第十章

螺紋連接與螺旋傳動第十章

螺紋連接與螺旋傳動1引言由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運輸?shù)确矫娴脑颍瑱C器中很多零件需要彼此聯(lián)接。機械零件之間的聯(lián)接分為：被聯(lián)接件之間相互完全固定。被聯(lián)接件之間能產(chǎn)生一定的相對運動。例如：運動副。靜聯(lián)接：動聯(lián)接：本課程介紹的聯(lián)接主要是靜聯(lián)接。聯(lián)接的類型：螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)接等鉚接焊接粘接聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接過盈聯(lián)接（介于兩者之間）引言由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運輸?shù)确矫娴脑?10.1螺紋10.1.1螺紋的分類一、螺紋的形成、旋向及線數(shù)10.1螺紋10.1.1螺紋的分類3按螺旋線的旋向：左旋螺紋,

右旋螺紋；按螺旋線的數(shù)目：單線螺紋、多線螺紋。螺紋的旋向與線數(shù)按螺旋線的旋向：左旋螺紋,螺紋的旋向與線數(shù)4二、螺紋的分類1、按螺紋的牙齒形狀：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋和管螺紋。二、螺紋的分類1、按螺紋的牙齒形狀：52、按用途分{連接螺紋傳動螺紋3、按母體形狀分{圓柱螺紋圓錐螺紋2、按用途分{連接螺紋傳動螺紋3、按母體形狀分{圓柱螺紋6d--螺紋大徑d1--螺紋小徑d2--螺紋中徑n--線數(shù)p--螺距s--導程ψ--螺紋升角，--牙型角，牙側(cè)角h--螺紋接觸高度10.1.2螺紋的主要幾何參數(shù)d--螺紋大徑10.1.2螺紋的主要幾何參數(shù)710.1.3螺紋副的受力分析、效率和自鎖

螺紋副的受力

擰緊時：松脫時：

螺紋副的效率

擰緊時：松脫時：自鎖條件：其中：10.1.3螺紋副的受力分析、效率和自鎖螺紋副的受力8螺紋副效率與升角的關(guān)系螺紋副效率與升角的關(guān)系910.1.4常用螺紋的特點和應(yīng)用10.1.4常用螺紋的特點和應(yīng)用10特點：螺紋的牙型角=2=60,螺紋牙根部的強度較高，當量摩擦角大，自鎖性能好，用于聯(lián)接。按螺距的大小分為粗牙螺紋和細牙螺紋。1、三角形螺紋(代號：MGB192-81)特點：螺紋的牙型角=2=60,螺紋牙根部的強度較高，11細牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：常用連接牙形。細牙：用于薄壁零件的連接、受動載荷零件的連接及微調(diào)裝置的調(diào)節(jié)螺紋。優(yōu)點：升角小，小徑大，自鎖性能更好，強度高。缺點：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細牙細牙粗牙細牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：常用連接牙形。細牙細牙粗牙12

特點：

牙形角α=0°，其傳動效率高，多用于傳動。但對中性差，牙根強度低，螺紋牙磨損后間隙難以補償。使傳動精度降低，故已被梯形螺紋所代替。

2、矩形螺紋特點：2、矩形螺紋133、梯形螺紋(代號：TrGB192-81)特點：

=2=30。比矩形螺紋效率略低，但工藝性好牙根強度高、對中性好。在螺旋傳動中有廣泛應(yīng)用。3、梯形螺紋(代號：TrGB192-81)特點：144、鋸齒形螺紋(代號：SJB923-66)特點：工作邊牙側(cè)角=3，非工作邊牙側(cè)角=30它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的優(yōu)點,能承受較大的載荷,但只能用于單向傳動。4、鋸齒形螺紋(代號：SJB923-66)特點：工15(5)圓柱管螺紋

特點：用于管件連接的，三角螺紋,=55，擰緊后無徑向間隙，密封好(5)圓柱管螺紋特點：用于管件連接的，三角螺16（6）圓錐螺紋特點：三角螺紋,密封好，擰緊后無間隙，用于高溫高壓密封管路連接。

=55，1：16錐管（6）圓錐螺紋特點：三角螺紋,密封好，擰緊后無間隙，用于高溫17普通螺栓連接鉸制孔螺栓連接普通螺栓連接

螺栓和孔壁有間隙孔的加工精度低。鉸制孔螺栓連接螺桿與孔用過渡配合，承受軸向載荷孔需精制。可起定位作用。1、螺栓連接10.2螺紋聯(lián)接的基本類型和標準螺紋聯(lián)接件普通螺栓連接鉸制孔螺栓連接普通螺18第十章+聯(lián)接課件19特點：被連接件不宜做成通孔。不宜經(jīng)常拆卸。擰入深度：銅或青銅：H=d鑄鐵：H=1.25~1.5d鋁合金：H=1.5~2.5d2、螺釘連接特點：被連接件不宜做成通孔。2、螺釘連接20擰入深度擰入深度鉆孔深度擰入深度擰入深度鉆孔深度21特點：被連接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常拆卸或用螺釘無法安裝。擰入深度：銅或青銅：H=d鑄鐵：H=1.25~1.5d鋁合金：H=1.5~2.5d3、雙頭螺柱連接

