第二篇聯(lián)接(第五章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng))

1、 為了便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、維修等原因，廣泛使為了便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、維修等原因，廣泛使用各種聯(lián)接。用各種聯(lián)接。- -螺紋聯(lián)接、焊接、鉚釘?shù)?。螺紋聯(lián)接、焊接、鉚釘?shù)?。（講課學(xué)時(shí)（講課學(xué)時(shí)1414學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） 聯(lián)接的類型：聯(lián)接的類型： 根據(jù)機(jī)器工作時(shí)被聯(lián)接零件之間有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)分根據(jù)機(jī)器工作時(shí)被聯(lián)接零件之間有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)分 - -機(jī)械聯(lián)接機(jī)械聯(lián)接靜聯(lián)接：被聯(lián)接件間相互固定靜聯(lián)接：被聯(lián)接件間相互固定、不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)的不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)的 動(dòng)聯(lián)接：能按一定的運(yùn)動(dòng)形式作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。動(dòng)聯(lián)接：能按一定的運(yùn)動(dòng)形式作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。機(jī)械靜聯(lián)接機(jī)械靜聯(lián)接可拆聯(lián)接：拆開時(shí)不破壞連接中的零件可拆聯(lián)接：拆開時(shí)不破壞連接

2、中的零件, ,重新安裝重新安裝 - - 有螺紋聯(lián)接有螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接等。鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接等。 聯(lián)接類型的選擇：以使用要求及經(jīng)濟(jì)要求為根據(jù)的。聯(lián)接類型的選擇：以使用要求及經(jīng)濟(jì)要求為根據(jù)的。 采用不可拆聯(lián)接采用不可拆聯(lián)接 - - 多系由于制造及經(jīng)濟(jì)上的原因；多系由于制造及經(jīng)濟(jì)上的原因； 采用可拆聯(lián)接采用可拆聯(lián)接 - - 多系由于結(jié)構(gòu)、安裝、運(yùn)輸、維修上的原因多系由于結(jié)構(gòu)、安裝、運(yùn)輸、維修上的原因 不可拆聯(lián)接：拆開時(shí)要破壞聯(lián)接中的某一零件，不可拆聯(lián)接：拆開時(shí)要破壞聯(lián)接中的某一零件， 不能繼續(xù)使用不能繼續(xù)使用- - 鉚釘、焊接和膠聯(lián)接等鉚釘、焊接和膠聯(lián)接等。 可拆或不可拆：過盈聯(lián)接的過盈量決定。

3、可拆或不可拆：過盈聯(lián)接的過盈量決定。 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)都是利用螺紋零件緊固和傳動(dòng)的。螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)都是利用螺紋零件緊固和傳動(dòng)的。 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接 - - 作為緊固件用，要求保證聯(lián)接強(qiáng)度；作為緊固件用，要求保證聯(lián)接強(qiáng)度；動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng) - - 作為傳動(dòng)件用，要求保證傳動(dòng)精度、效率和磨作為傳動(dòng)件用，要求保證傳動(dòng)精度、效率和磨損壽命等。損壽命等。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示 （一）螺紋的類型和應(yīng)用（一）螺紋的類型和應(yīng)用 有外螺紋和內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。有外螺紋和內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋加工螺紋加工 常用螺紋類型：表常用螺紋類型：表5-15-1聯(lián)接螺紋有：聯(lián)接螺紋

4、有：1)1)普通螺紋普通螺紋2)2)圓柱管螺紋圓柱管螺紋3)3)圓錐管螺紋圓錐管螺紋4)4)圓錐螺紋圓錐螺紋傳動(dòng)螺紋有：傳動(dòng)螺紋有：1)1)矩形螺紋矩形螺紋 2 2）梯形螺紋）梯形螺紋 3 3）鋸齒形螺紋。）鋸齒形螺紋。 （二）螺紋的主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù) 7 7）螺紋升角）螺紋升角螺旋線的切線與垂螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。用直于螺紋軸線的平面間的夾角。用d d2 2計(jì)算計(jì)算 8 8）牙型角）牙型角 螺紋軸向平面內(nèi)，螺螺紋軸向平面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。紋牙型兩側(cè)邊的夾角。 9 9）接觸高度）接觸高度h h 內(nèi)外螺紋旋合后內(nèi)外螺紋旋合后的接觸面的徑向高度。的接觸面的徑

5、向高度。 5 5）螺距）螺距P P 螺紋相鄰兩個(gè)牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的螺紋相鄰兩個(gè)牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的距離。距離。 6 6）導(dǎo)程）導(dǎo)程S S 螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的距離。單線螺紋一周所移動(dòng)的距離。單線螺紋S = PS = P；多線；多線S = nPS = nP。 1 1）大徑）大徑d d、D D 螺紋的最大直徑。螺紋的最大直徑。 2 2）小徑）小徑d d1 1、D D1 1 - - 螺紋的最小直徑。螺紋的最小直徑。 3 3）中徑）中徑d d2 2、D D2 2- - 通過螺紋軸向截面通過螺紋軸向截面內(nèi)牙型上的溝槽和凸起寬度相等處的假內(nèi)牙型上的溝槽和凸起寬度相

