螺接的螺牙強(qiáng)度校核一、 引言 1二、參考教材 1三、適用范圍 1四、力學(xué)性能校核 21.螺紋副抗擠壓計(jì)算 32.抗剪切強(qiáng)度校核 43.抗彎曲強(qiáng)度校核 54.自鎖性能校核 85.螺桿強(qiáng)度校核 9

引言在機(jī)械設(shè)計(jì)的螺栓聯(lián)接強(qiáng)度校核中，通常分為兩部分，一是針對(duì)螺栓小徑圓柱體（簡(jiǎn)稱螺栓本體）的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度進(jìn)行校核，在螺栓本體滿足工況使用后，再進(jìn)一步對(duì)螺牙的強(qiáng)度進(jìn)行校核，而下文就螺牙強(qiáng)度校核展開(kāi)了相關(guān)性能校核的過(guò)程步驟。二、參考教材1.《機(jī)械設(shè)計(jì)》第四版，高等教育出版社，邱宣懷主編，1997年7月第4版，1997年7月第1次印刷，印數(shù)0001—17094，定價(jià)23.60元，該書(shū)是\o"戊子庚的郵箱"戊子庚上學(xué)時(shí)的教材。摘自P120。2.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版，第3卷，成大先主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年1月北京第25次印刷。摘自12-3～12-9。三、適用范圍螺紋聯(lián)接可以使用普通螺紋、梯形、矩形、鋸齒形等四種，且多用普通螺紋。下圖1給出了螺旋副的可能螺紋種類、特點(diǎn)和應(yīng)用。圖SEQ圖\*ARABIC1螺旋副的螺紋種類、特點(diǎn)和應(yīng)用四、力學(xué)性能校核該文件僅討論五個(gè)方面的校核：抗擠壓、抗剪切、抗彎曲、自鎖性、螺桿強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)踐，由于螺母的材質(zhì)軟，螺紋副的破壞多發(fā)生在螺母；但當(dāng)螺母和螺桿材料相同時(shí)，螺桿首先破壞，此時(shí)應(yīng)校核螺桿。該文件中的各物理量及其含義和公式均可查閱文件（雙擊打開(kāi)）；該五項(xiàng)校核已編成excel計(jì)算表格以提高效率，使用時(shí)僅僅需要填寫(xiě)綠色表格，其余表格計(jì)算機(jī)自行計(jì)算得出結(jié)果，見(jiàn)文件（雙擊打開(kāi)）。1.螺紋副抗擠壓計(jì)算把螺紋牙展直后相當(dāng)于一根懸臂梁，見(jiàn)下圖2、圖3，抗擠壓是指公、母螺紋牙之間的擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)許用擠壓應(yīng)力，否則便會(huì)產(chǎn)生擠壓破壞。設(shè)軸向力為F，相旋合螺紋圈數(shù)為z，則驗(yàn)算計(jì)算式為：且若取，則有式中：擠壓應(yīng)力，單位MPa；：許用擠壓應(yīng)力，單位MPa；F：軸向力，單位N；：外螺紋中徑，單位mm；h：螺紋工作高度，單位mm，p為螺距，單位mm，h與p的關(guān)系為：梯形螺紋：矩形螺紋：鋸齒螺紋：普通螺紋：z：結(jié)合圈數(shù)，無(wú)量綱，一般不要超過(guò)10（因?yàn)樾系母魅β菁y牙受力不均，因而z不宜大于10）；2.抗剪切強(qiáng)度校核對(duì)螺桿，應(yīng)滿足；對(duì)螺母，應(yīng)滿足式中F：軸向力，單位N；：計(jì)算公扣時(shí)使用螺紋小徑，單位mm；D：計(jì)算母扣時(shí)使用螺紋大徑，單位mm；b：螺紋牙底寬度，單位mm，b與p的關(guān)系為：梯形螺紋：矩形螺紋：鋸齒螺紋：普通螺紋：z：結(jié)合圈數(shù)，無(wú)量綱，一般不要超過(guò)10（因?yàn)樾系母魅β菁y牙受力不均，因而z不宜大于10）；：許用剪應(yīng)力，單位MPa，對(duì)于材質(zhì)為鋼，一般可以取，為材料的許用拉應(yīng)力，，單位MPa，其中為屈服應(yīng)力，單位MPa，S為安全系數(shù)，一般取3～5。3.抗彎曲強(qiáng)度校核對(duì)螺桿，應(yīng)滿足；對(duì)螺母，應(yīng)滿足。其推導(dǎo)過(guò)程如下：一般來(lái)講，螺母材料強(qiáng)度低于螺桿，所以螺紋牙抗彎和抗剪強(qiáng)度校核以螺母為對(duì)象，即校核母扣；但當(dāng)螺母和螺桿材料相同時(shí)，則螺桿的強(qiáng)度要低于螺母，所以此時(shí)應(yīng)校核螺桿強(qiáng)度，即校核公扣。若將螺母、螺桿的一圈螺紋沿螺紋大徑處展開(kāi)，即可視為一懸壁梁，危險(xiǎn)截面為A-A，如下圖2、圖3所示。圖2螺母的一圈螺紋展開(kāi)若將螺桿的一圈螺紋沿螺紋小徑處展開(kāi)，即可視為一懸壁梁，如圖3所示。圖3螺桿的一圈螺紋展開(kāi)以校核螺桿為例，每圈螺紋承受的平均作用力F/z作用在中徑d2的圓周上，則螺紋牙根部危險(xiǎn)剖面A-A的變曲強(qiáng)度條件為：對(duì)螺桿，；對(duì)螺母，。式中：D：螺母大徑，單位mm；d：螺桿大徑，單位mm；L：彎曲力臂，單位mm，，∴；：?jiǎn)稳ν饴菁y展開(kāi)后的A-A截面的抗彎模量，單位mm3；：彎曲應(yīng)力，單位MPa；b：螺紋牙底寬度，單位mm；p為螺距，單位mm，則b與p的關(guān)系為：梯形螺紋：矩形螺紋：鋸齒螺紋：普通螺紋：F：軸向力，單位N；h：螺紋工作高度，單位mm；p為螺距，單位mm，則h與p的關(guān)系為：梯形螺紋：矩形螺紋：鋸齒螺紋：普通螺紋：z：結(jié)合圈數(shù)，無(wú)量綱，一般不要超過(guò)10（因?yàn)樾系母魅β菁y牙受力不均，因而z不宜大于10）；：螺紋牙的許用彎曲應(yīng)力，對(duì)鋼材，。4.自鎖性能校核自鎖條件為：式中：：螺旋升角，在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角，單位度，，，：當(dāng)量摩擦角，單位度；p：螺距，單位mm；S：導(dǎo)程，單位mm；n：線數(shù)，或稱頭數(shù)，無(wú)量綱；螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4；螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：；d2：外螺紋中徑，單位mm；：牙型角，螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角，梯形螺紋：矩形螺紋：鋸齒螺紋：普通螺紋：：牙型斜角，螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角，對(duì)稱牙型，梯形螺紋、矩形螺紋、普通螺紋都屬于對(duì)稱牙型，鋸齒螺紋不是對(duì)稱牙型；：螺旋副的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，無(wú)量綱，定期潤(rùn)滑條件下，可取0.13～0.17；：螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)，無(wú)量綱。5.螺桿強(qiáng)度校核還需要校核螺桿的強(qiáng)度，若為實(shí)心螺桿，則有：但對(duì)普通螺紋，其計(jì)算公式為：（參見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本P105）若不是實(shí)心