螺紋連接和螺旋傳動(dòng)

螺紋連接和螺旋傳動(dòng)

刀具在圓柱或圓錐面工件表面作螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的螺旋體?！?-1螺紋

螺紋的形成:§5-1螺紋

螺紋的形成

:車螺紋

刀具在圓柱或圓錐面工件表面作螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的螺旋體。開始§5-1螺紋

一、分類方式

二、常用類型

三、主要參數(shù)按結(jié)構(gòu)分：內(nèi)螺紋外螺紋共同組成螺旋副一、分類形式：1、按結(jié)構(gòu)一、分類形式：1、按結(jié)構(gòu)2、按所起作用按所起作用分：連接螺紋傳動(dòng)螺紋一、分類形式：1、按結(jié)構(gòu)2、按所起作用3、按螺距4、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)按螺距分：（以每英寸牙數(shù)來表示）米制螺紋英制螺紋（管螺紋保留英制）按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分：標(biāo)準(zhǔn)螺紋非標(biāo)準(zhǔn)螺紋一、分類形式：1、按結(jié)構(gòu)2、按所起作用3、按螺距4、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5、按母體的形狀按母體的形狀：圓柱螺紋圓錐螺紋一、分類形式：1、按結(jié)構(gòu)2、按所起作用3、按螺距4、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5、按母體的形狀6、按螺紋的旋向按螺紋的旋向分：右旋左旋(常用)一、分類形式：1、按結(jié)構(gòu)2、按所起作用3、按螺距4、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5、按母體的形狀6、按螺紋的旋向7、按螺紋的牙型按螺紋的牙型分：三角形梯形鋸齒形矩形其他特殊形狀一、分類形式：1、按結(jié)構(gòu)2、按所起作用3、按螺距4、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5、按母體的形狀6、按螺紋的旋向7、按螺紋的牙型8、按螺旋線數(shù)目按螺旋線數(shù)目分：?jiǎn)尉€雙線多線(多用于連接)(多用于傳動(dòng))60°30°普通螺紋:米制三角形螺紋牙型角α=60°牙型斜角β=α/2=30°粗牙細(xì)牙細(xì)牙用于薄壁和細(xì)小零件上或承受變載、沖擊、振動(dòng)的連接。一般用粗牙螺紋55°管螺紋：

一種用于管件連接的緊密螺紋，最常用的是圓柱管螺紋。通用的管螺紋是英制細(xì)牙三角形螺紋，牙型角α=55°。常用的螺紋類型，主要有：1、普通螺紋

二、常用類型:矩形螺紋：

其牙型多為正方形，α=β=0°，故fv較小，η高。

缺點(diǎn)：精制困難，內(nèi)、外螺紋對(duì)中性差，牙根強(qiáng)度較低。梯形螺紋：30°

牙型角α=30°

，工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好。多用于螺旋傳動(dòng)。

鋸齒形螺紋：3°30°

工作面的牙型斜角β’=3°，非工作面的牙型斜角β=30°。

對(duì)中性好，用于單向受力的傳力螺旋。2、管螺紋4、梯形螺紋3、矩形螺紋5、鋸齒形螺紋

螺紋的類型與特點(diǎn)2大徑d－即螺紋的公稱直徑。M16,是指螺紋大徑是16mm升角y的計(jì)算式為：小徑d1－常用于聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。導(dǎo)程S－螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離，S=nP。單線螺紋S＝P中徑d2－常用于確定螺紋的幾何參數(shù)。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與旋向－螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。螺紋有左旋和右旋之分。線數(shù)n－螺紋的螺旋線數(shù)目，有單線、雙線和多線。

單線自鎖好，雙線效率高。線數(shù)多，升角大，自鎖性差，傳動(dòng)效率高。接觸高度h－旋合后接觸面的徑向高度。三、主要參數(shù)§5-2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件

使用螺紋和螺紋連接件來實(shí)現(xiàn)的連接稱為螺紋連接。

一、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合1、螺栓連接2、雙頭螺柱連接3、螺釘連接4、緊定螺釘連接

5、特殊結(jié)構(gòu)的連接螺栓連接為分兩種：

①、普通螺栓連接②、鉸制孔用螺栓連接1、螺栓連接：普通螺栓連接和鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接的被連接件同螺栓桿之間采用過渡配合，連接同時(shí)還能起到精確的定位作用，并能承受橫向載荷。對(duì)孔的加工精度要求高，兩孔一般需要配做。2、雙頭螺柱連接：

用于因結(jié)構(gòu)限制不能用螺栓連接而又需要經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。

