1、第十章第十章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)引言 由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運(yùn)輸?shù)确矫娴脑?，機(jī)器中很由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運(yùn)輸?shù)确矫娴脑颍瑱C(jī)器中很多零件需要彼此聯(lián)接。多零件需要彼此聯(lián)接。 機(jī)械零件之間的聯(lián)接分為：機(jī)械零件之間的聯(lián)接分為：被聯(lián)接件之間相互完全固定。被聯(lián)接件之間相互完全固定。被聯(lián)接件之間能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：運(yùn)動(dòng)副被聯(lián)接件之間能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：運(yùn)動(dòng)副。靜聯(lián)接：靜聯(lián)接：動(dòng)聯(lián)接：動(dòng)聯(lián)接：本課程介紹的聯(lián)接主要是靜聯(lián)接。本課程介紹的聯(lián)接主要是靜聯(lián)接。聯(lián)接的類(lèi)型：聯(lián)接的類(lèi)型：螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)接等彈性環(huán)聯(lián)

2、接等鉚接鉚接焊接焊接粘接粘接聯(lián)接聯(lián)接可拆聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接（介于兩者之間）10.1 10.1 螺螺 紋紋 10.1.1 10.1.1 螺紋的分類(lèi)螺紋的分類(lèi)一、螺紋的形成、旋向及線數(shù)螺紋形成螺紋形成加工方法：車(chē)制內(nèi)外螺紋；加工方法：車(chē)制內(nèi)外螺紋；直徑小用碾壓法；內(nèi)螺紋先用鉆頭鉆出光孔，然后絲錐攻螺紋直徑小用碾壓法；內(nèi)螺紋先用鉆頭鉆出光孔，然后絲錐攻螺紋螺旋線螺旋線一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋螺紋一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通一平面圖

3、形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋d2螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。 按螺旋線的旋向按螺旋線的旋向：左旋螺紋, 右旋螺紋； 按螺旋線的數(shù)目按螺旋線的數(shù)目：?jiǎn)尉€螺紋、多線螺紋。 螺紋的旋向與線數(shù)螺紋的旋向與線數(shù) 二、二、 螺紋的分類(lèi)螺紋的分類(lèi)1 1、按螺紋的牙齒形狀：、按螺紋的牙齒形狀：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、 鋸齒形螺紋和管螺紋。2 2、按用途分、按用途分連接螺紋 傳動(dòng)螺紋3 3、按母體形狀分、按母體形狀分圓柱螺紋 圓錐螺紋10.1.2螺紋的主要幾何參數(shù)10.1

4、.2 螺紋的主要幾何參數(shù)螺紋的主要幾何參數(shù)一、螺紋的主要參數(shù)一、螺紋的主要參數(shù)大徑大徑d d 是螺紋的公稱(chēng)直徑。是螺紋的公稱(chēng)直徑。小徑小徑d d1 1常用于強(qiáng)度計(jì)算。常用于強(qiáng)度計(jì)算。中徑中徑d d2 2常用于幾何計(jì)算。常用于幾何計(jì)算。螺距螺距P P 相鄰兩螺紋牙上對(duì)應(yīng)點(diǎn)相鄰兩螺紋牙上對(duì)應(yīng)點(diǎn) 間的軸向距離。間的軸向距離。導(dǎo)程導(dǎo)程 S 沿螺紋上同一條螺旋線沿螺紋上同一條螺旋線 轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離，轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離，S = nP。線數(shù)線數(shù) n 螺紋的螺旋線數(shù)目。螺紋的螺旋線數(shù)目。牙型角牙型角a a在軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。在軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。牙型斜角牙型斜角在軸向

5、截面內(nèi)，螺紋牙型一側(cè)邊與螺紋軸線的垂在軸向截面內(nèi)，螺紋牙型一側(cè)邊與螺紋軸線的垂 線之間的夾角。線之間的夾角。22tanSnpdd螺紋升角螺紋升角 螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。22tandnPdS22tanSnpdd10.1.3 螺紋副的受力分析、效率和自鎖螺紋副的受力分析、效率和自鎖擰緊螺母受力圖擰緊螺母受力圖松退螺母受力圖松退螺母受力圖10.1.3 10.1.3 螺紋副的受力分析、效率和自鎖螺紋副的受力分析、效率和自鎖 螺紋副的受力螺紋副的受力 擰緊時(shí)：tantvFF21tan2vdTF松脫時(shí)：tantvFF21tan2vdTFta

