機(jī)械設(shè)計(jì)13螺紋

1、第第1313章章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺紋連接與螺旋傳動(dòng)13.1 13.1 螺紋的形成原理和類型及其主要參數(shù)螺紋的形成原理和類型及其主要參數(shù)13.2 13.2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖13.4 13.4 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)* *13.3 13.3 螺紋連接螺紋連接13.1 螺紋的形成原理和類型及其主要參數(shù)螺紋的形成原理和類型及其主要參數(shù)d2螺旋線螺旋線-將一與水平面傾斜角為將一與水平面傾斜角為 的直線繞在圓柱體的直線繞在圓柱體上，即可形成一條螺旋線。上，即可形成一條螺旋線。螺紋螺紋-一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓

2、柱體的軸線，就得到螺紋。形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋 螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分矩形螺紋矩形螺紋三

3、角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋 一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分

4、按螺紋的旋向分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分 矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋(3)中徑中徑d2 也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。d1d2d(1)大徑大徑d 與外螺紋牙頂與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙底)相重相重合的假想圓柱體的直徑。合的假想圓柱體的直徑。(2) 小徑小徑 d1 與外螺紋牙底與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。相

5、重合的假想圓柱體的直徑。(4) 螺距螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。的軸向距離。(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 中徑中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角 (7)牙型角牙型角 軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。軸線的垂線間的夾角。tg =d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2S S = nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P1

6、3.2 13.2 螺紋的主要幾何參數(shù)螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2 (8)接觸高度接觸高度 h 內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h 如圖所示，在外力（或外力矩）作用下，螺旋副如圖所示，在外力（或外力矩）作用下，螺旋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可看作推動(dòng)滑塊沿螺紋表面運(yùn)動(dòng)。的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可看作推動(dòng)滑塊沿螺紋表面運(yùn)動(dòng)。13.2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖13.2.1 矩形螺紋矩形螺紋fF 如圖所示，將矩形螺紋沿中徑如圖所示，將矩形螺紋沿中徑d2處展開，得一傾斜處展開，得一傾斜角為角為 的斜面，斜面上的滑塊代表螺母，螺母與螺桿的的斜面，斜面上的滑

7、塊代表螺母，螺母與螺桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可看成滑塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)可看成滑塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)。 FQFRFNF2dvsQFFRF 如圖所示，當(dāng)滑塊如圖所示，當(dāng)滑塊沿斜面向上等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿斜面向上等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受作用力包括軸向載所受作用力包括軸向載荷荷FQ、水平推力、水平推力F、斜面、斜面對(duì)滑塊的法向反力對(duì)滑塊的法向反力FN以以及摩擦力及摩擦力Ff 。FN與與Ff的的合力為合力為FR，F(xiàn)f=fFN，f為為摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)，F(xiàn)R與與FN的夾的夾角為摩擦角角為摩擦角 。由力由力FR、F和和FQ組成的力多邊形封閉圖得組成的力多邊形封閉圖得F=FQtan( ( ) ) （13-1）FQFfFRFNF2d

8、vsQFFRF轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋所需的轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋所需的轉(zhuǎn)矩為 螺旋副的效率螺旋副的效率h h是指有用功與輸入功之比。螺母旋是指有用功與輸入功之比。螺母旋轉(zhuǎn)一周所需的輸入功為轉(zhuǎn)一周所需的輸入功為W1=2=2 T1 1，有用功為，有用功為W2= =FQ S，其中，其中，S S= = d2tan 。 tan22221QFddFT（13-2）螺旋副的效率為螺旋副的效率為 htantantantan2212dFdFWWQQ（13-3） 效率效率h h與螺紋升角與螺紋升角 和摩擦角和摩擦角 有關(guān)，螺旋線的線數(shù)有關(guān)，螺旋線的線數(shù)多、升角大，則效率高，反之亦然。多、升角大，則效率高，反之亦然。當(dāng)當(dāng) 一定時(shí)，對(duì)式（一

9、定時(shí)，對(duì)式（13-3）求極值，可得當(dāng)升角）求極值，可得當(dāng)升角 4040時(shí)效率最高。時(shí)效率最高。螺紋升角過大，螺紋制造很困難，而且當(dāng)螺紋升角過大，螺紋制造很困難，而且當(dāng) 25后，后，效率增長不明顯，因此，通常升角不超過效率增長不明顯，因此，通常升角不超過25。 如圖如圖13-5b示，當(dāng)滑塊沿斜面等速下滑時(shí)，軸向載示，當(dāng)滑塊沿斜面等速下滑時(shí)，軸向載荷荷FQ變?yōu)轵?qū)動(dòng)滑塊等速下滑的驅(qū)動(dòng)力，變?yōu)轵?qū)動(dòng)滑塊等速下滑的驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)為阻礙滑塊下為阻礙滑塊下滑的支持力，摩擦力滑的支持力，摩擦力Ff的方向與滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反。由的方向與滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反。由FR、F和和FQ組成的力多邊形封閉圖得組成的力多邊形封閉圖得F=

10、FQtan( ( - - ) ) （13-4）fF 下降時(shí)：下降時(shí)：FQFRFNF2dvsQFFRF-F=FQtan( ( - - ) ) （13-4）- tantantantan2212h-dFdFWWQQ（13-5） 此時(shí)，螺母反轉(zhuǎn)一周時(shí)的輸入功為此時(shí)，螺母反轉(zhuǎn)一周時(shí)的輸入功為W1=FQS，輸出功，輸出功為為W2=F d2，則螺旋副的效率為，則螺旋副的效率為 由式（由式（13-5）可知，當(dāng)）可知，當(dāng) 時(shí)，時(shí)，h h 0，說明無論，說明無論FQ力多大，滑塊（即螺母）都不能運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱力多大，滑塊（即螺母）都不能運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為螺旋副的自鎖。為螺旋副的自鎖。h h =0表明螺旋副處于臨界