雙頭螺柱連接的裝配分解雙頭螺柱連接的裝配分解：3、螺釘連接：

不用螺母，直接擰入被連接件的螺紋孔中。多用于受力不大或不需經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。

螺釘連接的裝配分解螺釘連接的裝配分解：4、緊定螺釘連接：

旋入一零件的螺紋孔中，用螺釘末端頂住另一零件的表面或頂入相應(yīng)的凹坑，以固定兩零件的相對(duì)位置?？捎糜趥鬟f不大的力或轉(zhuǎn)矩。

(結(jié)構(gòu)圖)5、特殊結(jié)構(gòu)的連接：

T型槽螺栓連接地腳螺栓連接吊環(huán)螺釘連接吊環(huán)地腳螺栓T型槽螺栓二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件：

在機(jī)械制造中常見的螺紋連接件：

螺栓、雙頭螺栓、螺釘、螺母、墊圈等均已標(biāo)準(zhǔn)化。六角頭螺栓及螺母雙頭螺柱螺釘六角頭扁螺母圓螺母平墊圈斜墊圈彈簧墊圈薄平墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈

§5-3螺紋連接的預(yù)緊

絕大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都必須擰緊，使連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用。

—螺紋連接的預(yù)緊

一、預(yù)緊的目的

二、預(yù)緊力的推薦值

三、擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系

一、預(yù)緊的目的：

3、在接合面間產(chǎn)生正壓力，當(dāng)連接件受橫載時(shí)，保持連

接件間不產(chǎn)生相對(duì)滑移。

4、對(duì)受拉螺紋連接，可提高螺栓的疲勞強(qiáng)度；

對(duì)受剪螺紋連接，有利于增大連接中的摩擦力。

實(shí)踐證明：

適當(dāng)?shù)剡x用較大的預(yù)緊力對(duì)螺紋連接的可靠性及連接件的疲勞強(qiáng)度有利。

1、防止連接在工作中松動(dòng)。

2、確保連接在受載后，仍能使結(jié)合面具有足夠的緊密性。

如氣缸蓋、管路凸緣的連接等。

二、預(yù)緊力的要求：

通常規(guī)定：

擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力≦材料的屈服極限的70%。

1、一般連接用的鋼制螺栓連接的預(yù)緊力：碳素鋼螺栓：

合金鋼螺栓：

～

～—螺栓危險(xiǎn)截面的面積，

2、重要或特殊的螺栓連接，預(yù)緊力數(shù)值應(yīng)在圖上注明，裝

配時(shí)嚴(yán)格控制。3、受變載荷的螺栓連接的預(yù)緊力應(yīng)比受靜載荷的大。

控制預(yù)緊力的工具—測(cè)力矩扳手、定力矩扳手。測(cè)力矩扳手、定力矩扳手：數(shù)顯力矩扳手手動(dòng)測(cè)力矩扳手中空液壓扭矩扳手測(cè)力矩扳手實(shí)物：定力矩扳手原理數(shù)顯定力矩扳手電動(dòng)定力矩扳手，用在裝配生產(chǎn)線上或批量快速安裝工作中。三、擰緊力矩與預(yù)緊力

由機(jī)械原理可知:擰緊力矩

—螺旋副間的摩擦阻矩

—螺母端面與支承面的阻力矩

—擰緊力矩包括：對(duì)于Ｍ10~Ｍ64的粗牙普通螺紋的鋼制螺栓，經(jīng)推導(dǎo)可得：根據(jù)上式，已知擰緊力矩，即可求得預(yù)緊力的大小。LF根據(jù)此式，已知擰緊力矩，即可求得預(yù)緊力的大小。例：用六角扳手?jǐn)Q緊螺栓，板手力臂長(zhǎng)為15d，用力大小為Ｆ，求螺栓中產(chǎn)生的預(yù)緊力是多大？解：擰緊力矩：由以上可知，當(dāng)力臂長(zhǎng)為螺栓直徑的15倍時(shí)，預(yù)緊力是所加外力的75倍。因此，對(duì)于重要的連接，為防止螺栓被擰斷，應(yīng)采用不小于Ｍ12的螺栓。一、螺紋連接的自動(dòng)松脫

1、螺紋連接的自鎖2、自動(dòng)松脫的條件

3、自動(dòng)松脫的危害4、防松的任務(wù)

§5-4螺紋連接的防松1、螺紋連接的自鎖：

當(dāng)螺紋升角小于或等于螺紋副間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，螺紋副具有自鎖能力。

