螺紋聯(lián)接和螺旋傳動總結(jié).

1、5 51 1 螺紋螺紋5 52 2 螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件5 53 3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊5 55 5 螺紋聯(lián)接的強度計算螺紋聯(lián)接的強度計算5 57 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力5 58 提高螺栓聯(lián)接強度的措施提高螺栓聯(lián)接強度的措施5 59 螺旋傳動螺旋傳動5 54 4 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松5 56 6 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計螺栓組聯(lián)接的設(shè)計5 50 0 聯(lián)接概述聯(lián)接概述一、聯(lián)接分類一、聯(lián)接分類二、螺紋基本知識二、螺紋基本知識三、螺紋聯(lián)接的主要類型三、螺紋聯(lián)接的主要類型（注意各圖的畫法）（注意各圖的畫法）四、螺栓聯(lián)接的擰緊與防松四、螺栓聯(lián)接

2、的擰緊與防松 五、螺栓聯(lián)接的強度計算五、螺栓聯(lián)接的強度計算六六 、螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計要點、螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計要點七、螺栓組聯(lián)接的受力分析七、螺栓組聯(lián)接的受力分析九、提高螺紋聯(lián)接強度的措施九、提高螺紋聯(lián)接強度的措施十、螺旋傳動十、螺旋傳動八、螺栓的材料和許用應(yīng)力八、螺栓的材料和許用應(yīng)力一、聯(lián)接分類一、聯(lián)接分類1、按運動關(guān)系分靜聯(lián)接：只固定，無相對運動。如螺紋聯(lián)接、普通平鍵聯(lián)接。動聯(lián)接：彼此有相對運動。如花鍵、螺旋傳動等。運動副2、按傳載原理分靠摩擦力（力閉合）：如受拉螺栓、過盈聯(lián)接。非摩擦（形閉合）：靠聯(lián)接零件的相互嵌合傳載，如平鍵。材料鎖合聯(lián)接：利用附加材料分子間作用，如粘接、焊接。3、按拆開時是否損

3、壞零件分可拆聯(lián)接：如螺紋聯(lián)接（最廣泛的可拆聯(lián)接）。不可拆聯(lián)接：如焊接、鉚接等。二、螺紋基本知識二、螺紋基本知識 直徑大徑d：公稱直徑。M20d=20mm小徑d1：螺紋的最小直徑。中徑d2：齒厚=齒槽寬處直徑，幾何計算用。 一般?。篸2=(d+d1)/2 螺距p 線數(shù)n：n=1時用于聯(lián)接；n1時用于傳動； n，但為便于制造n4 牙型角：螺紋牙兩側(cè)面夾角。1、螺紋的主要參數(shù)2、螺紋的類型右旋左旋螺紋位置：內(nèi)螺紋螺母；外螺紋螺釘。旋向判定：順著軸線方向看，左邊高則為左旋，右邊高則為右旋。螺紋旋向：左旋螺紋，右旋螺紋（常用）。思考： 升角：2arctandnp 導(dǎo)程s ：s=np聯(lián)接：效率低、自鎖性好

4、。傳動：效率高、自鎖性差。螺紋牙形：三角形、矩形、梯形、鋸齒形等3033060三角形梯形鋸齒形矩形單線，用于聯(lián)接雙線或多線，常用于傳動粗牙：一般情況下使用。細(xì)牙：d相同，p小， 小，牙淺，自鎖性好，但不耐磨，易滑扣。 用于變載荷場合。 聯(lián)接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。螺紋線數(shù)：單線（聯(lián)接）；多線（傳動）。三、螺紋聯(lián)接的主要類型三、螺紋聯(lián)接的主要類型（注意各圖的畫法注意各圖的畫法）1、螺栓聯(lián)接受拉普通螺栓普通螺栓：無需在被聯(lián)件上加工螺紋 孔，裝拆方便，用于兩被聯(lián)件均不太厚的場合。受剪鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓：除起聯(lián)接作用外， 還起定位作用。2、雙頭螺柱聯(lián)接 用于有一聯(lián)接件較厚，并經(jīng)常裝拆

