第4章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)

第4章螺紋連接與螺旋傳動(dòng)4.1螺紋4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件4.3螺紋連接的預(yù)緊4.4

螺紋連接的防松4.5螺紋連接組的設(shè)計(jì)4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算4.7提高螺紋連接強(qiáng)度的措施4.8螺紋連接件的材料與許用應(yīng)力4.9螺旋傳動(dòng)連桿體連桿蓋螺栓墊圈螺母連桿襯套軸瓦第二篇連接一、概述第二篇連接一、分類靜連接可拆連接：不須毀壞連接中的任何一個(gè)零件就可拆開的連接。

例：螺紋連接、鍵連接、銷連接。不可拆連接：至少毀壞連接中的一部分才能拆開的連接。

例：鉚接、焊接、膠接等。工作原理摩擦鎖合：靠連接配合面間的摩擦傳遞載荷。過(guò)盈連接。形鎖合：靠零件形狀的嵌合來(lái)傳遞載荷。平鍵連接。材料鎖合：靠被連接件間涂敷材料所產(chǎn)生分子力來(lái)傳遞載荷。膠接。靜連接：不允許相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。動(dòng)連接：可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)副之間的連接。二、選用原則使用要求和經(jīng)濟(jì)性要求。不可拆連接——多考慮制造及經(jīng)濟(jì)性因素?？刹疬B接——多考慮結(jié)構(gòu)、安裝、運(yùn)輸、維修上的因素。板件與板件——多選用螺紋連接、焊接、鉚接或膠接。桿件與桿件——多選用螺紋連接或焊接。軸與輪轂——多選用鍵、花鍵連接或過(guò)盈連接。軸與軸——采用聯(lián)軸器或離合器。被連接零件類型第二篇連接鑄造焊接外螺紋內(nèi)螺紋一、螺紋的分類當(dāng)量摩擦角較小傳動(dòng)用螺紋4.1螺紋當(dāng)量摩擦角較大連接用螺紋共同組成螺旋副。螺紋牙型矩形螺紋三角形螺紋30o梯形螺紋15o鋸齒形螺紋30o3o4.1螺紋一、螺紋的分類母體形狀圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋英制與米制粗牙與細(xì)牙4.1螺紋一、螺紋的分類螺紋的旋向:右旋螺紋左旋螺紋螺旋線的根數(shù):n≤4多線螺紋單線螺紋PSS=2PPSPS=P4.1螺紋一、螺紋的分類連接：效率低、自鎖性好。傳動(dòng)：效率高、自鎖性差。螺紋牙形：三角形、矩形、梯形、鋸齒形等30°3°30°60°三角形梯形鋸齒形矩形單線，用于連接雙線或多線，常用于傳動(dòng)粗牙：一般情況下使用。細(xì)牙：d相同，p小，ψ小，牙淺，自鎖性好，但不耐磨，易滑扣?！嘤糜谧冚d荷場(chǎng)合。連接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。螺紋線數(shù)：?jiǎn)尉€（連接）；多線（傳動(dòng)）。4.1螺紋一、螺紋的分類連接螺紋：自鎖。如：緊固螺紋。管螺紋：緊密性、氣密性。如：用于氣體、液體管道螺紋。傳動(dòng)螺紋：效率高。如：車床傳動(dòng)絲杠。調(diào)整螺紋：精度高。如：螺旋千分尺。承載螺紋：效率高、自鎖性好。如千斤頂。對(duì)螺紋連接的要求：足夠的連接強(qiáng)度和良好的工藝性。4.1螺紋二、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用1、普通螺紋（代號(hào)：M××GB192-81）特點(diǎn)：牙型角=2=60。牙型半角大，當(dāng)量摩擦系數(shù)大，自鎖性能好，主要用于連接螺紋。4.1螺紋二、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋粗牙：常用。細(xì)牙的缺點(diǎn)：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細(xì)牙：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。1、普通螺紋（代號(hào)：M××GB192-81）4.1螺紋二、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用2、矩形螺紋特點(diǎn)：牙形為正方形。=0，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。4.1螺紋二、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用3、梯形螺紋(代號(hào)：TrGB192-81)特點(diǎn)：=2=30。比矩形螺紋效率略低。牙根強(qiáng)度高，易于對(duì)中，易于制造，剖分螺母可消除間隙，在螺旋傳動(dòng)中有廣泛應(yīng)用。4.1螺紋二、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用4、鋸齒形螺紋(代號(hào)：SJB923-66)特點(diǎn)：工作邊=3，非工作邊=30，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),能承受較大的載荷,但只能用于單向傳動(dòng)。4.1螺紋二、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用5、圓柱管螺紋特點(diǎn)：用于管件連接的三角螺紋，=55，螺紋面間沒(méi)有間隙，密封性好，適用于壓強(qiáng)在1.6MPa以下的連接。4.1螺紋二、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用6、圓錐管螺紋特點(diǎn)：螺紋均布在錐度為1:16的管上，=55或60，螺紋面間沒(méi)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。4.1螺紋二、常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用大徑d－螺紋的公稱直徑。小徑d1－連接的強(qiáng)度計(jì)算。中徑d2－連接的幾何計(jì)算。螺距P－螺紋相鄰兩個(gè)牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。牙型角a－螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。升角y－螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。線數(shù)n－螺紋的螺旋線數(shù)目。導(dǎo)程S－螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離，S=nP。升角y的計(jì)算式為：4.1螺紋三、普通螺紋的主要參數(shù)孔與螺桿之間留有間隙螺紋余留長(zhǎng)度l1靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;鉸制孔用螺栓l1≈d;螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到邊緣的距離