特點：被連接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常拆卸或用螺釘無法安裝。擰22第十章+聯(lián)接課件234、緊定螺釘連接旋入被連接件的螺紋孔中，頂住另一被連接件的表面或凹坑。固定兩個零件或傳遞不大的力矩。4、緊定螺釘連接245、其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接地腳螺栓吊環(huán)螺釘T型槽螺栓5、其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接地腳螺栓吊環(huán)螺釘T型槽螺栓25二、標準螺紋連接件各種螺栓二、標準螺紋連接件各種螺栓26雙頭螺柱各種螺釘雙頭螺柱各種螺釘27各種螺釘緊定螺釘?shù)念^部和末端各種螺釘緊定螺釘?shù)念^部和末端28各種螺母與墊片各種螺母與墊片2910.3螺紋連接的預(yù)緊和防松10.3.1螺紋連接的預(yù)緊10.3螺紋連接的預(yù)緊和防松10.3.1螺紋連接30

預(yù)緊可使聯(lián)接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F’的作用，以防止聯(lián)接受載后被聯(lián)接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松。預(yù)緊力過大－－會使整個聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸增大；也會使聯(lián)接螺栓在裝配時因過載而斷裂。預(yù)緊力不足－－則又可能導致聯(lián)接失效。重要的螺栓聯(lián)接應(yīng)控制預(yù)緊力

預(yù)緊的目的預(yù)緊可使聯(lián)接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F’的作用31裝配時控制預(yù)緊力的方法測力矩扳手裝配時控制預(yù)緊力的方法測力矩扳手32定力矩扳手定力矩扳手33擰緊螺母時的力矩和預(yù)緊力擰緊螺母時的力矩和預(yù)緊力34擰緊螺母時，要克服螺紋副的摩擦力矩T1和螺母與支持面間的摩擦力矩T2，因此擰緊力矩T=T1+T2式中f為螺母與被聯(lián)接件支承表面間的摩擦系數(shù)。對于M10-M68粗牙三角螺紋有：T≈0.2F’d擰緊螺母時，要克服螺紋副的摩擦力矩T1和螺母與支持面間的摩擦3510.3.2螺紋聯(lián)接的防松1、摩擦防松1)雙螺母防松10.3.2螺紋聯(lián)接的防松1、摩擦防松1)雙362)彈簧墊圈防松2)彈簧墊圈防松373)鎖緊螺母防松尼龍圈鎖緊螺母3)鎖緊螺母防松尼龍圈鎖緊螺母382、機械防松

1)開口銷與六角開槽螺母防松2、機械防松1)開口銷與六角開槽螺母防松392)止動墊圈防松2)止動墊圈防松40←圓螺母用帶翅墊片3）圓螺母＋翅型墊片防松←圓螺母用帶翅墊片3）圓螺母＋翅型墊片防松414)串聯(lián)鋼絲防松4)串聯(lián)鋼絲防松423、破壞螺紋副關(guān)系防松3、破壞螺紋副關(guān)系防松4310.4螺栓連接的強度計算普通螺栓設(shè)計準則：保證螺栓的拉伸強度鉸制孔螺栓設(shè)計準則：保證螺栓的拉伸強度、剪切強度和擠壓強度螺栓連接的強度計算，對于螺釘?shù)绕渌菁y連接方式也同樣適用10.4螺栓連接的強度計算普通螺栓設(shè)計準則：保證螺栓的拉44計算內(nèi)容根據(jù)強度條件確定螺栓直徑，選取合理的參數(shù)失效形式：受拉螺栓，螺桿的疲勞斷裂、塑性變形，位置受剪螺栓，螺桿被剪斷，螺桿和孔壁的貼合面被壓潰單個螺栓連接的強度計算計算內(nèi)容失效形式：單個螺栓連接的強度計算4510.4.1普通螺栓連接的強度計算

1、松螺栓連接10.4.1普通螺栓連接的強度計算46MPa或mm式中：d1—螺紋小徑mmF—螺紋承受的軸向工作載荷N[σ]—螺紋材料的許用應(yīng)力MPa松螺栓連接的設(shè)計計算MPa或mm式中：d1—螺紋小徑mm松螺栓連接472、緊螺栓連接a.普通螺栓聯(lián)接1)只受預(yù)緊力作用的緊螺栓連接2、緊螺栓連接a.普通螺栓聯(lián)接1)只受預(yù)緊力48式中：f—接合面摩擦系數(shù)m—接合面數(shù)z—螺栓數(shù)目ks

—可靠性系數(shù)靠摩擦力傳遞橫向載荷的緊螺栓連接式中：靠摩擦力傳遞橫向載荷的緊螺栓連接49靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的緊螺栓連接靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的緊螺栓連接50螺栓的危險截面處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復合應(yīng)力狀態(tài)，而螺栓通常是塑性的，因此按第四強度理論，螺栓聯(lián)接的強度條件為：

對于M10～M68的普通螺紋鋼制螺栓，可取螺栓的危險截面處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復合應(yīng)力狀態(tài)，而螺栓通常是塑性51或式中：—預(yù)緊力Nd1—螺紋小徑mm[σ]—螺紋材料的許用應(yīng)力MPa上式說明緊螺栓連接可按純拉伸強度計算，但需將拉伸應(yīng)力增大30%，以考慮扭剪應(yīng)力的影響。或—預(yù)緊力N上式說明522）受預(yù)緊力及受軸向工作設(shè):缸內(nèi)總壓力為Q，螺栓數(shù)為z，則每個螺栓所受的工作載荷為：載荷F

