第一節(jié)螺紋第二節(jié)螺旋傳動第三節(jié)螺紋聯(lián)接螺旋傳動及螺紋聯(lián)接第一節(jié)螺紋一、螺紋及其主要參數(shù)二、螺紋的分類三、螺旋副的受力分析、效率和自鎖一、螺紋及其主要參數(shù)d2

螺旋線——一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉，同時沿軸向作等速移動的軌跡。

螺紋——一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋1.螺紋的形成(3)中徑d2βd1d2d(1)大徑d(2)小徑

d1

。(4)螺距P(5)導程S(6)螺紋升角ψ

(7)牙型角

αtanψ=πd2

nP

牙側角

β

βψπd2SψS=nPSPP/2P/2

(8)接觸高度

h

h2.螺紋的主要幾何參數(shù)α按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋二、螺紋的分類螺紋的牙型矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分

按回轉體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋多線螺紋一般:

n≤4雙線螺紋單線螺紋PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:

S=nP單線螺紋螺紋的分類按螺紋的牙型分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋傳動螺紋螺旋傳動聯(lián)接螺紋內(nèi)螺紋外螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋圓錐螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋常用螺紋的類型、特點和應用見表6-1。其中除矩形螺紋外，都已標準化

.ψNRfNFaF(1).牙型角等于零的螺紋(矩形螺紋)FRψ+

Fa

tan

=fN/N=f

=arctanfF=Fa

tan(+r)

Fa

S

(2

T)

tan

tan

r)式中：

---摩擦角，f---摩擦系數(shù)N---法向反力F--作用于中徑的水平推力Fa---軸向載荷S---軸向載荷所移動的距離①擰緊

---螺旋升角三、螺旋副的受力分析、效率和自鎖

②松退F=Fatan(

r)T

Fa

d2/2tan

r)當

,

0,F

0自鎖

4.5

（2）牙型角不等于零的螺紋當滑塊等速下滑時f

=f/cos

=tan￠Fa

f

/

cos

=f’FaF=Fatg(

-￠)T

Fa

d2/2tan

’

FRFNfFNFa

FψFFa

FR-

牙型角不等于零的螺紋的受力分析與牙型角等于零的螺紋的受力分析過程一樣，而牙型角等于零的螺紋與牙型角不等于零的螺紋的不同之處在于，在相同軸向載荷FQ作用下，牙型角不等于零的螺紋的法向力比牙型角等于零的螺紋大。

當ψ

<

'時，F(xiàn)為負值，即F必須改為推動力，才可能運動，否則單憑Fa力作用，無論多大，滑塊不會自動下滑。

當f相同時，

’

>

。所以牙型角不等于零的螺旋副更容易自鎖，隨

增大而增大。所以聯(lián)接螺紋多用牙型角為55

或60

三角螺紋。

η=tan(

+ρ′)tan

分析：ψ↑→η↑→加工困難ψ過大當ψ≤ρ′時，具有自鎖性，但效率η很低（<50%）。這種現(xiàn)象稱為自鎖。牙型角不等于零的螺紋自鎖的條件為：

ψ

r’返回章目錄第二節(jié)螺旋傳動一、螺旋傳動的類型和應用二、滑動螺旋的結構和材料三、滾動螺旋簡介調整螺旋靜壓螺旋類型運動形式有：螺母固定，螺桿轉動并移動作用：回轉運動直線運動，同時傳遞動力。螺桿轉動，螺母移動按用途分傳力螺旋傳導螺旋滑動螺旋滾動螺旋按摩擦性質分傳遞動力傳遞運動,要求精度高調整相對位置

一、螺旋傳動的類型和應用調整螺旋調整螺旋

機床的進給機構、起重設備（千斤頂）、鍛壓機械(壓力機)、測量儀器（千分尺）、工具（老虎鉗）、夾具、玩具、機器人及其他工業(yè)裝備中。千斤頂應用：二、滑動螺旋的結構和材料