e=d+(3~6)mm1.螺栓連接普通螺栓4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件一、螺紋連接的基本類型用于兩被聯(lián)件均不太厚的場(chǎng)合。除起連接作用外，還起定位作用。特點(diǎn)和應(yīng)用：無(wú)須在被連接件上切制螺紋，使用不受被連接件材料的限制。構(gòu)造簡(jiǎn)單，裝拆方便，應(yīng)用最廣。用于可制通孔的場(chǎng)合。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件1.螺栓連接一、螺紋連接的基本類型應(yīng)用：凸緣聯(lián)軸器鉸制孔螺栓普通螺栓對(duì)中榫4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件1.螺栓連接一、螺紋連接的基本類型3.雙頭螺柱連接2.螺釘連接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1

、e、a與螺栓相同

4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件一、螺紋連接的基本類型特點(diǎn)：不用螺母，而且能有光整的外露表面。應(yīng)用：有一連接件較厚，但不宜用于時(shí)常裝拆的連接，以免損壞被連接件的螺紋孔。特點(diǎn)：座端旋入并緊定在被連接件之一的螺紋孔中。應(yīng)用：有一連接件較厚，并經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合，拆卸時(shí)只需擰下螺母即可。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件3.雙頭螺柱連接2.螺釘連接一、螺紋連接的基本類型4.緊定螺釘連接特點(diǎn)和應(yīng)用：旋入被連接件之一的螺紋孔中，其末端頂住另一被連接件的表面或頂入相應(yīng)的坑中，以固定兩個(gè)零件的相互位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件一、螺紋連接的基本類型其它：地腳螺栓吊環(huán)螺栓T形槽螺栓4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件一、螺紋連接的基本類型六角頭螺栓LL0d精度分A、B、C三級(jí)，通用機(jī)械中多用C級(jí)。螺紋有粗牙和細(xì)牙之分。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件兩端螺紋可不同，螺柱可帶退刀槽或制成腰桿，也可制成全螺紋。雙頭螺柱4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺釘頭部形狀：圓頭、扁圓頭、六角頭、圓柱頭和沉頭等。頭部起子槽：一字槽、十字槽和內(nèi)六角孔等形式。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件緊定螺釘錐端：適用于被緊定零件的表面硬度較低或不經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合；平端：接觸面積大，不傷零件表面，常用于硬度較大平面或經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合；圓柱端：壓入軸上的凹坑中，適用于緊定空心軸上的零件位置。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件自攻螺釘頭部形狀：圓頭、平頭、半沉頭及沉頭等。頭部起子槽：一字槽、十字槽等形式。末端形狀：錐端和平端兩種。滲碳鋼，硬度不低于45HRC，不預(yù)制螺紋。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件六角螺母厚度：標(biāo)準(zhǔn)螺母和薄型螺母兩種。制造精度分為A、B、C三級(jí)。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件圓螺母與止動(dòng)墊圈圓螺母常與止動(dòng)墊圈配用，裝配時(shí)將墊圈內(nèi)舌插入軸上的槽內(nèi)，而將墊圈的外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件墊圈平墊圈：A級(jí)和C級(jí)兩種。墊圈：特大、大、普通和小的四種規(guī)格，特大墊圈主要在鐵木結(jié)構(gòu)上使用。斜墊圈：用于傾斜的支承面上。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件機(jī)械制造中常見(jiàn)的螺紋連接件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。4.2螺紋連接的類型與標(biāo)準(zhǔn)連接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件裝配時(shí)擰緊，承受工作載荷前，預(yù)先受到力的作用。這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。

擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限ss的80%。

預(yù)緊力：

預(yù)緊的目的：

預(yù)緊力的確定原則：預(yù)緊↑連接剛度↑防松能力↑緊密性一般連接用的鋼制螺栓連接的預(yù)緊力F0：碳素鋼螺栓合金鋼螺栓4.3螺紋連接的預(yù)緊擰緊力矩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Ft——螺紋副間有效圓周力4.3螺紋連接的預(yù)緊rf—支承面摩擦半徑TF0F0dd0D0kt—擰緊力矩系數(shù)(M10~M64)4.3螺紋連接的預(yù)緊擰緊力矩T=？TF0F0dd0D0以螺母分析：T=T1+T2

利用控制擰緊力矩的方法來(lái)控制預(yù)緊力的大小。通常----采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手，重要----采用測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)的方法來(lái)控制預(yù)緊力。

注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能不采用直徑過(guò)小(＜M12)的螺栓。

預(yù)緊力的控制：

預(yù)緊力和預(yù)緊力矩之間的關(guān)系：嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)，d≮M12~M16標(biāo)準(zhǔn)扳手長(zhǎng)度L=15d，若擰緊力為F，則：

T=FL=F×15d=0.2F0d→F0=75F若F=200N，則F0=15000N。→小于M12，則易拉斷。4.3螺紋連接的預(yù)緊p定力矩扳手控制擰緊力矩；規(guī)定螺母擰緊圈數(shù)；測(cè)量螺栓的伸長(zhǎng)量或控制應(yīng)力或應(yīng)變。測(cè)力矩扳手4.3螺紋連接的預(yù)緊測(cè)力矩扳手或定力矩扳手，準(zhǔn)確性較差，也不適用于大型的螺栓連接。測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量4.3螺紋連接的預(yù)緊控制擰緊力矩；規(guī)定螺母擰緊圈數(shù)；測(cè)量螺栓的伸長(zhǎng)量或控制應(yīng)力或應(yīng)變?？梢圆捎脺y(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量的方法來(lái)控制預(yù)緊力。在沖擊、振動(dòng)或變載荷作用下，或在高溫或溫度變化較大的情況下，螺紋連接中的預(yù)緊力和摩擦力會(huì)逐漸減小或可能瞬時(shí)消失，導(dǎo)致連接失效。防松方法：

摩擦防松——對(duì)頂螺母防松、彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松。

機(jī)械防松——開口銷與六角螺母防松、止動(dòng)墊圈防松、串聯(lián)鋼絲防松。

永久防松——如鉚沖防松、在旋合螺紋間涂膠防松等。（不可拆連接）

防松的根本問(wèn)題在于防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。4.4螺紋連接的防松對(duì)頂螺母防松自鎖螺母防松4.4螺紋連接的防松摩擦防松彈簧墊圈開口方向：斜向右下方彈性增壓尖端抵住彈簧墊圈防松摩擦防松4.4螺紋連接的防松開口銷與六角螺母防松止動(dòng)墊圈

防松4.4螺紋連接的防松機(jī)械防松串聯(lián)鋼絲防松正確不正確注意金屬絲穿入方向機(jī)械防松4.4螺紋連接的防松膠接沖點(diǎn)焊住4.4螺紋連接的防松永久防松

為了便于加工制造和對(duì)稱布置螺栓，保證聯(lián)接結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。螺栓間距離：保證聯(lián)接可靠性、考慮裝拆方便，留有足夠的扳手空間。根據(jù)被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式。4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。合理不合理

為便于圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺紋牙根彎曲應(yīng)力——————→斷裂避免螺栓承受附加的彎曲載荷。引起附加彎曲應(yīng)力因素：螺紋孔不正、被聯(lián)件表面不平、發(fā)生變形等。4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免螺栓承受附加的彎曲載荷。凸臺(tái)沉頭座斜面墊圈采用球面墊片4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．受橫向載荷2．受轉(zhuǎn)矩3．受軸向載荷4．受傾覆力矩

受力分析的目的：求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便按單個(gè)螺栓連接的進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

受力分析時(shí)所作假設(shè)：所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；受載后連接接合面仍保持為平面。