作用的緊螺栓聯(lián)接2）受預(yù)緊力及受軸向工作設(shè):缸內(nèi)總壓力為Q，載荷53在受軸向工作載荷的螺栓聯(lián)接中，螺栓實際承受的總拉伸載荷圖a）聯(lián)接還沒有擰緊時的情況圖b)聯(lián)接擰緊后螺栓受到預(yù)緊力而伸長了，被聯(lián)接件受到預(yù)緊力而縮短了圖c)在聯(lián)接承受軸向載荷F時，螺栓的伸長量增了被連接件的變形量減少了根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件：在受軸向工作載荷的螺栓聯(lián)接中，螺栓實際承受的總拉伸載荷圖a）54設(shè)：螺栓的剛度為Cb,被聯(lián)接件的剛度為Cm。因為所以設(shè)：螺栓的剛度為Cb,被聯(lián)接件的剛度為Cm。因為55

式中稱為相對剛度系數(shù)，它與螺栓和被聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作載荷作用位置、墊片等因素有關(guān)。

相對剛度系數(shù)查表得到。為保證被聯(lián)接件的接合面不出現(xiàn)縫隙，的值查p181。式中稱為相對剛度系數(shù)，它與螺栓和56螺栓的相對剛度剩余預(yù)緊力螺栓的相對剛度剩余預(yù)緊力57強度條件式：或：式中：F0—螺栓的總拉力Nd1—螺栓的小徑mm[σ]—螺栓材料的許用應(yīng)力MPa強度條件式：式中：F0—螺栓的總拉力N5810.4.2鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算強度條件：式中：Fs—單個螺栓所受的橫向載荷Nds—螺栓剪切面直徑mmhmin—螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度mm[τ]——螺栓材料的許用剪切應(yīng)力MPa[σp]——螺栓和孔壁材料中弱者的許用擠壓應(yīng)力MPa10.4.2鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算強度條件：式中：5910.4.3螺栓連接件的材料和許用應(yīng)力1、螺紋連接件的材料常用材料：

低碳鋼，中碳鋼，如：Q215、Q235、10、35和45號鋼

重要和特殊用途的螺紋聯(lián)接件可采用合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnSi。2、螺紋連接件的許用應(yīng)力可由p182表中查得。10.4.3螺栓連接件的材料和許用應(yīng)力1、螺紋連接件60一、改善螺紋牙間的載荷分布10.4.4提高螺栓聯(lián)接強度的措施一、改善螺紋牙間的載荷分布10.4.4提高螺栓聯(lián)接強61第十章+聯(lián)接課件62均載螺母實例均載螺母實例63二、降低螺栓所受的總拉力F0當和一定時，越小，則螺栓所受到的總拉力就越小。二、降低螺栓所受的總拉力F0當和一定時，越小，則螺64減小螺栓剛度的結(jié)構(gòu)用O形密封圈密封降低螺栓剛度有利于減少螺栓所受的總拉力減小螺栓剛度的結(jié)構(gòu)用O形密封圈密封降低螺栓65三、避免或減小附加應(yīng)力三、避免或減小附加應(yīng)力66四、減少應(yīng)力集中四、減少應(yīng)力集中6710.5螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計10.5.1連接接合面的設(shè)計10.5螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計10.5.1連接接合面的設(shè)計681、螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理（1）對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和連接接合面的形心重合。（2）對于鉸制孔螺栓連接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數(shù)目不應(yīng)超過8個，以免載荷分布不均。10.5.2螺栓的數(shù)目及布置1、螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理10.5.269（3）對于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓連接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近連接接合面的邊緣上，以減少螺栓的受力。（3）對于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓連接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近連接702、螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證連接的緊密性和裝配時扳手所需活動空間。2、螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證連接的緊密性和裝配713、螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工

分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4,6,8等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時的分度和劃線。3、螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工分布在同7210.5.3采用減載裝置，減少螺栓的受力10.5.3采用減載裝置，減少螺栓的受力7310.6螺旋傳動10.6.1概述螺旋傳動的特點：螺旋傳動主要是變回轉(zhuǎn)運動為直線運動。10.6螺旋傳動10.6.1概述74分類分類75按其用途可分為三類

(1)傳力螺旋：

以傳遞動力為主。如千斤頂、起重器、壓力機等。按其用途可分為三類(1)傳力螺旋：76螺旋千斤頂螺旋千斤頂77

以傳遞運動為主，要求有較高的運動精度。(2)、傳導螺旋以傳遞運動為主，要求有較高的運動精度。(2)、傳導78(3)調(diào)整螺旋用于調(diào)整固定零件間的相對位置。這種螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動，一般在空載下調(diào)整。(3)調(diào)整螺旋用于調(diào)整固定零件間的相對位置。這種螺旋不經(jīng)常79按螺紋副中摩擦性質(zhì)的不同分類按螺紋副中摩擦性質(zhì)的不同分類80特點：摩擦阻力大、傳動效率低、磨損快、運動精度低。但結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于自鎖，應(yīng)用廣。（1）滑動螺旋特點：（1）滑動螺旋81（2）滾動螺旋

特點：

摩擦阻力小、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、運動精度高，使用壽命長，但結(jié)構(gòu)復雜、制造困難、成本較高。滾珠螺旋傳動（2）滾動螺旋特點：滾珠螺旋傳動82

特點：

傳動效率最高、工作平穩(wěn)、使用壽命長，但結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高，需附加一套供油系統(tǒng)。用于高精度、高效率的重要傳動。（3）靜壓螺旋