6、ntanv 螺紋副的效率螺紋副的效率 擰緊時(shí)：松脫時(shí)：tan()tanv自鎖條件自鎖條件：varctan(/cos)vf其中：其中：螺紋副效率與升角的關(guān)系螺紋副效率與升角的關(guān)系10.1.4 10.1.4 常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)特點(diǎn)：螺紋的牙型角 a a=2=2 =60=60 , ,螺紋牙根部的強(qiáng)度較高，當(dāng)量摩擦角 大，自鎖性能好，用于聯(lián)接用于聯(lián)接。按螺距的大小分為粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋。1 1、三角形螺紋、三角形螺紋( (代號(hào)：代號(hào)：M GB192-81)M GB192-81) 細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋的比較細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：粗牙：常用連接牙形。細(xì)牙細(xì)牙：用于薄壁零件的

7、連接、受動(dòng)載荷零件的連接及微調(diào)裝置的調(diào)節(jié)螺紋。優(yōu)點(diǎn)：升角小，小徑大，自鎖性能更好，強(qiáng)度高。缺點(diǎn)：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細(xì)牙細(xì)牙細(xì)牙細(xì)牙粗牙粗牙 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 牙形角=0，其傳動(dòng)效率高，多用于傳動(dòng)。但對(duì)中性差，牙根強(qiáng)度低，螺紋牙磨損后間隙難以補(bǔ)償。使傳動(dòng)精度降低，故已被梯形螺紋所代替。 2 2、矩形螺紋、矩形螺紋3 3、 梯形螺紋梯形螺紋 (代號(hào)：代號(hào)：Tr GB192-81)特點(diǎn)： a=2=30。比矩形螺紋效率略低，但工藝性好牙根強(qiáng)度高、對(duì)中性好。在螺旋傳動(dòng)中有廣泛應(yīng)用。4 4 、鋸齒形螺紋、鋸齒形螺紋 (代號(hào)：代號(hào)：S JB 923-66)特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作邊牙側(cè)角 = 3，非工作邊

8、牙側(cè)角 = 30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)。(5) 圓柱管螺紋 特點(diǎn)：用于管件連接的，三角螺紋,a=55，擰緊后 無(wú)徑向間隙，密封好（6）圓錐螺紋特點(diǎn)：三角螺紋,密封好，擰緊后無(wú)間隙，用于高溫高壓密封管路連接。 a=55，1：16錐管 普通螺栓連接普通螺栓連接 鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接普通螺栓連接普通螺栓連接 螺栓和孔壁有間隙孔螺栓和孔壁有間隙孔的加工精度低。的加工精度低。鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接螺桿與孔用過(guò)渡配合，螺桿與孔用過(guò)渡配合，承受軸向載荷孔需精承受軸向載荷孔需精制。制?？善鸲ㄎ蛔饔谩？善鸲ㄎ蛔饔?。1、 螺栓連接螺栓連

9、接 10.2 10.2 螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件特點(diǎn)特點(diǎn)：被連接件不宜做被連接件不宜做成通孔。成通孔。不宜經(jīng)常拆卸。不宜經(jīng)常拆卸。擰入深度擰入深度：銅或青銅：銅或青銅：H=d鑄鑄 鐵：鐵：H=1.251.5d鋁鋁 合合 金：金： H=1. 52.5d2、 螺釘連接螺釘連接擰入深度擰入深度鉆孔深度特點(diǎn)：特點(diǎn)：被連接件不宜被連接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常做成通孔又需要經(jīng)常拆卸或用螺釘無(wú)法安拆卸或用螺釘無(wú)法安裝。裝。擰入深度：擰入深度：銅或青銅：銅或青銅：H=d鑄鑄 鐵：鐵：H=1.251.5d鋁鋁 合合 金：金： H=1. 52.5d3、雙頭螺柱連接、雙頭

