第5章螺紋連接和螺旋傳動

1、機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 1 1 第二篇第二篇 連接連接|機械連接分如下兩大類機械連接分如下兩大類:機械機械動動連接連接:有相對運動有相對運動(運動副運動副);機械機械靜靜連接連接:無相對運動，又分如下兩類：無相對運動，又分如下兩類： 可拆連接可拆連接(螺栓等螺栓等)不可拆連接不可拆連接(焊接等焊接等) 注注:過盈連接過盈連接可做成可做成:可拆連接或不可拆連接可拆連接或不可拆連接課程資料共享E-Mail： 登錄密碼:201112 壓縮包密碼:deng已講PPT等參考資料在網盤里，可下載機械設計上鄧召義2022-6-3

2、02022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 2 2第五章螺紋連接第五章螺紋連接和螺旋傳動和螺旋傳動|內容提要內容提要螺紋連接和螺旋傳動都是利用螺紋零件工作的。兩者的不螺紋連接和螺旋傳動都是利用螺紋零件工作的。兩者的不同在于其工作性質的不同和技術要求上的差異。同在于其工作性質的不同和技術要求上的差異。螺紋連接螺紋連接作為緊固件，要求保證作為緊固件，要求保證連接強度、緊密性和可靠性連接強度、緊密性和可靠性。螺旋傳動作為螺旋傳動作為傳動件傳動件，要求保證螺旋副的，要求保證螺旋副的傳動精度、效率傳動精度、效率和磨損壽命和磨損壽命。本章分別討論螺紋連接和螺旋傳動的類型、。本章

3、分別討論螺紋連接和螺旋傳動的類型、結構以及設計計算問題結構以及設計計算問題 。|學習目標學習目標掌握螺紋的基本知識；掌握螺紋連接的基本知識，包括螺掌握螺紋的基本知識；掌握螺紋連接的基本知識，包括螺紋連接的紋連接的基本類型、結構特點基本類型、結構特點及其及其應用場合應用場合，在設計時能，在設計時能正確地選用它們；掌握螺栓正確地選用它們；掌握螺栓組組連接連接設計的基本方法設計的基本方法，熟練，熟練掌握掌握螺栓組螺栓組連接的連接的四種典型受力四種典型受力狀態(tài)；熟練掌握狀態(tài)；熟練掌握提高提高螺紋螺紋連接連接強度強度的各種的各種措施措施；了解滑動螺旋傳動的主要失效形式和設計準則了解滑動螺旋傳動的主要失效

4、形式和設計準則 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 3 35-1 螺紋螺紋(一一) 螺紋的類型和應用螺紋的類型和應用|螺紋有螺紋有外外螺紋與螺紋與內內螺紋之分，它們共同組成螺紋之分，它們共同組成螺旋副螺旋副。|螺紋按工作性質分為螺紋按工作性質分為連接連接螺紋和螺紋和傳動傳動螺紋螺紋連接連接螺紋的當量摩擦角較大，有利于實現(xiàn)可靠螺紋的當量摩擦角較大，有利于實現(xiàn)可靠連接連接(普通螺紋普通螺紋等等)；傳動傳動用螺紋的當量摩擦角較小，有利于提高傳用螺紋的當量摩擦角較小，有利于提高傳動的效率動的效率(矩形、梯形、鋸齒型螺紋矩形、梯形、鋸齒

5、型螺紋)。|常用螺紋有：常用螺紋有：普通螺紋、米制管螺紋、矩形普通螺紋、米制管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒型螺紋螺紋、梯形螺紋、鋸齒型螺紋機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 4 41.普通螺紋普通螺紋1.普通螺紋普通螺紋(圖圖)牙型為牙型為等邊三角形等邊三角形，牙型角為，牙型角為60，內外螺內外螺紋旋合后留有徑向間隙。外螺紋牙根允許有紋旋合后留有徑向間隙。外螺紋牙根允許有較大的圓角，以減小應力集中。較大的圓角，以減小應力集中。同一公稱直徑按同一公稱直徑按螺距螺距大小，分為大小，分為粗牙和細牙粗牙和細牙一般連接多用一般連接多用

