機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 第五版 課件 ch09 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動

第九章

螺紋聯(lián)接和螺旋傳動——機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第九章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動§9-1機(jī)械制造中的常用螺紋§9-2螺紋副的受分分析、效率和自鎖§9-3螺紋聯(lián)接的基本類型及其預(yù)緊和防松§9-4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計算§9-5螺紋聯(lián)接的材料和許用應(yīng)力§9-6提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施§9-7螺旋傳動聯(lián)接動聯(lián)接——運動副靜聯(lián)接——螺紋、鍵、銷（可拆），焊、鉚、膠接（不可拆）第九章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動本章重點學(xué)習(xí)內(nèi)容：1、螺紋、螺紋聯(lián)接及其零件的結(jié)構(gòu)和類型。2、螺紋聯(lián)接的受力分析及強(qiáng)度計算。（重點）3、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松。4、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施。螺紋聯(lián)接是一種應(yīng)用很廣泛的可拆聯(lián)接。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、裝拆方便、能滿足各種要求的特點。聯(lián)接：效率低、自鎖性好。傳動：效率高、自鎖性差。螺紋牙形:30°3°30°60°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，ψ小，牙淺，自鎖性好，但不耐磨，易滑扣?！嘤糜谧冚d荷場合。

∴聯(lián)接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。一、螺紋的牙型§9-1機(jī)械制造中的常用螺紋大徑d小徑d1中經(jīng)d2螺距P導(dǎo)程S升角

牙型角a、牙型斜角b二、螺紋的主要參數(shù)一、矩形螺紋（α=

0o)1.螺紋受力分析F

t=FQtg(

+ρ）摩擦角ρ=arctgfFQFtπd2NFRfNvsFtFRFQ

+ρ

ρ§9-2螺紋副的受分分析、效率和自鎖假定：①螺紋副的壓力均勻分布在螺紋中徑可簡化為一點受力②相對運動與滑塊和斜面間相似2.螺旋副的效率由此可見，

增加→效率提高3.螺紋的自鎖：滑塊等速下滑時FQFtπd2FRfNvs

Nρψ

FFRQλ-ρFt

=FQtg(

-ρ）若ψ≤ρ，則η’≤0。自鎖條件：ψ≤ρ二、三角螺紋（α≠

0o)比較矩形螺紋和三角螺紋的受力（忽略升角

的影響）三角螺紋的摩擦力：β—牙型斜角fv—當(dāng)量摩擦系數(shù)，ρv—當(dāng)量摩擦角用fv、ρv代替f

、ρ，得到三角螺紋的受力及效率公式自鎖條件：

≤ρv一、螺紋聯(lián)接的基本類型（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。§9-3螺紋聯(lián)接的基本類型及預(yù)緊與防松2、雙頭螺柱聯(lián)接

用于有一聯(lián)接件較厚，并經(jīng)常裝拆的場合，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。

二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊受載之前擰緊螺母預(yù)緊力F’預(yù)緊↑可靠性↑防松能力↑緊密性螺母支承面間的摩擦阻力矩以螺母分析：T∑=T+Tf螺紋副間的摩擦力矩T∑=T+Tf對于M10~M68普通粗牙取:fv=tgρv=0.15

fc=0.151、擰緊力T∑=？2、預(yù)緊力的控制

對頂螺母四、螺紋聯(lián)接的防松——防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。按防松原理不同，分為三類：1）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開口銷與槽形螺母2）機(jī)械防松（直接鎖住）3）破壞螺紋副關(guān)系：沖點法和粘合法,用于不再被裝拆場合。螺栓聯(lián)接受拉螺栓受剪螺栓松聯(lián)接：無預(yù)緊力F0，僅受工作載荷F緊聯(lián)接：僅受預(yù)緊力F0同時受預(yù)緊力F0和工作載荷F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。§9-4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計算一、松螺栓聯(lián)接如：起重滑輪螺栓僅受軸向工作拉力F——失效：拉斷強(qiáng)度條件：[σ]——許用應(yīng)力，[σ]=σs／[Ss]，見表9-4（P187）查手冊，選螺栓設(shè)計式：裝配時要擰緊，工作載荷作用之前，螺栓已受預(yù)緊力F0作用1、只受預(yù)緊力F0F0TTfF0F0螺栓受F0和T

作用

F0引起的拉應(yīng)力：

T引起的扭剪應(yīng)力：二、受橫向外載荷的緊螺栓聯(lián)接拉、扭聯(lián)合作用時，按第四強(qiáng)度理論：當(dāng)量拉應(yīng)力：強(qiáng)度條件：