即：實(shí)驗(yàn)證明：有潤(rùn)滑的一般三角形螺紋副間的當(dāng)量摩擦角

為保證自鎖，一般取螺紋升角～標(biāo)準(zhǔn)的螺紋連接件的升角則取為2、自動(dòng)松脫的條件：

（1）、（2）、螺紋連接振動(dòng)、沖擊或變載荷螺紋副及支承面間的摩擦力可能瞬時(shí)消失多次重復(fù)松動(dòng)、松開螺栓和被連接件的材料高溫或溫度變化大蠕變和應(yīng)力松弛預(yù)緊力和摩擦力逐漸減小失效失效輕者會(huì)造成工作不正常，重者會(huì)引起嚴(yán)重事故。4、防松的任務(wù)

3、自動(dòng)松脫的危害

防松的根本問題，在于防止螺母相對(duì)于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。二、防松方法：

1、摩擦防松

2、機(jī)械防松

3、永久止動(dòng)

防松的根本任務(wù)是防止螺旋副發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)這一原理，防松的方法可分為三類：1、摩擦防松：

原理:

設(shè)法使螺紋副間，總有一定的防止螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩。（1）雙螺母（對(duì)頂螺母）防松

（2）彈簧墊圈防松

（3）自鎖螺母防松

(即保證在任何情況下，螺紋副間都存在著正壓力)防松方法：（1）、雙螺母（對(duì)頂螺母）防松：用雙螺母防松在載荷劇烈變化時(shí)，仍不十分可靠。對(duì)頂螺母（2）、彈簧墊圈防松：

注意：墊圈的開口方向—從左上往右下斜。彈簧墊圈（3）、自鎖螺母防松：

自鎖螺母2、機(jī)械防松:原理:

利用便于更換且價(jià)廉的制動(dòng)元件限制螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）、開口銷與槽形螺母防松（2）、止動(dòng)墊圈防松（3）、串連鋼絲防松等防松方法：（1）、開口銷與槽形螺母：開口銷與槽形螺母（2）、止動(dòng)墊圈防松：止動(dòng)墊圈（3）、串連鋼絲防松：注意：鋼絲穿入方向與擰緊方向

3、永久止動(dòng)：

該法可靠、簡(jiǎn)單，但連接變成不可拆。只有在裝配后不再拆開的情況下使用。

此外，還有粘合法防松。在螺紋旋合表面涂以液體密封膠（比如厭氧性粘合劑），擰緊螺母，當(dāng)粘合劑硬化后，螺紋副即緊密粘合，防松效果良好。

§5-5螺栓組連接的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、螺栓組連接的受力分析

絕大多數(shù)情況下，螺紋連接件都成組使用，其中以螺栓組連接最具有典型性。

一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:

對(duì)于重要的連接，根據(jù)強(qiáng)度條件校核；

對(duì)一般的螺栓連接，用類比法確定螺紋連接的結(jié)構(gòu)尺寸。

如受力不均，按受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定螺

紋連接的結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)連接用途和被連接件結(jié)構(gòu)選定螺栓數(shù)目和布置形式根據(jù)連接的工作載荷

分析各螺栓受力二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):

目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題：

（1）連接接合面的幾何形狀應(yīng)對(duì)稱。

合理確定結(jié)合面的幾何形狀、螺栓的布置形式，力求各螺栓和連接結(jié)合面受力均勻，便于加工裝配。

（2）螺紋連接數(shù)目盡量取偶數(shù)。

（3）各螺紋連接的受力應(yīng)合理。

（4）螺栓排列應(yīng)有合理間距、邊距。

（5）連接的支撐平面應(yīng)平整。

（6）保證被連接零件的位置精度。

（7）合理考慮防松裝置。

連接接合面的幾何形狀應(yīng)對(duì)稱螺紋連接數(shù)目盡量取偶數(shù)：各螺紋連接的受力應(yīng)合理:①、鉸制孔用螺栓連接，不能在平行于工作載荷的方向上，成排布置8個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均勻。②、螺栓連接在承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，螺栓位置應(yīng)適當(dāng)靠近接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。③、同時(shí)承受軸向載荷和較大橫向載荷時(shí)，應(yīng)采用銷、鍵、套筒來承受軸向載荷，以減小預(yù)緊力和結(jié)構(gòu)尺寸。應(yīng)保證螺紋連接擰緊時(shí)有足夠的扳手空間,具體尺寸可從手冊(cè)中查得。螺栓排列應(yīng)有合理的間距、邊距：

連接的支撐面應(yīng)平整:(1)、同組中的各螺栓都受相同的預(yù)緊力。(2)、螺栓組的對(duì)稱中心與被連接結(jié)合面的形心重合。(3)、被連接件為剛體,連接結(jié)合面為剛性平面。(4)、螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)。三、螺栓組連接的受力分析:

目的：

根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受載最大的螺栓及其受力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。

螺栓組連接的受力分析是在假設(shè)條件下進(jìn)行的。

預(yù)緊力、工作拉力或剪力受力分析：（1）、受軸向載荷的螺栓組連接（2）、連接受橫向載荷（3）、受扭矩作用的螺栓組連接（4）、連接受傾覆力矩（5）、組合受力情況可劃分為5種典型情況：（1）、受軸向載荷的螺栓組連接：

受軸向總載荷作用的汽缸蓋螺栓組連接。計(jì)算：認(rèn)為各螺栓平均受載，則每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷：螺栓組對(duì)稱中心Z個(gè)螺栓均勻布置（2）、連接受橫向載荷：

載荷的作用線與螺栓軸線相垂直，且通過螺栓組對(duì)稱中心。①、用普通螺栓組連接時(shí)：靠連接預(yù)緊后被連接件間接合面產(chǎn)生的摩擦力來平衡：平衡條件：用普通螺栓連接用鉸制孔用螺栓連接（2）、連接受橫向載荷：

載荷的作用線與螺栓軸線相垂直，且通過螺栓組對(duì)稱中心。平衡條件：用普通螺栓連接用鉸制孔用螺栓連接②、用鉸制孔用螺栓組連接時(shí)：靠螺桿受剪切與擠壓來承擔(dān)，忽略摩擦力的影響。則每個(gè)螺栓承受的工作載荷為：

（3）、受扭矩作用的螺栓組連接：①、用普通螺栓組連接：②、用鉸制孔用螺栓組連接：為防止底板轉(zhuǎn)動(dòng)，可以采用以下兩種方式：

扭矩T作用于接合面內(nèi)，在T作用下，底板將繞通過螺栓組對(duì)稱中心O，并與結(jié)合面相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。①、采用普通螺栓組連接時(shí)：

連接所受的工作扭矩靠接合面間的摩擦阻力矩來平衡。

設(shè)各螺栓均受同樣的預(yù)緊力F0。力矩平衡條件：即：

②、采用鉸制孔用螺栓連接時(shí)：

力矩平衡條件：

即：

各螺栓所受的工作剪力與力臂ri成正比。

連接承受工作扭矩時(shí)，各螺栓受剪切和擠壓作用。（4）、連接受傾覆力矩：假設(shè)：與底板相連的被連接件(地基)及螺栓是彈性體，有一定的彈性。分析：設(shè)各螺栓均受同樣的預(yù)緊力F0。看圖地基被放松，螺栓被進(jìn)一步拉長(zhǎng)

地基被進(jìn)一步壓縮，螺栓被放松

變形量均與螺栓軸線到軸線O-O的距離成正比。

為阻止底板傾覆，有：即：各螺栓拉伸剛度相同

各螺栓的工作拉力與離軸線O-O的距離成正比。

即：

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：①、結(jié)合面最右端的最大擠壓應(yīng)力及強(qiáng)度條件：

②、結(jié)合面最左端的最小擠壓應(yīng)力及保證結(jié)合面不分離的條件：—每個(gè)螺栓所受的預(yù)緊力

—連接的螺栓數(shù)目

—接合面的有效面積

—接合面的有效抗彎截面系數(shù)

—接合面的許用擠壓應(yīng)力

（5）、組合受力情況：

實(shí)際連接中，螺栓組所受的工作載荷常常是以上四種簡(jiǎn)單狀態(tài)的不同組合。一般：按軸向載荷及傾覆力矩來決定螺栓上的工作載荷按橫向載荷與扭矩來決定作用于連接的預(yù)緊力螺栓的總載荷§5-6單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

螺栓組連接分析受力受力最大螺栓的工作載荷強(qiáng)度計(jì)算軸向力橫向力強(qiáng)度計(jì)算就按此兩種情況進(jìn)行分析和計(jì)算螺栓公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)螺栓一、單個(gè)螺栓連接失效形式

二、單個(gè)螺栓連接設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

三、單個(gè)螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算四、螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力一、單個(gè)螺栓連接的失效形式：

主要指螺紋連接件的失效。受拉螺栓：螺紋部分的塑性變形和斷裂。受剪螺栓：螺栓桿被剪斷或螺栓桿和孔壁的貼合面被壓潰。在螺栓頭與螺桿交接處

光桿與螺紋部分交接處

螺母支承面起第一或第二圈螺紋處

靜載荷變載荷螺栓的疲勞斷裂。二、單個(gè)螺栓連接的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

針對(duì)失效形式，對(duì)螺栓的相應(yīng)部位進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。受拉螺栓：受剪螺栓：保證螺栓的靜力拉伸強(qiáng)度或疲勞拉伸強(qiáng)度。保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。三、單個(gè)螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算：

