螺紋連接和螺旋傳動課件

1、3-1 概述3-2 螺紋連接3-3 螺旋傳動第三章 螺紋連接和螺旋傳動靜連接動連接與動力源組合零件構件機構機器靜連接動連接(運動副)可拆連接：螺紋連接、鍵連接、銷連接等。不可拆連接：鉚接、焊接、膠接等。 連接分類連接：將兩個或兩個以上的零（構）件組合成一體 的結構。運動副低副高副 3 -1 概 述1、螺旋線2、螺紋3、螺旋副 3 -2 螺 紋 連 接一、螺紋（一）螺紋的形成a、螺紋的牙型 矩型、三角形、梯形、鋸齒形（二）螺紋的分類及應用矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋3033015左 旋右 旋b、螺紋的旋向雙線螺紋單線螺紋c、螺紋的線數(shù)d、螺紋分布位置內(nèi)螺紋外螺紋e、螺紋的作用聯(lián)接螺紋傳動

2、螺紋f、螺紋母體形狀圓錐螺紋圓柱螺紋管螺紋3)中徑 d2d1d2d1) 大徑 d2) 小徑 d14) 螺距 PSPP/2P/2（三）螺紋的主要參數(shù) 螺紋的最大直徑。螺紋軸向截面上牙型溝槽和凸起寬度相等處的直徑。相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離 螺紋的最小直徑。d1d2dSPP/2P/25) 導程 SS = nP 同一條螺旋線上！6) 螺紋升角7)牙型角 8)牙側角 d2S9）接觸高度 hd2S（一）螺紋連接的基本類型1.螺栓連接eal1da.普通螺栓連接二、 螺紋連接的類型和螺紋連接件b、鉸制孔用螺拴連接2.螺釘連接3.雙頭螺柱連接ael1HH1H2d4.緊定螺釘連接（二）標準螺紋連接件

3、1.螺栓LL0d六角頭LdL0小六角頭精度由高到低分A、B、C三級dL0L1LL1 -座端長度L0 -螺母端長度2.雙頭螺柱3.螺釘、緊定螺釘4.螺母六角螺母圓螺母5.墊圈平墊圈斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈 防止工作時聯(lián)接出現(xiàn)縫隙和滑移，保證聯(lián)接的緊密性和 可靠性。預緊力F預先軸向作用力（拉力）松連接在裝配時不擰緊，承受外載荷時才受到力的作用緊連接在裝配時需擰緊，即未承載時，螺紋已預先到受 力的作用，即預緊力F預緊過緊螺桿靜載荷增大，降低本身強度。 預緊過松工作不可靠 三、 螺紋連接的預緊和防松連接裝配的分類（一）螺紋連接的預緊1. 預緊的目的2.擰緊力矩T1 克服螺紋副相對轉動的阻力矩；T

4、2 克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩； 通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗來決定的，重要螺栓則必須對預緊力進行精確控制。測力矩板手測出預緊力矩，如左圖定力矩板手達到固定的擰緊力矩T時，彈簧受壓將 自動打滑，如右圖 測量預緊前后螺栓伸長量精度較高 測力矩扳手定力矩扳手3.預緊力F的控制1.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(lián)接松動，如經(jīng)反復作用，螺紋聯(lián)接就會松馳而失效。因此，必須進行防松。2.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。（二） 螺紋連接的防松3.防松的方法1）摩擦防松自鎖螺

5、母彈簧墊圈對頂螺母開槽螺母與開口銷2）機械防松圓螺母和帶翅止動墊片單耳止動墊片串聯(lián)鋼絲3）永久防松沖點法粘合法焊點法鉚沖 四、螺栓組連接的結構設計和受力分析一）螺栓組連接的結構設計1、連接結合面的幾何形狀都設計成軸對稱的簡單幾何形狀。2、螺栓布置應使各螺栓的受力合理。3、一組螺栓的規(guī)格（直徑、長度、材料）應一致，有利于加工和美觀。4、螺栓的排列應有合理的間距、邊距。5、裝配時，對于緊螺栓連接，每個螺栓預緊程度應一致。6、避免螺栓承受附加的彎曲載荷。7、同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。二）螺栓組聯(lián)接的受力分析目的：根據(jù)聯(lián)接的結構和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進行螺栓聯(lián)