6、等處的假想圓柱面的直徑。想圓柱面的直徑。 4 4）線數(shù)）線數(shù)n n 螺旋線數(shù)目。螺旋線數(shù)目。 （一）螺紋聯(lián)接的基本類型：螺栓、螺釘、雙頭螺柱和緊定（一）螺紋聯(lián)接的基本類型：螺栓、螺釘、雙頭螺柱和緊定螺釘聯(lián)接。螺釘聯(lián)接。 1 1、螺栓聯(lián)接：、螺栓聯(lián)接： 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 - - 通孔和螺栓桿間有間隙。通孔和螺栓桿間有間隙。特點(diǎn)特點(diǎn) - - 通孔的加通孔的加工精度要求低工精度要求低, ,結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單, ,裝拆方便不受被聯(lián)接件材料限制。裝拆方便不受被聯(lián)接件材料限制。 鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接孔和螺栓桿用基孔制配合?？缀吐菟U用基孔制配合。特點(diǎn)特點(diǎn) 能能精確固定被聯(lián)接件的相對(duì)位置，

7、并能承受橫向載荷，但孔的加工精確固定被聯(lián)接件的相對(duì)位置，并能承受橫向載荷，但孔的加工精度要求高。精度要求高。 2 2、雙頭螺柱聯(lián)接：、雙頭螺柱聯(lián)接： 被連接件之一太厚不宜制成通孔被連接件之一太厚不宜制成通孔, ,材材料又比較軟料又比較軟, ,且需要經(jīng)常拆裝時(shí)采用。且需要經(jīng)常拆裝時(shí)采用。 3 3、螺釘聯(lián)接：、螺釘聯(lián)接： 特點(diǎn)特點(diǎn) 直接擰入被聯(lián)接件的螺紋直接擰入被聯(lián)接件的螺紋孔中，不用螺母孔中，不用螺母, ,結(jié)構(gòu)上比雙頭簡單、結(jié)構(gòu)上比雙頭簡單、緊湊。應(yīng)用雙頭相似緊湊。應(yīng)用雙頭相似, ,但不宜經(jīng)常裝拆但不宜經(jīng)常裝拆的聯(lián)接的聯(lián)接, ,以免損壞螺紋孔。以免損壞螺紋孔。 4 4、緊定螺釘聯(lián)接：、緊定螺釘聯(lián)

8、接： 利用螺釘?shù)哪┒隧斪×硪涣慵谋砝寐葆數(shù)哪┒隧斪×硪涣慵谋砻婷? ,以固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置以固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置, ,可傳遞可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。不大的力或轉(zhuǎn)矩。 特殊結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu)的聯(lián)接：地腳的聯(lián)接：地腳螺栓、吊環(huán)螺螺栓、吊環(huán)螺栓等。栓等。FF 螺紋聯(lián)接動(dòng)畫演示圖螺紋聯(lián)接動(dòng)畫演示圖 1 1）普通螺栓聯(lián)接：）普通螺栓聯(lián)接：2 2）鉸制孔螺栓聯(lián)接）鉸制孔螺栓聯(lián)接 3 3）雙頭螺柱聯(lián)接）雙頭螺柱聯(lián)接4 4）螺釘聯(lián)接）螺釘聯(lián)接5 5）緊定螺釘聯(lián)接）緊定螺釘聯(lián)接 （二）標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件：（二）標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件： 在機(jī)械制造中常見的螺紋聯(lián)接件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、在機(jī)械制造中常見的螺紋聯(lián)接件有螺

9、栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。螺母和墊圈等。 這類零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有這類零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。表關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。表5-25-2常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件 。21TTT 1T螺紋螺紋( (牙間牙間) )副傳動(dòng)阻力矩副傳動(dòng)阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩2T擰緊力矩?cái)Q緊力矩: : 在擰緊過程中可控制預(yù)緊力。常用方在擰緊過程中可控制預(yù)緊力。常用方法有法有: : 1)1)使用測力矩扳手；使用測力矩扳手；2)2)定力矩扳手；定力矩扳手； 3)3)控制擰緊力矩。控制擰緊力矩。 預(yù)緊力預(yù)緊力F F0 0：螺紋

10、聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，使聯(lián)接在承受工：螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前作載荷之前, ,預(yù)先受到力的作用。這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)先受到力的作用。這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。 目的：為了增加連接的剛性，增加緊密性和可靠性，提高防目的：為了增加連接的剛性，增加緊密性和可靠性，提高防松能力。松能力。 優(yōu)點(diǎn)：受軸向力的螺栓聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：受軸向力的螺栓聯(lián)接有利于有利于提高疲勞強(qiáng)度；提高疲勞強(qiáng)度； 受橫向載荷的普通螺栓受橫向載荷的普通螺栓- -有利于增大有利于增大接合面的摩擦力。接合面的摩擦力。 通常，通常，F(xiàn) F0 0 0.08 0.08s s 。 碳素鋼螺栓碳素鋼螺栓 F F0 0

