1、第五章 螺紋聯接與螺旋傳動5-1 螺紋5-2 螺紋聯接的類型與規范聯接件5-3 螺紋聯接的預緊5-6 螺紋聯接組的設計5-5 螺紋聯接的強度計算5-8 提高螺紋聯接強度的措施5-7 螺紋聯接件的資料與許用應力5-9 螺旋傳動5-4 螺紋聯接的防松螺紋的類型與特點1螺紋有外螺紋與內螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋聯接用螺紋的當量摩擦角較大，有利于實現可靠聯接；傳動用螺紋的當量摩擦角較小，有利于提高傳動的效率。螺紋按任務性質分為聯接用螺紋和傳動用螺紋。一、螺紋的分類 螺紋的類型與特點2二、普通螺紋的主要參數大徑d即螺紋的公稱直徑。小徑d1常用于聯接的強度計算。中徑d2常用于聯接的幾何計算。螺距P

2、螺紋相鄰兩個牙型上對應點間的 軸向間隔。牙型角a螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩 側邊的夾角。升角y螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線 的平面間的夾角。線數n螺紋的螺旋線數目。導程S螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉 一周所挪動的軸向間隔，S=nP。升角y的計算式為：22arctanarctandnPdS 螺紋聯接類型與規范件1螺紋聯接的類型與規范聯接件一、螺紋聯接的根本類型 除上述聯接的根本類型外，在機器中，還有一些特殊構造的螺紋聯接。如：T型槽螺栓聯接、吊環螺釘聯接和地腳螺栓聯接等。闡明 聯接類型與規范件2螺紋聯接的類型與規范聯接件二、規范螺紋聯接件 螺紋聯接的類型很多，在機械制造中常見的螺紋聯接件的構外型

3、式和尺寸都曾經規范化，設計時可以根據有關規范選用。 虛擬現實中的螺紋聯接件 利用控制擰緊力矩的方法來控制預緊力的大小。通常可采用測力矩扳手或定力矩扳手，對于重要的螺栓聯接，也可以采用測定螺栓伸長的方法來控制預緊力。紋聯接的預緊螺紋聯接的預緊 大多數螺紋聯接在裝配時都需求擰緊，使之在接受任務載荷之前，預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力。 加強聯接的可靠性和嚴密性，以防止受載后被聯接件間出現縫隙或發生相對挪動。 留意：對于重要的聯接，應盡能夠不采用直徑過小(M12)的螺栓。預緊力限制 擰緊后螺紋聯接件的預緊應力不得超越其資料的屈服極限ss的80%。 預緊力： 預緊的目的： 預緊力確實定原那

4、么： 預緊力的控制： 預緊力和預緊力矩之間的關系：dFT02 . 0詳細推導 螺紋聯接的防松螺紋聯接的防松 螺紋聯接普通都能滿足自鎖條件不會自動松脫。但在沖擊、振動或變載荷作用下，或在高溫或溫度變化較大的情況下，螺紋聯接中的預緊力和摩擦力會逐漸減小或能夠瞬時消逝，導致聯接失效。防松的根本問題在于防止螺旋副相對轉動。按任務原理的不同，防松方法分為摩擦防松、機械防松等。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。 螺紋聯接的強度計算1螺紋聯接的強度計算 螺栓聯接的強度計算主要與聯接的裝配情況預緊或不預緊、外載荷的性質和資料性能等有關。 螺栓聯接強度計算的目的是根據強度條件確定

5、螺栓直徑，而螺栓和螺母的螺紋牙及其他各部分尺寸均按規范選定。一、松螺栓聯接強度計算二、緊螺栓聯接強度計算1僅受預緊力的緊螺栓聯接 2受軸向載荷的緊螺栓聯接3接受任務剪力的緊螺栓聯接 聯接的失效方式：主要是指螺紋聯接件的失效。對于受拉螺栓，其失效方式主要是螺紋部分的塑性變形和螺桿的疲勞斷裂。對于受剪螺栓，其失效方式能夠是螺栓桿被剪斷或螺栓桿和孔壁的貼合面被壓潰。詳細推導65%20%15% 4/21dF 螺紋聯接的強度計算2 螺紋聯接的強度計算1僅受預緊力的緊螺栓聯接2104dF預緊力引起的拉應力：5 . 0162)tan(312v0ddF螺牙間的摩擦力矩引起的改動剪應力： 210ca43 . 1