特點：

傳動效率最高、工作平穩(wěn)、使用壽83滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和材料滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和材料841、滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)螺桿：

當螺桿短而粗且垂直分布時（如：起重的傳力螺旋），可以利用螺母本身作為支撐。而當螺桿細而長且水平布置時（如：機床的絲杠），應(yīng)在螺桿的兩端或中間附加支撐。1、滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)螺桿：85螺母（整體式、剖分式、組合式）剖分式螺母組合式螺母螺母（整體式、剖分式、組合式）剖分86

滑動螺旋傳動多采用梯形或鋸齒形螺紋，且常用右旋螺紋。傳力和調(diào)整螺紋要求自鎖時，應(yīng)采用單線螺紋。傳導螺旋可采用多線螺紋。

螺紋牙形與線數(shù)的選擇滑動螺旋傳動多采用梯形或鋸齒形螺螺紋牙形與線87

螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強度、耐磨性，還要求兩者配合時摩擦系數(shù)小。1、一般螺桿可選用Q275、45、50號鋼;(需經(jīng)熱處理以達到高硬度的重要螺桿，則常用合金鋼，如T12、40Cr、65Mn鋼等)2、常用螺母材料有鑄造錫青銅ZCuSn10Pb1和ZCuSn5Pb5Zn5(重載低速時可選用鑄造鋁青銅ZCuSn10Pb1和ZCuSn5Pb5Zn5)

低速輕載，特別是不經(jīng)常運轉(zhuǎn)時，可選用耐磨鑄鐵.2、螺桿和螺母的材料螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強度、耐磨性，還要求兩88螺旋傳動的主要失效形式：螺紋牙磨損、螺紋牙塑性變形和斷裂、螺桿的塑性變形和斷裂、螺桿失穩(wěn)等。主要設(shè)計：螺桿的直徑和螺母的高度10.6.3滑動螺旋傳動的設(shè)計計算螺旋傳動的主要失效形式：10.6.3滑動螺旋傳動的設(shè)計計89螺旋傳動的設(shè)計準則1、先根據(jù)耐磨性條件確定螺桿的直徑和螺母的高度，再校核其它條件；2、對傳力較大的傳力螺旋，應(yīng)按螺桿和螺紋牙的強度設(shè)計，按耐磨性校核螺母的高度；3、對有自鎖要求的，應(yīng)校核其自鎖條件；4、對長徑比比較大的受壓螺桿，校核其穩(wěn)定性。螺旋傳動的設(shè)計準則1、先根據(jù)耐磨性條件確定螺桿的直徑和螺母的90

耐磨性計算主要是限制螺紋接觸處的壓強ps設(shè)軸向載荷Q均勻分布在螺母的z圈螺紋上，則耐磨條件式：一、耐磨性計算耐磨性計算主要是限制螺紋接觸處的壓強ps一、耐磨性91對于梯形螺紋，h=0.5p,則：對于鋸齒形螺紋，h=0.75p,則：設(shè)：代入上式得：Ψ值由p185查表獲得。按d2和查國標，選取相應(yīng)的d和p。對于梯形螺紋，h=0.5p,則：對于鋸齒形螺紋，h=0.792二、螺桿的強度較核

螺桿受軸向力Q和摩擦力矩T1的聯(lián)合作用，在危險截面，按第四強度理論得強度條件為：二、螺桿的強度較核螺桿受軸向力Q和摩擦力矩T93三、螺紋牙強度的校核防止沿螺母螺紋牙根部剪斷和彎斷的校核式為：三、螺紋牙強度的校核防止沿螺母螺紋牙根部剪斷和彎斷的校核式為94四、自鎖條件校核其中：螺紋升角當量摩擦角：四、自鎖條件校核其中：螺紋升角95螺桿的臨界壓力Qc的值與螺桿的柔度有關(guān)五、螺桿的穩(wěn)定性校核

式中：Q—螺桿受到的最大軸向力；Qc—螺桿的臨界壓力。穩(wěn)定性條件：螺桿的臨界壓力Qc的值與螺桿的柔度有關(guān)五、螺桿的穩(wěn)定性校96--螺桿長度系數(shù),與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)一端固定、一端自由(如起重器)，取μ=2一端固定、一端鉸支(如壓力機)，取μ=0.7

兩端鉸支(如傳導螺桿),取μ=1

i--螺桿危險截面的慣性半徑，若則：

--螺桿長度系數(shù),與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)97(1)當λ≥100時：式中:

E--螺桿材料的彈性模量；

I--螺桿危險截面的軸慣性矩：

--螺桿的最大工作長度,mm(1)當λ≥100時：98(2)、當λ<100時：對于σB≥380MPa的碳素鋼取：對于σB≥480MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼(如35，40鋼)取：(3)、對于<40的螺桿，不用穩(wěn)定性校核。(2)、當λ<100時：99習題1．利用普通螺栓連接方式將鋼板1和鋼板2連接起來，并注意防松。12習題1．利用普通螺栓連接方式將鋼板1和鋼板2連接起來，并注意10012121012有一普通螺紋聯(lián)接,需控制預(yù)緊力,每個螺栓所受軸向工作載荷為3.8KN,螺栓材料為45鋼,其許用應(yīng)力為,采用M16的螺栓,螺栓小徑d1=13.835mm,F’’=1.6F,試校核此螺栓連接的強度解：螺栓所受的總拉力2有一普通螺紋聯(lián)接,需控制預(yù)緊力,每個螺栓所受軸向工作載荷1023用M12的螺栓連接兩塊鋼板，其厚度分別為20mm和60mm，在厚度為20mm的板上鉆的孔，試設(shè)計此螺釘連接。3用M12的螺栓連接兩塊鋼板，其厚度分別為20mm和60m103第十章+聯(lián)接課件104解:作用在氣缸蓋上的總壓力為:

每個螺栓的軸向工作載荷為:解:作用在氣缸蓋上的總壓力為:每個螺栓的軸向工作載荷為:1055螺紋連接為什么要防松？有哪幾類防松方法？

答：（螺紋聯(lián)接都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時不會自動松脫。）但在沖擊、振動和變載荷的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，聯(lián)接仍有可能松脫。高溫的螺紋聯(lián)接，由于溫度變形差異等原因，也有可能發(fā)生松脫現(xiàn)象。因此必須考慮防松。

防松的方法有：摩擦防松（如雙螺母、彈簧墊圈、鎖緊螺母）；機械防松（如開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈、串聯(lián)鋼絲）；永久性防松（如沖點鉚住、粘接）。5螺紋連接為什么要防松？有哪幾類防松方法？106解:所以,螺雙的公稱直徑取M8解:所以,螺雙的公稱直徑取M8107第十章+聯(lián)接課件108解:螺栓所承受的預(yù)緊力為:螺栓應(yīng)滿足的強度條件為:解得Z=4.78,取z=6解:螺栓所承受的預(yù)緊力為:解得Z=4.78,取z=61098下圖為螺栓與被聯(lián)接件的受力－變形圖，在圖上標出預(yù)緊力F’，螺栓所受工作載荷F，螺栓所受的總拉力F0，螺栓總的伸長變形量及受載后被聯(lián)接件的變形8下圖為螺栓與被聯(lián)接件的受力－變形圖，在圖上標出預(yù)緊力F’110第十章+聯(lián)接課件111指出下列螺紋連接的結(jié)構(gòu)錯誤指出下列螺紋連接的結(jié)構(gòu)錯誤112例題1例題1113例題2例題2114第十章

螺紋連接與螺旋傳動第十章

螺紋連接與螺旋傳動115引言由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運輸?shù)确矫娴脑颍瑱C器中很多零件需要彼此聯(lián)接。機械零件之間的聯(lián)接分為：被聯(lián)接件之間相互完全固定。被聯(lián)接件之間能產(chǎn)生一定的相對運動。例如：運動副。靜聯(lián)接：動聯(lián)接：本課程介紹的聯(lián)接主要是靜聯(lián)接。聯(lián)接的類型：螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)接等鉚接焊接粘接聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接過盈聯(lián)接（介于兩者之間）引言由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運輸?shù)确矫娴脑?1610.1螺紋10.1.1螺紋的分類一、螺紋的形成、旋向及線數(shù)10.1螺紋10.1.1螺紋的分類117按螺旋線的旋向：左旋螺紋,

右旋螺紋；按螺旋線的數(shù)目：單線螺紋、多線螺紋。螺紋的旋向與線數(shù)按螺旋線的旋向：左旋螺紋,螺紋的旋向與線數(shù)118二、螺紋的分類1、按螺紋的牙齒形狀：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋和管螺紋。二、螺紋的分類1、按螺紋的牙齒形狀：1192、按用途分{連接螺紋傳動螺紋3、按母體形狀分{圓柱螺紋圓錐螺紋2、按用途分{連接螺紋傳動螺紋3、按母體形狀分{圓柱螺紋120d--螺紋大徑d1--螺紋小徑d2--螺紋中徑n--線數(shù)p--螺距s--導程ψ--螺紋升角，--牙型角，牙側(cè)角h--螺紋接觸高度10.1.2螺紋的主要幾何參數(shù)d--螺紋大徑10.1.2螺紋的主要幾何參數(shù)12110.1.3螺紋副的受力分析、效率和自鎖

螺紋副的受力

擰緊時：松脫時：

螺紋副的效率

擰緊時：松脫時：自鎖條件：其中：10.1.3螺紋副的受力分析、效率和自鎖螺紋副的受力122螺紋副效率與升角的關(guān)系螺紋副效率與升角的關(guān)系12310.1.4常用螺紋的特點和應(yīng)用10.1.4常用螺紋的特點和應(yīng)用124特點：螺紋的牙型角=2=60,螺紋牙根部的強度較高，當量摩擦角大，自鎖性能好，用于聯(lián)接。按螺距的大小分為粗牙螺紋和細牙螺紋。1、三角形螺紋(代號：MGB192-81)特點：螺紋的牙型角=2=60,螺紋牙根部的強度較高，125細牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：常用連接牙形。細牙：用于薄壁零件的連接、受動載荷零件的連接及微調(diào)裝置的調(diào)節(jié)螺紋。優(yōu)點：升角小，小徑大，自鎖性能更好，強度高。缺點：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細牙細牙粗牙細牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：常用連接牙形。細牙細牙粗牙126