受力分析的類型：二、螺栓組連接的受力分析螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合；4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)1）鉸制孔用螺栓連接（圖b），每個(gè)螺栓所受工作剪力為：2）普通螺栓連接（圖a），預(yù)緊后接合面間的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：

式中：z為螺栓數(shù)目。1．受橫向載荷的螺栓組連接或Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks=1.1~1.3。i為結(jié)合面數(shù)。4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)2．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接1）普通螺栓，連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。2）鉸制孔用螺栓，螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)3．受軸向載荷的螺栓組連接總載荷FΣ作用線與螺栓軸線平行，通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心，各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為：螺栓預(yù)緊力F0，殘余預(yù)緊力F1，每個(gè)螺栓所承受的總載荷F2為：F2=F+F1F2=F+F0

4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)4．受傾覆力矩的螺栓組連接力矩平衡：最大工作載荷：4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)傾覆力矩M受傾覆力矩后，左側(cè)螺栓與地基的工作點(diǎn)分別移至B1

和C1，底板上合力為F受傾覆力矩的底板螺栓組的受力過(guò)程

右側(cè)螺栓與地基的工作點(diǎn)分別移至B2

和C2

，底板上合力為

Fm=

-F傾覆力矩作用前，螺栓和地基的工作點(diǎn)都處于A點(diǎn)，底板所受合力為零。螺栓地基4．受傾覆力矩的螺栓組連接4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)左側(cè)B1-C1右側(cè)B2-C24．受傾覆力矩的螺栓組連接4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)

為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：螺栓預(yù)緊力F01）將復(fù)雜受力狀態(tài)分解為上述四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)，再將各自結(jié)果向量疊加。4.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)二、螺栓組連接的受力分析實(shí)際螺栓組所受工作載荷可以是上述四種受力狀態(tài)的不同組合2）對(duì)普通螺栓可按軸向載荷和傾覆力矩確定工作拉力；按橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)接所需的最小預(yù)緊力，然后求出螺栓的總拉力。3）對(duì)于鉸制孔用螺栓則按橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力。螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)強(qiáng)度條件確定螺栓直徑。螺栓和螺母的螺紋牙及其他各部分尺寸均按標(biāo)準(zhǔn)選定。失效形式受拉螺栓：螺紋部分的塑性變形和螺桿的疲勞斷裂。受剪螺栓：螺栓桿被剪斷或螺栓桿和孔壁的貼合面被壓潰。65%20%15%4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算1．僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接2．受軸向載荷的緊螺栓連接3．承受工作剪力的緊螺栓連接螺栓連接受拉螺栓受剪螺栓松連接：不擰緊，無(wú)預(yù)緊力F0，僅受工作載荷F緊連接：需擰緊僅受預(yù)緊力F0同時(shí)受預(yù)緊力F0和工作載荷F螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算與連接的類型、裝配情況（預(yù)緊或不預(yù)緊）、外載荷的性質(zhì)和材料性能等有關(guān)。4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算或F——工作拉力，單位為N；d1——螺栓危險(xiǎn)截面的直徑，單位為mm；[σ]——螺栓材料的許用拉應(yīng)力，單位為MPa。4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1．僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接預(yù)緊力引起的拉應(yīng)力：螺牙間的摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：強(qiáng)度條件：根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算(M10~M64)4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算橫向載荷F較大時(shí)，由于F0

≥

F／f（f=0.2），即F0≥5F，需大幅增加螺栓直徑。為此，可采用減載措施。減載鍵減載套筒減載銷4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1．僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算2．受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接螺栓預(yù)緊力F0，工作拉力F，螺栓的總拉力F2=?F1為殘余預(yù)緊力，為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使F1＞0，一般根據(jù)聯(lián)接的性質(zhì)確定F1的大小。4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算無(wú)變形—→F0

—→λbλm—→+F→λb+Δ

λ1λm-Δ

λ2變形協(xié)調(diào)條件：Δ

λ1=Δ

λ2=Δ

λ4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算松連接預(yù)緊力F0受軸向載荷Fλb?FF2F1FF0F0λmF0λbλmθbθm?λλ'mθb螺栓伸長(zhǎng)力Ob力Ob力聯(lián)接件壓縮OmθmOm4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算已知F0和F計(jì)算？?FF2F1F?λF0λbλmθb力ObθmOm式中：為螺栓的相對(duì)剛度，其取值范圍為0~1。4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算2．受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算靜強(qiáng)度條件：或螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限，Pa。若工作載荷為變載荷：4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算2．受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算3．承受工作剪力的緊螺栓連接鉸制孔用螺栓：螺栓桿與孔壁接觸表面受擠壓；結(jié)合面螺栓桿受剪切。螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：式中：F－螺栓所受的工作剪力，N；