11、自鎖狀態(tài)。表明螺旋副處于臨界自鎖狀態(tài)。 因此螺旋副的自鎖條件是因此螺旋副的自鎖條件是 設(shè)計(jì)螺旋副時(shí)，對(duì)要求正反轉(zhuǎn)自由運(yùn)動(dòng)的螺旋副，設(shè)計(jì)螺旋副時(shí)，對(duì)要求正反轉(zhuǎn)自由運(yùn)動(dòng)的螺旋副，應(yīng)避免自鎖現(xiàn)象，工程中也可以應(yīng)用螺旋副的自鎖特應(yīng)避免自鎖現(xiàn)象，工程中也可以應(yīng)用螺旋副的自鎖特性，如起重螺旋做成自鎖螺旋，可以省去制動(dòng)裝置。性，如起重螺旋做成自鎖螺旋，可以省去制動(dòng)裝置。 非矩形螺紋是指牙形角非矩形螺紋是指牙形角a a不等于零的螺紋，包括不等于零的螺紋，包括三角形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。如圖三角形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。如圖13-6所示，所示，非矩形螺紋的螺母與螺桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于楔形滑非矩形螺紋的

12、螺母與螺桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于楔形滑塊沿楔形槽的斜面移動(dòng)。塊沿楔形槽的斜面移動(dòng)。13.2.2 非矩形螺旋副非矩形螺旋副FFQFvQFNFNF非矩形螺紋的受力分析與矩形螺紋的受力分析過非矩形螺紋的受力分析與矩形螺紋的受力分析過程一樣，而矩形螺紋與非矩形螺紋的不同之處在于，程一樣，而矩形螺紋與非矩形螺紋的不同之處在于，在相同軸向載荷在相同軸向載荷F FQ Q作用下，非矩形螺紋的法向力比矩形作用下，非矩形螺紋的法向力比矩形螺紋大。螺紋大。不同螺紋副間的受力不同螺紋副間的受力 螺母螺母螺桿螺桿矩形矩形三角形三角形aQFNF螺桿螺桿螺母螺母 引入當(dāng)量摩擦系數(shù)引入當(dāng)量摩擦系數(shù)fv和和當(dāng)量摩擦角當(dāng)量摩擦角 v

13、 v來考慮非矩形來考慮非矩形螺紋法向力的增加量，即用當(dāng)量摩擦角螺紋法向力的增加量，即用當(dāng)量摩擦角 v v代替式代替式（13-113-1）至式至式（13-613-6）中的中的 tancosvvff 可相應(yīng)得到非矩形螺紋，當(dāng)螺母分別處于等速上可相應(yīng)得到非矩形螺紋，當(dāng)螺母分別處于等速上升和等速下降時(shí)，螺母所需的水平推力升和等速下降時(shí)，螺母所需的水平推力F F、轉(zhuǎn)動(dòng)螺母、轉(zhuǎn)動(dòng)螺母所需轉(zhuǎn)矩所需轉(zhuǎn)矩T T1 1和螺旋副效率和螺旋副效率h h的計(jì)算公式以及螺旋副自的計(jì)算公式以及螺旋副自鎖的條件。鎖的條件。 牙形角牙形角a a越大，螺紋效率越低。三角螺紋自鎖性越大，螺紋效率越低。三角螺紋自鎖性能比矩形螺紋好，

14、靜聯(lián)接螺紋要求自鎖，故多采用牙能比矩形螺紋好，靜聯(lián)接螺紋要求自鎖，故多采用牙形角大的三角螺紋。傳動(dòng)螺紋要求螺旋副的效率形角大的三角螺紋。傳動(dòng)螺紋要求螺旋副的效率h h要高，要高，一般采用牙形角較小的梯形螺紋。一般采用牙形角較小的梯形螺紋。 1 1）可拆聯(lián)接）可拆聯(lián)接，即允許多次裝拆而不失效的聯(lián)接，包括，即允許多次裝拆而不失效的聯(lián)接，包括螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接（包括花鍵聯(lián)接和無鍵聯(lián)接）和銷螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接（包括花鍵聯(lián)接和無鍵聯(lián)接）和銷聯(lián)接；聯(lián)接；機(jī)械靜聯(lián)接又可分為兩類：機(jī)械靜聯(lián)接又可分為兩類：2 2）不可拆聯(lián)接）不可拆聯(lián)接，即必須破壞聯(lián)接某一部分才能拆開的，即必須破壞聯(lián)接某一部分才能拆開的聯(lián)接，包括鉚

15、釘聯(lián)接、焊接和粘接等。另外，過盈聯(lián)聯(lián)接，包括鉚釘聯(lián)接、焊接和粘接等。另外，過盈聯(lián)接既可做成可拆聯(lián)接，也可做成不可拆聯(lián)接。接既可做成可拆聯(lián)接，也可做成不可拆聯(lián)接。本章介紹螺紋聯(lián)接。螺紋聯(lián)接是利用本章介紹螺紋聯(lián)接。螺紋聯(lián)接是利用 具有螺紋具有螺紋的零件構(gòu)成的連接，是最廣泛的一種聯(lián)接。的零件構(gòu)成的連接，是最廣泛的一種聯(lián)接。13.3 螺紋連接螺紋連接13.3.1 常用螺紋的類型和特點(diǎn)常用螺紋的類型和特點(diǎn) 普通螺紋以大徑普通螺紋以大徑d為為公稱直徑公稱直徑，同一公稱直徑可，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋粗牙螺紋，其，其余的統(tǒng)稱為余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋細(xì)

16、牙螺紋。60粗牙螺紋應(yīng)用最廣。粗牙螺紋應(yīng)用最廣。細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣。不耐磨易滑扣。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙粗牙dP細(xì)牙細(xì)牙dP細(xì)牙細(xì)牙d dd d2 2d d1 1P P用螺紋密封的管用螺紋密封的管螺紋螺紋普通細(xì)牙普通細(xì)牙螺紋螺紋管管螺紋螺紋非螺紋密封管非螺紋密封管螺紋螺紋（圓柱管壁（圓柱管壁 = 55）用螺紋密封管用螺紋密封管螺紋螺紋（圓錐管壁（圓錐管壁 = 55）60圓錐管圓錐管螺紋螺紋公稱直徑公稱直徑-管子的公稱通徑。管