根據(jù)強(qiáng)度條件確定螺栓直徑。連接的類型連接的裝配載荷的狀態(tài)螺栓受力相應(yīng)強(qiáng)度條件危險(xiǎn)截面直徑(或校核強(qiáng)度)螺紋小徑1、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算2、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算1、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算：

起重吊鉤：

裝配時(shí)，螺母不需要擰緊，也就是說承載前，螺栓桿不受力。承受載荷危險(xiǎn)剖面螺紋的小徑拉伸強(qiáng)度條件：—校核式—設(shè)計(jì)式

鋼制螺栓

許用拉應(yīng)力

2、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算裝配時(shí)，螺母需要擰緊(即承載前，螺栓受預(yù)緊力)。

(1)、僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接

(2)、受軸向載荷的緊螺栓連接

(3)、受橫向載荷的緊螺栓連接螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。

螺母擰緊螺栓受拉伸應(yīng)力螺紋摩擦力矩扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力擰緊力矩(1)、僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算：①、預(yù)緊力作用②、摩擦力矩作用拉伸應(yīng)力螺旋副摩擦力矩

材料力學(xué)螺紋內(nèi)徑為危險(xiǎn)截面抗扭截面模量?。骸まD(zhuǎn)剪應(yīng)力第四強(qiáng)度理論

僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接，按純拉伸計(jì)算，將所受的拉力增大30%，以考慮扭轉(zhuǎn)的影響。拉伸強(qiáng)度條件：—校核式—設(shè)計(jì)式

(2)、受軸向載荷的緊螺栓連接：①、承受軸向靜載荷的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算②、承受軸向變載荷的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算①、承受軸向靜載荷的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

失效形式：螺桿被拉斷或產(chǎn)生過度的塑性變形。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證螺栓的靜力拉伸強(qiáng)度。ⅰ、確定螺栓上的總拉力ⅱ、殘余預(yù)緊力的確定ⅲ、螺桿中的計(jì)算應(yīng)力及強(qiáng)度條件強(qiáng)度計(jì)算：a)、螺母未擰緊b)、螺母已擰緊c)、加上工作載荷單個(gè)緊螺栓連接受力變形分解：ⅰ、確定螺栓上的總拉力受力變形圖：力與變形的比：

—被連接件剛度螺栓桿伸長(zhǎng)量被連接件壓縮量螺栓連接在作用下：—螺栓桿剛度合成受力變形圖：承受工作載荷：螺桿繼續(xù)伸長(zhǎng)增量總伸長(zhǎng)量

相應(yīng)的總拉力相應(yīng)的拉力增量被連接件被放松，壓縮量被連接件壓力由減少到

—?dú)堄囝A(yù)緊力螺栓受到的總拉力：(通常保持在規(guī)定的大小)ⅱ、殘余預(yù)緊力的確定：

一般緊固連接重要的或有密封要求的連接F無變化時(shí)F有變化時(shí)F1≈（0.2～0.6）·FF1≈（0.6～1.0）·FF1≈（1.5～1.8）·F(壓力容器及其它緊密聯(lián)接)

不大重要的螺栓連接F1≈0.25F

地腳螺栓連接F1≥F由圖中幾何關(guān)系可得：代入式—螺栓相對(duì)剛度總拉力殘余預(yù)緊力所需預(yù)緊力ⅲ、螺栓中的總拉力及強(qiáng)度條件：1、已知?dú)堄囝A(yù)緊力和工作拉力，求總拉力（式5-29）2、保證殘余預(yù)緊力應(yīng)加的預(yù)緊力3、已知預(yù)緊力和工作拉力，求總拉力拉力計(jì)算小結(jié)

4、殘余預(yù)緊力的大小，決定了密封性能，根據(jù)被連接對(duì)象對(duì)密封性能的要求來確定。關(guān)于螺栓聯(lián)接的相對(duì)剛度：

1、相對(duì)剛度的大小與螺栓和被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)、材料、墊片等有關(guān)。2、被聯(lián)接件的剛度Cm越大，相對(duì)剛度越小，總拉力增加的少。3、螺栓的剛度Cb小，總拉力增加的少，有利于提高螺栓的承載能力。（細(xì)長(zhǎng)，中空）相對(duì)剛度的值可從手冊(cè)中查取。常用（P84）：金屬墊；皮革墊0.7；銅皮石棉墊0.8；橡膠墊0.9。