d0－螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），mm；

Lmin－螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，mm；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin≥1.25d04.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算軸向力橫向力轉(zhuǎn)矩傾覆力矩受拉受拉受剪小結(jié)螺栓組單個(gè)螺栓受拉螺栓受剪螺栓：受剪F2=F+F1緊連接松連接：受F0和F僅受F0：受變載：受靜載：4.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象減小應(yīng)力集中的影響采用合理的制造工藝影響螺栓連接強(qiáng)度（螺栓強(qiáng)度）的主要因素有：螺紋牙的載荷分配

應(yīng)力變化幅度

應(yīng)力集中

附加應(yīng)力

材料的力學(xué)性能和制造工藝通過(guò)螺紋連接強(qiáng)度的措施：4.7提高螺紋連接強(qiáng)度的措施降低螺栓的剛度增大被聯(lián)接件的剛度Cm4.7提高螺紋連接強(qiáng)度的措施增大預(yù)緊力F0減小螺栓剛度Cb

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)力幅降低螺栓剛度的措施d0.7d空心螺栓安裝彈性元件4.7提高螺紋連接強(qiáng)度的措施0.8dd腰狀桿螺栓一、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅增大被聯(lián)接件剛度的措施使用金屬墊片4.7提高螺紋連接強(qiáng)度的措施密封環(huán)密封二、改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象4.7提高螺紋連接強(qiáng)度的措施三、減小應(yīng)力集中的影響加大圓角卸載槽卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)4.7提高螺紋連接強(qiáng)度的措施四、采用合理的制造工藝?yán)溏吢葆旑^部不切斷材料纖維金屬流線走向合理冷作硬化疲勞強(qiáng)度30~40%冷鐓螺釘頭部、滾壓螺紋4.7提高螺紋連接強(qiáng)度的措施1、螺栓：十個(gè)性能等級(jí)，如：3.6、4.6、4.8、……性能等級(jí)材料性能如：6.8σBmin/100=6σBmin=600MPa10(σsmin/σBmin)=8σsmin=480MPa或σsmin=(600×8)/10=480MPa低碳鋼或中碳鋼2、螺母：七個(gè)等級(jí)，與螺栓性能相配。4.8螺紋連接件的材料與許用應(yīng)力一、螺紋連接件材料一般用途的設(shè)計(jì)中，通常選用4.8級(jí)左右的螺栓常用的螺紋連接件材料為Q215、Q235、35、45等低、中碳素鋼。當(dāng)強(qiáng)度要求高時(shí)，還可采用合金鋼，如15Cr、40Cr等。4.8螺紋連接件的材料與許用應(yīng)力一、螺紋連接件材料二、螺紋連接件的許用應(yīng)力1．螺紋連接件的許用拉應(yīng)力2．螺紋連接件的許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力3．螺紋連接件的安全系數(shù)