設(shè)計式：1.3意義：緊聯(lián)接時，將拉應(yīng)力增大30%以考慮擰緊力矩的影響。m—接合面對數(shù)f—摩擦系數(shù)K—可靠性系數(shù)FR—橫向工作載荷當(dāng)m=1、f=0.15、

K=1.2時，

F0≥8FR應(yīng)使接合面摩擦力大于工作載荷FR預(yù)緊力F0應(yīng)滿足的條件？摩擦力：mfF0FRK≥2.普通螺栓聯(lián)接由于螺栓與孔之間留有間隙，故是由F0產(chǎn)生的摩擦力來平衡外載荷。為使被聯(lián)接件之間不發(fā)生相對滑動，3.鉸制孔用螺栓聯(lián)接螺栓桿受擠壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用。此類螺栓預(yù)緊力小，計算時可忽略

強(qiáng)度條件：ds—螺栓桿受剪面直徑Lmin—最小擠壓高度設(shè)計時，按上述公式分別計算出ds

，取大值三、受預(yù)緊力和軸向載荷F0F0FFTF0F0F∑F0’F0‘F∑螺栓所受的總拉力：F∑=F0+F?×未知力有兩個：F∑—總拉力F‘0—殘余預(yù)緊力須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求解F0F0F′F′FFF∑F‘0F’0F∑δc0δb0△δb△δcT變形協(xié)調(diào)條件：

△δb=△δc=△δ靜力平衡條件：

F∑

=F’0+F螺栓總拉力殘余預(yù)緊力軸向外載荷變形力力力變形δb0δc0δb0δc0△δF0F0F∑FF‘0αbαc(a)(b)(c)F0螺栓剛度:C1=F0/δb0=tgαb被聯(lián)接件剛度:C2=F0/δc0=tgαc當(dāng)C1＞＞C2時，相對剛度系數(shù)→0，F(xiàn)∑≈F′反之，當(dāng)C2＜＜C1時，相對剛度系數(shù)→1，F(xiàn)0≈F′+F相對剛度系數(shù)注意：

F0’>0不出現(xiàn)間隙強(qiáng)度條件：注意：對于普通螺栓聯(lián)接，無論聯(lián)接是受橫向工作載荷還是軸向工作載荷，螺栓本身總是受拉力作用殘余預(yù)緊力應(yīng)滿足下列要求：1）無特殊要求時F″=（0.2~0.6)F2）變載作用時F″=（0.6~1.0)F3）有緊密性要求時F″=（1.5~1.8)F§9-5螺栓聯(lián)接的材料和許用應(yīng)力一般用途：碳素鋼；重要聯(lián)接：合金鋼

減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度等皆可以使螺栓的應(yīng)力變化幅度減小。減小螺栓剛度的方法a.柔性螺栓b.彈性元件

§9-6提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施一、、減小螺栓總拉力F0的變化幅度以減小應(yīng)力幅增大被聯(lián)接件剛度的方法a.金屬墊片b.密封環(huán)內(nèi)斜螺母環(huán)槽螺母懸置螺母二、改善螺牙間載荷分布不均現(xiàn)象三、減小應(yīng)力集中、附加應(yīng)力的影響四、采用合適的材料和合理的制造工藝方法測力矩扳手9.6螺旋傳動

螺旋傳動主要由螺桿與螺母組成，主要用來把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。螺旋傳動平穩(wěn)，易獲得較高的運動精度，有良好的減速性能，用較小的轉(zhuǎn)矩就可以獲得很大的軸向推力，且可以具有自鎖性。螺旋傳動應(yīng)用廣泛，且類型多樣。9.6.1螺旋傳動的運動形式1．螺母固定端不動，螺桿轉(zhuǎn)動并往復(fù)移動2．螺桿轉(zhuǎn)動，螺母做直線運動3．螺母旋轉(zhuǎn)并沿直線移動，螺桿固定不動4．螺母轉(zhuǎn)動，螺桿直線移動9.6.2螺旋傳動的類型和應(yīng)用（1）傳力螺旋如千斤頂（3）調(diào)整螺旋如張緊裝置（2）傳導(dǎo)螺旋如機(jī)床絲杠1．按其用途不同可為以下三種類型2．按螺紋副的摩擦性質(zhì)分為三類（1）滑動螺旋（滑動摩擦）（2）滾動螺旋（滾動摩擦）（3）靜壓螺旋（流體摩擦）9.6.3滾動螺旋傳動簡介

用滾動體在螺紋工作面間實現(xiàn)滾動摩擦的螺