17、子的公稱通徑。強(qiáng)調(diào)與普通螺紋不同55 55 非螺紋密封的管非螺紋密封的管螺紋螺紋d dd d2 2d d1 1P P213.3.2.1 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型eaal1 1l1 1可承受橫向載荷。螺紋余留長度螺紋余留長度l1 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓孔與螺桿之孔與螺桿之間留有間隙間留有間隙靜載荷靜載荷l1=(0.30.5)d;變載荷變載荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1 d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1 0;螺紋伸出長度螺紋伸出長度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(36) mm用于經(jīng)常

18、拆裝易磨損之處。dd13.3.2 螺紋聯(lián)接的基本類型與標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的基本類型與標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件13.3.2 螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件13.3.2.1 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接座端擰入深度座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：，當(dāng)螺孔材料為：ae ee e雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 聯(lián)接件厚，允許拆裝。鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d螺紋孔深度螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P;鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;參數(shù)參數(shù)l1 、e、a

19、與螺栓相同與螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d13.3.2 螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件13.3.2.1 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘緊定螺釘13.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭13.3.2.2 13.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件

20、dL0L1LL1 -座端長度座端長度L0 -螺母端長度螺母端長度螺螺紋紋緊緊固固件件雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓13.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺螺紋紋緊緊固固件件末端末端結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓13.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺螺紋紋緊緊固固件件地腳螺栓地腳螺栓 起吊螺釘起吊螺釘 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓專用螺紋聯(lián)接專用螺紋聯(lián)接T 型螺栓型螺栓 13.3.2.2 13.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接件六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母螺螺紋紋緊緊固

21、固件件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓專用螺紋聯(lián)接專用螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接裝配時(shí)，一般都要擰緊螺紋，使聯(lián)接螺螺紋聯(lián)接裝配時(shí)，一般都要擰緊螺紋，使聯(lián)接螺紋在承受工作載荷之前，受到預(yù)先作用的力，這就是紋在承受工作載荷之前，受到預(yù)先作用的力，這就是螺紋聯(lián)接的預(yù)緊，預(yù)先作用的力稱為螺紋聯(lián)接的預(yù)緊，預(yù)先作用的力稱為預(yù)緊力預(yù)緊力。13.3.3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松13.3.3.1 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接預(yù)的目的螺紋聯(lián)接預(yù)的目的在于增加聯(lián)接的在于增加聯(lián)接的可靠性可靠性、緊密性

22、緊密性和和防松能力防松能力。 如圖所示，在擰緊螺母時(shí)，需要克服螺紋副相對(duì)如圖所示，在擰緊螺母時(shí)，需要克服螺紋副相對(duì)扭轉(zhuǎn)的阻力矩扭轉(zhuǎn)的阻力矩T1和螺母與支承面之間的摩擦阻力矩和螺母與支承面之間的摩擦阻力矩T2，即擰緊力矩即擰緊力矩T=T1+T2。擰緊螺母時(shí)的力矩計(jì)算擰緊螺母時(shí)的力矩計(jì)算d0d20Q20QL LS S20Q20Q0Q0Q20Q20QT2T1T2DTD1對(duì)于一般聯(lián)接用的鋼制普通螺栓聯(lián)接，其預(yù)緊力對(duì)于一般聯(lián)接用的鋼制普通螺栓聯(lián)接，其預(yù)緊力Q0大小大小按下式計(jì)算按下式計(jì)算式（式（13-9）中，）中，s ss為螺栓材料的屈服極限，為螺栓材料的屈服極限，N/mm2；A為螺栓危險(xiǎn)截面的面積，為

23、螺栓危險(xiǎn)截面的面積，A d2/4，mm2。 Q0 = (0.50.7)s ssA N(13-2)T=0.2Q0d Nmm(13-1)對(duì)于對(duì)于M10M64的粗牙普通螺栓，若螺紋聯(lián)接的的粗牙普通螺栓，若螺紋聯(lián)接的預(yù)緊力為預(yù)緊力為Q0，螺栓直徑為，螺栓直徑為d，則緊擰緊力矩，則緊擰緊力矩T可以按近可以按近似公式計(jì)算似公式計(jì)算測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法預(yù)緊力控制方法: :聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)

24、必須考慮防松。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。F F定力矩扳手定力矩扳手通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。L LS S1)1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)2)測(cè)力矩扳手；測(cè)力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)測(cè)定伸長量。測(cè)定伸長量。L LM ML LS S13.3.3.2 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)

25、。防松的方法：防松的方法： 1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母防松防松-防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2. 機(jī)械防松機(jī)械防松圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點(diǎn)點(diǎn)沖點(diǎn)防松法沖點(diǎn)防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑螺栓聯(lián)接通常是成組使用的，稱為螺栓組。在進(jìn)螺栓聯(lián)接通常是成組使用的，稱為螺栓組。在進(jìn)行螺栓組的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先要確定螺栓的數(shù)目和布行螺栓組的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先要確定螺栓的數(shù)目

26、和布置，再進(jìn)行螺栓受載分析，從螺栓組中找出受載最大置，再進(jìn)行螺栓受載分析，從螺栓組中找出受載最大的螺栓，計(jì)算該螺栓所受的載荷，螺栓組的強(qiáng)度計(jì)算，的螺栓，計(jì)算該螺栓所受的載荷，螺栓組的強(qiáng)度計(jì)算，實(shí)際上是計(jì)算螺栓組中受載最大的單個(gè)螺栓的強(qiáng)度。實(shí)際上是計(jì)算螺栓組中受載最大的單個(gè)螺栓的強(qiáng)度。13.3.4 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算由于螺紋聯(lián)接件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各部分結(jié)構(gòu)尺寸是由于螺紋聯(lián)接件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各部分結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及經(jīng)驗(yàn)確定的，所以，螺栓聯(lián)接的設(shè)根據(jù)等強(qiáng)度原則及經(jīng)驗(yàn)確定的，所以，螺栓聯(lián)接的設(shè)計(jì)只需根據(jù)強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算確定其螺紋直徑即可，計(jì)只需根據(jù)強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算確定其螺紋直徑即可