10、螺柱連接 4 、緊定螺釘連接、緊定螺釘連接旋入被連接件的螺旋入被連接件的螺紋孔中，頂住另一紋孔中，頂住另一被連接件的表面或被連接件的表面或凹坑。凹坑。固定兩個(gè)零件或傳固定兩個(gè)零件或傳遞不大的力矩。遞不大的力矩。5 5、其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接、其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接地腳螺栓地腳螺栓吊環(huán)螺釘?shù)醐h(huán)螺釘T T型槽螺栓型槽螺栓二二 、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件各種螺栓各種螺栓雙頭螺柱雙頭螺柱各種螺釘各種螺釘各種螺釘各種螺釘緊定螺釘?shù)木o定螺釘?shù)念^部和末端頭部和末端各種螺母各種螺母與墊片與墊片10.3 10.3 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松10.3.1 10.3.1 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的

11、預(yù)緊 預(yù)緊可使聯(lián)接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊可使聯(lián)接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力預(yù)緊力FF的作用，以防止聯(lián)接受載后被聯(lián)接的作用，以防止聯(lián)接受載后被聯(lián)接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松。件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松。預(yù)緊力過(guò)大預(yù)緊力過(guò)大會(huì)使整個(gè)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸增會(huì)使整個(gè)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸增 大；也會(huì)使聯(lián)接螺栓在裝配時(shí)因過(guò)載而斷裂。大；也會(huì)使聯(lián)接螺栓在裝配時(shí)因過(guò)載而斷裂。預(yù)緊力不足預(yù)緊力不足則又可能導(dǎo)致聯(lián)接失效。則又可能導(dǎo)致聯(lián)接失效。 重要的螺栓聯(lián)接應(yīng)控制預(yù)緊力重要的螺栓聯(lián)接應(yīng)控制預(yù)緊力 預(yù)緊的目的預(yù)緊的目的裝配時(shí)控制預(yù)緊力的方法裝配時(shí)控制預(yù)緊力的方法測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手定力矩扳

12、手定力矩扳手 擰緊螺母時(shí)的力矩和預(yù)緊力擰緊螺母時(shí)的力矩和預(yù)緊力擰緊螺母時(shí)，要克服螺紋副擰緊螺母時(shí)，要克服螺紋副的摩擦力矩的摩擦力矩T1T1和螺母與支持和螺母與支持面間的摩擦力矩面間的摩擦力矩T2T2，因此擰，因此擰緊力矩緊力矩 T=T1+T2T=T1+T2式中式中f f為螺母與被聯(lián)接件支承為螺母與被聯(lián)接件支承表面間的摩擦系數(shù)。表面間的摩擦系數(shù)。2)(21dtgFTv對(duì)于對(duì)于M10-M68M10-M68粗牙三角螺紋有：粗牙三角螺紋有：T0.2FdT0.2Fd20213031231dDdDFfTdFdDdDdftgddTv20213031232)(2120213031232)(21dDdDdftg

13、ddTvT擰緊力矩系數(shù)擰緊力矩系數(shù) 10.3.2 10.3.2 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松1 1、摩擦防松、摩擦防松1) 雙螺母防松2) 2) 彈簧墊圈防松彈簧墊圈防松 3) 3) 鎖緊螺母防松鎖緊螺母防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母2 2、機(jī)械防松、機(jī)械防松 1) 1) 開(kāi)口銷(xiāo)與六角開(kāi)槽螺母防松開(kāi)口銷(xiāo)與六角開(kāi)槽螺母防松 2) 2) 止動(dòng)墊圈防松止動(dòng)墊圈防松圓螺母用帶翅墊片圓螺母用帶翅墊片3）圓螺母翅型墊片防松）圓螺母翅型墊片防松4) 4) 串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松3 3、破壞螺紋副關(guān)系防松、破壞螺紋副關(guān)系防松10.4 10.4 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算普通螺栓設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證螺栓

14、的拉伸強(qiáng)度普通螺栓設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證螺栓的拉伸強(qiáng)度鉸制孔螺栓設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證螺栓的拉伸強(qiáng)度、鉸制孔螺栓設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證螺栓的拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)于螺釘?shù)绕渌菁y螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)于螺釘?shù)绕渌菁y連接方式也同樣適用連接方式也同樣適用 螺栓一般成組使用，設(shè)計(jì)或者選擇原則：螺栓一般成組使用，設(shè)計(jì)或者選擇原則： 1、將螺栓組受力分配到單個(gè)螺栓上、將螺栓組受力分配到單個(gè)螺栓上 2、找出螺栓組中受力最大的螺栓、找出螺栓組中受力最大的螺栓 3、按照單個(gè)螺栓失效進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、按照單個(gè)螺栓失效進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 所以，先從單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算開(kāi)始所以，先從單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算開(kāi)始計(jì)

