形力力OmF0力力變形變形bb mmFF1F2緊螺栓連接各力與連接剛度之間的關(guān)系緊螺栓連接各力與連接剛度之間的關(guān)系總載荷總載荷F2：預(yù)緊力預(yù)緊力F0：FCCCFFCCCFFmbmmbb110)1 (螺栓的相對(duì)剛度螺栓的相對(duì)剛度FbbbCFtan0mmmCFtan0mbmbCCFFFtantanFC

29、CCFmbbFFF02FCCCFFmbb02mbbCCC或或)(10FFFF螺栓工作的總載荷：螺栓工作的總載荷：F2=F1+F根據(jù)螺栓受載情根據(jù)螺栓受載情況求出工作載荷況求出工作載荷F承受軸向載荷的緊螺栓計(jì)算過(guò)程承受軸向載荷的緊螺栓計(jì)算過(guò)程43 . 1212dFca強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： 計(jì)算總拉計(jì)算總拉伸載荷伸載荷F2根據(jù)工作要求選根據(jù)工作要求選取殘余預(yù)緊力取殘余預(yù)緊力F1或：或： 3 . 1421Fd212max4dF210min4dF21minmax22dFCCCmbbaSKKSatcca)2)()(2minmin1承受軸向變載荷的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算承受軸向變載荷的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算-1tc 螺栓

30、材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)拉壓疲勞極限，螺栓材料的對(duì)稱(chēng)循環(huán)拉壓疲勞極限，MPa；試件的材料常數(shù)；試件的材料常數(shù)；K拉壓疲勞極限綜合影響系數(shù)；拉壓疲勞極限綜合影響系數(shù)；S 安全系數(shù)安全系數(shù)常數(shù)常數(shù)3、承受工作剪力的緊螺栓連接、承受工作剪力的緊螺栓連接FFd0Lmin螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件：螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件：min0ppLdF420dF螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件：F螺栓所受的工作剪力，單位為螺栓所受的工作剪力，單位為N；d0螺栓剪切面的直徑，單位為螺栓剪切面的直徑，單位為mm；Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm； Lmin1.25

31、d0p螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa；螺栓材料的許用切應(yīng)力，單位為螺栓材料的許用切應(yīng)力，單位為MPa。5-7 螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力一、螺紋連接件的材料一、螺紋連接件的材料二、螺紋連接件的許用應(yīng)力二、螺紋連接件的許用應(yīng)力SS SS1 1、許用拉應(yīng)力、許用拉應(yīng)力2 2、許用切應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力、許用切應(yīng)力及許用擠壓應(yīng)力pSp S被連接件為鋼：pBpS 被連接為鑄鐵：FCCCFFmbb025-8 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施提高螺紋連接強(qiáng)度的措施（一）降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅（一）降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅 工作載荷在工

32、作載荷在F在在0 F 間變化，螺栓總拉伸載荷間變化，螺栓總拉伸載荷F2的變化的變化范圍為范圍為F0 減小螺栓相對(duì)剛性減小螺栓相對(duì)剛性,減小減小Cb及增大及增大CmF2b2b1QpQ2mQp2Qp1FFF1Q1bQpQ2F2Qp2m2Qp1F1Q1m1FFb2b1Qp1Qp2F2Qpm2QFF1m11、減小螺栓剛度、減小螺栓剛度CbA.減小螺栓光桿部分直徑；減小螺栓光桿部分直徑；B.采用空心螺桿；采用空心螺桿；C.增加螺栓的長(zhǎng)度。增加螺栓的長(zhǎng)度。2、增大被連接件的剛度、增大被連接件的剛度CmA.采用金屬墊片；采用金屬墊片；B.采用采用O形密封圈。形密封圈。（二）改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象（二

33、）改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象Fa螺紋牙間的受力情況螺紋牙間的受力情況HH用加高螺母用普通螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母（三）減小應(yīng)力集中的影響（三）減小應(yīng)力集中的影響增大過(guò)渡圓角增大過(guò)渡圓角切制卸載槽切制卸載槽避免或減小產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力避免或減小產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力結(jié)構(gòu)上：凸臺(tái)、沉頭座、斜面墊圈、球面墊圈結(jié)構(gòu)上：凸臺(tái)、沉頭座、斜面墊圈、球面墊圈（四）采用合理的制造工藝方法（四）采用合理的制造工藝方法 1.用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強(qiáng)度提高用擠壓法（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、噴丸等可冷作硬化，表層有殘余應(yīng)力（壓）、氰化、