11、 (0.6 (0.60.7)0.7)s sA A1 1 。 合金鋼螺栓合金鋼螺栓 F F0 0 (0.5 (0.50.6)0.6)s sA A1 1 。 對(duì)于對(duì)于M10-M64M10-M64粗牙普通螺紋粗牙普通螺紋 T0.2FT0.2F0 0d d 螺紋聯(lián)接出現(xiàn)松脫螺紋聯(lián)接出現(xiàn)松脫 - - 會(huì)影響機(jī)器正常運(yùn)行，或造成嚴(yán)重會(huì)影響機(jī)器正常運(yùn)行，或造成嚴(yán)重事故。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取有效的防松措施。事故。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取有效的防松措施。 在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，如果聯(lián)接螺紋滿足自鎖條在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，如果聯(lián)接螺紋滿足自鎖條件件 0.0. 推薦推薦F F1 1：有密封性要求，：有密

12、封性要求，F(xiàn) F1 1= =（1.51.51.81.8）F F；對(duì)于一般聯(lián)接對(duì)于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定，工作載荷穩(wěn)定，F(xiàn) F1 1= =（0.20.20.60.6）F F；工作載荷不穩(wěn)定，工作載荷不穩(wěn)定，F(xiàn) F1 1= =（0.60.61.01.0）F F；對(duì)于地腳螺栓；對(duì)于地腳螺栓F F1 1 F F。 受受F F時(shí)時(shí) 螺栓：總拉力為螺栓：總拉力為F F2 2，總伸長量，總伸長量 = = b b+ +； 被聯(lián)接件：殘余預(yù)緊力被聯(lián)接件：殘余預(yù)緊力F F1 1, ,總壓縮量總壓縮量m m= =m m- -。 可知，可知，F(xiàn) F2 2 = F = F1 1+ F + F 。 由圖幾何關(guān)系推出：由圖

13、幾何關(guān)系推出： 式中，式中，C Cb b、C Cm m分別為螺栓和被聯(lián)接件的剛度，均為定值。分別為螺栓和被聯(lián)接件的剛度，均為定值。mmmbbbCtgFCtgF 00, 又得：又得：FCCCFCCtgtgFFFFFFFmbbmbmb,)( 由幾何關(guān)系：由幾何關(guān)系：10 螺栓的預(yù)緊力：螺栓的預(yù)緊力：FCCCFFCCCFFmbmmbb1101 螺栓的總拉力為：螺栓的總拉力為：FCCCFFFFmbb 002 式中式中: : 稱為螺栓的相對(duì)剛度，其大小與螺栓和被稱為螺栓的相對(duì)剛度，其大小與螺栓和被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)尺寸、材料以及墊片、工作載荷的作用位置等因素聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)尺寸、材料以及墊片、工作載荷的作用位置等

14、因素有關(guān)，其值在有關(guān)，其值在0 01 1之間變動(dòng)。實(shí)驗(yàn)確定。之間變動(dòng)。實(shí)驗(yàn)確定。mbbCCC 若被聯(lián)接件的剛度很大若被聯(lián)接件的剛度很大C Cm m，而螺栓剛度很小時(shí)，而螺栓剛度很小時(shí)C Cb b，相，相對(duì)剛度對(duì)剛度00，此時(shí)，此時(shí)，F(xiàn) F作用后作用后FF2 2增加很少。反之增加很少。反之F F2 2增大較大。增大較大。 因此，為降低螺栓的受力，提高螺栓聯(lián)接的承載能力應(yīng)使相因此，為降低螺栓的受力，提高螺栓聯(lián)接的承載能力應(yīng)使相對(duì)剛度值小些。對(duì)剛度值小些。一般設(shè)計(jì)時(shí)，使用的墊片材料不同，推薦相對(duì)剛一般設(shè)計(jì)時(shí)，使用的墊片材料不同，推薦相對(duì)剛度值：金屬墊片度值：金屬墊片0.2-0.30.2-0.3；皮革

15、；皮革0.70.7；銅皮石棉；銅皮石棉0.80.8。 強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為： 或設(shè)計(jì)公式：或設(shè)計(jì)公式： 設(shè)計(jì)螺栓聯(lián)接時(shí)：設(shè)計(jì)螺栓聯(lián)接時(shí)： a a）求）求F - F - 根據(jù)受載情況；根據(jù)受載情況；b b）確定）確定F F1 1 根據(jù)工作要求；根據(jù)工作要求；c c）由公式計(jì)算由公式計(jì)算 F F2 2；d d）進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算或設(shè)計(jì)。）進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算或設(shè)計(jì)。 2 2、預(yù)緊力、預(yù)緊力F F0 0和變工作拉力的緊螺栓聯(lián)接：和變工作拉力的緊螺栓聯(lián)接： 螺栓的總拉力將在螺栓的總拉力將在 F F0 0F F2 2之間變化。內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋螺栓聯(lián)之間變化。內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋螺栓聯(lián)接。接。 螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)為：