6、粗牙粗牙螺紋。螺紋。細牙細牙螺紋：螺紋：1）螺距小，升角小，螺距小，升角小，自鎖性自鎖性好，連好，連接強度高。接強度高。2）因牙細不耐磨，容易滑扣。因牙細不耐磨，容易滑扣。3）細細牙螺紋常用于細小零件，薄壁管件或受沖擊、振牙螺紋常用于細小零件，薄壁管件或受沖擊、振動和變載荷的連接中。細牙螺紋也可作為微調機動和變載荷的連接中。細牙螺紋也可作為微調機構的調整螺紋用構的調整螺紋用 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 5 52.管螺紋管螺紋管螺紋是用于管子連接的螺紋，其螺紋牙分布在管螺紋是用于管子連接的螺紋，其螺紋牙分布在圓錐體圓錐體

7、上。常用的管螺紋根據(jù)牙型角的不同可分為上。常用的管螺紋根據(jù)牙型角的不同可分為55和和60的管螺紋。的管螺紋。管螺紋根據(jù)其管螺紋根據(jù)其密封密封的性能，可將其分為密封管螺紋和非的性能，可將其分為密封管螺紋和非密封管螺紋：密封管螺紋：密封管螺紋密封管螺紋的螺旋副本身具有密封和機械連接的螺旋副本身具有密封和機械連接兩種兩種功能功能非密封管螺紋非密封管螺紋則螺旋副本身僅具有機械連接則螺旋副本身僅具有機械連接一種一種功能，功能，但它可以鎖緊螺紋以外的密封結構（例如，錐面對錐面、但它可以鎖緊螺紋以外的密封結構（例如，錐面對錐面、端面對端面）端面對端面）米制米制錐錐螺紋牙型角螺紋牙型角= 60用于連接氣體或液

8、體管道用于連接氣體或液體管道（煤煤氣氣/水等水等）。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 6 63.矩形螺紋矩形螺紋牙型為牙型為正方形正方形，牙型角，牙型角 =0其其傳動效率傳動效率較其它螺紋高，但較其它螺紋高，但牙根牙根強度弱，螺旋副磨損后，強度弱，螺旋副磨損后，間隙間隙難以難以修復和補償，傳動精度降低。修復和補償，傳動精度降低。為了便于銑、磨削加工，可制成為了便于銑、磨削加工，可制成10的牙型角。的牙型角。矩形螺紋尚未標準化，推薦尺寸：矩形螺紋尚未標準化，推薦尺寸：d=1.25d1，P=0.25d1。逐漸被逐漸被梯形螺紋代

9、替梯形螺紋代替機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7 74.梯形螺紋梯形螺紋牙型為牙型為等腰梯形等腰梯形，牙型角為，牙型角為 30，內外螺紋以錐面貼內外螺紋以錐面貼緊不易松動。緊不易松動。與矩形螺紋相比，傳動效率與矩形螺紋相比，傳動效率略低，但工藝性好，牙根強度略低，但工藝性好，牙根強度高，對中性好。高，對中性好。如用如用剖分螺母剖分螺母，還可以調整，還可以調整間隙。間隙。梯形螺紋是梯形螺紋是最常用最常用的傳動螺的傳動螺紋紋機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動

10、8 85.鋸齒型螺紋鋸齒型螺紋牙型為牙型為不等腰梯形不等腰梯形，工作面的牙工作面的牙側角為側角為 3，非工作面的牙側角，非工作面的牙側角為為30，外螺紋牙根有較大的圓角外螺紋牙根有較大的圓角,以減小以減小應力集中應力集中內、外螺紋旋合后，大徑處無間內、外螺紋旋合后，大徑處無間隙，隙，便于對中便于對中。該螺紋兼有矩形螺紋傳動該螺紋兼有矩形螺紋傳動效率高效率高、梯形螺紋牙根梯形螺紋牙根強度高強度高的特點，但的特點，但只能用于只能用于單向受力單向受力的螺紋連接或的螺紋連接或螺旋傳動，如螺旋傳動，如螺旋壓力機螺旋壓力機機械設計上鄧召義第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 9 9(二二)螺

11、紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)d 螺紋大徑，用于表示螺紋的螺紋大徑，用于表示螺紋的公稱公稱直徑直徑d1螺紋小徑，螺紋小徑，強度計算中作為危險強度計算中作為危險截面的計算直徑截面的計算直徑d2螺紋中徑，是確定螺紋螺紋中徑，是確定螺紋幾何參數(shù)幾何參數(shù)和配合性質的直徑和配合性質的直徑n 線數(shù)線數(shù)，螺紋的螺旋線數(shù)目，螺紋的螺旋線數(shù)目P 螺距螺距，螺紋相鄰兩個牙型上對應，螺紋相鄰兩個牙型上對應點間的軸向距離點間的軸向距離S 導程導程，螺紋上任一點沿同一螺紋，螺紋上任一點沿同一螺紋線轉一周所移動的軸向距離線轉一周所移動的軸向距離,S=nP螺紋升角螺紋升角:螺紋的牙形角；螺紋的牙形角；h接觸高度接觸高度機械設計

