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聯(lián)接的類(lèi)型機(jī)械聯(lián)接有兩大類(lèi):動(dòng)聯(lián)接和靜聯(lián)接。靜聯(lián)接又分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接,其種類(lèi)如下:靜聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接螺紋聯(lián)接鍵(包括非導(dǎo)向平鍵、花鍵、半圓鍵等)、銷(xiāo)聯(lián)接楔聯(lián)接鉚接焊接膠接彈性環(huán)聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接第5章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)§5.1
螺紋§5.2
螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件§5.3
螺紋聯(lián)接的預(yù)緊§5.4
螺紋聯(lián)接的防松§5.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§5.6螺紋組聯(lián)接的設(shè)計(jì)§5.7螺紋聯(lián)接件的材料與許用應(yīng)力§5.8提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施§5.9螺旋傳動(dòng)§5.1
螺紋一、螺紋的類(lèi)型和應(yīng)用
螺紋有外螺紋與內(nèi)螺紋之分,它們共同組成螺旋副。螺紋按工作性質(zhì)分為聯(lián)接用螺紋和傳動(dòng)用螺紋。聯(lián)接用螺紋的當(dāng)量摩擦角較大,有利于實(shí)現(xiàn)可靠聯(lián)接;傳動(dòng)用螺紋的當(dāng)量摩擦角較小,有利于提高傳動(dòng)的效率。常用螺紋的類(lèi)型主要有普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒形螺紋。其中除矩形螺紋外,都已標(biāo)準(zhǔn)化。普通螺紋牙型為等邊三角形,牙型角為60°。同一公稱(chēng)直徑按螺距大小,分為粗牙和細(xì)牙。細(xì)牙螺紋的螺距小,升角小,自鎖性好,聯(lián)接強(qiáng)度高,因牙細(xì)不耐磨,容易滑扣。一般聯(lián)接多用粗牙螺紋?!?.1
螺紋管螺紋或米制錐螺紋管螺紋:牙型角a=55°,牙頂有較大的圓角,螺紋分布在圓錐管壁上。螺紋旋合后,利用本身的變形就可以保證聯(lián)接的緊密性,不需要任何填料。適用于管子、管接頭、旋塞、閥門(mén)和其它螺紋聯(lián)接的附件。米制錐螺紋:牙型角a=60°,牙頂為平頂,錐度為1:16。矩形螺紋牙型角a=0°的正方形,其傳動(dòng)效率較其它螺紋高,但牙根強(qiáng)度弱,螺旋副磨損后,間隙難以修復(fù)和補(bǔ)償,傳動(dòng)精度降低。目前尚未標(biāo)準(zhǔn)化,已逐漸被梯形螺紋所代替?!?.1
螺紋牙型角a=30°的等腰梯形。與矩形螺紋相比,傳動(dòng)效率略低,但工藝性好,牙根強(qiáng)度高,對(duì)中性好。如用剖分螺母,還可以調(diào)整間隙。梯形螺紋是最常用的傳動(dòng)螺紋。。梯形螺紋牙型為不等腰梯形,工作面的牙側(cè)角為3°,非工作面的牙側(cè)角為30°。這種螺紋兼有矩形螺紋傳動(dòng)效率高、梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的特點(diǎn),但只能用于單向受力的螺紋聯(lián)接或螺旋傳動(dòng)中。鋸齒形螺紋§5.1
螺紋二、螺紋的主要參數(shù)大徑d-即螺紋的公稱(chēng)直徑。小徑d1-常用于聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。中徑d2-常用于聯(lián)接的幾何計(jì)算。螺距P-螺紋相鄰兩個(gè)牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。牙型角a-螺紋軸向截面內(nèi),螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。升角y-螺旋線(xiàn)的切線(xiàn)與垂直于螺紋軸線(xiàn)的平面間的夾角。線(xiàn)數(shù)n-螺紋的螺旋線(xiàn)數(shù)目。螺紋主要幾何參數(shù)導(dǎo)程S-螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線(xiàn)轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離,S=nP。接觸高度h。
§5.2
螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件一、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型螺栓聯(lián)接分普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺栓聯(lián)接。
普通螺栓聯(lián)接:被聯(lián)接件的通孔與螺栓桿之間留有間隙。通孔的加工精度要求較低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝拆方便,應(yīng)用十分廣泛。螺栓孔的直徑大約是螺栓直徑的1.1倍。鉸制孔用螺栓聯(lián)接:被聯(lián)接件通孔與螺栓桿之間采用基孔制過(guò)渡配合,聯(lián)接能精確固定被聯(lián)接件的相對(duì)位置,并能承受橫向載荷,但對(duì)孔的加工精度要求較高。?!?.2
螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件2.螺釘聯(lián)接和雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接:螺釘聯(lián)接的特點(diǎn)是螺釘直接擰入被聯(lián)接件的螺紋孔中,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。但當(dāng)要經(jīng)常拆卸時(shí),易使螺紋孔磨損,故多用于受力不大,不需經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。雙頭螺柱聯(lián)接:雙頭螺柱聯(lián)接適用于結(jié)構(gòu)上不能采用螺栓聯(lián)接的場(chǎng)合,且需要經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合?!?.2
螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件3.緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接:緊定螺釘聯(lián)接是利用擰入的螺釘末端頂住另一零件的表面或頂入相應(yīng)的凹坑中,以固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置,并可同時(shí)傳遞不太大的力或力矩。除上述聯(lián)接的基本類(lèi)型外,在機(jī)器中,還有一些特殊結(jié)構(gòu)的螺紋聯(lián)接。如:T型槽螺栓聯(lián)接地腳螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺釘聯(lián)接§5.2
螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件六角頭螺栓:普通六角頭螺栓的種類(lèi)很多,應(yīng)用最廣。精度分為A、B、C三級(jí),通用機(jī)械中多用C級(jí)。螺桿部可制出一段螺紋或全螺紋,螺紋有粗牙和細(xì)牙之分。雙頭螺柱:螺柱兩端都制有螺紋,兩端螺紋可相同或不同,螺柱可帶退刀槽或制成腰桿,也可制成全螺紋的螺柱。螺釘緊定螺釘標(biāo)注示例:螺栓GB5782-86M1280§5.2
螺紋聯(lián)接的類(lèi)型與標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件自攻螺釘六角螺母:根據(jù)螺母厚度的不同,螺母分為標(biāo)準(zhǔn)螺母和薄型螺母兩種。薄型螺母常用于受剪力的螺栓上或空間尺寸受限制的場(chǎng)合。螺母的制造精度與螺栓相同,分為A、B、C三級(jí),分別與相同級(jí)別的螺栓配用。墊圈圓螺母:圓螺母常與止動(dòng)墊圈配用,裝配時(shí)將墊圈內(nèi)舌插入軸上的槽內(nèi),而將墊圈的外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi),螺母即被鎖緊。常作為滾動(dòng)軸承的軸向固定用?!?.3
螺紋聯(lián)接的預(yù)緊預(yù)緊力:螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)需要擰緊,使之在承受工作載荷之前,預(yù)先受到力的作用,這個(gè)預(yù)加作用力稱(chēng)為預(yù)緊力。預(yù)緊目的:增強(qiáng)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(duì)移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則:擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限ss的80%。預(yù)緊力的控制:利用控制擰緊力矩的方法來(lái)控制預(yù)緊力的大小。通常可采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手,對(duì)于重要的螺栓聯(lián)接,也可以采用測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)的方法來(lái)控制預(yù)緊力。§5.3
螺紋聯(lián)接的預(yù)緊測(cè)力矩扳手定力矩扳手卡盤(pán)圓柱銷(xiāo)彈簧螺釘§5.3
螺紋聯(lián)接的預(yù)緊采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手控制預(yù)緊力,準(zhǔn)確性較差,也不適用與大型的螺栓聯(lián)接。為此,可以采用測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)的方法來(lái)控制預(yù)緊力?!?.3
螺紋聯(lián)接的預(yù)緊預(yù)緊力和預(yù)緊力矩之間的關(guān)系若使螺栓和被聯(lián)接件之間產(chǎn)生預(yù)緊力F0,擰緊螺母時(shí),需要克服螺旋副的螺紋力矩T1和螺母的承壓面力矩T2,因此擰緊力矩T=T1+T2。
螺旋副的擰緊力矩式中,f為螺旋副間的摩擦系數(shù);fc為螺母與支承面間的摩擦系數(shù);v為螺旋副的當(dāng)量摩擦角,擰緊力矩的近似值為§5.4
螺紋聯(lián)接的防松在沖擊、振動(dòng)或變載荷作用下,或在高溫或溫度變化較大的情況下,螺紋聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力會(huì)逐漸減小或可能瞬時(shí)消失,導(dǎo)致聯(lián)接失效。防松的根本問(wèn)題在于防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。按工作原理的不同,防松方法分為摩擦防松、機(jī)械防松等。此外還有一些特殊的防松方法,例如鉚沖防松、在旋合螺紋間涂膠防松等。對(duì)頂螺母防松彈簧墊圈防松§5.4
螺紋聯(lián)接的防松自鎖螺母防松開(kāi)口銷(xiāo)與六角螺母防松止動(dòng)墊圈防松串聯(lián)鋼絲防正確不正確§5.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋聯(lián)接的失效形式:主要是指螺紋聯(lián)接件的失效。對(duì)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。對(duì)于受剪螺栓,其失效形式可能是螺栓桿被剪斷或螺栓桿和孔壁的貼合面被壓潰。螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的目的是根據(jù)強(qiáng)度條件確定螺栓直徑,而螺栓和螺母的螺紋牙及其他各部分尺寸均按標(biāo)準(zhǔn)選定。螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算主要與聯(lián)接的裝配情況(預(yù)緊或不預(yù)緊)、外載荷的性質(zhì)和材料性能等有關(guān)。螺紋聯(lián)接的失效形式一、松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算松螺栓聯(lián)接裝配時(shí),螺母不需要擰緊。在承受工作載荷之前,螺栓不受力。當(dāng)承受工作載荷F時(shí),螺栓所受的工作拉力為F