27、，其它部分尺寸可查標(biāo)準(zhǔn)選用。其它部分尺寸可查標(biāo)準(zhǔn)選用。 螺栓聯(lián)接中的單個(gè)螺栓受力分為軸向載荷（受拉螺栓聯(lián)接中的單個(gè)螺栓受力分為軸向載荷（受拉螺栓）和橫向載荷（受剪螺栓）兩種。螺栓）和橫向載荷（受剪螺栓）兩種。13.3.4.1 螺栓聯(lián)接的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則螺栓聯(lián)接的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 受拉力作用的普通螺栓聯(lián)接，其主要失效形式是螺受拉力作用的普通螺栓聯(lián)接，其主要失效形式是螺紋部分的塑性變形或斷裂，經(jīng)常裝拆時(shí)也會(huì)因磨損而發(fā)紋部分的塑性變形或斷裂，經(jīng)常裝拆時(shí)也會(huì)因磨損而發(fā)生滑扣，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或者疲勞拉伸強(qiáng)生滑扣，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或者疲勞拉伸強(qiáng)度；度； 受剪切作用的鉸制孔用螺栓聯(lián)

28、接，因此其主要失受剪切作用的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，因此其主要失效形式是螺桿被剪斷，螺桿或者被聯(lián)接件的孔壁被壓潰，效形式是螺桿被剪斷，螺桿或者被聯(lián)接件的孔壁被壓潰，故其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：故其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：保證螺栓被聯(lián)接件具有足夠的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。保證螺栓被聯(lián)接件具有足夠的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。松螺栓聯(lián)接裝配時(shí)不需要松螺栓聯(lián)接裝配時(shí)不需要擰緊螺母，在承受工作載荷之?dāng)Q緊螺母，在承受工作載荷之前，螺栓不受力。如圖前，螺栓不受力。如圖所所示，示，起重吊鉤的螺栓聯(lián)接就是典型起重吊鉤的螺栓聯(lián)接就是典型的松螺栓聯(lián)接。當(dāng)承受工作載的松螺栓聯(lián)接。當(dāng)承受工作載荷荷Q時(shí)，螺栓桿受拉，其強(qiáng)度條時(shí)，螺栓桿受拉，其強(qiáng)度條件為件為 2

29、21N/mm 4/ssdQ13.3.4.2 受軸向載荷的螺栓聯(lián)接受軸向載荷的螺栓聯(lián)接（1）松螺栓聯(lián)接）松螺栓聯(lián)接Q如圖所示，緊螺栓聯(lián)接如圖所示，緊螺栓聯(lián)接裝配時(shí)需要將螺母擰緊，在擰裝配時(shí)需要將螺母擰緊，在擰緊力矩作用下，螺栓受到預(yù)緊緊力矩作用下，螺栓受到預(yù)緊力產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用，同時(shí)還力產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用，同時(shí)還受到螺紋副中摩擦阻力矩受到螺紋副中摩擦阻力矩T1所所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用，即螺栓產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用，即螺栓處于彎扭組合變形狀態(tài)。為了處于彎扭組合變形狀態(tài)。為了簡化計(jì)算，對(duì)簡化計(jì)算，對(duì)M10 M68的鋼的鋼制普通螺栓，只按拉伸強(qiáng)度計(jì)制普通螺栓，只按拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將所受拉力增大算，并將所受拉力

30、增大30%30%來來考慮剪切應(yīng)力的影響?？紤]剪切應(yīng)力的影響。（2）緊螺栓聯(lián)接）緊螺栓聯(lián)接1）緊螺栓聯(lián)接的應(yīng)力）緊螺栓聯(lián)接的應(yīng)力d0d20Q20QT2T1T2DTD1 2210mmN 4/3.1sdQ只有預(yù)緊力螺栓的強(qiáng)度條件為只有預(yù)緊力螺栓的強(qiáng)度條件為式中：Q0為螺栓所受的預(yù)緊力，N；d1為螺紋小徑，mm2；s為緊螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)用力，N/mm2。 201mmN 3.14dsQ螺栓的設(shè)計(jì)：螺栓的設(shè)計(jì)：2）受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接（）受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接（只有預(yù)緊力只有預(yù)緊力）如圖如圖所所示，緊螺栓聯(lián)接示，緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷。普通螺栓受橫向工作載荷。普通螺栓與螺栓孔之間有間隙，它是與

31、螺栓孔之間有間隙，它是靠接合面間的摩擦力來承受靠接合面間的摩擦力來承受工作載荷的。工作時(shí)，只有工作載荷的。工作時(shí)，只有當(dāng)接合面間摩擦力足夠大時(shí)，當(dāng)接合面間摩擦力足夠大時(shí)，才能保證被聯(lián)接件不會(huì)發(fā)生才能保證被聯(lián)接件不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。相對(duì)滑動(dòng)。FFFF/2F/2Q0Q0Q0Q01m1m因此，螺栓的預(yù)緊力因此，螺栓的預(yù)緊力Q0應(yīng)為應(yīng)為 式中：式中：z為聯(lián)接螺栓數(shù)目；為聯(lián)接螺栓數(shù)目；f為接合面間的摩擦系數(shù)，對(duì)于鋼和鑄鐵，為接合面間的摩擦系數(shù)，對(duì)于鋼和鑄鐵，f=0.15 0.2；m為摩擦接合數(shù)；為摩擦接合數(shù)；F為橫向載荷，為橫向載荷，N；Kf為可靠性系數(shù)或稱防滑系數(shù)，通常為可靠性系數(shù)或稱防滑系數(shù)，通常Kf