12、上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 10 105-2螺紋連接的類型與標準連接件螺紋連接的類型與標準連接件(一一)螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型 (主要的四大類主要的四大類)1、螺栓連接、螺栓連接被連接件聯(lián)成一體。被連接件聯(lián)成一體。被連接件的被連接件的通孔通孔不需切制螺紋，不需切制螺紋，因而不受被連接件材料的限制。通常用于被連接件因而不受被連接件材料的限制。通常用于被連接件不不太厚太厚，且有足夠裝配空間的情況，且有足夠裝配空間的情況。螺栓連接有螺栓連接有普通螺栓普通螺栓連接和連接和鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓連接之分。連接之分。圖圖5

13、-2是普通螺栓連接是普通螺栓連接，被連接件上的孔和螺栓桿之，被連接件上的孔和螺栓桿之間有間隙，故孔的加工精度可以較低。間有間隙，故孔的加工精度可以較低。其優(yōu)點：其優(yōu)點：結構簡單，裝拆方便，應用廣泛結構簡單，裝拆方便，應用廣泛。機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 11 11鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接右圖是鉸制孔用螺栓連接。右圖是鉸制孔用螺栓連接?？缀吐菟U之間常采用基孔孔和螺栓桿之間常采用基孔制過渡配合制過渡配合，因而，孔的加，因而，孔的加工精度要求較高。工精度要求較高。一般用于需螺栓承受一般用于需螺栓承受橫向載橫向載荷荷

14、或需靠螺栓桿精確固定被或需靠螺栓桿精確固定被連接件相對連接件相對位置位置的場合。的場合。機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 12 122.雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 13 133.螺釘連接螺釘連接如右圖所示，如右圖所示，不用螺不用螺母母，直接將螺栓，直接將螺栓(或螺或螺釘釘)旋入被連接件之一旋入被連接件之一的螺紋孔內而實現(xiàn)連的螺紋孔內而實現(xiàn)連接。接。也是用于被連接件之也是用于被連接件之較厚較厚且且受力不大受力不大的場的場合，但

15、若經裝拆容易合，但若經裝拆容易使螺紋孔損壞，所以使螺紋孔損壞，所以不宜不宜用于需用于需經常裝拆經常裝拆的場合的場合。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 14 14 4.緊定螺釘連接緊定螺釘連接如右圖所示，利用如右圖所示，利用緊定螺緊定螺釘釘旋入并穿過一零件，以旋入并穿過一零件，以其末端壓緊或其末端壓緊或嵌入嵌入另一零另一零件，件，用以固定兩零件之間的用以固定兩零件之間的相相對位置，并可傳遞不大的對位置，并可傳遞不大的力或扭矩力或扭矩。多用于軸上零。多用于軸上零件的連接。件的連接。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-

16、6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 15 15其它連接其它連接機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 16 16(二二)標準螺紋連接件標準螺紋連接件螺紋連接的類型很多，在機械制造中常見螺螺紋連接的類型很多，在機械制造中常見螺紋連接件的結構型式和尺寸都已經紋連接件的結構型式和尺寸都已經標準化標準化 ，設計時可根據(jù)有關標準選用設計時可根據(jù)有關標準選用 ,單擊看圖單擊看圖國家標準規(guī)定，螺紋連接件分為國家標準規(guī)定，螺紋連接件分為三三個精度等個精度等級，其代號為級，其代號為、級。級。級精度最高級精度最高，用于要求配合

17、精確、防止振動，用于要求配合精確、防止振動等重要零件的連接；等重要零件的連接；級級多用于受載較大且經常裝拆、調整或承受多用于受載較大且經常裝拆、調整或承受變載荷的連接；變載荷的連接；級級精度多用于精度多用于一般一般的螺紋連接。的螺紋連接。常用常用的標準螺紋連接件的標準螺紋連接件通常選用級精度通常選用級精度。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 17 175-3螺紋連接的預緊螺紋連接的預緊|螺紋連接在承受工作載荷之前預先受到的一個擰螺紋連接在承受工作載荷之前預先受到的一個擰緊作用的力，叫緊作用的力，叫預緊力預緊力F0 。|預緊的