,則螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為§5.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算起重吊鉤二、緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接3.承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接或§5.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算承受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接進(jìn)行僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算,應(yīng)綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的作用。螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸應(yīng)力為:螺栓危險(xiǎn)截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為根據(jù)第四強(qiáng)度理論,螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力為:§5.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算減載銷(xiāo)螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為:為了提高螺栓聯(lián)接的可靠性,可采用具有減載零件的緊螺栓聯(lián)接,其聯(lián)接強(qiáng)度按減載零件的強(qiáng)度條件計(jì)算。減載套筒減載鍵§5.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算受預(yù)緊力和工作拉力的螺栓聯(lián)接2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接這種緊螺栓聯(lián)接承受軸向拉伸工作載荷后,由于螺栓和被聯(lián)接件的彈性變形,螺栓所受的總拉力并不等于預(yù)緊力和工作拉力之和??偫€受到螺栓剛度及被聯(lián)接件剛度的影響,見(jiàn)單個(gè)緊螺栓聯(lián)接受力變形圖。螺栓受預(yù)緊力F0后,在工作拉力F的作用下,螺栓的總拉力為F2。設(shè):F1為殘余與緊力,b為螺栓受F0拉伸作用時(shí)的伸長(zhǎng)量;m為被聯(lián)接件在F0壓縮作用下的壓縮量;F2為螺栓承受工作載荷F時(shí)的總拉力,相應(yīng)的總伸長(zhǎng)量為b+?!?.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算顯然,螺栓的總拉力等于殘余預(yù)緊力與工作拉力之和,即下面推導(dǎo)螺栓預(yù)緊力F0與殘余預(yù)緊力F1、總拉力F2、工作載荷F之間的關(guān)系。根據(jù)虎克定律得:式中,Cb、Cm分別表示螺栓和被聯(lián)接件的剛度,為常量?!?.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算關(guān)鍵:螺栓變形量的改變等于被聯(lián)接件變形量的改變且符號(hào)相反。各載荷之間的關(guān)系:為了保證聯(lián)接的緊密性,防止聯(lián)接受載后結(jié)合面產(chǎn)生縫隙,應(yīng)使F1>0。式中:為螺栓的相對(duì)剛度,其取值范圍為0~1。靜強(qiáng)度條件:考慮到螺栓可能需要補(bǔ)充擰緊,將總拉力增加30%以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。于是螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為
§5.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算疲勞強(qiáng)度校核
對(duì)于受軸向變載荷的聯(lián)接,還應(yīng)對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度作精確校核。校核方法如下:
當(dāng)工作拉力在0~F之間變化時(shí),螺栓所受拉力變化范圍為F0~
F2,螺栓危險(xiǎn)截面的最大和最小拉應(yīng)力分別為
§5.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力幅為按σmin=C進(jìn)行疲勞強(qiáng)度較核計(jì)算,得最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)設(shè)計(jì)步驟:求工作拉力F;選定殘余預(yù)緊力F1;計(jì)算螺栓總拉力F2;進(jìn)行螺栓強(qiáng)度計(jì)算?!?.5
螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為:3.承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接對(duì)于鉸制孔螺栓聯(lián)接,應(yīng)分別按擠壓及剪切強(qiáng)度條件計(jì)算。計(jì)算時(shí)假設(shè)螺栓桿與孔壁表面上的壓力分布是均勻的,且不考慮預(yù)緊力和摩擦力矩的影響。螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為:承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接§5.6
螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)一、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。在設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接時(shí),關(guān)鍵是聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是根據(jù)被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接的用途,確定螺栓數(shù)目和分布形式。各螺栓之間的距離大小既要保證聯(lián)接的可靠性又要考慮裝拆方便,還應(yīng)留有足夠的扳手空間。為了便于加工制造和對(duì)稱(chēng)布置螺栓,保證聯(lián)接結(jié)合面受力均勻,通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀。為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線(xiàn),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)。
螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。
螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。
避免螺栓承受附加的彎曲載荷?!?.6
螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)二、螺栓組聯(lián)接的受力分析受力分析的目的:根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況,求出受力最大的螺栓及其所受的力,以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。受力分析時(shí)的假設(shè):1)所有螺栓的材料、幾何尺寸和預(yù)緊力均相同;2)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與聯(lián)接接合面的形心重合;3)受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接
1.受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接計(jì)算假設(shè):在橫向總載荷F的作用下,各螺栓所承擔(dān)的工作載荷均相等。對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接,每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力為§5.6
螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接
設(shè)各螺栓所需預(yù)緊力均為F0,其平衡條件為式中z為螺栓數(shù)目
對(duì)于普通螺栓聯(lián)接,應(yīng)保證聯(lián)接預(yù)緊后,結(jié)合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷?;蚴街?,f為接合面間的摩擦系數(shù);i接合面數(shù);Ks防滑系數(shù)?!?.6
螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接2.受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接
如圖所示,采用普通螺栓聯(lián)接時(shí),假設(shè)各螺栓預(yù)緊程度相同,且摩擦力集中作用在螺栓中心處。根據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件,fFfFTriOOTFrF
采用鉸制孔用螺栓,是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T?!?.6
螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接3.受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接
如圖所示,若作用在螺栓組上軸向總載荷FΣ作用線(xiàn)與螺栓軸線(xiàn)平行,并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心,則各個(gè)螺栓受載相同,每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為:
通常,各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用,當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為F1時(shí),每個(gè)螺栓所承受的總載荷F2為F2=F1+F§5.6
螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接傾覆力矩M作用在聯(lián)接接合面的一個(gè)對(duì)稱(chēng)面內(nèi),底板在承受傾覆力矩之前,螺栓已擰緊并承受預(yù)緊力F0。作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡,即:最大工作載荷:4.受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接§5.6
螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)代表由于加載而在地基接合面上產(chǎn)生的附加擠壓應(yīng)力的最大值,為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙,要求:計(jì)算受傾覆力矩的螺栓組的強(qiáng)度時(shí),先由預(yù)緊力、最大工作載荷確定受力最大的螺栓總拉力F2,即在實(shí)際使用中,螺栓組聯(lián)接所受的工作載荷常常是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合?!?.7
螺紋聯(lián)接件的材料與許用應(yīng)力一、螺紋聯(lián)接件材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為10級(jí),螺母的性能等級(jí)分為7級(jí)。在一般用途的設(shè)計(jì)中,通常選用4.8級(jí)左右的螺栓,在重要的或有特殊要求設(shè)計(jì)中的螺紋聯(lián)接件,要選用高的性能等級(jí),如在壓力容器中常采用8.8級(jí)的螺栓。常用的螺紋聯(lián)接件材料為Q215、Q235、35、45等碳素鋼。當(dāng)強(qiáng)度要求高時(shí),還可采用合金鋼,如15Cr、40Cr等。二、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用拉應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力(被聯(lián)接件為鋼)(被聯(lián)接件為鑄鐵)§5.8
提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度,主要影響因素有:螺紋牙的載荷分配、應(yīng)力變化幅度、應(yīng)力集中、附加應(yīng)力和材料的機(jī)械性能等。一、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅
所以采取如下措施都可以達(dá)到減小總拉力的變動(dòng)范圍:
減小螺栓的剛度適當(dāng)增加螺栓長(zhǎng)度,減小螺栓桿截面積,在螺母下面安裝彈性元件
增大被聯(lián)接件的剛度不用墊片或采用剛度較大的墊片§5.8
提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施二、改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象螺栓和螺母螺紋牙所受的載荷主要集中在螺紋牙的最初幾圈上,加厚螺母不能提高連接強(qiáng)度,應(yīng)從改善結(jié)構(gòu)入手。通常采用均載螺母結(jié)構(gòu)。螺母體螺栓桿F旋合螺紋變形示意普通螺母加厚螺母旋合螺紋間的載荷分布§5.8