16、螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)為： 。表表安安全全系系數(shù)數(shù)系系數(shù)數(shù)；拉拉壓壓疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度綜綜合合影影響響試試件件材材料料特特性性；壓壓疲疲勞勞極極限限，表表螺螺栓栓材材料料的的對(duì)對(duì)稱稱循循環(huán)環(huán)拉拉105, - S452 1tc- K螺栓桿抗剪切強(qiáng)度條件螺栓桿抗剪切強(qiáng)度條件: :栓桿或孔壁擠壓強(qiáng)度條件栓桿或孔壁擠壓強(qiáng)度條件：式中，式中，d d0 0抗剪面直徑抗剪面直徑;m;m抗剪面數(shù)目抗剪面數(shù)目;h;h擠壓面擠壓面最小高度。最小高度。 mdF420 P0PhdF 鉸制孔用螺栓聯(lián)接是用螺栓抗剪切來承受鉸制孔用螺栓聯(lián)接是用螺栓抗剪切來承受F F。螺栓桿與孔壁。螺栓桿與孔壁之間無間隙之間無間隙, ,其

17、接觸表面受擠壓其接觸表面受擠壓, ,在接合面處在接合面處, ,螺栓桿受剪切。螺栓桿受剪切。 損壞可能形式：螺栓被剪斷，栓桿或孔壁被壓潰等。預(yù)緊損壞可能形式：螺栓被剪斷，栓桿或孔壁被壓潰等。預(yù)緊力和摩擦力忽略。應(yīng)以剪切和擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算。力和摩擦力忽略。應(yīng)以剪切和擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算。(Design of Bolt Group Connection) 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有： 1 1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 用途和被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)用途和被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu), ,選定螺栓數(shù)目和布置選定螺栓數(shù)目和布置 2 2）受力分析）受力分析 根據(jù)布置和載荷情況根據(jù)布置和載荷情況, ,求受力最大螺

18、栓所受力求受力最大螺栓所受力 3 3）強(qiáng)度計(jì)算）強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算. . （一）螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的：合理確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的：合理確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求使螺栓和接合面間受力均勻，便于加工和裝配。布置形式，力求使螺栓和接合面間受力均勻，便于加工和裝配。 (1)(1)聯(lián)接接合面的幾何形狀聯(lián)接接合面的幾何形狀 - - 軸對(duì)稱。軸對(duì)稱。 (2)(2)分布分布 同一圓周上取偶數(shù)同一圓周上取偶數(shù), ,便于分度和畫線便于分度和畫線, ,同組同類螺栓同組

19、同類螺栓 (3) (3)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。 (4) (4)螺栓排列應(yīng)有合理的空間。螺栓排列應(yīng)有合理的空間。 (5) (5)避免承受附加彎曲載荷避免承受附加彎曲載荷觸的支承面平整觸的支承面平整, ,與軸線垂直。與軸線垂直。 (6) (6)對(duì)壓力容器等有緊密性要求的重要聯(lián)對(duì)壓力容器等有緊密性要求的重要聯(lián)接接, ,螺栓間距不易太大。螺栓間距不易太大。 （二）螺栓組聯(lián)接的受力分析（二）螺栓組聯(lián)接的受力分析 目的：根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，確定受力最大的螺栓和目的：根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，確定受力最大的螺栓和求出其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。求出

20、其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。 為了簡化計(jì)算為了簡化計(jì)算 假設(shè)假設(shè):(1:(1) ) 被聯(lián)接件為剛性；被聯(lián)接件為剛性； (2) (2) 各螺栓的性能（材料、直徑、長度）及預(yù)緊力都各螺栓的性能（材料、直徑、長度）及預(yù)緊力都相同；相同； (3) (3) 螺栓應(yīng)變不超出彈性范圍。螺栓應(yīng)變不超出彈性范圍。 受力分析的類型：受力分析的類型： 1 1）普通螺栓聯(lián)接）普通螺栓聯(lián)接( (受拉受拉) )圖圖A: A: 靠接合面摩擦力傳遞載荷靠接合面摩擦力傳遞載荷 根據(jù)板平衡條件：根據(jù)板平衡條件：下面介紹幾種典型螺栓組受力分析的方法。下面介紹幾種典型螺栓組受力分析的方法。 1 1、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接

21、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接 橫向載荷作用線與螺栓軸線垂直橫向載荷作用線與螺栓軸線垂直, ,并通過螺栓組的對(duì)稱中心并通過螺栓組的對(duì)稱中心. .A A FB B F F F2/F 2/F SF2/ F2/ F0F式中，式中，f f摩擦系數(shù)摩擦系數(shù);i;i為接合面數(shù)為接合面數(shù);Z;Z螺栓數(shù)目螺栓數(shù)目;K;Ks s防滑系數(shù)防滑系數(shù)1.1-1.3.1.1-1.3.強(qiáng)度校核：強(qiáng)度校核： 2 2）鉸制孔螺栓聯(lián)接）鉸制孔螺栓聯(lián)接( (受剪受剪) )圖圖B B。 靠螺栓受剪和螺栓與被聯(lián)接件相互擠壓時(shí)的變形來傳遞載荷靠螺栓受剪和螺栓與被聯(lián)接件相互擠壓時(shí)的變形來傳遞載荷 螺栓桿抗剪切強(qiáng)度條件螺栓桿抗剪切強(qiáng)度條件: :