5、的場合，拆卸時只需擰下螺母即可。3、螺釘聯(lián)接 用于有一聯(lián)接件較厚，且不需經(jīng)常裝拆的場合。4、緊定螺釘聯(lián)接 螺釘末端頂住另一零件的表面或相應(yīng)凹坑，以固定兩個零件的相互位置，并可傳遞不大的力或力矩。四、四、 螺栓聯(lián)接的擰緊與防松螺栓聯(lián)接的擰緊與防松（一）、擰緊（一）、擰緊受載之前擰緊螺母預(yù)緊力Fo預(yù)緊聯(lián)接剛度防松能力緊密性1、擰緊力矩T=？螺母支承面間的摩擦阻力矩以螺母分析：T=T1+T2螺紋副間的摩擦力矩221dFTt)tan(votFF螺紋副間有效圓周力2)tan(2dFvoa)螺母所 受轉(zhuǎn)矩b)螺栓所 受轉(zhuǎn)矩c)螺栓轉(zhuǎn) 矩圖T1T2T1TTTT434T3T1forfFT2（rf支承面摩擦半徑

6、）dFkTTTot21kt擰緊力矩系數(shù)，一般取kt=0.22、控制T的方法T Fo 拉斷、滑扣T不能滿足工作要求控制T的大小一般情況憑經(jīng)驗，擰緊即可。方法：測量螺栓伸長量定力矩扳手測力矩扳手3、嚴(yán)格控制預(yù)緊力時dM12例：例：標(biāo)準(zhǔn)扳手長度L=15d，若擰緊力為F，則： T=FL=15dF=0.2Fod F0=75F若F=200N，則F0=15000N。 小于M12，則易拉斷。( (二二) )、防松、防松1、螺紋聯(lián)接按自鎖條件設(shè)計： v。 靜載下不會自行松脫。2、松動原因沖擊、振動、變載荷下溫度變化較大時螺旋副摩擦力Ff減小或瞬時消失松動下螺母上螺母螺栓對頂螺母3、防松方法防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。按

7、防松原理不同，分為三類：a ）摩擦防松自鎖螺母彈簧墊圈開口方向：斜向右下方彈性增壓尖端抵住開口銷與槽形螺母b ）機械防松（直接鎖?。┱_不正確注意金屬絲穿入方向串聯(lián)金屬絲c ）破壞螺紋副關(guān)系不可拆聯(lián)接膠接沖點焊住五五. .螺栓聯(lián)接的強度計算螺栓聯(lián)接的強度計算螺栓聯(lián)接受拉螺栓受剪螺栓松聯(lián)接：不擰緊，無預(yù)緊力Fo，僅受工作載荷F緊聯(lián)接：需擰緊僅受預(yù)緊力Fo同時受預(yù)緊力F0和工作載荷F( (一一) )、受拉螺栓聯(lián)接、受拉螺栓聯(lián)接對于受拉螺栓，其失效形式主要是螺紋部分的塑性變形和螺桿的疲勞斷裂。65%20%15%危險截面面積由計算直徑d1確定1、松聯(lián)接僅受軸向工作拉力F失效：拉斷強度條件：4/21dF

8、MPa 校核式41Fd mm 設(shè)計式查手冊，選螺栓2、緊聯(lián)接（1）只受預(yù)緊力F0的緊聯(lián)接外載荷FR對螺栓為橫向力靠摩擦力傳遞a. FR作用下，板不滑移：FRFf，而FfF0。校核式4/3 . 121dFo3 . 1401Fdmm 設(shè)計式mfCFFR0（2）受預(yù)緊力F0和軸向工作載荷F的緊螺栓聯(lián)接FcccFFFFmbb012即：螺栓總拉力等于預(yù)緊力加上部分工作載荷。FcccFFmbm013 . 1421Fdmm 設(shè)計式校核式4/3 . 1212dF討論：FcccFFFFmbb0121、mbbccc螺栓相對剛度系數(shù)當(dāng)F、Fo一定時，mbbcccF2為螺栓受力mbbccc應(yīng)使2、01F：不出現(xiàn)縫隙。

9、(由FcccFFmbm01驗算)選擇不同墊圈或墊片當(dāng)工作載荷在0F變化時，螺栓總拉力在F0F2之間變化變載荷下螺栓失效：Fa作用下的疲勞拉斷Fa拉力變幅：2110222CCCFFFFa221ambbaCCCdF應(yīng)力幅：螺栓許用應(yīng)力幅（P110）表6.3即：變載荷下螺栓，應(yīng)力幅越小，疲勞強度越高。hhFR12d21剪斷破壞擠壓破壞被連接件FRa)受剪螺栓聯(lián)接b)螺栓被擠壓( (二二) )、受剪螺栓聯(lián)接、受剪螺栓聯(lián)接1、失效形式：失效形式：剪斷、接觸表面壓潰。剪斷、接觸表面壓潰。2、螺栓剪切強度條件螺栓剪切強度條件4/20dmFd桿抗剪面直徑mm抗剪面數(shù)目許用剪應(yīng)力3、擠壓強度條件擠壓強度條件mi