滑動螺旋的結構主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結構形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和支承結構有直接關系。壓力機1.結構

螺旋副材料要求：足夠的強度、耐磨性、摩擦系數(shù)小。2．滑動螺旋的材料螺桿材料:Q257、45、50鋼，或T12、40Cr、65Mn螺母材料:ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3.滑動螺旋副材料的許用壓力[p]及摩擦系數(shù)如表8－14所示。3.滑動螺旋傳動的失效形式及計算準則承受載荷:

轉矩、軸向力

設計準則：按抗磨損確定直徑，選擇螺距；校核螺桿、螺母強度等。主要失效形式:

螺牙的磨損強度足夠,耐磨,摩擦系數(shù)小.螺桿材料:

Q257、45、50鋼，或T12、40Cr、65Mn

螺母材料:

ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3

失效形式:

磨損對螺旋傳動的要求:

三、滾動螺旋簡介滑動摩擦

滾動摩擦組成：螺桿、螺母、滾珠類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)反向器（返回通道）返回通道外循環(huán)返回通道內(nèi)循環(huán)螺旋返回通道優(yōu)點：(1)摩擦損失小、效率在90%以上；

缺點：(1)結構復雜、制造困難；飛機機翼和起落架的控制、水閘的升降、數(shù)控機床、機器人。

(2)磨損很小，傳動精度高；(2)有些機構為防止逆轉需要另加自鎖機構。(3)不自鎖，可實現(xiàn)直線旋轉運動轉換；應用實例：返回章目錄第三節(jié)螺紋聯(lián)接一、螺紋聯(lián)接及其標準件的類型、特點和應用二、螺紋聯(lián)接的預緊和防松三、螺栓聯(lián)接的應用類型及尺寸選擇四、螺栓組聯(lián)接的結構分析五、提高螺栓聯(lián)接強度的措施六、螺紋聯(lián)接的使用與維護

1.螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長度l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙靜載荷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≈0;螺紋伸出長度a=(0.2~0.3)d;

螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mmdd一、螺紋聯(lián)接及其標準件的類型、特點和應用1.螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型螺釘聯(lián)接座端擰入深度H，當螺孔材料為：aee雙頭螺柱聯(lián)接鋼或青銅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

al1l1HHH1H1H2H2d一、螺紋聯(lián)接的類型及標準聯(lián)接件緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘1.螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接一、螺紋聯(lián)接的類型及標準聯(lián)接件2.螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件螺栓的結構形式LL0d六角頭LdL0小六角頭dL0L1LL1-----座端長度L0-----螺母端長度2.螺紋緊固件螺紋緊固件雙頭螺柱螺栓2.螺紋緊固件螺紋緊固件螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓2.螺紋緊固件地腳螺栓

起吊螺釘

螺紋緊固件螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋聯(lián)接T型螺栓

六角扁螺母六角厚螺母圓螺母2.螺紋緊固件螺母螺紋緊固件螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋聯(lián)接六角螺母墊圈

平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈2.螺紋緊固件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。螺母

螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓螺紋緊固件專用螺紋聯(lián)接

預緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要擰緊,使之在承受工作載荷之前,預先受到力的作用,這個預加作用力稱為預緊力。

預緊的目的：增強聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動。

預緊力的確定原則：

擰緊后螺紋聯(lián)接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。

碳素鋼螺栓：Qp≤(0.6～0.7)σsA1

合金鋼螺栓：Qp≤(0.5～0.6)σsA1A1——危險截面積，A1≈πd21/41．螺紋聯(lián)接的預緊

二、螺紋聯(lián)接的預緊和防松（1）擰緊力矩T1—克服螺紋副相對轉動的阻力矩；T2—克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設軸向力為Fafc

—摩擦系數(shù)。無潤滑時?。?/p>

fc=0.15rf—支撐面摩擦半徑。rf=(dw+d0)/4簡化公式：T≈0.2Fad總力矩：

注意：對于重要的聯(lián)接，應盡可能采用>M12的螺栓。FaTd0ddw測力矩扳手預緊力控制方法:F定力矩扳手①憑手感經(jīng)驗；②測力矩扳手；③定力矩扳手；④測定伸長量。LMLS（2）控制螺栓伸長量