螺栓聯(lián)接的相對(duì)剛度大小，決定了總拉力的增加量，影響聯(lián)接的強(qiáng)度強(qiáng)度條件：設(shè)計(jì)式：（式5-33）（式5-34）強(qiáng)度計(jì)算：承受軸向靜載荷的緊螺栓連接，在求得總拉力后，按緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算式，用總拉力代替預(yù)緊力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。②、承受軸向變載荷的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算：失效形式：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

先按最大載荷作靜載強(qiáng)度估算，參考計(jì)算結(jié)果估取所需的標(biāo)準(zhǔn)螺栓直徑，然后校核其疲勞強(qiáng)度。

受力分析：主要是螺桿的疲勞斷裂。工作變載荷在0～F間變化時(shí)，螺桿所受的總拉力在F0～F2之間變化。螺桿中的應(yīng)力變化規(guī)律屬于的情況。

強(qiáng)度計(jì)算：螺栓危險(xiǎn)剖面的應(yīng)力為：應(yīng)力幅：；按第三章中的

情況，計(jì)算安全系數(shù)，強(qiáng)度條件為：3、承受橫向載荷的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算：ⅰ、用普通螺栓連接：保證被連接件不滑移的條件為：

螺栓僅受預(yù)緊力F0及擰緊力矩M的作用—校核式—接合面數(shù)—接合面間的摩擦系數(shù)接合面間的摩擦系數(shù)—干燥的鑄鐵對(duì)鑄鐵、鑄鐵對(duì)鋼、鋼對(duì)鋼鑄鐵對(duì)磚料或鑄鐵對(duì)木料0.15～0.20.4～0.5問題：大大增加螺栓連接的結(jié)構(gòu)尺寸減載措施：若，則：ⅱ、用鉸制孔用螺栓連接：

承受橫向載荷F時(shí)螺桿與孔壁接觸表面受擠壓分析：接縫處螺桿橫剖面受剪切預(yù)緊力很小，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)忽略不計(jì)。

螺桿的抗剪強(qiáng)度條件：

螺桿與孔壁接觸面抗擠壓強(qiáng)度條件：—螺桿或釘孔的直徑

—受擠壓孔壁最小長(zhǎng)度

（0.2～0.3）—最弱材料的許用抗擠壓應(yīng)力四、螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力：

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了螺紋連接件的性能等級(jí)。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)中的螺紋連接件，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。1、螺紋連接件材料:2、螺紋連接件的許用應(yīng)力:(1)．螺紋連接件的許用拉應(yīng)力(2)．螺紋連接件的許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力(3)．螺紋連接件的安全系數(shù)（被連接件為鋼）（被連接件為鑄鐵）§5-7提高螺栓連接強(qiáng)度的措施

一、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的變應(yīng)力因素

二、改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象

三、避免螺紋連接產(chǎn)生附加應(yīng)力

四、減小應(yīng)力集中影響

五、采用合理的制造工藝，以提高螺栓的抗疲勞功能

根據(jù)提高承載能力和降低負(fù)擔(dān)兩個(gè)途徑提出影響螺栓強(qiáng)度因素結(jié)構(gòu)制造裝配材料等涉及螺紋牙載荷分配應(yīng)力集中附加應(yīng)力材料機(jī)械性能等提高強(qiáng)度措施：一、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的變應(yīng)力因素：

1、增大預(yù)緊力

2、降低螺栓的剛度

3、增大被連接件的剛度改變連接的有關(guān)參數(shù)，可在其它條件不變的情況下相對(duì)地或絕對(duì)地提高連接的強(qiáng)度。可以采取的措施有：

4、以上三種措施協(xié)調(diào)使用

1、增大預(yù)緊力：分析：不變作用：使螺桿中的應(yīng)力變化特性相對(duì)地趨近于靜應(yīng)力缺點(diǎn)：由于最大載荷增大，故降低了螺栓的靜力強(qiáng)度。由公式可證：降低降低反映到變形線圖：降低減小改善螺栓的抗疲勞性能和靜力強(qiáng)度。作用：缺點(diǎn)：降低了殘余預(yù)緊力,即降低了連接的可靠性和接縫的緊密性。2、降低螺栓的剛度：

3、增大被連接件的剛度

:

同理：增大降低反映到變形線圖：增大減小即：改善了螺栓的抗疲勞性能和靜力強(qiáng)度。缺點(diǎn)：降低了殘余預(yù)緊力,即降低了連接的可靠性和接縫的緊密性。4、三種措施協(xié)調(diào)使用：具體措施：

減小螺栓的剛度適當(dāng)?shù)卦龃舐菟ǖ拈L(zhǎng)度采用柔性螺栓在螺母下面裝上彈性元件

增大被連接件剛性改進(jìn)結(jié)構(gòu)采用剛性較大的墊片對(duì)需保持緊密性的連接，采用密封環(huán)