15、算內(nèi)容 根據(jù)強(qiáng)度條件確定螺栓直徑， 選取合理的參數(shù)失效形式： 受拉螺栓，螺桿的疲勞斷裂、塑性變形，位置 受剪螺栓，螺桿被剪斷，螺桿和孔壁的貼合面被壓潰單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算65%20%15%10.4.1 10.4.1 普通螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算普通螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 1 1 、松螺栓連接、松螺栓連接MPa 或mm 214dF Fd41式中式中： d1螺紋小徑螺紋小徑 mmmm F螺紋承受的軸向工作載荷螺紋承受的軸向工作載荷 N N 螺紋材料的許用應(yīng)力螺紋材料的許用應(yīng)力 MPaMPa松螺栓連接的設(shè)計(jì)計(jì)算松螺栓連接的設(shè)計(jì)計(jì)算2 2 、緊螺栓連接、緊螺栓連接 a. 普通螺栓聯(lián)接1)1)只受預(yù)緊力只受預(yù)緊

16、力 作用的緊螺栓連接作用的緊螺栓連接FRKmFzfszfmRkFs/式中：式中： f f 接合面摩擦系數(shù)接合面摩擦系數(shù) m m 接合面數(shù)接合面數(shù) z z 螺栓數(shù)目螺栓數(shù)目 k ks s 可靠性系數(shù)可靠性系數(shù)靠摩擦力傳遞橫向載荷的緊螺栓連接靠摩擦力傳遞橫向載荷的緊螺栓連接00/22/zfDTkFTkDFzfss 靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的緊螺栓連接靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的緊螺栓連接 213 . 143 . 1dFe螺栓的危險(xiǎn)截面處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力螺栓的危險(xiǎn)截面處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，而螺栓通常是塑性的，因此按第四強(qiáng)狀態(tài)，而螺栓通常是塑性的，因此按第四強(qiáng)度理論，螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：度理論，螺栓聯(lián)接

17、的強(qiáng)度條件為：322e 對(duì)于對(duì)于M10M10M68M68的普通螺紋鋼制螺栓，可取的普通螺紋鋼制螺栓，可取5 . 0/3 . 141Fd或或式中：式中： 預(yù)緊力 N d1 螺紋小徑 mm 螺紋材料的許用應(yīng)力 MPa F上式說(shuō)明緊螺栓連接可按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算，但需上式說(shuō)明緊螺栓連接可按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算，但需將拉伸應(yīng)力增大將拉伸應(yīng)力增大30%30%，以考慮扭剪應(yīng)力的影響。，以考慮扭剪應(yīng)力的影響。2 2 ）受預(yù)緊力）受預(yù)緊力 及受軸向工作及受軸向工作設(shè)設(shè): :缸內(nèi)總壓力為缸內(nèi)總壓力為Q Q，螺栓數(shù)為螺栓數(shù)為z z，則每個(gè)，則每個(gè)螺栓所受的工作載荷螺栓所受的工作載荷為：為：zQF F載荷載荷F F 作用的緊

18、螺栓聯(lián)接作用的緊螺栓聯(lián)接在受軸向工作載荷的螺栓聯(lián)接中，螺栓實(shí)際承受在受軸向工作載荷的螺栓聯(lián)接中，螺栓實(shí)際承受的總拉伸載荷的總拉伸載荷FFF0圖圖a a）聯(lián)接還沒(méi)有擰緊）聯(lián)接還沒(méi)有擰緊時(shí)的情況時(shí)的情況圖圖b) b) 聯(lián)接擰緊后螺栓聯(lián)接擰緊后螺栓受到預(yù)緊力受到預(yù)緊力 而伸長(zhǎng)而伸長(zhǎng)了了 ，被聯(lián)接件受到，被聯(lián)接件受到預(yù)緊力預(yù)緊力 而縮短了而縮短了圖圖c) c) 在聯(lián)接承受軸向在聯(lián)接承受軸向載荷載荷F F時(shí)，螺栓的伸長(zhǎng)時(shí)，螺栓的伸長(zhǎng)量增了量增了 被連接件的被連接件的變形量減少了變形量減少了FbFmbbm m根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件：根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件：bFFFFFF 00設(shè)：螺栓的剛度為設(shè)：螺栓的剛度為C Cb