18、預緊的目的目的在于增強連接的在于增強連接的可靠性可靠性和和緊密性緊密性。|通常規(guī)定，擰緊后螺紋連接件的預緊力通常規(guī)定，擰緊后螺紋連接件的預緊力產生的預產生的預緊應力緊應力不應超過其材料屈服極限不應超過其材料屈服極限s的的80%。|對于一般連接用的對于一般連接用的鋼制鋼制螺栓連接的預緊力螺栓連接的預緊力F0，推，推薦按下列關系確定：薦按下列關系確定：碳素鋼螺栓：碳素鋼螺栓： F0 =(0.60.7)s A1 合金鋼螺栓：合金鋼螺栓： F0 =(0.50.6)s A1 式中：式中： s為螺栓材料的屈服極限；為螺栓材料的屈服極限； A1為螺栓小徑為螺栓小徑d1處的圓截面面積處的圓截面面積|通常借助于

19、通常借助于測力矩扳手測力矩扳手或或定力矩扳手定力矩扳手，利用控制，利用控制預緊力矩的方法來預緊力矩的方法來控制預緊力控制預緊力大小。大小。 |測力矩扳手測力矩扳手 |定力矩扳手定力矩扳手機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 18 185-3螺紋連接的預緊螺紋連接的預緊(續(xù)續(xù))對于一定公稱直徑對于一定公稱直徑d的螺栓，當所要求的預緊力的螺栓，當所要求的預緊力F0已知時，可按公式已知時，可按公式T 0.2F0 d 估計扳手的擰緊力矩估計扳手的擰緊力矩T。一般普通標準扳手的長度。一般普通標準扳手的長度L15d，若擰緊力為，若擰緊力為F

20、，則則T=FL，因此有，因此有 F075F若假設若假設F=200N，則，則F015000N。如果用這個預緊如果用這個預緊力擰緊力擰緊M12以下鋼制螺栓，就有可能被過載以下鋼制螺栓，就有可能被過載擰斷擰斷。因此，對于因此，對于重要重要的連接，應盡量不采用直徑過小的連接，應盡量不采用直徑過小(例例如如小于小于M12)的螺栓。必須使用時，應的螺栓。必須使用時，應嚴格控制嚴格控制其擰其擰緊力矩緊力矩對于預緊力控制精度要求高，或大型螺栓連接，也對于預緊力控制精度要求高，或大型螺栓連接，也采用采用測定螺栓伸長量測定螺栓伸長量的方法來的方法來控制控制預緊力。預緊力。機械設計上鄧召義2022-6-302022

21、-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 19 195-4螺紋連接的防松螺紋連接的防松螺紋連接一般都能滿足螺紋連接一般都能滿足自鎖條件自鎖條件:螺紋升角螺紋升角 75F)，可以考慮用各種減載零件來，可以考慮用各種減載零件來承擔橫向工作載荷（承擔橫向工作載荷（如下圖所示如下圖所示），），這種具有減載零件的這種具有減載零件的緊螺栓連接，其連接強度按減載零件的緊螺栓連接，其連接強度按減載零件的剪切、擠壓剪切、擠壓強度條強度條件計算而螺紋連接只是保證連接，不再承受工作載荷，因件計算而螺紋連接只是保證連接，不再承受工作載荷，因此預緊力不必很大。但這種結構增加了此預緊力不必很大。但這種

22、結構增加了結構和工藝的復雜結構和工藝的復雜性性。機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 40402. 承受預緊力和工作拉力緊螺栓連接承受預緊力和工作拉力緊螺栓連接這種受力形式在緊螺栓連接中這種受力形式在緊螺栓連接中比較常見比較常見，因而也，因而也是是最重要最重要的一種。的一種。這種緊螺栓連接承受軸向拉伸工作載荷這種緊螺栓連接承受軸向拉伸工作載荷F后，由于后，由于螺栓和被連接件的螺栓和被連接件的彈性變形彈性變形，螺栓所受的，螺栓所受的總拉力總拉力F2并不等于并不等于預緊力預緊力F0和和工作拉力工作拉力F之和之和(F2F0+F)。根據(jù)

23、理論分析，螺栓的總拉力根據(jù)理論分析，螺栓的總拉力F2除了與預緊力除了與預緊力F0、工作拉力工作拉力F有關外，還受到有關外，還受到螺栓剛度螺栓剛度Cb及被連接件及被連接件剛度剛度Cm等因素的影響。等因素的影響。因此，應從分析螺栓連接的因此，應從分析螺栓連接的受力和變形的關系受力和變形的關系入入手，分析螺栓所受總拉力的大小。手，分析螺栓所受總拉力的大小。下圖表示單個螺栓連接在承受軸向拉伸載荷先后下圖表示單個螺栓連接在承受軸向拉伸載荷先后的受力及變形情況。的受力及變形情況。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 41 41 機械設計上