32、 = 1.11.3。 N 0zfmFKQf（13-5）用鍵、套筒和銷承受橫向載荷用鍵、套筒和銷承受橫向載荷 普通螺栓靠摩擦力來承受橫向工作載荷需要很大普通螺栓靠摩擦力來承受橫向工作載荷需要很大的預(yù)緊力，為了防止螺栓被拉斷，需要較大的螺栓直徑，的預(yù)緊力，為了防止螺栓被拉斷，需要較大的螺栓直徑，這將增大聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸。這將增大聯(lián)接的結(jié)構(gòu)尺寸。 對(duì)橫向工作載荷較大的螺栓聯(lián)接，可采用輔助結(jié)對(duì)橫向工作載荷較大的螺栓聯(lián)接，可采用輔助結(jié)構(gòu)，如圖構(gòu)，如圖所所示，用鍵、套筒和銷等抗剪切件來承受橫向示，用鍵、套筒和銷等抗剪切件來承受橫向載荷，這時(shí)，螺栓僅起一般聯(lián)接作用，不受橫向載荷，載荷，這時(shí)，螺栓僅起一般聯(lián)接作

33、用，不受橫向載荷，聯(lián)接的強(qiáng)度應(yīng)按鍵、套筒和銷的強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。聯(lián)接的強(qiáng)度應(yīng)按鍵、套筒和銷的強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。 按式（按式（13-5）求出預(yù)緊力）求出預(yù)緊力Q0后，再按式（后，再按式（13-4）計(jì)）計(jì)算螺栓強(qiáng)度即可。算螺栓強(qiáng)度即可。 如如 圖所示為氣缸的蓋圖所示為氣缸的蓋螺栓聯(lián)接，設(shè)螺栓聯(lián)接，設(shè)z個(gè)螺栓沿圓周個(gè)螺栓沿圓周均布，氣缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為均布，氣缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為p，則每個(gè)螺栓的工作載荷為則每個(gè)螺栓的工作載荷為 N 42zDpQF（3）受預(yù)緊力和軸向載荷作用的緊螺栓連接）受預(yù)緊力和軸向載荷作用的緊螺栓連接pFFD受載受載變形變形特別注意，軸向載荷：特別注意，軸向載荷：加預(yù)緊力后加預(yù)緊力后螺

34、栓受拉伸長螺栓受拉伸長b0被聯(lián)接件受壓縮短被聯(lián)接件受壓縮短m0加載加載 F 后后:螺栓總伸長量增加為螺栓總伸長量增加為: 總拉力為：總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：被聯(lián)接件壓縮量減少為： 殘余預(yù)緊力減少為：殘余預(yù)緊力減少為： F1 很顯然很顯然: Qr0，表13.6 剩余預(yù)緊力與工作載荷比值連接情況載荷情況Qr/QF一般連接穩(wěn)定工作載荷0.20.6變動(dòng)工作載荷0.61.0有緊密性要求的連接1.51.8地腳螺栓連接1如圖所示，受剪螺栓通常是六角頭鉸制孔用螺栓，如圖所示，受剪螺栓通常是六角頭鉸制孔用螺栓，螺栓與螺栓孔多采用過盈配合或過渡配合。螺栓與螺栓孔多采用過盈配合或過渡配合。（3） 受剪螺栓聯(lián)

35、接受剪螺栓聯(lián)接用鉸制孔螺栓受剪用鉸制孔螺栓受剪F為橫向載荷，為橫向載荷，N；z為螺栓數(shù)目；為螺栓數(shù)目；m為螺栓受剪面數(shù)目；為螺栓受剪面數(shù)目；d0為螺栓桿在剪切面處的直徑，為螺栓桿在剪切面處的直徑，mm；d d為螺栓桿與孔壁間接觸受壓的最小軸向長度，為螺栓桿與孔壁間接觸受壓的最小軸向長度，mm；t t為螺栓材料許用剪應(yīng)力為螺栓材料許用剪應(yīng)力，N/mm2；s sp p為螺為螺桿或者被聯(lián)接件材料的許用擠壓應(yīng)力，桿或者被聯(lián)接件材料的許用擠壓應(yīng)力，N/mm2，計(jì)算時(shí)計(jì)算時(shí)取兩者中的小值。取兩者中的小值。 當(dāng)聯(lián)接承受橫向載荷時(shí)，在聯(lián)接的結(jié)合處螺栓橫截當(dāng)聯(lián)接承受橫向載荷時(shí)，在聯(lián)接的結(jié)合處螺栓橫截面受剪切，螺

36、栓桿和被聯(lián)接件孔壁接觸表面受擠壓，螺面受剪切，螺栓桿和被聯(lián)接件孔壁接觸表面受擠壓，螺栓的剪切強(qiáng)度條件和螺桿與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條栓的剪切強(qiáng)度條件和螺桿與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件分別為件分別為 )(N/mm 20ppzdFsds )(N/mm 4/220ttdzmF螺栓材料一般采用碳素鋼；對(duì)于承受沖擊、振動(dòng)螺栓材料一般采用碳素鋼；對(duì)于承受沖擊、振動(dòng)或者變載荷的螺紋聯(lián)接，可采用合金鋼；對(duì)于特殊用途或者變載荷的螺紋聯(lián)接，可采用合金鋼；對(duì)于特殊用途（如防銹、導(dǎo)電或耐高溫）的螺栓聯(lián)接，采用特種鋼或（如防銹、導(dǎo)電或耐高溫）的螺栓聯(lián)接，采用特種鋼或者銅合金、鋁合金等。者銅合金、鋁合金等。13.3.4.