19、b, ,被被聯(lián)接件的剛度為聯(lián)接件的剛度為C Cm m。因?yàn)?。因?yàn)樗运訤FFCFCFmbmmbb /()bbbmFF CCC0 /()bbmFFF CCC 式中式中 稱(chēng)為相對(duì)剛度系數(shù)，它與稱(chēng)為相對(duì)剛度系數(shù)，它與螺栓和被聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸以及工螺栓和被聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作載荷作用位置、墊片等因素有關(guān)。作載荷作用位置、墊片等因素有關(guān)。)/(mbbCCC 相對(duì)剛度系數(shù)查表得到。相對(duì)剛度系數(shù)查表得到。為保證被聯(lián)接件的接合面不出現(xiàn)縫隙，為保證被聯(lián)接件的接合面不出現(xiàn)縫隙， 的值查的值查p181p181。0F F螺栓的相對(duì)剛度螺栓的相對(duì)剛度剩余預(yù)緊力剩余預(yù)緊力FF2 . 0 強(qiáng)度條件式：

20、強(qiáng)度條件式： 或或：/3 . 14210dFe/3 . 1401Fd 式中：式中：F F0 0螺栓的總拉力螺栓的總拉力 N N d d1 1螺栓的小徑螺栓的小徑 mmmm 螺栓材料的許用應(yīng)力螺栓材料的許用應(yīng)力 MPaMPa10.4.2 10.4.2 鉸制孔螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算鉸制孔螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：/4min2psspsshdFdF式中：式中： F Fs s單個(gè)螺栓所受的橫向載荷單個(gè)螺栓所受的橫向載荷 N N d ds s螺栓剪切面直徑螺栓剪切面直徑 mmmm h hminmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度 mmmm 螺栓材料的許用剪切應(yīng)力螺栓材料

21、的許用剪切應(yīng)力 MPaMPa p p 螺栓和孔壁材料中弱者的許用擠壓應(yīng)力螺栓和孔壁材料中弱者的許用擠壓應(yīng)力 MPaMPa10.4.3 10.4.3 螺栓連接件的材料和許用應(yīng)力螺栓連接件的材料和許用應(yīng)力 1 1、螺紋連接件的材料、螺紋連接件的材料 常用材料：常用材料： 低碳鋼，中碳鋼，如：低碳鋼，中碳鋼，如：Q215Q215、Q235Q235、1010、3535和和4545號(hào)鋼號(hào)鋼 重要和特殊用途的螺紋聯(lián)接件可采用合金鋼，如重要和特殊用途的螺紋聯(lián)接件可采用合金鋼，如15Cr15Cr、 40Cr40Cr、30CrMnSi30CrMnSi。 2 2、 螺紋連接件的許用應(yīng)力可由螺紋連接件的許用應(yīng)力可由

22、p182p182表中查得表中查得。一、一、 改善螺紋牙間的載荷分布改善螺紋牙間的載荷分布10.4.4 10.4.4 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 均載螺母實(shí)例均載螺母實(shí)例二、降低螺栓所受的總拉力二、降低螺栓所受的總拉力F F0 0 當(dāng)和一定時(shí)，越小，則螺栓所受到當(dāng)和一定時(shí)，越小，則螺栓所受到的總拉力就越小。的總拉力就越小。FF/()bbmCCC0F減小螺栓剛度的結(jié)構(gòu)減小螺栓剛度的結(jié)構(gòu) 用用O O形密封圈密封形密封圈密封降低螺栓剛度有利于減少螺栓所受的總拉力降低螺栓剛度有利于減少螺栓所受的總拉力三、避免或減小附加應(yīng)力三、避免或減小附加應(yīng)力 四、四、 減少應(yīng)力集中減少應(yīng)力集中10.