6、dF強度條件：當聯接接受較大的橫向載荷F時，由于要求F0Fff=0.2，即F05F ，因此需求大幅度地添加螺栓直徑。為減小螺栓直徑的添加，可采用減載措施。闡明3 . 1322ca根據第四強度實際，螺栓在預緊形狀下的計算應力:F0F0FF 螺紋聯接的強度計算3螺紋聯接的強度計算2受軸向載荷的緊螺栓聯接FDDp 螺栓預緊力F0后，在任務拉力F 的作用下，螺栓的總拉力F2 = ?FFF12 4/3 . 1212cadFFCCCFFmbb02這時螺栓的總拉力為： 為使任務載荷作用后，聯接結合面間有剩余預緊力F1存在，要求螺栓聯接的預緊力F0為：FCCCFFmbm10靜強度條件：式中F1為剩余預緊力，為

7、保證聯接的嚴密性，應使 F1 0，普通根據聯接的性質確定F1的大小。式中：mbbCCC為螺栓的相對剛度，其取值范圍為 01。詳細分析疲勞強度校核 螺紋聯接的強度計算4螺紋聯接的強度計算3接受任務剪力的緊螺栓聯接 這種聯接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來接受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸外表受擠壓。在聯接結合面處，螺栓桿那么受剪切。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：式中：F螺栓所受的任務剪力，單位為N；d0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；設計時應使Lmin1.25d0Pmin0PLdF 204dFFFd0Lmin

8、螺紋聯接組的設計1螺栓組聯接的設計 在設計螺栓組聯接時，關鍵是聯接的構造設計。它是根據被聯接件的構造和聯接的用途，確定螺栓數目和分布方式。為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證聯接結合面受力均勻，通常聯接結合面的幾何外形都設計成軸對稱的簡單幾何外形。螺栓布置應使各螺栓的受力合理。螺栓的陳列應有合理的間距、邊距。 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目取成4、6、8等偶數。防止螺栓接受附加的彎曲載荷。闡明闡明闡明一、螺栓組聯接的構造設計 各螺栓之間的間隔大小既要保證聯接的可靠性又要思索裝拆方便，還應留有足夠的扳手空間。大多數機械中螺栓都是成組運用的。 螺紋聯接組的設計2

9、螺栓組聯接的設計1受橫向載荷2受轉矩3受軸向載荷4受傾覆力矩 受力分析的目的：根據聯接的構造和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便進展螺栓聯接的強度計算。 受力分析時所作假設：一切螺栓的資料、直徑、長度和預緊力均一樣； 受載后聯接接合面仍堅持為平面。 受力分析的類型：二、螺栓組聯接的受力分析螺栓組的對稱中心與聯接接合面的形心重合； FFriOOMTfF0fF0FF螺紋聯接組的設計3 1對于鉸制孔用螺栓聯接圖b，每個螺栓所受任務剪力為： 2對于普通螺栓聯接圖a ，按預緊后接合面間所產生的最大摩擦力必需大于或等于橫向載荷的要求，有： 式中：z為螺栓數目。 圖示為由四個螺栓組成的受橫向載

10、荷的螺栓組聯接。1受橫向載荷的螺栓組聯接zFFFKzifFS0fziFKFS0或螺栓組聯接的設計 Ks為防滑系數，設計中可取Ks =1.11.3。FFFFb)a)螺紋聯接組的設計4 采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉矩時的受力情況是不同的。2受轉矩的螺栓組聯接TKfrFfrFfrFsz02010 TrFziii1 采用普通螺栓，是靠聯接預緊后在接合面間產生的摩擦力矩來抵抗轉矩T。 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抵抗轉矩T。iirFrFmaxmaxZiirTrF12maxmaxziirfTKF1S0螺栓組聯接的設計 螺紋聯接組的設計5螺栓組聯接的設計3受軸向載荷

11、的螺栓組聯接 假設作用在螺栓組上軸向總載荷F作用線與螺栓軸線平行，并經過螺栓組的對稱中心，那么各個螺栓受載一樣，每個螺栓所受軸向任務載荷為： 通常，各個螺栓還接受預緊力F0的作用，當聯接要有保證的剩余預緊力為F1時，每個螺栓所接受的總載荷F2為。zFFF2 = F1 + F 螺紋聯接組的設計6螺栓組聯接的設計4受傾覆力矩的螺栓組聯接 傾覆力矩 M 作用在聯接接合面的一個對稱面內，底板在接受傾覆力矩之前，螺栓已擰緊并接受預緊力F0。 作用在底板兩側的合力矩與傾覆力矩M平衡，即： 由此可以求出最大任務載荷：ziLFM1iiZiLMLF12imaxmax 螺紋聯接組的設計7螺栓組聯接的設計0maxP