見(jiàn)表（被連接件為鋼）（被連接件為鑄鐵）螺栓組連接的設(shè)計(jì)例題例題4-2設(shè)計(jì)如圖所示的支架底板螺栓組聯(lián)接。支架材料HT200，立柱為鋼，外載荷F=2000N。受任意載荷螺栓組向形心簡(jiǎn)化———————→四種簡(jiǎn)單狀態(tài)迭加——→受載最大螺栓——→按單個(gè)計(jì)算解題步驟解：（一）受力分析FH=Fsin30=2000sin30=1000NFV=Fcos30=2000cos30=1732NM=FH×80-FV×200=1000×80-1732×200=4.26×105N·mm解：（二）工作條件分析1、保證結(jié)合面不滑移剩余預(yù)緊力?FF”F?λF’λbλmθb力ObθmOm預(yù)緊力防滑系數(shù)K=1.1~1.3，取1.2；P78摩擦系數(shù)f=0.3，未加工鋼構(gòu)件表面；相對(duì)剛度Kc=0.3，表4-4；p72取預(yù)緊力F’=2000NFV解：（二）工作條件分析FH=Fsin30=2000sin30=1000N工作拉力F1=1000/4=250NM=FH×80-FV×200=1000×80-1732×200=4.26×105N·mm最大螺栓的總工作拉力：F∑=F1+F2=250+1331=1581N2、受力最大螺栓軸向載荷解：（二）工作條件分析3、計(jì)算螺栓直徑?FF0F”F∑?λF’λbλmθb力ObθmOm選擇4.6級(jí)螺栓，查表4-5，p73σs=240MPa，不控制預(yù)緊力。查表4-7，安全系數(shù)S=4.4(初估螺栓直徑在M6~M16)[σ]=240/4.4=54.5MPa。查手冊(cè)M12，d1=10.106mm>8.67mm。滿足要求并與初估相符。解：（二）工作條件分析4、校核接合面不壓潰剩余預(yù)緊力作用下的擠壓應(yīng)力FH剩余預(yù)緊力?FF0F”F∑?λF’λbλmθb力ObθmOm解：（二）工作條件分析5、校核接合面不出現(xiàn)間隙剩余預(yù)緊力作用下的擠壓應(yīng)力FH上緣擠壓應(yīng)力σ下=σF”－σM=0.76－0.68=0.08MPa>0傾覆力矩產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力下緣擠壓應(yīng)力σ下=σF”+σM=0.76+0.68=1.44MPa查表4-9鑄鐵許用擠壓應(yīng)力[σp]=σb/2=200/2=100MPa>>1.44MPa螺栓組連接的設(shè)計(jì)例題例題4-1一鋼制液壓缸，壓力p在0~2.2MPa之間變化，缸徑D=160mm，銅皮石棉墊片，試計(jì)算其缸蓋的螺栓聯(lián)接。解題步驟計(jì)算螺栓工作拉力

計(jì)算螺栓總拉力計(jì)算螺栓直徑螺栓疲勞校核螺栓組連接的設(shè)計(jì)例題例題4-1一鋼制液壓缸，壓力p在0~2.2MPa之間變化，缸徑D=160mm，銅皮石棉墊片，試計(jì)算其缸蓋的螺栓聯(lián)接。解：(1)計(jì)算螺栓最大工作拉力F暫取螺栓數(shù)z=6，每個(gè)螺栓平均拉力

(2)計(jì)算螺栓總拉力F0壓力容器取剩余預(yù)緊力F”=1.8F螺栓組連接的設(shè)計(jì)例題例題4-1一鋼制液壓缸，壓力p在0~2.2MPa之間變化，缸徑D=160mm，銅皮石棉墊片，試計(jì)算其缸蓋的螺栓聯(lián)接。解：(3)按靜強(qiáng)度計(jì)算螺栓直徑選A級(jí)六角螺栓，性能等級(jí)8.8級(jí)，由表(4-5)，σb=800MPa，σs=640MPa由表(4-7)取安全系數(shù)S=1.5(控制預(yù)緊力)查手冊(cè)得M12mm，d1=10.106mm，故暫取M12螺栓。螺栓組連接的設(shè)計(jì)例題例題4-1一鋼制液壓缸，壓力p在0~2.2MPa之間變化，缸徑D=160mm，銅皮石棉墊片，試計(jì)算其缸蓋的螺栓聯(lián)接。解：(4)按疲勞強(qiáng)度校核螺栓的應(yīng)力幅由表(4-4)銅皮石棉墊片KC=0.8結(jié)果：選M16螺栓6個(gè)。許用應(yīng)力幅σ-1=0.32σb=0.32×800=256MPa。(P74經(jīng)驗(yàn)公式)；Sa=2.5(表4-7)表4-8，εσ=1.0，kσ=4.8×0.8=3.84(商品螺栓均為輾壓螺紋)不合格查手冊(cè)再選M16螺栓，d1=13.835mm。一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力和動(dòng)力。常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有：螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母移動(dòng)；螺母固定、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)（機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)）螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)

（螺旋起重器）4.9螺旋傳動(dòng)4.9螺旋傳動(dòng)一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用按用途分為傳力螺旋傳遞動(dòng)力。如各種起重或加壓裝置的螺旋。承受很大軸向力，一般為間歇性工作，每次的工作時(shí)間較短，工作速度也不高，通常具有自鎖能力；傳導(dǎo)螺旋傳遞運(yùn)動(dòng)為主，有時(shí)也承受較大的軸向力。如機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋等。常需在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度較高，要求具有較高的傳動(dòng)精度；調(diào)整螺旋調(diào)整、固定零件的相對(duì)位置，如機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)機(jī)構(gòu)螺旋。不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，一般在空載下調(diào)整。4.9螺旋傳動(dòng)一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)