特點：

牙形角α=0°，其傳動效率高，多用于傳動。但對中性差，牙根強度低，螺紋牙磨損后間隙難以補償。使傳動精度降低，故已被梯形螺紋所代替。

2、矩形螺紋特點：2、矩形螺紋1273、梯形螺紋(代號：TrGB192-81)特點：

=2=30。比矩形螺紋效率略低，但工藝性好牙根強度高、對中性好。在螺旋傳動中有廣泛應(yīng)用。3、梯形螺紋(代號：TrGB192-81)特點：1284、鋸齒形螺紋(代號：SJB923-66)特點：工作邊牙側(cè)角=3，非工作邊牙側(cè)角=30它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的優(yōu)點,能承受較大的載荷,但只能用于單向傳動。4、鋸齒形螺紋(代號：SJB923-66)特點：工129(5)圓柱管螺紋

特點：用于管件連接的，三角螺紋,=55，擰緊后無徑向間隙，密封好(5)圓柱管螺紋特點：用于管件連接的，三角螺130（6）圓錐螺紋特點：三角螺紋,密封好，擰緊后無間隙，用于高溫高壓密封管路連接。

=55，1：16錐管（6）圓錐螺紋特點：三角螺紋,密封好，擰緊后無間隙，用于高溫131普通螺栓連接鉸制孔螺栓連接普通螺栓連接

螺栓和孔壁有間隙孔的加工精度低。鉸制孔螺栓連接螺桿與孔用過渡配合，承受軸向載荷孔需精制。可起定位作用。1、螺栓連接10.2螺紋聯(lián)接的基本類型和標準螺紋聯(lián)接件普通螺栓連接鉸制孔螺栓連接普通螺132第十章+聯(lián)接課件133特點：被連接件不宜做成通孔。不宜經(jīng)常拆卸。擰入深度：銅或青銅：H=d鑄鐵：H=1.25~1.5d鋁合金：H=1.5~2.5d2、螺釘連接特點：被連接件不宜做成通孔。2、螺釘連接134擰入深度擰入深度鉆孔深度擰入深度擰入深度鉆孔深度135特點：被連接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常拆卸或用螺釘無法安裝。擰入深度：銅或青銅：H=d鑄鐵：H=1.25~1.5d鋁合金：H=1.5~2.5d3、雙頭螺柱連接

特點：被連接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常拆卸或用螺釘無法安裝。擰136第十章+聯(lián)接課件1374、緊定螺釘連接旋入被連接件的螺紋孔中，頂住另一被連接件的表面或凹坑。固定兩個零件或傳遞不大的力矩。4、緊定螺釘連接1385、其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接地腳螺栓吊環(huán)螺釘T型槽螺栓5、其它特殊結(jié)構(gòu)的螺紋連接地腳螺栓吊環(huán)螺釘T型槽螺栓139二、標準螺紋連接件各種螺栓二、標準螺紋連接件各種螺栓140雙頭螺柱各種螺釘雙頭螺柱各種螺釘141各種螺釘緊定螺釘?shù)念^部和末端各種螺釘緊定螺釘?shù)念^部和末端142各種螺母與墊片各種螺母與墊片14310.3螺紋連接的預(yù)緊和防松10.3.1螺紋連接的預(yù)緊10.3螺紋連接的預(yù)緊和防松10.3.1螺紋連接144

預(yù)緊可使聯(lián)接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F’的作用，以防止聯(lián)接受載后被聯(lián)接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松。預(yù)緊力過大－－會使整個聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸增大；也會使聯(lián)接螺栓在裝配時因過載而斷裂。預(yù)緊力不足－－則又可能導致聯(lián)接失效。重要的螺栓聯(lián)接應(yīng)控制預(yù)緊力

預(yù)緊的目的預(yù)緊可使聯(lián)接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F’的作用145裝配時控制預(yù)緊力的方法測力矩扳手裝配時控制預(yù)緊力的方法測力矩扳手146定力矩扳手定力矩扳手147擰緊螺母時的力矩和預(yù)緊力擰緊螺母時的力矩和預(yù)緊力148擰緊螺母時，要克服螺紋副的摩擦力矩T1和螺母與支持面間的摩擦力矩T2，因此擰緊力矩T=T1+T2式中f為螺母與被聯(lián)接件支承表面間的摩擦系數(shù)。對于M10-M68粗牙三角螺紋有：T≈0.2F’d擰緊螺母時，要克服螺紋副的摩擦力矩T1和螺母與支持面間的摩擦14910.3.2螺紋聯(lián)接的防松1、摩擦防松1)雙螺母防松10.3.2螺紋聯(lián)接的防松1、摩擦防松1)雙1502)彈簧墊圈防松2)彈簧墊圈防松1513)鎖緊螺母防松尼龍圈鎖緊螺母3)鎖緊螺母防松尼龍圈鎖緊螺母1522、機械防松

1)開口銷與六角開槽螺母防松2、機械防松1)開口銷與六角開槽螺母防松1532)止動墊圈防松2)止動墊圈防松154←圓螺母用帶翅墊片3）圓螺母＋翅型墊片防松←圓螺母用帶翅墊片3）圓螺母＋翅型墊片防松1554)串聯(lián)鋼絲防松4)串聯(lián)鋼絲防松1563、破壞螺紋副關(guān)系防松3、破壞螺紋副關(guān)系防松15710.4螺栓連接的強度計算普通螺栓設(shè)計準則：保證螺栓的拉伸強度鉸制孔螺栓設(shè)計準則：保證螺栓的拉伸強度、剪切強度和擠壓強度螺栓連接的強度計算，對于螺釘?shù)绕渌菁y連接方式也同樣適用10.4螺栓連接的強度計算普通螺栓設(shè)計準則：保證螺栓的拉158計算內(nèi)容根據(jù)強度條件確定螺栓直徑，選取合理的參數(shù)失效形式：受拉螺栓，螺桿的疲勞斷裂、塑性變形，位置受剪螺栓，螺桿被剪斷，螺桿和孔壁的貼合面被壓潰單個螺栓連接的強度計算計算內(nèi)容失效形式：單個螺栓連接的強度計算15910.4.1普通螺栓連接的強度計算