12、PWMAzF00minPWMAzF螺栓的總拉力：maxmbb02FCCCFF 為防止結合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現間隙，要求： 底板受傾覆力矩后，在軸線 O-O 左側，螺栓與地基的任務點分別移至B1 和C1 ，兩者作用在底板上的合力為F。 受傾覆力矩的底板螺栓組聯接的受力過程可用右圖表示。 在軸線O-O 右側，螺栓與地基的任務點分別移至B2 和C2 ，兩者作用在底板上的合力為 Fm 。在傾覆力矩作用前，螺栓和地基的任務點都處于A點。 提高螺紋聯接強度的措施提高螺紋聯接強度的措施以螺栓聯接為例，螺栓聯接的強度主要取決于螺栓的強度，因此，提高螺栓的強度，將大大提高聯接系統的可靠性。影響螺栓

13、強度的要素主要有以下幾個方面，或從以下幾個方面提高螺栓強度。改善螺紋牙上載荷分布不均的景象降低影響螺栓疲勞強度的應力幅減小應力集中的影響采用合理的制造工藝 分析分析分析國家規范規定了螺紋聯接件的性能等級。螺栓、螺柱、螺釘的性能等級分為10級，螺母的性能等級分為 7級。在普通用途的設計中，通常選用4.8級左右的螺栓，在重要的或有特殊要求設計中的螺紋聯接件，要選用高的性能等級，如在壓力容器中常采用8.8級的螺栓。螺紋聯接件的資料與許用應力螺紋聯接件的資料與許用應力一、螺紋聯接件資料常用的螺紋聯接件資料為Q215、Q235、35、45等碳素鋼。當強度要求高時，還可采用合金鋼，如15Cr、40Cr等。

14、性能等級二、螺紋聯接件的許用應力1螺紋聯接件的許用拉應力2螺紋聯接件的許用剪應力和許用擠壓應力3螺紋聯接件的平安系數闡明SsSsPsPS被聯接件為鋼PBPS被聯接件為鑄鐵 螺旋傳動1螺旋傳動一、螺旋傳動的類型和運用傳力螺旋傳導螺旋 調整螺旋螺旋傳動按其螺旋副摩擦性質的不同，又可分為：闡明滑動螺旋 滾動螺旋 靜壓螺旋闡明 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現傳動的。它主要用于將回轉運動轉變為直線運動，同時傳送動力。螺旋傳動按其用途不同，可分為以下三種類型: 螺旋機構在機床的進給機構、起重設備、鍛壓機械、丈量儀器、工具、夾具、玩具及其他工業配備中有著廣泛的運用。 螺旋傳動常見的運動方式有：螺

15、桿轉動，螺母挪動或螺母固定，螺桿轉動并挪動。 螺旋傳動2螺旋傳動二、滑動螺旋的構造和資料1滑動螺旋的構造整體螺母組合螺母剖分螺母螺母構造: 滑動螺旋的構造主要是指螺桿、螺母的固定和支承的構造方式。螺旋傳動的任務剛度與精度等和支承構造有直接關系。固定螺釘調整螺釘調整楔快 螺桿的資料要有足夠的強度和耐磨性。螺母的資料除了要有足夠的強度外，還要求在與螺桿資料相配合時摩擦系數小和耐磨。2滑動螺旋的資料闡明 螺旋傳動3螺旋傳動三、滑動螺旋傳動的設計計算主要失效方式: 螺牙的磨損 設計準那么：按抗磨損確定直徑，選擇螺距； 校核螺桿、螺母強度等。設計方法和步驟：1耐磨性計算 滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力，其強度條件：22phHdFPhudFp設計公式：令2dH那么得：2phFPd5 . 32 . 1普通值越大，螺母越厚，螺紋任務圈數越多。式中:Ph5 . 030鋸齒形螺紋Ph75.0矩形和梯形螺紋螺紋任務高度 螺旋傳動4螺旋傳動2122122)4343dTFdca（ca 根據計算出的螺紋中徑，按螺紋規范選擇適宜的直徑和螺距。驗算：10PHu假設不滿足要求，那么增大螺距。對有自鎖性要求的螺旋傳動，應校核自鎖條件：v2螺桿的強度計算 對于受力比較大的螺桿，需根據第四強度實際求出危險截面的計算應力：螺桿的強度條件：vvffarctancosarctan式中，F為螺桿所