10、n0ppLdFLmin對象受壓高度；p許用擠壓應(yīng)力，取弱者計算；單個螺栓聯(lián)接強度計算單個螺栓聯(lián)接強度計算受拉螺栓受變載：4/3 . 1210dFca緊聯(lián)接受Fo和F4/20diFmin0ppLdF4/210dFa影響疲勞強度4/3 . 1212dFca單個螺栓強度計算受剪螺栓：松聯(lián)接：僅受Fo：受靜載：F2=F+F1221ambbaCCCdF六六 、 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計要點螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計要點1、 結(jié)合面幾何形狀力求簡單（矩、圓、三角），且螺栓組的對稱中心與結(jié)合面形心重合，結(jié)合面受力均勻。3、 分布在同一圓周上的z應(yīng)取偶數(shù)（4、6、8），便于分度劃線。4、 避免附加彎曲載荷：凸臺、沉孔、斜墊圈等。5

11、、 螺栓排列應(yīng)有合理間距、邊距、扳手空間。6、 合理防松方法。2、 螺栓組受力合理：螺栓布置應(yīng)盡量遠離對稱中心，鉸制孔螺栓組8個；同時承受軸向、橫向載荷時，可采用抗剪元件承受橫向力，d。七、七、 螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓組聯(lián)接的受力分析1 1、思路、思路聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式、外載荷類型 螺栓受力 找出受載最大螺栓按單個螺栓聯(lián)接的計算方法計算2 2、基本假定、基本假定1、各螺栓剛度相同；2、各螺栓Fo相同；3、變形在彈性范圍內(nèi)；4、被聯(lián)件為剛體；3 3、四種典型受載情況時、四種典型受載情況時 的受力分析的受力分析1)受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接特點：載荷與螺栓軸線平行，并通過螺栓組對稱中心。各螺栓組平均受載：

12、 F=F/z螺栓還受Fo F2 3 . 14212dF工作條件：F102、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接FRFRa)用受拉螺栓聯(lián)接FFFFFFFR/2FR/2（1）特點：橫向載荷作用線與螺栓軸線垂直，并通過螺栓組對稱中心。（2）承載方式：形閉合：受剪螺栓（靠桿的剪切與擠壓承載）力閉合：受拉螺栓（由F0在結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力承載）（3）受力分析a 、受拉螺栓工作條件：RsoFkziFfzifFkFRso按僅受Fo的緊聯(lián)接計算。校核式4/3 . 121dFoFRFRb)用受剪螺栓聯(lián)接Fs/2Fs/2Fs/2FsFs/2FsFR/2FR/2b、受剪螺栓假定每個螺栓受載相同，則工作條件：RsFFzzFFRS/剪

13、切計算擠壓計算4/2diFspsphdF3、受旋轉(zhuǎn)力矩T的螺栓組聯(lián)接特點：在轉(zhuǎn)矩T作用下，底板有繞螺栓組形心軸線O-O旋轉(zhuǎn)的趨勢。橫向力受拉螺栓受剪螺栓摩擦力承載，各螺栓處產(chǎn)生相等的摩擦力oFf （1）受拉螺栓聯(lián)接工作條件：ziiszsrfTkrrrfTkF1210)(校核式4/3 . 121dFo（2）受剪螺栓聯(lián)接 靠剪切和擠壓承載，各螺栓在T作用下受橫向力Fs。問題：Fs1= Fs2= = Fsz ？即Fsi與ri成正比：zszssrFrFrF2211或isisrFrFmaxmax工作條件： Fs1r1+ Fs2r2+ + Fszrz= T變形協(xié)調(diào)條件：底板視為剛體，ri剪切變形量 Fsi

14、maxmaxrrFFissi代入工作條件中：ziizsrTrrrrTrF12max22221maxmax4、受翻轉(zhuǎn)力矩M（傾覆力矩） 的螺栓組聯(lián)接特點：在M作用下，底板有繞螺栓組形心軸翻轉(zhuǎn)的趨勢。作用M前：各螺栓受相同F(xiàn)0作用M后：左側(cè)：F拉， 右側(cè)：F壓 F0工作條件：MrFrFrFzz2211變形協(xié)調(diào)條件：maxmax2211rFrFrFrFzzziizrrMrrrrMF12max22221maxmax其它條件：附加校核討論：設(shè)計時，如何布置螺栓更合理？遠離對稱中心RiFmax實際應(yīng)用可轉(zhuǎn)化為上述四種狀態(tài)的不同組合：分別計算迭加橫向載荷和旋轉(zhuǎn)力矩0F軸向載荷和翻轉(zhuǎn)力矩F2F強度計算左側(cè)不出