6、接的強度計算。假設：所有螺栓的材料、直徑、長度和預緊力均相同；螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。類型：1受橫向載荷的螺栓組連接2受轉矩的螺栓組連接3受軸向載荷的螺栓組連接4受傾覆力矩的螺栓組連接1螺栓組連接受軸向載荷每個螺栓所受軸向工作載荷為： 通常，各個螺栓還承受預緊力F的作用，當連接要有保證的殘余預緊力為F時，每個螺栓所承受的總載荷F2為：F2 = F + F（1）普通螺栓連接有：或：式中：z 為螺栓的數(shù)目； Kf 為防滑系數(shù)，設計中可取Kf =1.1-1.3； m 為接合面數(shù)； s 為接合面間的摩擦系數(shù)。 2螺栓組連接受橫向載荷（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接每

7、個螺栓所受工作剪力為： 式中： 為螺栓的數(shù)目。3受轉矩的螺栓組連接 (2)鉸制孔用螺栓組連接 （1）普通螺栓組連接 靠聯(lián)接預緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉矩T。 靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉矩T。4受傾覆力矩的螺栓組連接 傾覆力矩 M 作用在聯(lián)接接合面的一個對稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已擰緊并承受預緊力F。 作用在底板兩側的合力矩與傾覆力矩M平衡，即： 為防止結合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：螺栓的總拉力： 舉例:底板螺栓組連接，外力F =6000N,作用在包含X軸并垂直于底板結合面的平面內(nèi)，作用線與水平夾角為30，尺寸l=350mm, h=280

8、mm, 底板連接螺栓布置l1=150mm， l2=75mm, 試分析受力最大的螺栓所受的工作載荷。解：1、螺栓受總載荷可分解為： 螺栓組所受總橫向力（水平向右，作用于接合面內(nèi)）總軸向力（鉛直向上，作用于螺栓組中心）傾覆力矩（順時針）所以最左端螺栓受工作載荷最大，為：3、在傾覆力矩作用下，最左邊兩螺栓受力最大：2、各螺栓所受工作拉力為：螺栓組連接的主要失效形式： 1. 螺栓桿和螺紋部分塑性變形或斷裂（軸向力）； 2. 螺栓桿和孔壁貼合面被壓潰或螺栓桿被剪斷（擠壓力和剪切力）； 3. 經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生螺旋副間的滑扣。五、單個螺紋連接的強度計算疲勞破壞（失效）部位： 一）受拉螺栓連接強度計算1.

9、受拉松連接螺栓強度計算對于M10 M68,可取0.5預緊力F0產(chǎn)生拉伸應力：螺紋摩擦力矩T1產(chǎn)生扭切應力：1）僅承受預緊力的緊螺栓連接2.受拉緊連接螺栓強度計算 拉、扭聯(lián)合作用時，根據(jù)材料力學的第四強度理論，其當量應力為：故螺栓螺紋部分的強度條件為：設計公式為：在橫向力作用下，連接接合面不滑移的條件：連接結構尺寸增加。改進措施：1、用減載零件；2、用鉸制孔螺栓連接2） 承受預緊力和軸向工作拉力的螺栓連接 螺栓預緊力F后，在工作拉力F 的作用下，螺栓的總拉力F2 = ?單個緊螺栓連接受力變形關系：未受力、無變形 未擰緊未受力、無變形預緊F拉力F，伸長 b壓力F，壓縮 m受載F拉力F, 伸長 b+

10、 壓力F，壓縮 m - 螺栓被連件螺栓的相對剛度，其值在0-1間變化。式中：單個緊螺栓連接受力變形線圖靜強度條件： 設計公式：受變載荷的重要連接應精確校核螺栓的疲勞強度二）受剪螺栓連接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： h螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，mm；設計時取h1.25d01、材料 六、螺紋連接件的材料及許用應力國家標準規(guī)定螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃?0級，螺母的性能等級分為 7級。注意：選用時螺母的性能等級應不低于與其相配螺栓的性能等級。 常用Q215、Q235、35、45等碳素鋼。特殊（重要、有沖擊、振動或變載荷）時采用15Cr、40Cr、 30CrMnSi等

11、合金鋼。 2、許用應力 1螺紋聯(lián)接件的許用拉應力：2螺紋聯(lián)接件的許用剪應力和許用擠壓應力3螺紋聯(lián)接件的安全系數(shù)說明（被聯(lián)接件為鋼）（被聯(lián)接件為鑄鐵）1.改善螺紋牙間載荷分布不均狀況 七、提高螺栓聯(lián)接強度的措施a) 懸置螺母 b) 環(huán)槽螺母 c)內(nèi)斜螺母 d)環(huán)槽內(nèi)斜2、降低螺栓應力幅 3、減小應力集中的影響1）加大過渡處圓角；2）改用退刀槽；3）卸載槽；4）卸載過渡結構。4、采用合理的制造工藝 1）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強度提高3040% 2）冷作硬化，表層有殘余應力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強度3）熱處理后再進行滾壓螺紋，效果更佳，強度提高70100 %，此法具有優(yōu)質、高