擰緊力矩由于受摩擦系數(shù)不符實際等影響可能計算不準確，影響預緊力Q的準確性。

較準確的控制預緊力Q0的方法是用測量擰緊時螺栓伸長量來控制預緊力。伸長量與Q0的關系參見材料力學。防松的方法：

（1）利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈對頂螺母2．螺紋聯(lián)接的防松防松——防止螺旋副相對轉動。

開口銷與六角開槽螺母串聯(lián)鋼絲（2）采用專門防松元件防松圓螺母用止動墊圈止動墊圈（3）其他方法防松1~1.5P用沖頭沖2~3點沖點防松法粘合法防松涂粘合劑三、螺栓聯(lián)接的應用類型及尺寸選擇螺栓聯(lián)接的主要失效形式：滑扣受拉螺栓塑性變形疲勞斷裂受剪螺栓剪斷壓潰經(jīng)常拆卸

斷裂--軸向變載荷(1)松螺栓聯(lián)接強度計算強度條件：式中:d1——螺紋小徑mm，[σ]——許用應力(2)緊螺栓聯(lián)接強度計算FaFa設計公式：①僅承受預緊力的緊螺栓強度②承受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接③受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接1．普通螺栓聯(lián)接的強度計算螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。拉應力：(1)僅承受預緊力的緊螺栓強度扭轉切應力：對于M10--M64的普通鋼制螺紋，可取：tgρ’

≈f’=0.17，d2/d1=1.04～1.08,tgρ’≈0.5

得：

τ≈0.5σ計算應力：強度條件:

當承受橫向工作載荷時，預緊力F0導致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應大于橫向載荷F。C——可靠性系數(shù)，常取C=1.1～1.3預緊力F0

：f——摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取:f=0.1～0.15

m——結合面數(shù)若取f=0.15，C=1.2,m=1,

則：F0≥8F→結構尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0(2)承受橫向工作載荷緊螺栓強度（3）受軸向工作載荷的螺栓強度

設流體壓強為p，螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個螺栓的平均載荷為：p·πD2/4F

=ZpFFD

這種聯(lián)接的螺栓在預緊力作用下，在其危險截面（小徑處）產(chǎn)生拉應力;為對螺栓施加預緊力，擰緊時螺栓同時還受扭矩,螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。據(jù)前述的強度條件其小徑為：≤

受載變形松弛狀態(tài)預緊狀態(tài)λb0F0F0λm0FFF0F0FFFF?λF1F1?λ

特別注意，軸向載荷：F2≠F0+F→被聯(lián)接件受壓縮短λm0加載F

后:螺栓總伸長量增加為:總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：

殘余預緊力減少為：F1

很顯然:F1<F0?λ+λb0λm0-?λ加預緊力后→螺栓受拉伸長λb0

為了保證聯(lián)接的緊密性，受軸向載荷的緊聯(lián)接必須維持一定的剩余預緊力。其大小可根據(jù)聯(lián)接的工作條件按表8-5選取。λ

b0?λ聯(lián)接件變形力螺栓變形力?Fb?Fm螺栓變形力F2F1FF0F0λ

m0F0λb0λ

C0arctgCbarctgCm力螺栓變形arctgCb——

相對剛度系數(shù)F=?Fb+?Fm=(Cb+Cm)?δCb+CmCbF2=F0+FCb+CmCbF1=F0

–F

1-F1=F0-?F=F0

-Cm?δF2=F0

+?Fb=F0

+Cb?