22、idF420S 預(yù)緊力和摩擦力忽略不計(jì)，則由力平衡關(guān)系可得：預(yù)緊力和摩擦力忽略不計(jì)，則由力平衡關(guān)系可得：A A FB B F F F2/F 2/F SF2/ F2/ F0Ff f 接合面摩擦系數(shù)；接合面摩擦系數(shù)；r ri i第第i i個(gè)螺栓軸線到旋轉(zhuǎn)個(gè)螺栓軸線到旋轉(zhuǎn)中心的距離；中心的距離； Z Z 螺栓數(shù)目；螺栓數(shù)目；K Kf f 防滑系數(shù)。防滑系數(shù)。 2 2、受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接、受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接 假設(shè)在假設(shè)在T T作用下底板有繞過螺栓組形心的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢，作用下底板有繞過螺栓組形心的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢，每個(gè)螺栓均受橫向力。為防止轉(zhuǎn)動(dòng)可用普通或鉸制孔螺栓聯(lián)接。每個(gè)螺栓均受橫向力。為防止

23、轉(zhuǎn)動(dòng)可用普通或鉸制孔螺栓聯(lián)接。 1) 1) 用普通螺栓聯(lián)接用普通螺栓聯(lián)接 假設(shè)各螺栓聯(lián)接接合面的摩擦力相等并集中在螺栓中心處假設(shè)各螺栓聯(lián)接接合面的摩擦力相等并集中在螺栓中心處, ,與與螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心O O垂直，則根據(jù)底板的靜力平衡條件得垂直，則根據(jù)底板的靜力平衡條件得: :強(qiáng)度校核：強(qiáng)度校核： 聯(lián)立上兩式求得聯(lián)立上兩式求得, ,最大工作剪力為：最大工作剪力為： 根據(jù)螺栓的變形協(xié)調(diào)條件，各螺栓的剪切變形量與其中心根據(jù)螺栓的變形協(xié)調(diào)條件，各螺栓的剪切變形量與其中心線至底板旋轉(zhuǎn)中心的距離成正比。因?yàn)槁菟羟袆偠认嗤?，所以線至底板旋轉(zhuǎn)中心的距離成正比。因?yàn)槁菟羟袆偠认嗤?/p>

24、，所以各螺栓的剪力也與這個(gè)距離成正比，各螺栓的剪力也與這個(gè)距離成正比， 2) 2) 用鉸制孔螺栓聯(lián)接用鉸制孔螺栓聯(lián)接 各螺栓的工作載荷與螺栓中心各螺栓的工作載荷與螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心至底板旋轉(zhuǎn)中心O O垂直，忽略預(yù)緊垂直，忽略預(yù)緊力和摩擦力，則根據(jù)底板的靜力平力和摩擦力，則根據(jù)底板的靜力平衡條件得衡條件得: : 于是就有：于是就有： 螺栓桿抗剪切強(qiáng)度條件螺栓桿抗剪切強(qiáng)度條件: : idF420maxs 3 3、受軸向力的螺栓組聯(lián)接受軸向力的螺栓組聯(lián)接 汽缸蓋螺栓連接，其載荷通過螺栓組形心，并與螺栓軸線平汽缸蓋螺栓連接，其載荷通過螺栓組形心，并與螺栓軸線平行。行。 受力分析：受力分析： 這種聯(lián)

25、接通常采用普通螺栓，在這種聯(lián)接通常采用普通螺栓，在外載荷外載荷F F作用下，每個(gè)螺栓所受的工作用下，每個(gè)螺栓所受的工作拉力相等，螺栓數(shù)目為作拉力相等，螺栓數(shù)目為Z Z，則，則 F = F = F F /Z /Z。 螺栓還受有預(yù)緊力時(shí)螺栓還受有預(yù)緊力時(shí), , 螺栓的螺栓的總拉力為：總拉力為：FCCCFFFFmbb002強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為： 或設(shè)計(jì)公式：或設(shè)計(jì)公式： 假設(shè)被聯(lián)接件是彈性體，接合面始終保持為平面，且在假設(shè)被聯(lián)接件是彈性體，接合面始終保持為平面，且在M M作作用下底板有繞用下底板有繞o-oo-o軸線翻轉(zhuǎn)的趨勢，則左螺栓受工作載荷軸線翻轉(zhuǎn)的趨勢，則左螺栓受工作載荷F,F,右螺右螺栓受

26、負(fù)拉力栓受負(fù)拉力, ,預(yù)緊力減小。預(yù)緊力減小。 4 4、受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接、受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接 如圖所示螺栓聯(lián)接采用受拉螺栓。擰緊后，螺栓受預(yù)緊力。如圖所示螺栓聯(lián)接采用受拉螺栓。擰緊后，螺栓受預(yù)緊力。M MF F2121.F.F210210F F2222.F.F2929F F2424.F.F2 27 7F F2525.F.F2626l l1 1. .l l1010l l5 5. .l l6 6l l2 2. .l l9 9l l4 4. .l l7 71 13 32 24 4 5 56 67 78 89 91010 根據(jù)底板的靜力平衡條件得根據(jù)底板的靜力平衡條件得: :maxmaxma