保證足夠預(yù)緊力減小螺栓的剛度：密封環(huán)增大被連接件剛性：軟墊片剛度小金屬直接接觸，加大被連接件剛度二、改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象：

軸向總載荷通過螺紋牙面相接觸傳遞。

旋合螺紋間的載荷分布載荷分布：旋合螺紋的變形示意圖傳力的第一圈螺距變化差螺紋牙的變形采取措施：

（1）、盡可能地將螺母設(shè)計(jì)成也是受拉伸的。原則

減小螺栓與螺母二者承載時(shí)螺距的變化差。

環(huán)槽螺母懸置螺母(均載螺母)（2）、減小受力大的牙的受力面：

在螺母的螺栓旋入端的幾圈螺紋處制出倒角，使螺栓螺紋牙支承面或受力部位由上而下逐漸外移，這樣就使螺栓下面的螺紋牙在載荷作用下易于變形，載荷容易向上傳遞，使之分布較均勻。內(nèi)斜螺母：環(huán)槽內(nèi)斜螺母綜合以上兩種形式：（3）、采用鋼絲螺套：

具有一定的彈性，可以起到均載，減振的作用。

三、避免螺紋連接產(chǎn)生附加應(yīng)力：

從結(jié)構(gòu)、制造、裝配等方面采取措施：斜墊圈由于制造和裝配的誤差，或由于不正確的設(shè)計(jì)而在螺栓中產(chǎn)生的附加彎曲應(yīng)力，嚴(yán)重降低螺栓的強(qiáng)度。球面墊圈腰桿螺栓連接四、減小應(yīng)力集中影響：

螺桿上的螺紋（特別是螺紋的收尾）螺栓頭到螺桿的過渡處和螺栓的剖面變化處等，都要產(chǎn)生應(yīng)力集中。采用較大的過渡圓角半徑和減載結(jié)構(gòu)。卸載過渡結(jié)構(gòu)

卸載槽加大圓角措施：

在設(shè)計(jì)制造和裝配時(shí)可能會(huì)因螺紋連接產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，嚴(yán)重降低螺栓的強(qiáng)度。五、采用合理制造工藝，提高螺栓的抗疲勞功能：

螺栓的疲勞強(qiáng)度隨直徑的增大而降低。

合理選用不同規(guī)格的螺栓。

在工藝上采用氮化、氰化、噴丸等冷鐓與滾壓加工螺栓中的金屬流線實(shí)踐證明：M20、M45和M72的螺栓的疲勞極限之比約為2.5：1.5：1采用時(shí)，也應(yīng)結(jié)合經(jīng)濟(jì)問題一并考慮，以免浪費(fèi)。受軸向變載荷的連接：

用數(shù)目較多的細(xì)長(zhǎng)螺栓，比用具有同樣總橫剖面面積，但數(shù)目少而短粗的螺栓更有利?！?-8螺旋傳動(dòng)

一、組成、類型及應(yīng)用

二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)與材料

三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

一、組成、作用、類型及運(yùn)動(dòng)形式2、作用：

主要用來把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)，也可將直線運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)變時(shí)傳遞能量、力或運(yùn)動(dòng)，或調(diào)整零件相對(duì)位置，有時(shí)還兼有幾種作用。1、組成：

螺旋傳動(dòng)由螺桿和螺母組成絲杠（1）、按用途分（2）、按結(jié)構(gòu)分3、類型：②傳導(dǎo)螺旋③調(diào)整螺旋①傳力螺旋①滑動(dòng)螺旋②滾動(dòng)螺旋③靜壓螺旋以傳遞動(dòng)力為主，要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力來克服阻力。

如螺旋千斤頂。

傳力螺旋：千斤頂結(jié)構(gòu)示意圖：

以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，有時(shí)承受較大的軸向載荷。工作連續(xù)且時(shí)間長(zhǎng)，速度高，要求具有較高的傳動(dòng)精度。

如機(jī)床絲杠的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。傳導(dǎo)螺旋：車床的進(jìn)給螺旋結(jié)構(gòu)示意圖：

主要用以傳遞運(yùn)動(dòng)，要求具有較高的傳動(dòng)精度或工作速度，且能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作。

對(duì)于要求傳動(dòng)精度高的，常采用單線螺旋，而對(duì)于要求傳動(dòng)效率高的，則采用升角較大的多線螺旋。

以調(diào)整零件的相對(duì)位置為主，不經(jīng)常傳動(dòng)，一般空載下調(diào)整。

如車床的尾座螺旋。調(diào)整螺旋：

這種機(jī)構(gòu)中一般以螺桿為主動(dòng)件，作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；螺母為從動(dòng)件，作直線移動(dòng)。差協(xié)螺旋機(jī)構(gòu)復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)