37、5 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力如表如表13-5所示，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋聯(lián)接件按材料所示，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋聯(lián)接件按材料的機(jī)械性能分級(jí)。螺母的材料一般與相配合的螺栓相的機(jī)械性能分級(jí)。螺母的材料一般與相配合的螺栓相近而硬度略低。近而硬度略低。 M16M16一欄一欄,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的螺栓分別改為對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的螺栓分別改為M12和和M13. 緊定螺釘?shù)男阅艿燃?jí)與螺釘不同緊定螺釘?shù)男阅艿燃?jí)與螺釘不同,此表未列入。此表未列入。36531226924823218114013411310990最低硬度最低硬度HBSmin1100940720660640480420300340240190最小抗拉極限最小抗拉極

38、限Smin或或0.2min N/mm212201040900830800600520500420400330最小抗拉強(qiáng)度最小抗拉強(qiáng)度極限極限BminN/mm213.910.99.88.86.85.85.64.84.63.6機(jī)械性能等級(jí)機(jī)械性能等級(jí)表表13-5 螺栓、螺釘和雙頭螺柱的機(jī)械性能等級(jí)（螺栓、螺釘和雙頭螺柱的機(jī)械性能等級(jí)（GB3098.11982）螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力與材料、制造、結(jié)構(gòu)尺寸及螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力與材料、制造、結(jié)構(gòu)尺寸及載荷性質(zhì)等有關(guān)。普通螺栓聯(lián)接的許用拉應(yīng)力按表載荷性質(zhì)等有關(guān)。普通螺栓聯(lián)接的許用拉應(yīng)力按表13-6選取，許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力按表選取，許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)

39、力按表13-7選取。選取。 在設(shè)計(jì)時(shí)，通常螺栓直徑未知，因此要用試算法：在設(shè)計(jì)時(shí)，通常螺栓直徑未知，因此要用試算法：假定公稱直徑假定公稱直徑d，查出螺栓聯(lián)接許用拉應(yīng)力，按式，查出螺栓聯(lián)接許用拉應(yīng)力，按式13-11或式或式13-15計(jì)算螺栓小徑計(jì)算螺栓小徑d1，由，由d1查取公稱直徑查取公稱直徑d，若公，若公稱直徑與原先假定值相差較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重算，直到稱直徑與原先假定值相差較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重算，直到兩者相近。兩者相近。 直徑直徑材料材料碳鋼碳鋼注注: s為螺栓材料的屈服極限為螺栓材料的屈服極限,N/mm20.20 s(0.130.20) s0.4 s(0.250.40) s(0.200.25)

40、s合金鋼合金鋼0.15 s(0.100.15) s(0.500.77) s(0.330.50) s(0.250.33) sM16M30M6M16M30M60M16M30M6M16變載荷變載荷靜載荷靜載荷載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)不嚴(yán)格控不嚴(yán)格控制預(yù)緊力制預(yù)緊力的緊聯(lián)接的緊聯(lián)接(0.60.8) s嚴(yán)格控制嚴(yán)格控制預(yù)緊力的預(yù)緊力的緊聯(lián)接緊聯(lián)接s松連接松連接表表13-6 螺栓連接的許用拉應(yīng)力螺栓連接的許用拉應(yīng)力注注: s 鋼材的屈服極限，鋼材的屈服極限， N/mm2；B 鑄鐵的抗拉強(qiáng)度極限，鑄鐵的抗拉強(qiáng)度極限， N/mm2(0.30.4) B(0.50.6) s(0.20.3) s變載荷變載荷(0.40.5)

41、 B0.8 s0.4 s靜載荷靜載荷被聯(lián)接件為鑄被聯(lián)接件為鑄鐵鐵被聯(lián)接件為鋼被聯(lián)接件為鋼許用擠壓應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力p許用剪應(yīng)力許用剪應(yīng)力表表 13-7 螺栓聯(lián)接的許用剪應(yīng)力螺栓聯(lián)接的許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力p 由表由表13-6可知，不嚴(yán)格控制預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接的可知，不嚴(yán)格控制預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接的許用拉應(yīng)力與螺栓直徑有關(guān)。在設(shè)計(jì)時(shí)，通常螺栓直許用拉應(yīng)力與螺栓直徑有關(guān)。在設(shè)計(jì)時(shí)，通常螺栓直徑是未知的，因此要用試算法：先假定一個(gè)公稱直徑徑是未知的，因此要用試算法：先假定一個(gè)公稱直徑d，根據(jù)此直徑查出螺栓聯(lián)接的許用拉應(yīng)力，按式根據(jù)此直徑查出螺栓聯(lián)接的許用拉應(yīng)力，按式13-11或或式式13

42、-15計(jì)算出螺栓小徑計(jì)算出螺栓小徑d1，由，由d1查取公稱直徑查取公稱直徑d，若該，若該公稱直徑與原先假定的公稱直徑相差較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行公稱直徑與原先假定的公稱直徑相差較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重算，直到兩者相近。重算，直到兩者相近。 例例13-1 如圖如圖13-8示，一鋼制液壓油缸，已知油壓示，一鋼制液壓油缸，已知油壓p=1.6 N/mm2，D= 160 mm，采用，采用8個(gè)個(gè)4.8級(jí)螺栓，試計(jì)算其缸級(jí)螺栓，試計(jì)算其缸蓋聯(lián)接螺栓的直徑和螺栓分布圓直徑蓋聯(lián)接螺栓的直徑和螺栓分布圓直徑D。QFQFDD0圖圖13-8kN 02. 4841606 . 14/22zDpQF每個(gè)螺栓承受的平均軸向工作載荷每個(gè)螺栓承受