27、xziiLMLrLLMLF122102221 聯(lián)立上兩式求得聯(lián)立上兩式求得, ,最大工作載荷為：最大工作載荷為： 根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件, ,各螺栓的拉伸變形量與其中心線各螺栓的拉伸變形量與其中心線至底板翻轉(zhuǎn)軸線的距離成正比。至底板翻轉(zhuǎn)軸線的距離成正比。 因?yàn)槁菟ɡ靹偠认嗤宰筮吢菟ǖ墓ぷ鬏d荷和右邊因?yàn)槁菟ɡ靹偠认嗤?，所以左邊螺栓的工作載荷和右邊基座壓力也與這個(gè)距離成正比基座壓力也與這個(gè)距離成正比, ,于是就有：于是就有：強(qiáng)度校核：強(qiáng)度校核：max002FCCCFFFFmbb 對(duì)于受傾覆力矩的螺栓組連接，不僅要對(duì)螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)對(duì)于受傾覆力矩的螺栓組連接，不僅要對(duì)螺栓進(jìn)

28、行強(qiáng)度計(jì)算，而且還應(yīng)保證接合面：算，而且還應(yīng)保證接合面：受壓最大處受壓最大處( (右邊右邊) )不被壓潰；不被壓潰； 受壓最小處受壓最小處( (左邊左邊) )不出現(xiàn)縫。不出現(xiàn)縫。接合面擠壓應(yīng)力的最大和最小值：接合面擠壓應(yīng)力的最大和最小值：不壓潰條件：不壓潰條件： 無縫隙條件：無縫隙條件： ：預(yù)緊力產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力，：預(yù)緊力產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力，A A：結(jié)合面的有效面積；：結(jié)合面的有效面積； ：傾覆力矩產(chǎn)生的附加最大擠壓應(yīng)力：傾覆力矩產(chǎn)生的附加最大擠壓應(yīng)力 ：地基相對(duì)剛度。因剛性大接近于：地基相對(duì)剛度。因剛性大接近于1 1； ：抗彎截面系數(shù)；：抗彎截面系數(shù)； ：接合面材料的許用擠壓應(yīng)力，表：接合面材料的

29、許用擠壓應(yīng)力，表5-75-7。0WMAzFWMAzFmaxPPminPPmaxPPmaxP - - pbmmbmmPPWCCCWMCCCMWAzF 10max （一）（一） 常用材料有：低碳鋼常用材料有：低碳鋼Q215Q215、1010和中碳鋼和中碳鋼 Q235 Q235 、3535、4545鋼。鋼。合金鋼合金鋼15Cr15Cr、40Cr40Cr、30CrMnSi-30CrMnSi-重要和特殊用途重要和特殊用途 。 表表5-85-8和表和表5-95-9為螺栓聯(lián)接件的性能等級(jí)及推薦材料。為螺栓聯(lián)接件的性能等級(jí)及推薦材料。 （二）螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力（二）螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力

30、與載荷性質(zhì)、裝配情況以及螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)、裝配情況以及螺紋聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)尺寸等因素有關(guān)。表件的材料、結(jié)構(gòu)尺寸等因素有關(guān)。表5-105-10為螺紋聯(lián)接的安全系數(shù)為螺紋聯(lián)接的安全系數(shù) 許用拉應(yīng)力：許用拉應(yīng)力： = = S S/S/S； 許用切應(yīng)力：許用切應(yīng)力： = = S S/S/S 許用壓許用壓應(yīng)力應(yīng)力： p p = = S S/S/Sp p；- - 對(duì)于鋼。對(duì)于鋼。 許用壓應(yīng)力：許用壓應(yīng)力： p p = = B B/S/Sp p；- - 對(duì)于鑄鐵。對(duì)于鑄鐵。 普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度取決于螺栓的強(qiáng)度。影響螺栓強(qiáng)度的因普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度取決于螺栓的強(qiáng)度。影響螺栓強(qiáng)度的因素很多

31、，主要涉及到螺紋牙的載荷分配、應(yīng)力變化幅度、應(yīng)力集素很多，主要涉及到螺紋牙的載荷分配、應(yīng)力變化幅度、應(yīng)力集中、附加應(yīng)力和材料、結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)、制造和裝配工藝等。中、附加應(yīng)力和材料、結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)、制造和裝配工藝等。 （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 受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接，在最小應(yīng)力一定時(shí)，應(yīng)力副愈受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接，在最小應(yīng)力一定時(shí)，應(yīng)力副愈小，疲勞強(qiáng)度愈高，聯(lián)接的可靠性越高。小，疲勞強(qiáng)度愈高，聯(lián)接的可靠性越高。 降低應(yīng)力幅的方法：降低應(yīng)力幅的方法： C Cb b或或CCm m使使F F2 2,但增量不大（但增量不大（減小應(yīng)力副減小應(yīng)力副a a）。