15、現(xiàn)縫隙右側(cè)邊緣不壓潰螺栓聯(lián)接組強度計算總結(jié)螺栓聯(lián)接組強度計算總結(jié)螺栓組受力分析軸向力橫向力旋轉(zhuǎn)力矩傾覆力矩F=F/zziiLLMF12maxmaxzifFkFs0受拉zFF/受剪ziisrfTkF10受拉ziirTrF12maxmax受剪受拉螺栓受變載：4/3 . 1210dFca緊聯(lián)接受Fo和F4/20diFmin0ppLdF4/210dF a a影響疲勞強度影響疲勞強度4/3 . 1212dFca單個螺栓強度計算受剪螺栓：松聯(lián)接：僅受Fo：受靜載：F F2 2=F+F=F+F1 1221ambbaCCCdF性能等級性能等級1、螺栓等：十個性能等級，如：3.6、4.6、4.8、性能等級材料性

16、能如：6.8Bmin/100=6Bmin=600MPa10(smin/Bmin)=8smin=480MPa或smin=(68)10=480MPa低碳鋼或中碳鋼2、螺母：七個等級，與螺栓性能相配。八、八、 提高螺紋聯(lián)接強度的措施提高螺紋聯(lián)接強度的措施1、機理工作時，螺栓受拉，p螺母受壓，p兩者產(chǎn)生螺距差一、改善螺紋牙間受力分配一、改善螺紋牙間受力分配第一圈：p最大，受力最大第810圈后幾乎不受力各圈受載不均 采用加高螺母不能 提高聯(lián)接強度。2、辦法采用受拉螺母（變形一致） 減小螺栓螺母螺距變化差二、減小附加彎曲應(yīng)力二、減小附加彎曲應(yīng)力螺紋牙根彎曲應(yīng)力斷裂螺紋孔不正、被聯(lián)件表面不平、發(fā)生變形等。引

17、起附加彎曲應(yīng)力因素：a)螺栓受偏心載荷eFb)被聯(lián)接件剛度不夠a)采用球面墊圈抗彎力偶e)采用環(huán)腰d)采用沉頭座b)采用斜墊圈c)采用凸臺措施：墊圈、凸臺、沉孔等。思考：采用凸臺、沉孔的目的？三、減輕應(yīng)力集中三、減輕應(yīng)力集中收尾：退刀槽；增大牙根處過渡圓角半徑。四、降低應(yīng)力幅四、降低應(yīng)力幅 a amax 一定時：a疲勞強度當(dāng)F、F1不變時： cb 或 cm。措施： 1）螺栓長度 2）光桿直徑 3）采用柔性螺栓1、降低螺栓剛度cb 1 2螺栓聯(lián)接習(xí)題課螺栓聯(lián)接習(xí)題課一、螺栓組計算一、螺栓組計算螺栓組受力分析軸向力橫向力旋轉(zhuǎn)力矩傾覆力矩F=F/zziiLLMF12maxmaxzifFkFs0受拉z

18、FF/受剪ziisrfTkF10受拉ziirTrF12maxmax受剪受拉螺栓受變載：4/3 . 1210dFca緊聯(lián)接受Fo和F4/20diFmin0ppLdF4/210dFa影響疲勞強度4/3 . 1212dFca單個螺栓強度計算受剪螺栓：松聯(lián)接：僅受Fo：受靜載：F2=F+F1受任意載荷螺栓組向形心簡化四種簡單狀態(tài)迭加受載最大螺栓 按單個計算例1、圖示底板用8個螺栓與支架相連，受外力Q作用，Q作用于 包含X軸并垂直于底板接縫面，試計算此螺栓組聯(lián)接。（=30）解：解： （一）受力分析（一）受力分析QQHQH=QcosQVQV=QsinHMHQHH= QcosMH=H300VMVQVV= Q

19、sinMV=V400H=4330N，V=2500N，M=MH-MV=299000N mm（二）工作條件分析（二）工作條件分析1、保證結(jié)合面不滑移HkzfFs1又：zVcccFFmbm01)(10VcccfHkzFmbms2、受力最大螺栓軸向載荷a 、FV=V/z=2500/8=312.5N（每個螺栓受V作用相同）b 、M作用，離形心越遠受力越大NMrrMFiiM299)100200(420022812maxmaxc 、最大工作載荷NFFFMV5 .611maxmaxd 、螺栓總拉力NFcccFFmbb8 .5784max02=5662.5N8 . 0mbmccc?。簁s =1.3f=0.133