23、5 10.5 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10.5.1 10.5.1 連接接合面的設(shè)計(jì)連接接合面的設(shè)計(jì) 1 1、螺栓的布置應(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 （1 1）對(duì)稱(chēng)布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心）對(duì)稱(chēng)布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心和連接接合面的形心重合。和連接接合面的形心重合。 （2 2）對(duì)于鉸制孔螺栓連接的受剪螺栓，在）對(duì)于鉸制孔螺栓連接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數(shù)平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數(shù)目不應(yīng)超過(guò)目不應(yīng)超過(guò) 8 8 個(gè)，以免載荷分布不均。個(gè)，以免載荷分布不均。 10.5.2 10.5.2 螺栓的數(shù)目及布置螺栓的數(shù)目及布置（

24、3 3）對(duì)于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓連接，應(yīng)使螺）對(duì)于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓連接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近連接接合面的邊緣上，以減栓盡量布置在靠近連接接合面的邊緣上，以減少螺栓的受力少螺栓的受力。2 2、螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保、螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證連接的緊密性和裝配時(shí)扳手所需活動(dòng)空間。證連接的緊密性和裝配時(shí)扳手所需活動(dòng)空間。3 3 、螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工、螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工 分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成成4,6,84,6,8等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時(shí)等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和劃線。的分度和劃線。

25、10.5.3 10.5.3 采用減載裝置，減少螺栓的受力采用減載裝置，減少螺栓的受力10.6 螺 旋 傳 動(dòng) 10.6.1 10.6.1 概概 述述 螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)：螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)： 螺旋傳動(dòng)主要是變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)螺旋傳動(dòng)主要是變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)。分分 類(lèi)類(lèi)按其用途可分為三類(lèi)按其用途可分為三類(lèi) (1)(1)傳力螺旋：傳力螺旋： 以傳遞動(dòng)力以傳遞動(dòng)力為主。如千斤為主。如千斤頂、起重器、頂、起重器、壓力機(jī)等。壓力機(jī)等。 螺旋千斤頂 以傳遞運(yùn)以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，要?jiǎng)訛橹?，要求有較高的求有較高的運(yùn)動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)精度。(2) 、傳導(dǎo)螺旋(3) (3) 調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋用于調(diào)整固用于調(diào)整固定零件間的定零件間

26、的相對(duì)位置。相對(duì)位置。這種螺旋不這種螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，一般在空載一般在空載下調(diào)整。下調(diào)整。按螺紋副中摩擦性質(zhì)的不同分類(lèi)按螺紋副中摩擦性質(zhì)的不同分類(lèi)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 摩擦阻力大、傳動(dòng)摩擦阻力大、傳動(dòng)效率低、磨損快、運(yùn)效率低、磨損快、運(yùn)動(dòng)精度低。但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)動(dòng)精度低。但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、易于單、制造方便、易于自鎖，應(yīng)用廣。自鎖，應(yīng)用廣。（1）滑動(dòng)螺旋（2 2）滾動(dòng)螺旋）滾動(dòng)螺旋 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 摩擦阻力小、傳動(dòng)摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)動(dòng)精度高，使用壽運(yùn)動(dòng)精度高，使用壽命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、成本較高制造困難、成本較高。滾珠螺旋傳動(dòng)滾珠螺旋傳動(dòng) 特

27、點(diǎn)：特點(diǎn)： 傳動(dòng)效率最高、工作平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)，但傳動(dòng)效率最高、工作平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，需附加一套供油系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，需附加一套供油系統(tǒng)。用于高精度、高效率的重要傳動(dòng)統(tǒng)。用于高精度、高效率的重要傳動(dòng)。（3）靜壓螺旋 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和材料滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和材料1 1 、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu) 螺桿螺桿： 當(dāng)螺桿短而粗且垂直分當(dāng)螺桿短而粗且垂直分布時(shí)（如：起重的傳力螺布時(shí)（如：起重的傳力螺旋），可以利用螺母本身旋），可以利用螺母本身作為支撐。而當(dāng)螺桿細(xì)而作為支撐。而當(dāng)螺桿細(xì)而長(zhǎng)且水平布置時(shí)（如：機(jī)長(zhǎng)且水平布置時(shí)（如：機(jī)床的絲杠），應(yīng)在螺桿

