1、項目五 螺紋連接與螺旋傳動螺紋連接的基本知識螺紋連接的預緊與防松單個螺栓連接的強度計算 螺栓組聯接的設計與受力分析 螺紋連接件的材料和許用應力 提高螺栓聯接強度的措施 滑動螺旋傳動簡介 （一）教學要求1、熟悉螺紋的類型、主要參數、特點及應用2、掌握螺紋聯接的主要類型及應用場合3、熟悉螺栓聯接的預緊和防松4、掌握單個螺栓連接的強度計算5、掌握螺栓組結構設計方法，了解提高螺紋聯接強度的常用措施和螺旋傳動的設計（二）教學的重點與難點1、螺紋聯接的類型、特點及應用2、緊螺栓聯接的強度計算3、螺栓組的結構設計一、螺紋聯接的基本知識 按螺旋線繞行方向，螺紋可分為左旋螺紋和右旋螺紋 按螺紋的位置，螺紋分為內

2、螺紋和外螺紋，二者共同組成螺紋副用于聯接和傳動。（一）螺紋的類型 按螺旋線的數目，螺紋可分為單線螺紋（n=1）、雙線螺紋（n=2）和多線螺紋（n2） 按牙型，螺紋可分為三角形螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋主要用于聯接主要用于傳動鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋三角形螺紋三角形螺紋矩形螺紋矩形螺紋梯形螺紋梯形螺紋（二）螺紋的主要參數d大徑d1 小徑d2中徑P螺距S導程升角牙型角、 牙型斜角（三）常用螺紋的特點及應用管螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋普通螺紋米制三角形螺紋，牙型角為60，同一公稱直徑下有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余為細牙螺紋。 英制螺紋，牙型角為55，公稱直徑是管子內徑，可分為圓柱

3、管螺紋和圓錐管螺紋，前者用于低壓場合，后者用于高溫、高壓或密封性高的管連接。牙型為正方形，牙型角為0，傳動效率最高，牙根強度低，傳動精度低，常用于傳力或傳導螺旋，未標準化，逐漸被梯形螺紋所替代。牙型為等腰梯形，牙型角為30，傳動效率低于矩形螺紋，但牙根強度高，對中性好，廣泛用于傳力或傳導螺旋，如機床的絲杠、螺旋舉重器等。工作面的牙型斜角為3，非工作面的牙型斜角為30，綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的特點，但僅用于單向受力的傳力螺旋。1.螺栓聯接a) 普通螺栓聯接被聯接件不太厚，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，結構簡單，裝拆方便，可多個裝拆，應用較廣。主

4、要用于被連接件不厚、通孔、經常拆卸的場合。（四）螺紋聯接的基本類型螺栓連接動畫展示b) 鉸制孔螺栓聯接裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯接. 鉸制孔螺栓連接動畫展示 螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時一端旋入被聯接件，另一端配以螺母。拆裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺柱從被聯接件中擰出。適用于被聯接件之一較厚、盲孔且經常拆卸場合。2.雙頭螺柱聯接雙頭螺柱連接動畫展示3.螺釘聯接適用于被聯接件之一較厚、盲孔、不經常裝拆且受力不大的場合。螺釘連接動畫展示4.緊定螺釘聯接 利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應的缺口中以固定零件的相對位置，可傳遞不大的軸向力或扭矩

5、。緊定螺釘聯接地腳螺栓聯接 吊環螺釘接（五）標準螺紋聯接件 通用螺紋緊固件已標準化。常用的有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母和墊圈等，這類零件的結構型式和尺寸都已標準化，設計時可根據有關標準選用。1.螺栓 有普通螺栓和鉸制孔螺栓，精度分A、B、C三級，通常多用C級，桿部可以全是螺紋或只有一段螺紋。2.雙頭螺柱 兩端帶螺紋， 分A型（有退刀槽）和B型（無退刀槽）。3.螺釘 與螺栓區別：要求螺紋部分直徑較粗；要求全螺紋。4.緊定螺釘錐 端適于零件表面硬度較低不常拆卸場合。 平 端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經常拆卸的場合。 圓柱端壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的