螺旋副常采用梯形螺紋、鋸齒形螺紋或三角形螺紋。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、易于自鎖，但傳動(dòng)效率低（一般為30%～40%），磨損快?；瑒?dòng)螺旋：

螺桿（或螺母）回轉(zhuǎn)時(shí)，鋼球沿螺旋滾道滾動(dòng)并帶動(dòng)螺母（或螺桿）作直線運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)靈敏度高、磨損小、精度易于保持，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。滾動(dòng)螺旋：

常用于數(shù)控和伺服系統(tǒng)等要求高的設(shè)備中。螺紋副中注入壓力油而形成油膜，螺母與螺桿的螺紋工作表面被油膜分開。特點(diǎn):摩擦阻力小、起動(dòng)功率小、傳動(dòng)效率高、工作壽命長(zhǎng)；但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需一套壓力穩(wěn)定、溫度恒定、過濾要求高的供油系統(tǒng)。

靜壓螺旋：4、運(yùn)動(dòng)形式：

螺桿回轉(zhuǎn),螺母作直線運(yùn)動(dòng)。

螺母回轉(zhuǎn)，螺桿作直線運(yùn)動(dòng)。

螺母固定，螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)。螺旋壓力機(jī)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)螺旋起重機(jī)二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)與材料：

1、結(jié)構(gòu)：

螺桿短、粗且垂直布置時(shí)，可以螺母為支撐。

螺桿細(xì)長(zhǎng)且水平布置時(shí)，在螺桿兩端或中間附加支承。

螺桿軸向尺寸較大時(shí)，可用對(duì)接組合結(jié)構(gòu)代替整體結(jié)構(gòu)。

（1）、螺桿：（2）、螺母的結(jié)構(gòu)有:

主要指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。

整體螺母

組合螺母

剖分螺母等經(jīng)常用于雙向傳動(dòng)的傳導(dǎo)螺旋適合精度較低的螺旋組合螺母：利用調(diào)整楔塊來定期調(diào)整螺旋副的軸向間隙。固定螺釘調(diào)整螺釘調(diào)整楔塊剖分螺母：

轉(zhuǎn)動(dòng)槽形凸輪，則螺母的上下部分分別上下移動(dòng)而與螺桿分離，當(dāng)反轉(zhuǎn)凸輪合緊螺母時(shí)，螺紋軸向間隙也能消除螺母凸輪2、材料：

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。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。三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：

1、失效形式

2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3、耐磨性計(jì)算

4、螺桿的強(qiáng)度計(jì)算

5、自鎖性校核

6、螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算

7、螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算受力較大的傳力螺旋常用的滑動(dòng)螺旋螺紋磨損塑性變形或斷裂

2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

（1）、滑動(dòng)螺旋的基本尺寸（即螺桿的直徑與螺母的高度），由耐磨性要求決定；（2）、傳力較大時(shí)，應(yīng)校核螺桿螺紋部分或其他危險(xiǎn)部位及螺母或螺桿螺紋牙的強(qiáng)度；（3）、要求螺桿有自鎖時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)螺紋副的自鎖條件；（4）、要求運(yùn)動(dòng)精確時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)螺桿的剛度，其直徑往往由剛度要求決定；（5）、對(duì)于長(zhǎng)徑比很大的螺桿，除進(jìn)行耐磨性計(jì)算外，還應(yīng)該校核其穩(wěn)定性；（6）、對(duì)于高速的長(zhǎng)螺桿，應(yīng)檢驗(yàn)其臨界轉(zhuǎn)速。根據(jù)具體情況，選擇不同的計(jì)算準(zhǔn)則，不必逐項(xiàng)全面計(jì)算。無多大要求的螺旋，則可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參照同類機(jī)械而直接選用。3、耐磨性計(jì)算：

校核螺紋在軸向力作用下，螺紋工作面上的壓力是否超過材料的許用壓力。螺紋工作面的耐磨性條件：

目的：總軸向力：F(N)總受力面積：A(mm2)螺母高度：H(mm)螺紋中徑：d2(mm)螺紋螺距：P(mm)參數(shù)：—校核式螺旋副受力螺紋工作圈數(shù)—材料的許用壓力，

MPa—螺紋工作面上的壓力，MPa螺紋工作高度：h(mm)為設(shè)計(jì)計(jì)算方便，令故得：—設(shè)計(jì)式

公式分析—設(shè)計(jì)式

公式分析：