43、的平均軸向工作載荷QF為為 解解 （1） 決定螺栓工作載荷決定螺栓工作載荷QFQFQFDD0圖圖13-8選取螺栓材料為選取螺栓材料為45鋼，鋼，s ss=340 N/mm2（表（表13-6），裝配時(shí)不嚴(yán)格控制預(yù)緊力，按表），裝配時(shí)不嚴(yán)格控制預(yù)緊力，按表13-7，螺栓許用，螺栓許用力為力為kNQQQQFrF 3 .1102. 48 . 28 . 22 2 決定螺栓總拉伸載荷決定螺栓總拉伸載荷Q根 據(jù) 密 封 性 要 求 ， 對(duì) 于 壓 力 容 器 取 殘 余 預(yù) 緊 力根 據(jù) 密 封 性 要 求 ， 對(duì) 于 壓 力 容 器 取 殘 余 預(yù) 緊 力Qr=1.8QF，由式（，由式（13-11）可得）

44、可得（3）求螺栓直徑）求螺栓直徑2/1023403 . 03 . 0mmNsss由式（由式（13-113-13 3）得螺紋的小徑為）得螺紋的小徑為 mmQd5 .13102103 .113 . 143 . 1431s設(shè)油缸壁厚為設(shè)油缸壁厚為10mm，從圖，從圖13-14可以決定螺栓分可以決定螺栓分布圓直徑布圓直徑D0為為D0=D+2e+2 10=160+216+(36)+2 10=218224mm查查GB196-81，取，取M16螺栓。螺栓。（4）決定螺栓分布圓直徑）決定螺栓分布圓直徑取取D 0=220mm。1. 改善螺紋牙間的載荷分布改善螺紋牙間的載荷分布受拉的普通螺栓聯(lián)接，其螺栓所受的總拉

45、力是通受拉的普通螺栓聯(lián)接，其螺栓所受的總拉力是通過螺紋牙面間相接觸來傳遞的。如圖過螺紋牙面間相接觸來傳遞的。如圖13-10所示，當(dāng)聯(lián)所示，當(dāng)聯(lián)接受載時(shí)，螺栓受拉，螺距增大，而螺母受壓，螺距接受載時(shí)，螺栓受拉，螺距增大，而螺母受壓，螺距減小。減小。13.3.5 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的途徑提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的途徑螺螺栓栓桿桿螺螺栓栓桿桿F F螺螺栓栓桿桿Q Q螺母體螺母體圖圖13-10因此，靠近支撐面的第一圈螺紋受到的載荷最大，到第因此，靠近支撐面的第一圈螺紋受到的載荷最大，到第810圈以后，螺紋幾乎不受載荷，各圈螺紋的載荷分布見圖，圈以后，螺紋幾乎不受載荷，各圈螺紋的載荷分布見圖，因此采用圈數(shù)過多的厚

46、螺母并不能提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度。為改善因此采用圈數(shù)過多的厚螺母并不能提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度。為改善螺紋旋合螺紋上的載荷分布不均勻程度，可采用懸置螺母或環(huán)螺紋旋合螺紋上的載荷分布不均勻程度，可采用懸置螺母或環(huán)槽螺母。槽螺母。 普通螺母普通螺母懸置螺母懸置螺母環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母普通螺母普通螺母加高螺母加高螺母當(dāng)被聯(lián)接件、螺母或螺栓頭部的支撐面粗糙、被當(dāng)被聯(lián)接件、螺母或螺栓頭部的支撐面粗糙、被聯(lián)接件因剛度不夠而彎曲、鉤頭螺栓以及裝配不良等聯(lián)接件因剛度不夠而彎曲、鉤頭螺栓以及裝配不良等都會(huì)使螺栓中產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。都會(huì)使螺栓中產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。 2.減少或避免附加應(yīng)力、減少應(yīng)力集中減少或避免附加應(yīng)力、減少應(yīng)力集中

47、支承面粗糙支承面粗糙被聯(lián)接件剛度不夠被聯(lián)接件剛度不夠 對(duì)此，應(yīng)從結(jié)構(gòu)或工藝上采取措施，如規(guī)定螺紋對(duì)此，應(yīng)從結(jié)構(gòu)或工藝上采取措施，如規(guī)定螺紋緊固件與聯(lián)接件支承面的加工精度和要求；在粗糙表緊固件與聯(lián)接件支承面的加工精度和要求；在粗糙表面上彩需經(jīng)切削加工的凸臺(tái)或沉頭座；采用球面墊圈面上彩需經(jīng)切削加工的凸臺(tái)或沉頭座；采用球面墊圈或斜墊圈等?；蛐眽|圈等。采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面球面墊圈球面墊圈腰環(huán)螺栓腰環(huán)螺栓螺栓上的螺紋（特別是螺紋的收尾）、螺栓頭和螺栓上的螺紋（特別是螺紋的收尾）、螺栓頭和螺栓桿的過渡處以及螺栓橫截面面積發(fā)生變化的部位螺栓桿的過渡處以及螺栓橫截面

48、面積發(fā)生變化的部位都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。為減少應(yīng)力集中，可采用較大的都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。為減少應(yīng)力集中，可采用較大的圓角和卸載結(jié)構(gòu)等措施。圓角和卸載結(jié)構(gòu)等措施。 在機(jī)械中，有時(shí)需要將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€移動(dòng)。螺旋在機(jī)械中，有時(shí)需要將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€移動(dòng)。螺旋傳動(dòng)是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變經(jīng)常采用的一種傳動(dòng)。例如機(jī)床傳動(dòng)是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變經(jīng)常采用的一種傳動(dòng)。例如機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中采用螺旋傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具或工作臺(tái)的直線進(jìn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)中采用螺旋傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具或工作臺(tái)的直線進(jìn)給，又如螺旋壓力機(jī)和螺旋千斤頂?shù)墓ぷ鞑糠值闹本€給，又如螺旋壓力機(jī)和螺旋千斤頂?shù)墓ぷ鞑糠值闹本€運(yùn)動(dòng)都是利用螺旋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)動(dòng)都是利用螺旋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。 13.4 13.4 螺