32、但由）。但由公式公式 可知，可知，CCb b或或CCm m使使F F1 1(因因F F0 0不變不變) )，降低聯(lián)接的緊密性。因此，同時(shí)適當(dāng)增加降低聯(lián)接的緊密性。因此，同時(shí)適當(dāng)增加F F0 0，但不宜過大。，但不宜過大。FCCCFFmbm10 螺栓受的工作拉力螺栓受的工作拉力0 0F F之間變化時(shí)之間變化時(shí), ,則總拉力將在則總拉力將在F F0 0F F2 2之間之間變動(dòng)。由變動(dòng)。由 可知，可知，F(xiàn) F0 0不變的條件下不變的條件下 ，F(xiàn)CCCFFmbb02 螺栓受力變形圖說明降低應(yīng)力幅原理：螺栓受力變形圖說明降低應(yīng)力幅原理： a a）降低螺栓的剛度：）降低螺栓的剛度：C Cb b減小減小 C

33、 Cb b ，即，即b bb b，F(xiàn) F0 0不變不變,F,F2 2FF2 2，降低應(yīng)力幅，降低應(yīng)力幅FF。 b b）增大被聯(lián)接件剛度：）增大被聯(lián)接件剛度：C Cm m增大增大CCm m，即，即m mm m，F(xiàn) F0 0不變不變,F,F2 2FF2 2，降低應(yīng)力幅，降低應(yīng)力幅FF。 具體措施：具體措施： a a）減小螺栓剛度措施減小螺栓剛度措施：適當(dāng)加大螺栓長度：適當(dāng)加大螺栓長度; ;減小栓桿或做成減小栓桿或做成空心的結(jié)構(gòu)；墊彈性元件等；空心的結(jié)構(gòu)；墊彈性元件等； b b）提高被聯(lián)接件剛度提高被聯(lián)接件剛度：不用墊片或采用剛度較大的墊片。：不用墊片或采用剛度較大的墊片。 c c）同時(shí)采用三種措施

34、：）同時(shí)采用三種措施： F F 0 0FF0 0 C Cb bCCCm m，則總拉力，則總拉力F F2 2不變，降低應(yīng)力幅不變，降低應(yīng)力幅FF。 （二）改善螺紋牙載荷分布（二）改善螺紋牙載荷分布 螺栓聯(lián)接中，螺栓聯(lián)接中，F(xiàn) F2 2是通過螺栓和螺母的螺紋牙面相接觸來傳遞是通過螺栓和螺母的螺紋牙面相接觸來傳遞的。的。由于螺栓和螺母的剛度及變形性質(zhì)不同等原因，軸向載荷在由于螺栓和螺母的剛度及變形性質(zhì)不同等原因，軸向載荷在旋合螺紋各圈間的分布是不均勻的旋合螺紋各圈間的分布是不均勻的。 螺紋載荷分布：螺紋載荷分布： 通過實(shí)驗(yàn)可知，從螺母支承面算起，第一圈受載最大，以通過實(shí)驗(yàn)可知，從螺母支承面算起，第一

35、圈受載最大，以后各圈遞減。到第后各圈遞減。到第8-108-10圈以后，幾乎不受載荷。因此，加厚螺母圈以后，幾乎不受載荷。因此，加厚螺母并不提高螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度。并不提高螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度。 改善螺紋牙上載荷分布措施：改善螺紋牙上載荷分布措施： (A)(A)懸置螺母：可減少螺母與栓桿的螺距變化差，從而使均懸置螺母：可減少螺母與栓桿的螺距變化差，從而使均勻；勻； (B)(B)環(huán)槽螺母：作用相同。環(huán)槽螺母：作用相同。 （三）減小應(yīng)力集中的影響（三）減小應(yīng)力集中的影響 螺紋的牙根、螺栓頭與栓桿過渡處以及橫截面積發(fā)生變化的螺紋的牙根、螺栓頭與栓桿過渡處以及橫截面積發(fā)生變化的部位等，都要產(chǎn)生應(yīng)力集中，部位等，都

36、要產(chǎn)生應(yīng)力集中，是產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)部位。其中螺是產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)部位。其中螺紋牙根的應(yīng)力集中影響最大。紋牙根的應(yīng)力集中影響最大。 減小應(yīng)力集中措施：減小應(yīng)力集中措施： 加大圓角加大圓角 加大牙根圓角半徑以及加大牙根圓角半徑以及螺栓頭過度部分圓角；螺栓頭過度部分圓角； 卸載結(jié)構(gòu)卸載結(jié)構(gòu) 卸載槽、退刀槽等。卸載槽、退刀槽等。 球面墊圈球面墊圈 螺栓承受偏心載荷螺栓承受偏心載荷F Fe eF FF FF Fe e(c)(c)斜面墊圈斜面墊圈(a)(a)凸臺(tái)（凸臺(tái)（b)b)沉孔沉孔 避免或減小附加應(yīng)力避免或減小附加應(yīng)力 設(shè)計(jì)、制造或安裝不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力設(shè)計(jì)、制造或安裝不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力, ,對(duì)疲