6、位置輕材料和金屬薄板。5.六角螺母 按厚度分為標準、薄型兩種，精度與螺栓對應，分A、B、C三級，分別與同級別的螺栓配用。6.圓螺母： 圓螺母與帶翅墊圈配用，螺母帶有缺口，應用時帶翅墊圈內舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內，螺母即被鎖緊.7.墊圈 墊圈放在螺母與被連接件之間，保護支承面。分平墊和斜墊兩者。斜墊用于傾斜的支承面。二、螺紋聯接的預緊和防松 一般螺紋聯接在裝配時都必須擰緊，以增強聯接的可靠性、緊密性和防松能力。（一）螺栓聯接的預緊 對于一般聯接，可憑經驗來控制預緊力F0的大小，對于重要的聯接就要嚴格控制其預緊力。T=T1+T2=KF0d擰緊時扳手力矩為 式中F0 0是預緊力，K為擰緊力

7、矩系數,可查表7-2，（二）螺栓聯接的防松 防松目的：實際工作中，外載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯接松動，如經反復作用，螺紋聯接就會松馳而失效。因此，必須進行防松，否則會影響正常工作，造成事故。 常用的防松方法摩擦防松機械防松其它方法防松 防松原理：消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運動的難度。1.摩擦防松 雙螺母彈簧墊圈自鎖螺母螺母一端做成非圓形收口或開峰后徑向收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊槽形螺母與開口銷止動墊片2.機械防松圓螺母與帶翅墊圈串聯鋼絲3、其它方法防松如端鉚防松、沖點

8、防松、點焊防松、粘合防松、串聯鋼絲防松三、單個螺栓聯接的強度計算 單個螺栓聯接的強度計算是螺紋聯接設計的基礎。 根據聯接的的工作情況，可將螺栓按受力形式分為受拉螺栓和受剪螺栓，兩者失效形式是不同的。 設計準則：針對具體的失效形式，通過對螺栓的相應部位進行相應強度條件的設計計算（或強度校核）。 螺栓聯接的計算主要是確定螺紋小徑d1,然后按照標準選定螺紋的公稱直徑（大經）d等。（一）受拉螺栓聯接1.松螺栓聯接強度條件：設計公式：421dFAF41Fd d1計算出后,再按標準查選螺紋的公稱直徑。2.緊螺栓聯接（1）只受預緊力緊螺栓聯接螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉的復合應力狀態。螺栓危險界面上的拉伸應力

9、為4210dF螺栓危險界面上的扭轉剪切應力為162/)tan(163120311ddFdTv 對于常用的單線、三角形螺紋的普通螺栓，取fv=0.15，簡化處理的t=0.5,.根據第四理論，可求出當量應力e為3 . 1)5 . 0(332222e因此，強度條件為：3 . 1e即43 . 1210dF設計公式為3 . 1401Fd（2）受橫向外載荷的緊螺栓聯接 載荷與螺栓軸向垂直，靠被聯接件間的摩擦力傳遞。螺栓內部危險截面上既有軸向預緊力F0形成的拉應力，又有因螺栓與螺紋牙面間的摩擦力矩T1而形成的扭轉剪應力。螺栓預緊力mfFKFRf0當f=0.15、Kf=1.1、m=1時，可得RRFFF7115

10、. 01 . 10（3）受軸向外載荷的緊螺栓聯接 載荷方向與螺栓軸向一致，螺栓受載前需預緊，受載前后受力不同。螺栓內部危險截面上同樣既有拉應力s，又有扭轉剪應力t。強度條件: 設計公式:式中F為螺栓受載后所受的軸向總拉力(N)，F為單個螺栓的軸向載荷, F0為殘余軸向預緊力4/3 . 121dF3 . 141FdF=F+ F0有密封要求時 F0 =（1.51.8）F 一般聯接 F0 =（0.20.6）F 載荷穩定 F0 =（0.61.0）F 載荷不穩定地腳螺栓聯接 F0 F（二）受剪切螺栓聯接 螺栓受載前后不需預緊，橫向載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。擠壓強度條件剪切強度條件psRp