49、旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)* *千斤頂千斤頂壓力機(jī)壓力機(jī)（1）傳力螺旋：這種傳力螺旋主要是承受很大的軸向傳力螺旋：這種傳力螺旋主要是承受很大的軸向力，通常為間歇性工作，每次工作時(shí)間較短，工作速力，通常為間歇性工作，每次工作時(shí)間較短，工作速度不高，而且需要自鎖。如螺旋千斤頂度不高，而且需要自鎖。如螺旋千斤頂13.4.1 螺旋傳動(dòng)的類型螺旋傳動(dòng)的類型螺旋傳動(dòng)由螺桿、螺母組成。按其用途可分為：螺旋傳動(dòng)由螺桿、螺母組成。按其用途可分為：（2）傳導(dǎo)螺旋：以傳遞運(yùn)動(dòng)為主如精密車床的走刀螺桿。傳導(dǎo)螺旋：以傳遞運(yùn)動(dòng)為主如精密車床的走刀螺桿。 （3）調(diào)整螺旋：用于調(diào)整并固定零部件之間的相對(duì)位調(diào)整螺旋：用于調(diào)整并固定零部件之

50、間的相對(duì)位置如千分尺中的螺旋。置如千分尺中的螺旋。（1）滑動(dòng)螺旋：螺旋副作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滑動(dòng)滑動(dòng)螺旋：螺旋副作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦的螺旋。摩擦的螺旋。螺旋傳動(dòng)按其摩擦性質(zhì)又可分為：螺旋傳動(dòng)按其摩擦性質(zhì)又可分為：（2）滾動(dòng)螺旋：螺旋副作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)滾動(dòng)螺旋：螺旋副作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦的螺旋。摩擦的螺旋。（3）靜壓螺旋：將靜壓原理應(yīng)用于螺旋傳動(dòng)中靜壓螺旋：將靜壓原理應(yīng)用于螺旋傳動(dòng)中,需要供油系統(tǒng)。需要供油系統(tǒng)。 圖圖13-9是最簡單的滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)。其中螺母是最簡單的滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)。其中螺母3相對(duì)相對(duì)支架支架1可作軸向移動(dòng)。設(shè)螺桿的導(dǎo)程為可作軸向移動(dòng)。設(shè)螺桿的導(dǎo)程為S，螺距為，螺距為p，螺

51、，螺紋線數(shù)為紋線數(shù)為n ，因此螺母的位移，因此螺母的位移L和螺桿的轉(zhuǎn)角和螺桿的轉(zhuǎn)角 （rad）有如下關(guān)系：有如下關(guān)系： 22npSL13.4.2 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)123 如圖所示為一種差動(dòng)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，螺桿如圖所示為一種差動(dòng)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，螺桿2分別與支架分別與支架1、螺、螺母母3組成螺旋副組成螺旋副A和和B，導(dǎo)程分別為，導(dǎo)程分別為SA和和SB，螺母，螺母3只能移動(dòng)不能只能移動(dòng)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。若左、右兩段螺紋的螺旋方向相同，則螺母轉(zhuǎn)動(dòng)。若左、右兩段螺紋的螺旋方向相同，則螺母3的位移的位移L與與螺桿螺桿2的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角 （rad）有如下關(guān)系）有如下關(guān)系2)(BASSL-BA132由式（由式（13-

52、9）可知，若）可知，若A、B兩螺旋副的導(dǎo)程兩螺旋副的導(dǎo)程SA和和SB相差極小時(shí)，則位移相差極小時(shí)，則位移L也很小，這種差動(dòng)滑動(dòng)螺旋傳也很小，這種差動(dòng)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于各種微動(dòng)裝置中。動(dòng)廣泛應(yīng)用于各種微動(dòng)裝置中。2)(BASSL若圖若圖13-10兩段螺紋的螺旋方向相反，則螺桿兩段螺紋的螺旋方向相反，則螺桿2的的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 與螺母與螺母3的位移的位移L之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為對(duì)于硬度不高的螺桿，通常采用對(duì)于硬度不高的螺桿，通常采用45、50鋼；對(duì)于鋼；對(duì)于硬度較高的重要傳動(dòng)，可選用硬度較高的重要傳動(dòng)，可選用T12、65Mn、40Cr、40WMn、18CrMnTi等，并經(jīng)熱處理獲得較高硬度。等，并

53、經(jīng)熱處理獲得較高硬度。對(duì)于精密螺桿，要求熱處理后有較好的尺寸穩(wěn)定對(duì)于精密螺桿，要求熱處理后有較好的尺寸穩(wěn)定性，可選用性，可選用9Mn2V、CrWMn、38CrMoAlA等。等。螺母常用材料為青銅和鑄鐵。要求較高的情況下，螺母常用材料為青銅和鑄鐵。要求較高的情況下，可采用可采用ZCuSn10Pb1和和ZCuSn5Pb5Zn5；重載低速的；重載低速的情況下，可用無錫青銅情況下，可用無錫青銅ZCuAl9Mn2；輕載低速的情況；輕載低速的情況下，可用耐磨鑄鐵或鑄鐵。下，可用耐磨鑄鐵或鑄鐵?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)的滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)，主要是指螺桿結(jié)構(gòu)，主要是指螺桿和螺母的固定與支承和螺母的固定與支承的結(jié)構(gòu)形式。圖中所的結(jié)構(gòu)形式。圖中所示為螺旋起重器（千示為螺旋起重器（千斤頂）的結(jié)構(gòu)，螺母斤頂）的結(jié)構(gòu)，螺母5與機(jī)架一起靜止不動(dòng)，與機(jī)架一起靜止不動(dòng)，而螺桿而螺桿7則既轉(zhuǎn)動(dòng)又移則既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)，單向傳力（外載動(dòng)，單向傳力（外載荷荷Q向下作用）。向下作用）。987654312 圖中所示結(jié)構(gòu)，圖中所示結(jié)構(gòu)，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿移動(dòng)，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿移動(dòng)，單向傳力（外載荷單向傳力（外載荷Q向上作用）。向上作用）。87425316外循環(huán)外循環(huán)內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)螺旋螺旋