24、鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 4242 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 43432.承受預緊力和工作拉力緊螺栓連接承受預緊力和工作拉力緊螺栓連接-續(xù)續(xù) 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 4444 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 4545續(xù)續(xù) 對于受軸向對于受軸向變載荷變載荷的重要連接（如的重要連接（如內燃機內燃機中），除

25、中），除按式（按式（5-33）或式（）或式（5-34）做）做靜強度靜強度計算外，還要計算外，還要按下述方法進行疲勞強度按下述方法進行疲勞強度精確精確校核：校核：下圖：當工作拉力在下圖：當工作拉力在0F之間變化時，螺栓的總拉之間變化時，螺栓的總拉力在力在F0F2之間變化，若不計螺紋摩擦力矩，則：之間變化，若不計螺紋摩擦力矩，則：機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 4646 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 47473.承受承受工作剪力的緊螺栓連接工作剪力的緊螺

26、栓連接這種連接是利用這種連接是利用鉸制孔鉸制孔用螺栓抗剪切來承受用螺栓抗剪切來承受載荷的（載荷的（見下頁圖見下頁圖），），螺栓桿與孔壁之間螺栓桿與孔壁之間無間隙無間隙，接觸表面受擠壓，接觸表面受擠壓在連接接合面處，在連接接合面處，螺栓桿則受剪切螺栓桿則受剪切。因此，應分別因此，應分別按擠壓及剪切強度條件計算按擠壓及剪切強度條件計算。計算時，假設螺栓桿與孔壁表面上的壓應力計算時，假設螺栓桿與孔壁表面上的壓應力分布是分布是均勻均勻的，的，又因這種連接所受的預緊力很小，所又因這種連接所受的預緊力很小，所不計不計預預緊力的影響。因此有：緊力的影響。因此有： 機械設計上鄧召義2022-6-302022-

27、6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 4848承受工作剪力的緊螺栓連接承受工作剪力的緊螺栓連接 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 49495-7螺紋連接件的材料及許用應力螺紋連接件的材料及許用應力 A按國標按國標GB/T3098-2000GB/T3098-2000對材料力學性能的分級：對材料力學性能的分級：A螺栓、螺柱、螺釘性能等級分為螺栓、螺柱、螺釘性能等級分為1010級，從級，從3.6-12.93.6-12.9A數(shù)字的含義為：數(shù)字的含義為：A小數(shù)點小數(shù)點前的數(shù)字為抗拉強度極限的前的數(shù)字為抗拉強度極限

28、的1/1001/100( (B B/100/100) )A小數(shù)點小數(shù)點后的數(shù)字為屈服極限強度與抗拉強度極限后的數(shù)字為屈服極限強度與抗拉強度極限之比的之比的1010倍（即倍（即1010s s/ /B B）A例如：由性能等級例如：由性能等級4.64.6，可求，可求B B=4x100=400MPa; =4x100=400MPa; s s=6=6B B/10=240MPa/10=240MPa機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 50505-7螺紋連接件的材料及許用應力螺紋連接件的材料及許用應力 A螺母的性能等級分為螺母的性能等級分為7

29、7級，從級，從4-124-12A數(shù)字的含義為：最小應力數(shù)字的含義為：最小應力minmin的的1/100(1/100(即即minmin /100)/100)A注意注意: :螺母的性能等級應螺母的性能等級應=與其相配的螺栓的性能與其相配的螺栓的性能等等級級機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 51 51補充計算例題補充計算例題機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 52525-8提高螺紋連接強度的措施提高螺紋連接強度的措施 以螺栓連接作為例子，螺栓連接的強度主要取決于以

30、螺栓連接作為例子，螺栓連接的強度主要取決于螺栓的強度螺栓的強度，因此，研究影響螺栓強度的因素和提高螺栓的強度，因此，研究影響螺栓強度的因素和提高螺栓的強度，將大大提高連接系統(tǒng)將大大提高連接系統(tǒng)可靠性可靠性。影響螺栓強度的因素很多，主要涉及到：影響螺栓強度的因素很多，主要涉及到：應力變化幅度應力變化幅度螺紋牙的載荷分配螺紋牙的載荷分配應力集中應力集中附加應力附加應力材料的力學性能和材料的力學性能和制造工藝制造工藝等方面。等方面?，F(xiàn)從以下幾個現(xiàn)從以下幾個主要主要方面敘述提高螺栓強度的措施。方面敘述提高螺栓強度的措施。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋

31、傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 5353(一一)降低軸向螺栓疲勞強度的應力幅降低軸向螺栓疲勞強度的應力幅 受軸向變載荷的緊螺栓連接，在受軸向變載荷的緊螺栓連接，在最小應力不最小應力不變變的條件下，的條件下，應力幅越小，螺栓越不容易發(fā)應力幅越小，螺栓越不容易發(fā)生疲勞破壞生疲勞破壞，連接的可靠性越高。，連接的可靠性越高。當螺栓所受的工作拉力在當螺栓所受的工作拉力在0F之間變化時，之間變化時，則螺栓的總拉力將在則螺栓的總拉力將在F0F2之間變動。之間變動。由由F2=F0+ Cb/(Cb+Cm)F可知可知:在保持預緊力在保持預緊力F0不變的條件下，不變的條件下，若減小螺栓的剛度若減小螺栓的剛度Cb或增大被連接

32、件剛度或增大被連接件剛度Cm，都可以達到減小都可以達到減小總拉力總拉力F2的變動范圍的變動范圍（即減?。礈p小應力幅應力幅a）的目的）的目的 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 5454Cb和和 Cm的影響的影響|但是由但是由 F0=F1+ Cm/(Cb+Cm)F可知，在可知，在F0給給定的條件下，減小螺栓的剛度定的條件下，減小螺栓的剛度Cb或增大被或增大被連接件剛度連接件剛度Cm，都將引起，都將引起殘余預緊力殘余預緊力F1減減小小，從而降低了連接的緊密性。，從而降低了連接的緊密性。|因此，因此，若在減小若在減小Cb或增大或增

33、大Cm的同時的同時,適當適當增加預緊力增加預緊力F0，就可以使，就可以使F1不致減小太多不致減小太多或保持不變或保持不變圖圖a)表示單獨表示單獨降低降低螺栓剛度螺栓剛度Cb 圖圖b)表示單獨表示單獨增大增大被連接件剛度被連接件剛度Cm圖圖c)表示把表示把上述兩種上述兩種措施與措施與增大增大預緊力預緊力F0同時同時并用時，螺栓連接載荷變化情況。并用時，螺栓連接載荷變化情況。機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 5555前前返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 5

34、656措施措施|減小螺栓的剛度減小螺栓的剛度Cb的措施有的措施有:1)可適當增加螺栓的長度、可適當增加螺栓的長度、2)或采用或采用腰狀桿螺栓和空心螺栓腰狀桿螺栓和空心螺栓。3)也可也可在螺母下面安裝上彈性元件在螺母下面安裝上彈性元件。|為了增大被連接件的剛度為了增大被連接件的剛度Cm :1)可以不用墊片或可以不用墊片或2)采用剛度較大的墊片。對于需要保持緊密性的采用剛度較大的墊片。對于需要保持緊密性的連接，從增大被連接件的剛度的角度來看，采用連接，從增大被連接件的剛度的角度來看，采用較軟的氣缸墊片并不合適。此時以較軟的氣缸墊片并不合適。此時以采用剛度較大采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)的金屬墊片

35、或密封環(huán)較好。較好。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 5757(二二)改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象 |由于螺栓螺母的剛度和變形性質不同，載荷在各由于螺栓螺母的剛度和變形性質不同，載荷在各圈螺紋牙上圈螺紋牙上分布不均分布不均，其中旋合的第一圈的分布其中旋合的第一圈的分布載荷最大載荷最大（約占總載荷的（約占總載荷的1/3）第八圈受力幾乎為）第八圈受力幾乎為零零(所以加厚螺母不能有效提高強度所以加厚螺母不能有效提高強度)。因此，改善。因此，改善螺紋牙上的載荷分布不均性，可以大大提高螺栓螺紋牙上的載

36、荷分布不均性，可以大大提高螺栓的強度。一般常用的方法有：的強度。一般常用的方法有： a)懸置螺母懸置螺母（圖（圖a） 螺母的旋合部分全部螺母的旋合部分全部受拉受拉，其變形，其變形性質與螺栓相同，從而可以減小兩者的螺距變化差，使性質與螺栓相同，從而可以減小兩者的螺距變化差，使螺紋牙上的載荷分布趨于均勻；螺紋牙上的載荷分布趨于均勻； b)環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母（圖（圖b） 這種結構可以使螺母內緣下端這種結構可以使螺母內緣下端（螺栓旋入端）（螺栓旋入端）局部受拉局部受拉，其作用和懸置螺母相似，但，其作用和懸置螺母相似，但載荷均布的效果不及懸置螺母；載荷均布的效果不及懸置螺母；機械設計上鄧召義2022-6-