11、dF4/2sRdmF四、螺栓組聯接的結構設計和受力分析要設計成軸對稱的幾何形狀（一）螺栓組聯接的結構設計 工程中螺栓成組使用，單個使用極少。因此，必須研究栓組設計和受力分析，它是單個螺栓計算基礎和前提條件。螺栓的布置應使螺栓的受力合理螺栓的布置應有合理的間距、邊距同一組螺栓聯接中各螺栓的直徑和材料均應相同避免螺栓承受偏心載荷（二)螺栓組聯接的受力分析 螺栓組受力分析的目的是，根據螺栓組聯接的結構和受載情況，求出受載最大的螺栓及其受力。受力分析是在作如下假設條件下進行的，即：同組中的各螺栓都受相同的預緊力螺栓組的對稱中心與被聯接結合面的形心重合被聯接件為剛體,聯接結合面為剛性平面螺栓的變形在彈性

12、范圍內螺栓組受力可劃分為4種典型情況：受橫向載荷的螺栓組聯接受旋轉力矩的螺栓組聯接受軸向載荷的螺栓組聯接受翻轉力矩的螺栓組聯接五、螺紋聯接件的材料和許用應力（一）螺紋聯接件的材料其它對螺紋有特殊要求（如防腐、耐高溫）時，應選擇有特殊性能的材料。一般螺紋聯接件常用材料為低碳鋼和中碳鋼，如Q215、Q235、15、35、45等受沖擊、振動和變載荷作用的螺栓可用合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnSi、15CrVB等螺紋連接件常用材料的力學性能見表7.77.5.2 螺紋連接的許用應力螺栓材料的許用應力和安全系數見表7.8和7.9。六、提高螺栓聯接強度的措施 螺栓聯接的強度主要取決于螺栓的強度，

13、提高螺栓強度有以下幾種措施：1.改善螺紋牙間的載荷分配a) 懸置螺母 b) 環槽螺母 c)內斜螺母 d)環槽內斜 工作中螺栓牙抗拉伸長，螺母牙受壓縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應變最大，應力最大，其余各圈依次遞減。2.減小螺栓的應力變化幅度 受變載荷作用的螺栓，其應力也在一定的幅度內變動，減小螺栓剛度或增大被聯接件剛度等皆可以使螺栓的應力變化幅度減小。降低螺栓剛度 適當增加螺栓長度、減小螺栓光桿直徑，也可以在螺母下裝彈性元件以降低螺栓剛度。 增大被連接件的剛度 除可以從被連接件的結構和尺寸考慮外，還可以采用剛度較大的金屬墊片或不設墊片。 理想方法 同時提高被聯接件剛性、降

14、低螺栓剛性3.減小應力集中加大過渡處圓角改用退刀槽卸載槽卸載過渡結構4.避免附加彎曲應力 被聯接件支承面不平突起、表面與孔不垂直，使螺栓承受偏心載荷，從而使螺栓桿產生很大的附加彎曲應力。防偏載措施：七、滑動螺旋簡介 螺旋傳動是利用由螺桿和螺母組成的螺旋副來實現傳動要求的。它主要用于將回轉運動轉變為直線運動，同時傳遞運動和動力的場合。（一）螺旋傳動的類型傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋 特點：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖傳導螺旋機床進給匯杠傳遞運動和動力特點：速度高、連續工作、精度高調整螺旋機床、儀器及測試裝置中的微調螺旋。特點：是受力較小且不經常轉動 （二）螺旋傳動的結構及材料1.螺母結