1、松螺栓連接10.4.1普通螺栓連接的強度計算160MPa或mm式中：d1—螺紋小徑mmF—螺紋承受的軸向工作載荷N[σ]—螺紋材料的許用應(yīng)力MPa松螺栓連接的設(shè)計計算MPa或mm式中：d1—螺紋小徑mm松螺栓連接1612、緊螺栓連接a.普通螺栓聯(lián)接1)只受預(yù)緊力作用的緊螺栓連接2、緊螺栓連接a.普通螺栓聯(lián)接1)只受預(yù)緊力162式中：f—接合面摩擦系數(shù)m—接合面數(shù)z—螺栓數(shù)目ks

—可靠性系數(shù)靠摩擦力傳遞橫向載荷的緊螺栓連接式中：靠摩擦力傳遞橫向載荷的緊螺栓連接163靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的緊螺栓連接靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的緊螺栓連接164螺栓的危險截面處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復合應(yīng)力狀態(tài)，而螺栓通常是塑性的，因此按第四強度理論，螺栓聯(lián)接的強度條件為：

對于M10～M68的普通螺紋鋼制螺栓，可取螺栓的危險截面處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復合應(yīng)力狀態(tài)，而螺栓通常是塑性165或式中：—預(yù)緊力Nd1—螺紋小徑mm[σ]—螺紋材料的許用應(yīng)力MPa上式說明緊螺栓連接可按純拉伸強度計算，但需將拉伸應(yīng)力增大30%，以考慮扭剪應(yīng)力的影響。或—預(yù)緊力N上式說明1662）受預(yù)緊力及受軸向工作設(shè):缸內(nèi)總壓力為Q，螺栓數(shù)為z，則每個螺栓所受的工作載荷為：載荷F

作用的緊螺栓聯(lián)接2）受預(yù)緊力及受軸向工作設(shè):缸內(nèi)總壓力為Q，載荷167在受軸向工作載荷的螺栓聯(lián)接中，螺栓實際承受的總拉伸載荷圖a）聯(lián)接還沒有擰緊時的情況圖b)聯(lián)接擰緊后螺栓受到預(yù)緊力而伸長了，被聯(lián)接件受到預(yù)緊力而縮短了圖c)在聯(lián)接承受軸向載荷F時，螺栓的伸長量增了被連接件的變形量減少了根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件：在受軸向工作載荷的螺栓聯(lián)接中，螺栓實際承受的總拉伸載荷圖a）168設(shè)：螺栓的剛度為Cb,被聯(lián)接件的剛度為Cm。因為所以設(shè)：螺栓的剛度為Cb,被聯(lián)接件的剛度為Cm。因為169

式中稱為相對剛度系數(shù)，它與螺栓和被聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作載荷作用位置、墊片等因素有關(guān)。

相對剛度系數(shù)查表得到。為保證被聯(lián)接件的接合面不出現(xiàn)縫隙，的值查p181。式中稱為相對剛度系數(shù)，它與螺栓和170螺栓的相對剛度剩余預(yù)緊力螺栓的相對剛度剩余預(yù)緊力171強度條件式：或：式中：F0—螺栓的總拉力Nd1—螺栓的小徑mm[σ]—螺栓材料的許用應(yīng)力MPa強度條件式：式中：F0—螺栓的總拉力N17210.4.2鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算強度條件：式中：Fs—單個螺栓所受的橫向載荷Nds—螺栓剪切面直徑mmhmin—螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度mm[τ]——螺栓材料的許用剪切應(yīng)力MPa[σp]——螺栓和孔壁材料中弱者的許用擠壓應(yīng)力MPa10.4.2鉸制孔螺栓聯(lián)接的強度計算強度條件：式中：17310.4.3螺栓連接件的材料和許用應(yīng)力1、螺紋連接件的材料常用材料：

低碳鋼，中碳鋼，如：Q215、Q235、10、35和45號鋼

重要和特殊用途的螺紋聯(lián)接件可采用合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnSi。2、螺紋連接件的許用應(yīng)力可由p182表中查得。10.4.3螺栓連接件的材料和許用應(yīng)力1、螺紋連接件174一、改善螺紋牙間的載荷分布10.4.4提高螺栓聯(lián)接強度的措施一、改善螺紋牙間的載荷分布10.4.4提高螺栓聯(lián)接強175第十章+聯(lián)接課件176均載螺母實例均載螺母實例177二、降低螺栓所受的總拉力F0當和一定時，越小，則螺栓所受到的總拉力就越小。二、降低螺栓所受的總拉力F0當和一定時，越小，則螺178減小螺栓剛度的結(jié)構(gòu)用O形密封圈密封降低螺栓剛度有利于減少螺栓所受的總拉力減小螺栓剛度的結(jié)構(gòu)用O形密封圈密封降低螺栓179三、避免或減小附加應(yīng)力三、避免或減小附加應(yīng)力180四、減少應(yīng)力集中四、減少應(yīng)力集中18110.5螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計10.5.1連接接合面的設(shè)計10.5螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計10.5.1連接接合面的設(shè)計1821、螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理（1）對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和連接接合面的形心重合。（2）對于鉸制孔螺栓連接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數(shù)目不應(yīng)超過8個，以免載荷分布不均。10.5.2螺栓的數(shù)目及布置1、螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理10.5.2183（3）對于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓連接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近連接接合面的邊緣上，以減少螺栓的受力。（3）對于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓連接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近連接1842、螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證連接的緊密性和裝配時扳手所需活動空間。2、螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證連接的緊密性和裝配1853、螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工