37、302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 5858c)內斜螺母內斜螺母（圖（圖c） 螺母下端（螺栓旋入端）受力螺母下端（螺栓旋入端）受力大的幾圈螺紋處制成大的幾圈螺紋處制成1015的斜角的斜角,使螺栓螺紋使螺栓螺紋牙的受力面由上而下逐漸外移。這樣牙的受力面由上而下逐漸外移。這樣,螺栓旋合段下螺栓旋合段下部的螺紋牙在載荷作用下容易變形，而載荷將向上部的螺紋牙在載荷作用下容易變形，而載荷將向上轉移使載荷分布趨于均勻；轉移使載荷分布趨于均勻；d)圖圖d所示的螺母結構所示的螺母結構，可兼有，可兼有環(huán)槽螺母和內斜螺母環(huán)槽螺母和內斜螺母的作用的作用e)鋼絲螺套鋼絲螺套（圖（

38、圖e） 它主要用來旋入輕合金的螺紋它主要用來旋入輕合金的螺紋孔內孔內,旋入后將安裝柄根在缺口處折斷，然后旋入螺旋入后將安裝柄根在缺口處折斷，然后旋入螺栓。因為它栓。因為它具有一定的彈性具有一定的彈性,可以起到均載的作用可以起到均載的作用,再再加上它還有減振的作用加上它還有減振的作用,故能顯著提高螺紋連接件的故能顯著提高螺紋連接件的疲勞強度。疲勞強度。機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 5959(三）減小應力集中影響的措施三）減小應力集中影響的措施|螺栓上的螺紋（特別是螺紋的收尾）、螺栓頭和螺栓上的螺紋（特別是螺紋的收尾）、螺栓

39、頭和螺栓桿的過渡處以及螺栓橫截面面積發(fā)生變化的部螺栓桿的過渡處以及螺栓橫截面面積發(fā)生變化的部位等，都會產生應力集中。為了位等，都會產生應力集中。為了減小應力集中減小應力集中的程的程度，可以度，可以:1)采用加大圓角和卸載結構（采用加大圓角和卸載結構（如圖如圖a、b、c所示所示）,2)將螺紋收尾改為退刀槽等。將螺紋收尾改為退刀槽等。|為了避免螺紋連接產生為了避免螺紋連接產生附加彎曲應力附加彎曲應力，可以，可以:1)采取球面墊圈（采取球面墊圈（圖圖d）或）或2)用帶有腰環(huán)的螺栓（用帶有腰環(huán)的螺栓（圖圖e）來保證螺栓的裝配精度）來保證螺栓的裝配精度等措施來達到；同時規(guī)定螺母、螺栓頭部和被連接等措施來

40、達到；同時規(guī)定螺母、螺栓頭部和被連接件的支承面加工要求件的支承面加工要求|但應注意但應注意:采用這些特殊結構會使制造采用這些特殊結構會使制造成本增加成本增加。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 6060(四四)用合理的制造工藝方法用合理的制造工藝方法|采用采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法，的工藝方法，可以顯著提高螺栓的疲勞強度。可以顯著提高螺栓的疲勞強度。|這是因為除可降低應力集中外，冷鐓和滾壓這是因為除可降低應力集中外，冷鐓和滾壓工藝不切斷材料纖維，工藝不切斷材料纖維，金屬流線金屬流線的走向合理的

41、走向合理(如下圖如下圖)，而且有冷作硬化的效果，并使表層，而且有冷作硬化的效果，并使表層留有殘余應力。留有殘余應力。|因而因而滾壓螺紋滾壓螺紋的疲勞強度可比的疲勞強度可比切削螺紋切削螺紋的疲的疲勞強度提高勞強度提高30%40%。|如果熱處理后再如果熱處理后再滾壓螺紋滾壓螺紋，其疲勞強度可提，其疲勞強度可提高高70%100%。這種冷墩和滾壓工藝還具有。這種冷墩和滾壓工藝還具有材料利用率高、生產率高和制造成本低等優(yōu)材料利用率高、生產率高和制造成本低等優(yōu)點。點。|此外，采用此外，采用氮化、氰化、噴丸氮化、氰化、噴丸等處理工藝，等處理工藝，也可以提高螺紋連接件的疲勞強度。也可以提高螺紋連接件的疲勞強度