提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施三、減小應(yīng)力集中的影響減小應(yīng)力集中影響可以在螺栓上的螺紋、螺栓頭和螺栓桿的過(guò)渡處以及螺栓橫截面突變處等應(yīng)力集中較大處卸荷結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到。加大圓角卸載槽卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)§5.8
提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施為了避免螺紋聯(lián)接產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力,可以采取球面墊圈等措施來(lái)達(dá)到;同時(shí)應(yīng)對(duì)螺母、螺栓頭部和被聯(lián)接件的支承面加工要求。球面墊圈腰環(huán)螺栓聯(lián)接四、采用合理的制造工藝方法可采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法,熱處理方法等。冷鐓和滾壓加工螺栓中的金屬流線(xiàn)§5.9
螺旋傳動(dòng)一、螺旋傳動(dòng)的類(lèi)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(lái)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€(xiàn)運(yùn)動(dòng),同時(shí)傳遞動(dòng)力。根據(jù)螺桿和螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,螺旋傳動(dòng)的常用運(yùn)動(dòng)形式主要有兩種:一是螺母移動(dòng),另一是螺桿移動(dòng)。螺旋傳動(dòng)按其用途不同,可分為以下三種類(lèi)型:
1)傳力螺旋,2)傳導(dǎo)螺旋和3)調(diào)整螺旋。螺旋傳動(dòng)按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同,又可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋。§5.9
螺旋傳動(dòng)二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料
1.滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式,主要考慮工作剛度與精度和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。螺母的結(jié)構(gòu)有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式,主要考慮軸向間隙的補(bǔ)償問(wèn)題。組合螺母
2.滑動(dòng)螺旋的材料螺桿的材料要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。螺母的材料除了要有足夠的強(qiáng)度外,還要求在與螺桿材料相配合時(shí)摩擦系數(shù)小和耐磨?!?.9
螺旋傳動(dòng)三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算通常,滑動(dòng)螺旋的失效形式主要是螺紋磨損,其設(shè)計(jì)是根據(jù)耐磨性條件進(jìn)行。同時(shí),根據(jù)不同工作條件和要求,還可能進(jìn)行如下計(jì)算:螺桿危險(xiǎn)截面及螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算、自鎖性校核、剛度校核或計(jì)算、穩(wěn)定性校核、臨界轉(zhuǎn)速校核等。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)可能的失效形式選擇不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,不必逐項(xiàng)進(jìn)行校核。
1.耐磨性計(jì)算滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算,主要是限制螺紋工作面上的壓力,其強(qiáng)度條件:螺旋副受力§5.9
螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),可令=H/d2,代入上式,求出d2,然后選取相應(yīng)的公稱(chēng)直徑及螺距。對(duì)有自鎖性要求的螺旋傳動(dòng),應(yīng)校核自鎖條件:計(jì)計(jì)算時(shí),可令=H/d2,代入上式,求出d2,然后選取相應(yīng)的公稱(chēng)直徑及螺距。§5.9
螺旋傳動(dòng)式中,F(xiàn)為螺桿所受的軸向壓力(或拉力),T為螺桿所受的扭矩,
2.螺桿的強(qiáng)度計(jì)算螺桿工作時(shí)承受軸向力F和扭矩T作用,校核螺桿強(qiáng)度時(shí)應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力,其強(qiáng)度條件為
3.螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞,一般螺母材料強(qiáng)度低于螺桿,故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。其剪切強(qiáng)度條件為§5.9
螺旋傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度條件為當(dāng)螺桿和螺母的材料相同時(shí),應(yīng)校核螺桿螺紋牙的強(qiáng)度螺母螺紋圈的受力
4.螺母外徑與凸緣的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的螺母,應(yīng)對(duì)可能產(chǎn)生破壞的部位進(jìn)行強(qiáng)度校核。
5.螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算對(duì)于長(zhǎng)徑比大的螺桿,應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。螺桿的穩(wěn)定性條件為單個(gè)緊螺栓聯(lián)接受力變形圖未預(yù)緊已預(yù)緊已承受工作載荷螺栓的布置對(duì)受力的影響合理不合理對(duì)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?jìng)€(gè)以上的螺栓,以免載荷分布過(guò)于不均;當(dāng)螺栓聯(lián)接彎距或轉(zhuǎn)距時(shí),應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣,以減少螺栓的受力
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