δCb+CmF?λ=FF2?FbF0?λ代入得：表6-6螺栓的相對剛度系數(shù)墊片類型金屬墊片或無墊片皮革銅皮石棉橡膠0.2~0.30.70.80.9Cb+CmCb?FmF1

考慮到聯(lián)接在外載荷的作用下可能需要補充擰緊，即螺栓除受總拉力外，還同時受扭矩T作用，與受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接相似，螺栓的強度條件為：或式中，為許用應力（MPa），按表6-9查算。2．配合螺栓聯(lián)接的強度計算螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為：螺栓桿的剪切強度條件為：F－螺栓所受的工作剪力，單位為N；Lmin鉸制孔螺栓FFd0設計時應使:Lmin≥1.25d0d0－螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin－螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm；四、螺栓組聯(lián)接的結構分析▲為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證聯(lián)接結合面受力均勻，通常聯(lián)接結合面的幾何形狀都設計成:基本原則：大多數(shù)機械中螺栓都是成組使用的。軸對稱的簡單幾何形狀。

圓形

圓環(huán)形

矩形

矩形框

三角形

▲螺栓布置應使各螺栓的受力合理FF(1)對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平衡于工作載荷的方向上成排地布置８個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；合理不合理!(2)當螺栓聯(lián)接彎距或轉距時，應使螺栓的位置適當靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。dhD▲螺栓的排列應有合理的間距、邊距，以保證扳手空間(3)當同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，采用抗剪零件來承受橫向載荷。60?CCEE60?AB

對于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。t0螺栓間距t0工作壓力(MPa)7d4.5d4.54d3.53dt0(mm)≤1.61.6~44~1010~1616~2020~30d▲為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，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)。

同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應相同?！苊饴菟ǔ惺芨郊拥膹澢d荷。采用凸臺或沉孔結構切削加工支承面支承面不平支承面傾斜采用斜墊圈五、提高螺栓聯(lián)接強度的措施承受軸向變載荷時，螺栓的損壞形式：疲勞斷裂容易斷裂部位：1.降低螺栓總拉伸載荷F2的變化范圍軸向工作載荷F的變化范圍:0～FCb+CmCbF0~F0+F總拉伸載荷的F2變化范圍:Cb

↓

或

Cm↑→F2變化范圍?F

↓65%20%15%F0

θm

θb措施一：降低螺栓剛度（

C’b<Cb,θ’b

<

θb

）措施二：提高被聯(lián)接件剛度（C’m>Cm,θ’m

>θm

）

措施三：綜合措施（

C’b<Cb,C’m>Cm,F’0>F0

）?FFF1

F2

F’2F’

?Fθ’m

F’1θ’bF’0θm

F’=F?F’<?F?F’<?FF’=FF’=F，F(xiàn)’1

=F1?F’<?FF’2F’

?F’

F’1

θ’b

F0

θm

θb?FFF1

F2

F’F’1?F’F0

θb?FF

F1

F2

θm

d0.8d0.7dd(1)采用柔性結構：加彈性元件、

或采用柔性螺栓。(2)有密封要求時，采用金屬薄墊片。(3)或者采用O形密封圈。宜采取措施:2.改善螺紋牙間的載荷分布措施:采用均載螺母。加厚螺母不能提高聯(lián)接強度。普通螺母螺栓桿螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F5螺栓桿F螺栓桿F螺母體均載螺母均載原理加厚螺母10~15?懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母10~15?內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理相同

螺母也受拉均載元件懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母鋼絲螺套

加工復雜，僅限于用在重要場合或大型聯(lián)接。支承面不平3.減小應力集中(1)增大過渡圓角(2)切制卸載槽r4.避免或減小附加應力采用凸臺或沉孔結構切削加工支承面被聯(lián)接件變形太大(3)卸載過渡結構要從結構、制造與裝配精度采取措施。5.采用特殊制造工藝冷鐓頭部、輾壓螺紋疲勞強度提高30%表面處理：氰化、氮化也能提高疲勞強度。球面墊圈

采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的裝配精度。腰環(huán)螺栓

工程上時有發(fā)生安裝操作與設計理論相悖，造成不良工程，不按設計要求維護設備，使設備不能正常工作。因此，必須深入理解螺栓聯(lián)接的設計理論，并用之指導制造、