分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4,6,8等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時的分度和劃線。3、螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工分布在同18610.5.3采用減載裝置，減少螺栓的受力10.5.3采用減載裝置，減少螺栓的受力18710.6螺旋傳動10.6.1概述螺旋傳動的特點：螺旋傳動主要是變回轉(zhuǎn)運動為直線運動。10.6螺旋傳動10.6.1概述188分類分類189按其用途可分為三類

(1)傳力螺旋：

以傳遞動力為主。如千斤頂、起重器、壓力機等。按其用途可分為三類(1)傳力螺旋：190螺旋千斤頂螺旋千斤頂191

以傳遞運動為主，要求有較高的運動精度。(2)、傳導螺旋以傳遞運動為主，要求有較高的運動精度。(2)、傳導192(3)調(diào)整螺旋用于調(diào)整固定零件間的相對位置。這種螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動，一般在空載下調(diào)整。(3)調(diào)整螺旋用于調(diào)整固定零件間的相對位置。這種螺旋不經(jīng)常193按螺紋副中摩擦性質(zhì)的不同分類按螺紋副中摩擦性質(zhì)的不同分類194特點：摩擦阻力大、傳動效率低、磨損快、運動精度低。但結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于自鎖，應(yīng)用廣。（1）滑動螺旋特點：（1）滑動螺旋195（2）滾動螺旋

特點：

摩擦阻力小、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、運動精度高，使用壽命長，但結(jié)構(gòu)復雜、制造困難、成本較高。滾珠螺旋傳動（2）滾動螺旋特點：滾珠螺旋傳動196

特點：

傳動效率最高、工作平穩(wěn)、使用壽命長，但結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高，需附加一套供油系統(tǒng)。用于高精度、高效率的重要傳動。（3）靜壓螺旋

特點：

傳動效率最高、工作平穩(wěn)、使用壽197滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和材料滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)和材料1981、滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)螺桿：

當螺桿短而粗且垂直分布時（如：起重的傳力螺旋），可以利用螺母本身作為支撐。而當螺桿細而長且水平布置時（如：機床的絲杠），應(yīng)在螺桿的兩端或中間附加支撐。1、滑動螺旋傳動的結(jié)構(gòu)螺桿：199螺母（整體式、剖分式、組合式）剖分式螺母組合式螺母螺母（整體式、剖分式、組合式）剖分200

滑動螺旋傳動多采用梯形或鋸齒形螺紋，且常用右旋螺紋。傳力和調(diào)整螺紋要求自鎖時，應(yīng)采用單線螺紋。傳導螺旋可采用多線螺紋。

螺紋牙形與線數(shù)的選擇滑動螺旋傳動多采用梯形或鋸齒形螺螺紋牙形與線201

螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強度、耐磨性，還要求兩者配合時摩擦系數(shù)小。1、一般螺桿可選用Q275、45、50號鋼;(需經(jīng)熱處理以達到高硬度的重要螺桿，則常用合金鋼，如T12、40Cr、65Mn鋼等)2、常用螺母材料有鑄造錫青銅ZCuSn10Pb1和ZCuSn5Pb5Zn5(重載低速時可選用鑄造鋁青銅ZCuSn10Pb1和ZCuSn5Pb5Zn5)

低速輕載，特別是不經(jīng)常運轉(zhuǎn)時，可選用耐磨鑄鐵.2、螺桿和螺母的材料螺桿和螺母的材料除要求有足夠的強度、耐磨性，還要求兩202螺旋傳動的主要失效形式：螺紋牙磨損、螺紋牙塑性變形和斷裂、螺桿的塑性變形和斷裂、螺桿失穩(wěn)等。主要設(shè)計：螺桿的直徑和螺母的高度10.6.3滑動螺旋傳動的設(shè)計計算螺旋傳動的主要失效形式：10.6.3滑動螺旋傳動的設(shè)計計203螺旋傳動的設(shè)計準則1、先根據(jù)耐磨性條件確定螺桿的直徑和螺母的高度，再校核其它條件；2、對傳力較大的傳力螺旋，應(yīng)按螺桿和螺紋牙的強度設(shè)計，按耐磨性校核螺母的高度；3、對有自鎖要求的，應(yīng)校核其自鎖條件；4、對長徑比比較大的受壓螺桿，校核其穩(wěn)定性。螺旋傳動的設(shè)計準則1、先根據(jù)耐磨性條件確定螺桿的直徑和螺母的204

耐磨性計算主要是限制螺紋接觸處的壓強ps設(shè)軸向載荷Q均勻分布在螺母的z圈螺紋上，則耐磨條件式：一、耐磨性計算耐磨性計算主要是限制螺紋接觸處的壓強ps一、耐磨性205對于梯形螺紋，h=0