37、勞強(qiáng)度影對(duì)疲勞強(qiáng)度影響大。響大。 減小附加應(yīng)力的措施：減小附加應(yīng)力的措施： 改進(jìn)結(jié)構(gòu)、制造和裝配等方面改進(jìn)結(jié)構(gòu)、制造和裝配等方面 - - 螺母螺栓頭支承部分螺母螺栓頭支承部分, ,采用采用凸臺(tái)，沉孔，斜墊片，切削加工平整。凸臺(tái)，沉孔，斜墊片，切削加工平整。 （四）采用合理的制造工藝方法（四）采用合理的制造工藝方法 措施：采用冷鐓螺栓頭部、碾壓措施：采用冷鐓螺栓頭部、碾壓( (滾滾) )螺紋等方法以及熱處理等方法可降低應(yīng)力集螺紋等方法以及熱處理等方法可降低應(yīng)力集中、纖維未被切斷、有冷作硬化的效果中、纖維未被切斷、有冷作硬化的效果提提高螺紋疲勞強(qiáng)度。高螺紋疲勞強(qiáng)度。 （一）螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用（一

38、）螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用 螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。 螺旋傳動(dòng)的常用運(yùn)動(dòng)形式有：螺旋傳動(dòng)的常用運(yùn)動(dòng)形式有： 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng), ,螺母移動(dòng)螺母移動(dòng)- -多用于機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；多用于機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給絲桿動(dòng)畫進(jìn)給絲桿動(dòng)畫 螺母固定螺母固定, ,螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)- -多用于螺旋起重器或壓力機(jī)中。多用于螺旋起重器或壓力機(jī)中。千斤頂動(dòng)畫演示千斤頂動(dòng)畫演示 螺旋傳動(dòng)按其用途不同，螺旋傳動(dòng)按其用途不同，可分為以下三種類型可

39、分為以下三種類型: : 傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋、調(diào)傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋、調(diào)整螺旋。整螺旋。 常見的滑動(dòng)螺旋有：螺旋千斤頂、螺旋壓力常見的滑動(dòng)螺旋有：螺旋千斤頂、螺旋壓力機(jī)機(jī)- -垂直布置；機(jī)床傳導(dǎo)螺旋、虎鉗垂直布置；機(jī)床傳導(dǎo)螺旋、虎鉗- -水平布置。水平布置。 結(jié)構(gòu)：主要是螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)結(jié)構(gòu)：主要是螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。將螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并作軸向移動(dòng)。構(gòu)形式。將螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并作軸向移動(dòng)。 螺旋傳動(dòng)按其螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為：螺旋傳動(dòng)按其螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為： 滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋、靜壓螺旋。滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋、靜壓螺旋。 螺旋機(jī)構(gòu)在機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、起重

40、設(shè)備、鍛壓機(jī)械、測螺旋機(jī)構(gòu)在機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、起重設(shè)備、鍛壓機(jī)械、測量儀器、工具、夾具、玩具及其他工業(yè)裝備中有著廣泛的應(yīng)用。量儀器、工具、夾具、玩具及其他工業(yè)裝備中有著廣泛的應(yīng)用。 （二）滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料（二）滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料 1 1、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu) 傳力螺旋：通常需要有自鎖能力，應(yīng)采用單傳力螺旋：通常需要有自鎖能力，應(yīng)采用單線螺旋，其升角一般不大于線螺旋，其升角一般不大于4 45 5。 傳導(dǎo)螺旋：為提高傳動(dòng)效率及直線運(yùn)動(dòng)速度傳導(dǎo)螺旋：為提高傳動(dòng)效率及直線運(yùn)動(dòng)速度，可采用多線螺紋。，可采用多線螺紋。 2 2、螺桿和螺母的材料、螺桿和螺母的材料 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度外，還要求有

41、較高的耐磨性和良好的工藝應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度外，還要求有較高的耐磨性和良好的工藝性。常用材料見表性。常用材料見表5-115-11。 （三）滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（三）滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)螺旋傳動(dòng)類型、工作條件、受力及其失效設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)螺旋傳動(dòng)類型、工作條件、受力及其失效形式等，選擇不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。形式等，選擇不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 螺旋運(yùn)動(dòng)形式：螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對(duì)滑動(dòng)螺旋運(yùn)動(dòng)形式：螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對(duì)滑動(dòng) 滑動(dòng)螺旋受力：主要承受轉(zhuǎn)矩和幾軸向拉力滑動(dòng)螺旋受力：主要承受轉(zhuǎn)矩和幾軸向拉力( (或壓力或壓力) )的作用的作用 失效形式：主要是螺紋的磨損、螺桿彎曲、螺母牙的剪切或失效形式：主要是螺紋的磨損、螺桿彎曲、螺母牙的剪切或彎曲。彎曲。 常用計(jì)算方法常用計(jì)算方法 1 1、耐磨性計(jì)算、耐磨性計(jì)算 滑動(dòng)螺旋的磨損滑動(dòng)螺旋的磨損- -與與螺紋工作面上的壓力螺紋工作面上的壓力p p、滑動(dòng)速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)的因滑動(dòng)速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)的因素有關(guān)。因此素有關(guān)。因此, ,主要限制主要限制p p p p 。表。表5-125-12 phHdFPhudFAFp22 強(qiáng)度校核：強(qiáng)度校核： phFPd 2 設(shè)計(jì)計(jì)算：令設(shè)計(jì)計(jì)算：令 ，則，則2dH 由公式由公式 HAHAp p，一般取，一般取 5 . 32 . 1 對(duì)于有自鎖性要求的螺旋副，應(yīng)