28、的床的絲杠），應(yīng)在螺桿的兩端或中間附加支撐。兩端或中間附加支撐。 螺母螺母（整體式、剖分式、組合式）（整體式、剖分式、組合式） 剖分式螺母剖分式螺母組合式螺母組合式螺母n 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)多采用梯形或鋸齒形螺滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)多采用梯形或鋸齒形螺 紋，且常用右旋螺紋。紋，且常用右旋螺紋。n 傳力和調(diào)整螺紋要求自鎖時(shí)，應(yīng)采用傳力和調(diào)整螺紋要求自鎖時(shí)，應(yīng)采用 單線螺紋。單線螺紋。n 傳導(dǎo)螺旋可采用多線螺紋傳導(dǎo)螺旋可采用多線螺紋。 螺紋牙形與線數(shù)的選擇n 螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強(qiáng)度、耐磨性，螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強(qiáng)度、耐磨性， 還要求兩者配合時(shí)摩擦系數(shù)小還要求兩者配合時(shí)摩擦系數(shù)小。n 1 1、

29、一般螺桿可選用、一般螺桿可選用Q275Q275、4545、5050號(hào)鋼號(hào)鋼; ; ( (需經(jīng)熱處理以達(dá)到高硬度的重要螺桿，則常用合金鋼，如需經(jīng)熱處理以達(dá)到高硬度的重要螺桿，則常用合金鋼，如 T12T12、40Cr40Cr、65Mn65Mn鋼等鋼等) )n 2 2、常用螺母材料有鑄造錫青銅、常用螺母材料有鑄造錫青銅ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1和和 ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5 ( (重載低速時(shí)可選用鑄造鋁青銅重載低速時(shí)可選用鑄造鋁青銅ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1和和ZCuSn5Pb5Zn5)ZCuSn5Pb5Zn5)n 低速輕載，特別是不經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可

30、選用耐磨鑄鐵低速輕載，特別是不經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可選用耐磨鑄鐵. .2 2、螺桿和螺母的材料、螺桿和螺母的材料螺旋傳動(dòng)的主要失效形式：螺旋傳動(dòng)的主要失效形式：螺紋牙磨損、螺紋牙塑性變形和斷裂、螺桿的塑性變形和斷裂、螺桿失穩(wěn)等。主要設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)：螺桿的直徑和螺母的高度10.6.3 10.6.3 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1 1、先根據(jù)耐磨性條件確定螺桿的直徑和螺、先根據(jù)耐磨性條件確定螺桿的直徑和螺母的高度，再校核其它條件；母的高度，再校核其它條件； 2 2 、對(duì)傳力較大的傳力螺旋，應(yīng)按螺桿和、對(duì)傳力較大的傳力螺旋，應(yīng)按螺桿和螺紋牙的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按耐

31、磨性校核螺母的螺紋牙的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按耐磨性校核螺母的高度；高度； 3 3、對(duì)有自鎖要求的，應(yīng)校核其自鎖條件；、對(duì)有自鎖要求的，應(yīng)校核其自鎖條件； 4 4、對(duì)長(zhǎng)徑比比較大的受壓螺桿，校核其穩(wěn)、對(duì)長(zhǎng)徑比比較大的受壓螺桿，校核其穩(wěn)定性。定性。ssphHdQphzdQp22n 耐磨性計(jì)算主要是限制螺耐磨性計(jì)算主要是限制螺 紋接觸處的壓強(qiáng)紋接觸處的壓強(qiáng)p ps sn 設(shè)軸向載荷設(shè)軸向載荷Q Q均勻分布在均勻分布在螺母的螺母的z z圈螺紋上，則耐磨圈螺紋上，則耐磨條件式：條件式：一、一、 耐磨性計(jì)算耐磨性計(jì)算2dH對(duì)于梯形螺紋，對(duì)于梯形螺紋，h h=0.5=0.5p p , ,則則：對(duì)于鋸齒形螺紋，對(duì)于鋸齒

32、形螺紋，h=0.75p, 則：則：設(shè)：設(shè)： 代入上式得：代入上式得：sphQpd2spQd8 . 02spQd65. 02值由值由p185p185查表獲得。查表獲得。按按d d2 2和和 查國(guó)標(biāo)，選取相應(yīng)的查國(guó)標(biāo)，選取相應(yīng)的d d和和p p。210dp二、二、 螺桿的強(qiáng)度較核螺桿的強(qiáng)度較核 螺桿受軸向力螺桿受軸向力Q Q和摩擦和摩擦 力矩力矩T T1 1的聯(lián)合作用，在危的聯(lián)合作用，在危險(xiǎn)截面，按第四強(qiáng)度理論險(xiǎn)截面，按第四強(qiáng)度理論得強(qiáng)度條件為：得強(qiáng)度條件為： 22221231134316eTQdd三、螺紋牙強(qiáng)度的校核三、螺紋牙強(qiáng)度的校核防止沿螺母螺紋牙防止沿螺母螺紋牙根部剪斷和彎斷的根部剪斷和彎