42、。機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 61 61例題例題|如圖所示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵托架，如圖所示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵托架，已知總載荷已知總載荷F=4800N，其作用線與垂直線的夾，其作用線與垂直線的夾角角=50，底板高，底板高h=340mm，寬，寬b=150mm，|試試設計設計此螺栓組連接。此螺栓組連接。 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 6262例題例題機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋

43、聯(lián)接和螺旋傳動 6363機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 64642003機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 6565機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 66665-9螺旋傳動螺旋傳動(自學自學) 機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 6767螺旋傳動的類型螺旋傳動的類型|螺旋傳動按其用途不同，可分為以下三種類型：傳力螺旋力螺

44、旋它以傳遞動力為主，要求以較小的轉矩產生它以傳遞動力為主，要求以較小的轉矩產生較大的軸向推力，用以克服工件阻力，如各種起重或加較大的軸向推力，用以克服工件阻力，如各種起重或加壓裝置的螺旋。這種傳力螺旋主要是承受很大的軸向力，壓裝置的螺旋。這種傳力螺旋主要是承受很大的軸向力，一般為間歇性工作，每次的工作時間較短，工作速度也一般為間歇性工作，每次的工作時間較短，工作速度也不高，通常具有自鎖能力；不高，通常具有自鎖能力；傳導螺旋傳導螺旋它以傳遞運動為主，有時也承受較大的軸向它以傳遞運動為主，有時也承受較大的軸向力，如機床進給機構的螺旋等。傳導螺旋常需在較長的力，如機床進給機構的螺旋等。傳導螺旋常需在

45、較長的時間內連續(xù)工作，工作速度較高，要求具有較高的傳動時間內連續(xù)工作，工作速度較高，要求具有較高的傳動精度；精度；調整螺旋調整螺旋它用以調整、固定零件的相對位置，如機床、它用以調整、固定零件的相對位置，如機床、儀器及測試裝置中的微調機構螺旋。整螺旋不經常轉動，儀器及測試裝置中的微調機構螺旋。整螺旋不經常轉動，一般在空載下調整。一般在空載下調整。|螺旋傳動按其螺旋副摩擦性質的不同，又可分為：螺旋傳動按其螺旋副摩擦性質的不同，又可分為： 滑動螺旋滑動螺旋 滾動螺旋滾動螺旋 靜壓螺旋靜壓螺旋機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 686

46、8機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 6969第五章第五章 作業(yè)題作業(yè)題見見機械設計作業(yè)集機械設計作業(yè)集(1)5-15-6（不交不交）5-9，5-105-16，5-20（錯誤錯誤提示：提示：1. z值，值，2. d值值）5-235-24，5-26(自選自選)補充計算例題補充計算例題機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7070普通螺紋圖普通螺紋圖 返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 71

47、 71普通螺栓連接普通螺栓連接 返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7272返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7373測力矩扳手測力矩扳手 返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7474定力矩扳手定力矩扳手 返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7575對頂螺母防松對頂螺母防松返回返回機械設計上鄧

48、召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7676彈簧墊圈防松彈簧墊圈防松返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7777自鎖螺母防松自鎖螺母防松原理：原理：螺母一端制成非圓形收口或螺母一端制成非圓形收口或開封后徑向收口。開封后徑向收口。當螺母擰當螺母擰緊后，收口漲開緊后，收口漲開，利用收口，利用收口的回彈力使旋合螺紋間壓緊。的回彈力使旋合螺紋間壓緊。特點：特點：結構簡單，防松可靠，可多結構簡單，防松可靠，可多次裝卸而不降低防松性能。次裝卸而不降低防松性能。 返回返回機械設

49、計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7878六角開槽螺母防松六角開槽螺母防松返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 7979止動墊圈防松止動墊圈防松|原理：原理：螺母擰緊后，螺母擰緊后，將單耳或將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和雙耳止動墊圈分別向螺母和被連接件的側面折彎貼緊被連接件的側面折彎貼緊，即可將螺母鎖住。即可將螺母鎖住。|若兩個螺栓需要若兩個螺栓需要雙聯(lián)鎖雙聯(lián)鎖緊時，緊時，可采用雙聯(lián)止動墊圈，使兩可采用雙聯(lián)止動墊圈，使兩個螺母相互制動。個螺母相互制動。|特點：特點：結構簡單，使用方便，結構簡單，使用方便，防松可靠。防松可靠。 返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 8080串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松返回返回機械設計上鄧召義2022-6-302022-6-30第五章第五章 螺紋