15、構整體螺母不能調整間隙，只能用在輕載且精度要求較低的場合組合螺母對開螺母這種螺母便于操作，一般用于車床溜板箱的螺旋傳動中2.螺桿結構 通常采用牙型為矩形、提醒或鋸齒形的右旋螺紋。特殊情況下也采用左旋螺紋。3.材料一般螺桿的選用原則如下：l高精度傳動時多選碳素工具鋼l需要較高硬度，可采用鉻錳合金鋼或者采用65Mn鋼l一般情況下可用45、50鋼 螺母材料可采用鑄造錫青銅，重載低速的場合可選用鑄造鋁鐵青銅，而輕載低速時也可選用耐磨鑄鐵。（一）滾珠絲杠的分類、特點和應用1.滾珠絲杠的分類（1）按用途分定位滾珠絲杠傳動滾珠絲杠通過旋轉角度和導程控制軸向位移量，稱P類滾珠絲杠用于傳動動力的滾珠絲杠，稱為T

16、類滾珠絲杠八、滾動螺旋簡介 在螺桿和螺母制建設有封閉循環的滾道，在滾道間填充鋼珠，使螺旋副的滑動摩擦變為滾動摩擦，提高傳動效率，這種傳動稱為螺旋傳動，又稱為滾珠絲杠副。（2）按循環方式分（1）內循環滾珠絲杠（2）外循環滾珠絲杠2.滾珠絲杠的特點及應用滾珠絲杠的優點滾動摩擦系數小，傳動效率高啟動扭矩接近運轉扭矩，工作較平穩磨損小且壽命長，可用調整裝置調整間隙，傳動精度與剛度均得到提高不具有自鎖性，可將直線運動變為回轉運動滾珠絲杠的缺點結構復雜，制造困難在需要防止逆轉的機構中，要加字所機構承載能力不如滑動螺旋傳動大（二)滾珠絲杠副的特征代號及標注精度等級類型(P/T)承載鋼珠圈數螺紋旋向公稱導程公

17、稱直徑結構特征預緊方式循環方式1、螺紋的類型、主要參數、特點及應用2、螺紋聯接的主要類型及應用場合3、螺栓聯接的預緊和防松4、單個螺栓連接的強度計算5、螺栓組結構設計，提高螺紋聯接強度的常用措施1在常用的螺旋傳動中，傳動效率最高的螺紋是( )。 A .三角形螺紋 B. 梯形螺紋 C .鋸齒形螺紋 D .矩形螺紋2當兩個被聯接件之一太厚，不宜制成通孔，且聯接不需要經常拆卸時，往往采用( )。 A 螺栓聯接 B 螺釘聯接 C 雙頭螺柱聯接 D 緊定螺釘聯接3.兩被聯接件之一較厚，盲孔且經常拆卸時，常用（）。A.螺栓聯接 B.雙頭螺柱聯接C.螺釘聯接4常用聯接的螺紋是( )。 A 三角形螺紋 B 梯

18、形螺紋 C 鋸齒形螺紋 D 矩形螺紋5承受橫向載荷的緊螺栓聯接，聯接中的螺栓受( )作用。 A 剪切 B 拉伸 C 剪切和拉伸6當兩個被聯接件不厚,通孔，且需要經常拆卸時，往往采用( )。 A 螺釘聯接 B 螺栓聯接 C 雙頭螺柱聯接 D 緊定螺釘聯接9.在螺栓聯接的結構設計中，被聯接件與螺母和螺栓頭接觸表面處需要加工，這是為了 。A.不致損傷螺栓頭和螺母 B.增大接觸面積，不易松脫 C.防止產生附加偏心載荷 D.便于裝配。 7采用凸臺或沉頭座作為螺栓頭或螺母的支撐面是為了( )。 A .減少預緊力 B .減少擠壓力 C. 避免螺栓受彎曲應力 D 便于放置墊圈8公制普通螺紋的牙型角為( )。 A .30 B. 55 C. 6011.設計螺栓組時常把螺栓布置成軸對稱的均勻的幾何形狀，這主要是為了 （ ）。A.美觀 B.受力最小 C.聯接方便 D.接合面受力較均勻 12.在確定緊螺栓聯接的計算載荷時，預緊力F0比一般值提高30%，這是考慮了（ ）。A.螺紋上的應力集中 B.螺栓桿橫截面上的扭轉應力 C.載荷沿螺紋圈分布的不均勻性 D.螺紋毛刺的部分擠壓 13.螺紋連接的基本形式有哪