34、氮化、噴丸等可提高疲勞強(qiáng)度提高疲勞強(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)、低消耗功能此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能5-9 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1.1.傳動(dòng)比大，能得到較大的軸向推力；傳動(dòng)比大，能得到較大的軸向推力； 2.2.精度高，能準(zhǔn)確地調(diào)整直線運(yùn)動(dòng)的距離和位置；精度高，能準(zhǔn)確地調(diào)整直線運(yùn)動(dòng)的距離和位置； 3.3.易實(shí)現(xiàn)自鎖；易實(shí)現(xiàn)自鎖； 4.4.效率較低，適于中小功率傳動(dòng)。效率較低，適于中小功率傳動(dòng)。一、螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用和類(lèi)型一、螺旋傳動(dòng)的應(yīng)用和類(lèi)型1、應(yīng)用、應(yīng)用 螺旋傳動(dòng)是利用螺旋傳動(dòng)是利用螺

35、桿和螺母螺桿和螺母組成的組成的螺旋副螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。 常用的傳動(dòng)形式：常用的傳動(dòng)形式： a)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)（機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)）螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)（機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)） b)螺桿既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)（螺母固定）螺桿既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)（螺母固定）用得多用得多 （螺旋起重器或螺旋壓力機(jī)）（螺旋起重器或螺旋壓力機(jī)） c) 螺母轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿移動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿移動(dòng) d) 螺母既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)（螺桿固定）螺母既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)（螺桿固定）用得少用得少 2 2、螺旋

36、傳動(dòng)類(lèi)型、螺旋傳動(dòng)類(lèi)型 A A、按用途分三類(lèi)：、按用途分三類(lèi)： 1 1）傳力螺旋傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋 特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖 2 2）傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋機(jī)床進(jìn)給絲杠，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力機(jī)床進(jìn)給絲杠，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高 3 3）調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)螺旋。螺旋。 特點(diǎn)：受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)：受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng) B B、螺旋傳動(dòng)按螺旋副的摩擦性質(zhì)分：、螺旋傳動(dòng)按螺旋副的摩擦性質(zhì)分： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造

37、簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖；便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖；1 1）滑動(dòng)螺旋：）滑動(dòng)螺旋：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：磨損快、壽命短，摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低磨損快、壽命短，摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（3040%）傳動(dòng)精度低。）傳動(dòng)精度低。返 回 通 道螺 母滾 珠螺 桿反 向 器2）滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)）滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)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(dòng)體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(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成（多

38、用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)。循環(huán)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運(yùn)動(dòng)效率相穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運(yùn)動(dòng)效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。缺點(diǎn)：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。造工藝要求高，成本較高。p1p2進(jìn)油回油節(jié)流器h1h2Fa油腔螺旋面FrBCA3）靜壓螺旋）靜壓螺旋液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力

39、油，壓力油進(jìn)入螺桿與螺母螺紋間的油缸，促使螺桿、螺母、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(kāi)。螺紋牙間產(chǎn)生壓力油膜而分隔開(kāi)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，效率高，工作穩(wěn)定，無(wú)爬行現(xiàn)象，定位摩擦系數(shù)小，效率高，工作穩(wěn)定，無(wú)爬行現(xiàn)象，定位精度高，磨損小，壽命長(zhǎng)。但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜（需密封），需精度高，磨損小，壽命長(zhǎng)。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)。機(jī)構(gòu)。二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 1、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)3456789121- 托

40、 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) 主要指主要指螺桿、螺母的固定和支承螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式。螺母的結(jié)構(gòu)形式：螺母的結(jié)構(gòu)形式：整體螺母：整體螺母：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但磨損后的軸向間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但磨損后的軸向間隙不能補(bǔ)償；隙不能補(bǔ)償；組合螺母組合螺母：可以消除軸向間隙和補(bǔ)償旋合：可以消除軸向間隙和補(bǔ)償旋合螺紋的磨損；螺紋的磨損；剖分螺母：剖分螺母：結(jié)構(gòu)復(fù)雜。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2、螺桿和螺母的材料、螺桿和螺母的材料螺桿材料要求：足夠的強(qiáng)度和耐磨性。螺桿材料要求：足夠的強(qiáng)度和耐磨性。螺母材料要

41、求：足夠的強(qiáng)度，與螺桿材料配合時(shí)摩擦系數(shù)小。螺母材料要求：足夠的強(qiáng)度，與螺桿材料配合時(shí)摩擦系數(shù)小。1、耐磨性計(jì)算、耐磨性計(jì)算 滑動(dòng)螺旋中磨損是最主要的一種失效形式，它會(huì)引起滑動(dòng)螺旋中磨損是最主要的一種失效形式，它會(huì)引起傳動(dòng)精度下降，空間大，并使強(qiáng)度下降。傳動(dòng)精度下降，空間大，并使強(qiáng)度下降。 磨損的影響因素：工作面的壓力，螺紋表面質(zhì)量，滑磨損的影響因素：工作面的壓力，螺紋表面質(zhì)量，滑動(dòng)速度和潤(rùn)滑狀態(tài)。動(dòng)速度和潤(rùn)滑狀態(tài)。 耐磨性計(jì)算主要限制螺紋工作面上壓力耐磨性計(jì)算主要限制螺紋工作面上壓力 p要求小于材要求小于材料的許用壓力料的許用壓力 p。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 耐磨性條件：耐磨性條件： 22phH