33、斷的校核式為：校核式為： 2/6bdzQlbzdQb 四、自鎖條件校核arctancosfff 螺桿的臨界壓力螺桿的臨界壓力Q Qc c的值與螺桿的柔度有關(guān)的值與螺桿的柔度有關(guān)il五、螺桿的穩(wěn)定性校核五、螺桿的穩(wěn)定性校核 式中：式中：Q 螺桿受到的最大軸向力； Qc 螺桿的臨界壓力。穩(wěn)定性條件：穩(wěn)定性條件：/2.5 4cQQ -螺桿長(zhǎng)度系數(shù)螺桿長(zhǎng)度系數(shù) , ,與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)一端固定、一端自由一端固定、一端自由( (如起重器如起重器) )，取，取=2 =2 一端固定、一端鉸支一端固定、一端鉸支( (如壓力機(jī)如壓力機(jī)) )，取，取=0=0. .7 7 兩端鉸支兩端鉸支( (如

34、傳導(dǎo)如傳導(dǎo)螺桿螺桿), ), 取取=1 =1 i-i-螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若 則：則： 221,4mmdAmmdAIi,41(1)當(dāng) 100 時(shí)：式中式中: : E E-螺桿材料的彈性模量；螺桿材料的彈性模量； I I-螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩： -螺桿的最大工作長(zhǎng)度螺桿的最大工作長(zhǎng)度, mm, mm22)/( lEIQc441,64mmdIl( (2)2)、當(dāng)、當(dāng)100 100 時(shí)：時(shí)： 對(duì)于對(duì)于B B380MPa380MPa的碳素鋼?。旱奶妓劁撊。?對(duì)于對(duì)于B B480MPa480MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼的優(yōu)質(zhì)碳素鋼( (如如3535，4040鋼

35、鋼) )取：?。?3)(3)、對(duì)于、對(duì)于 4040的螺桿，不用穩(wěn)定性校核。的螺桿，不用穩(wěn)定性校核。412. 130421dQc457. 246121dQc習(xí)題1利用普通螺栓連接方式將鋼板利用普通螺栓連接方式將鋼板1和鋼板和鋼板2連接起來(lái)，并注連接起來(lái)，并注意防松。意防松。12122 2 有一普通螺紋聯(lián)接有一普通螺紋聯(lián)接,需控制預(yù)緊力需控制預(yù)緊力,每個(gè)螺栓每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為所受軸向工作載荷為3.8KN,螺栓材料為螺栓材料為45鋼鋼,其許用應(yīng)力為其許用應(yīng)力為,采用采用M16的螺栓的螺栓,螺栓小徑螺栓小徑d d1 1=13.835mm=13.835mm,F=1.6F,試校核此螺栓連接的試校核

36、此螺栓連接的強(qiáng)度強(qiáng)度2 2 有一普通螺紋聯(lián)接有一普通螺紋聯(lián)接,需控制預(yù)緊力需控制預(yù)緊力,每個(gè)螺栓所受軸向工作每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為載荷為3.8KN,螺栓材料為螺栓材料為45鋼鋼,其許用應(yīng)力為其許用應(yīng)力為,采用采用M16的的螺栓螺栓,螺栓小徑螺栓小徑d d1 1=13.835mm=13.835mm,F=1.6F,試校核此螺栓連接的試校核此螺栓連接的強(qiáng)度強(qiáng)度解：螺栓所受的總拉力解：螺栓所受的總拉力NFFFFFF988038006 . 26 . 26 . 10 MpaMPadFe12044.853 . 142103 3 用用M12的螺栓連接兩塊鋼板，其厚度的螺栓連接兩塊鋼板，其厚度分別為分別為20mm和和60mm，在厚度為，在厚度為20mm的板上鉆的孔，試設(shè)計(jì)