12、產(chǎn)、低消耗功能4）控制單個螺距誤差和螺距累積誤差例1：一鋼制液壓油缸，油壓 內(nèi)壁直徑 ，試設計該螺栓組連接，并確定螺栓直徑。 3）強度計算：取螺栓材料45鋼,5.6級 ，裝配時不要求嚴格控制預緊力，暫取S=3 ，則 1）確定螺栓工作載荷 暫取螺栓數(shù)Z=8，則每個螺栓承受的平均軸向工作載荷 為2）螺栓總拉伸載荷因有密封要求：取 故按標準，取M16螺栓（ ）。故該螺栓組連接采用8個M16螺栓連接，安全系數(shù)S=3。 由強度公式得螺紋小徑為解：1、螺栓組連接結構設計 由圖已知螺栓數(shù) ，對稱布置。例2: 底板螺栓組連接，外力F =6000N,作用在包含X軸并垂直于底板結合面的平面內(nèi)，作用線與水平夾角為3

13、0，尺寸l=350mm, h=280mm, 底板連接螺栓布置l1=150mm， l2=75mm, 試設計螺栓組連接，確定螺栓直徑。（第102頁5-48圖） 1）螺栓受總載荷可分解為： 螺栓組所受總橫向力（水平向右，作用于接合面內(nèi)）總軸向力（鉛直向上，作用于螺栓組中心）2、螺栓組連接受力分析 所以最左端螺栓受工作載荷最大，為：3）在傾覆力矩作用下，最左邊兩螺栓受拉力最大：2）各螺栓所受工作拉力為：傾覆力矩（順時針） 的作用下，由聯(lián)接不滑移條件，4）在鋼制底板與鑄鐵機架間 f=0.15取則: 取防滑系數(shù)K=1.35）最左邊螺栓受總拉力：求各螺栓預緊力和3、確定螺栓直徑： 選材中碳鋼35鋼，性能等級

14、4.8級，取S=1.5，故故查普通粗牙螺紋標準（GB19681）選螺栓公稱直徑d=10mm(其小徑=8.3766.99mm）。4、校核螺栓組聯(lián)接的接合面工作情況 1）防止壓潰校核 由表56，聯(lián)接接合面許用壓力： 故不會被壓潰，合格。2）防止接合面左端出現(xiàn)縫隙，校核最小擠壓應力：故不會產(chǎn)生縫隙 。 預緊力的下限：故滿足預緊力的要求4、校核螺栓聯(lián)接所需的預緊力一、螺旋傳動的類型、特點和應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：滑動螺旋 滾動螺旋 靜壓螺旋 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動的。它主要用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動，同時傳遞動力。螺旋傳動按其

15、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、測量儀器、工具、夾具、玩具及其他工業(yè)裝備中有著廣泛的應用。 螺旋傳動常見的運動形式有：螺桿轉動，螺母移動或螺母固定， 螺桿轉動并移動。 3-3 螺旋傳動二、滑動螺旋的結構和材料1滑動螺旋的結構整體螺母組合螺母剖分螺母螺母結構: 滑動螺旋的結構主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結構形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和支承結構有直接關系。 螺桿的材料要有足夠的強度和耐磨性。螺母的材料除了要有足夠的強度外，還要求在與螺桿材料相配合時摩擦系數(shù)小和耐磨。2滑動螺旋的材料 三、滑動螺旋傳動的設計計算1.主要失效形式: 螺牙的磨損 2

16、. 設計準則：按抗磨損確定直徑，選擇螺距； 校核螺桿、螺母強度等。3.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：設計公式：令則得：一般值越大，螺母越厚，螺紋工作圈數(shù)越多。式中:30鋸齒形螺紋矩形和梯形螺紋螺紋工作高度 依據(jù)計算出的螺紋中徑，按螺紋標準選擇合適的直徑和螺距。驗算：若不滿足要求，則增大螺距。對有自鎖性要求的螺旋傳動，應校核自鎖條件：2）螺桿的強度計算 對于受力比較大的螺桿，需根據(jù)第四強度理論求出危險截面的計算應力：螺桿的強度條件：式中，F(xiàn)為螺桿所受的軸向壓力（或拉力），T為螺桿所受的扭矩， 3）螺母螺牙的強度計算螺牙上的平均壓力為：F/u4）螺母外徑與凸緣的強度計算5）螺桿的穩(wěn)定性計算 對于支撐螺母，需要校核螺母本體的強度。 對于長徑比較大的受壓螺桿，需要校核壓桿的穩(wěn)定性，要求螺桿的工作壓力F要小于臨界載荷Fcr傳力螺旋傳導螺旋精