20、、螺栓直徑：3 . 1421Fdd1d4、其它條件a 、左側(cè)不出現(xiàn)間隙：b 、接合面右側(cè)不壓潰：1maxPpWMAFz010minWMAFzWMAzVcccFzmbmp 螺栓擰緊并承受軸向載荷H后，剩余預(yù)緊力在結(jié)合面產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力。翻轉(zhuǎn)力矩對擠壓應(yīng)力的影響選擇螺栓性能等級，計算許用應(yīng)力 。QQ例2、設(shè)計圖示螺紋聯(lián)接：1.受拉螺栓 2.受剪螺栓解： 一）受力分析一）受力分析RTFSRFSRFSRFSRFSTFSTFSTFSTR=Q/2=10000 NQT=R300=3000000 N.mmR使各螺栓受到橫向工作載荷FSR： FSR=R/4=2500（ N ）T也使各螺栓受到橫向工作載荷FST，方

21、向與形心連線垂直。受載最大的螺栓：受拉螺栓：)(70714NrTrTFiST受剪螺栓：)(707142maxNrTrrTFiST相同)(9014135cos222NFFFFFSTSRSTSSR二）設(shè)計計算二）設(shè)計計算由預(yù)緊力Fo產(chǎn)生的摩擦力來傳遞外載荷FS。SsFkFf0)(901400NfFkFSs（取：ks =1.3、f=0.13）選擇螺栓性能等級，計算許用應(yīng)力 。3 . 1401Fd螺栓直徑：d1d橫向載荷由螺栓桿與被聯(lián)件的擠壓與剪切傳遞。受載最大螺栓的橫向載荷為：FS=9014（N）選擇螺栓性能等級，計算許用應(yīng)力 。螺栓直徑：40SFd查手冊受拉螺栓：相同材料螺栓d受拉d受剪例3 某承

22、受軸向載荷的螺栓聯(lián)接。已知單個螺栓所受軸向載荷 F=500N，預(yù)緊力Fo=500N，螺栓的剛度c1，arctanc1=30， 被聯(lián)接件的剛度c2，arctanc2=45。 1）繪制此螺栓聯(lián)接的力變形圖，并確定螺栓總拉力F2。 2）若將墊片改為較軟的，使arctanc1=60，其他不變，F(xiàn)2=？ 3）比較上述兩種情況，判斷哪種密閉性好？ 注：此題用圖解法求解。1002003004005006007008009001000N變形60304545FF2F1FF0F”Fo例4 一鋼板采用三個鉸制孔螺栓聯(lián)接,下列三個方案哪個最好?F3F3F3FL L2aFL L2aFmax=F3=FL2aF3+F3F3

23、F3FL L2aFL L2aFmax=F1=F3=222231323aLFaFLFF3F3F3FL L3aFl l3aFL L3aFmax=F2=222313150cos33233aLaLFaFLFaFLF比較：方案一：Fmax=FL2aF3+方案二：Fmax=22313aLF方案三：Fmax=2313aLaLF差誰好？22313aLF2313aLaLF由：a534L=結(jié)論：1）當(dāng)La534時，方案三最好。2）當(dāng)La534時，方案二最好。例5 指出下列各圖中的錯誤。一、螺旋傳動的類型和應(yīng)用一、螺旋傳動的類型和應(yīng)用調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋類類型型運動形式有：運動形式有：螺旋傳動螺旋傳動螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動 作用：作用： 回轉(zhuǎn)運動回轉(zhuǎn)運動 直線運動，同時傳遞動力。直線運動，同時傳遞動力。螺桿轉(zhuǎn)動螺桿轉(zhuǎn)動 ，螺母移動，螺母移動按用按用途分途分傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋滑動螺旋滑動螺旋滾動螺旋滾動螺旋按摩擦按摩擦性質(zhì)分性質(zhì)分傳遞動力傳遞動力 傳遞運動傳遞運動, ,要求精度高要求精度高調(diào)整相對位置調(diào)整相對位置二、滑動螺旋的結(jié)構(gòu)和材料二、滑動螺旋的結(jié)構(gòu)和材料1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 螺母結(jié)構(gòu)螺母結(jié)構(gòu)整體螺整體螺母母組合螺組合螺母母剖分螺