螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)

第7章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)§7.1螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)§7.2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松§單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§7.4螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力分析§7.5螺栓聯(lián)接的材料和需用應(yīng)力§7.6提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施§7.7滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介§7.8滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介7.1螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)7.1.1

螺紋的形成及類(lèi)型工件卡盤(pán)車(chē)刀1)車(chē)外螺紋2)車(chē)內(nèi)螺紋外螺紋—在圓柱體外表面上形成的螺紋內(nèi)螺紋—在圓柱體內(nèi)表面形成上的螺紋

螺紋分為內(nèi)螺紋和外螺紋，二者共同組成螺紋副用于聯(lián)接和傳動(dòng)。鉆孔深度完整螺紋深度不完整螺紋深度鉆孔攻絲左旋螺紋和右旋螺紋單線螺紋和多線螺紋單線螺紋多線螺紋螺紋的牙型三角形矩形梯形鋸齒形主要用于聯(lián)接多用于傳動(dòng)三角形梯形鋸齒形7.1.2

螺紋的主要參數(shù)大經(jīng)d小徑d1中經(jīng)d2螺距P導(dǎo)程S升角l牙型角a、牙型斜角b

螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離P稱(chēng)為螺距。

同一條螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離L稱(chēng)為導(dǎo)程。單線螺紋：P=L多線螺紋：P=L/n螺距=導(dǎo)程螺距導(dǎo)程二者之間的關(guān)系：螺距=導(dǎo)程/線數(shù)普通螺紋7.1.3

常用螺紋的特點(diǎn)及應(yīng)用管螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋1.螺栓聯(lián)接7.1.4

螺栓聯(lián)接的基本類(lèi)型2.雙頭螺柱聯(lián)接3.螺釘聯(lián)接4.緊定螺釘聯(lián)接7.1.5

標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件1.螺栓、螺柱、螺釘聯(lián)接件2.緊定螺釘、螺母3.墊圈7.2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松

一般螺紋聯(lián)接在裝配的時(shí)候都必須擰緊，以增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。7.2.1

螺栓聯(lián)接的預(yù)緊

對(duì)于一般聯(lián)接，可憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制預(yù)緊力F0的大小，但對(duì)于重要的聯(lián)接就要嚴(yán)格控制其預(yù)緊力。T=T1+T2=KF0d擰緊時(shí)扳手力矩為T(mén)可由測(cè)力矩扳手測(cè)定!式中K為擰緊力矩系數(shù),可查表7.2.2

螺栓聯(lián)接的防松

聯(lián)接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動(dòng)或變載荷的作用下容易產(chǎn)生松脫現(xiàn)象。

螺紋聯(lián)接放松的根本問(wèn)題在于要防止螺旋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。常用的防松方法:摩擦防松機(jī)械防松:其他防松彈簧墊圈對(duì)頂螺母尼龍圈鎖緊螺母開(kāi)口銷(xiāo)帶翅墊片止動(dòng)墊片帶翅墊片串聯(lián)鋼絲7.3單個(gè)螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算

單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算是螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

根據(jù)聯(lián)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(shè)計(jì)準(zhǔn)則：針對(duì)具體的失效形式，通過(guò)對(duì)螺栓的相應(yīng)部位進(jìn)行相應(yīng)強(qiáng)度條件的設(shè)計(jì)計(jì)算（或強(qiáng)度校核）。

螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1,然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋的公稱(chēng)直徑（大經(jīng)）d等。7.3.1

受拉螺栓聯(lián)接1.松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件：設(shè)計(jì)公式：式中[σ]為松聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)力（MPa）,查表d1計(jì)算出后,再按標(biāo)準(zhǔn)查選螺紋的公稱(chēng)直徑。2.緊螺栓聯(lián)接只受預(yù)緊力緊螺栓聯(lián)接螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的符合應(yīng)力狀態(tài)。螺栓危險(xiǎn)界面上的拉伸應(yīng)力為螺栓危險(xiǎn)界面上的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力為

對(duì)于常用的單線、三角形螺紋的普通螺栓，取fv=tanjv=0.15，簡(jiǎn)化處理的t=0.5s,.根據(jù)第四理論，可求出當(dāng)量應(yīng)力se為因此，強(qiáng)度條件為：即設(shè)計(jì)公式為受橫向外載荷的緊螺栓聯(lián)接

載荷與螺栓軸向垂直,靠被聯(lián)接件間的摩擦力傳遞.螺栓受載前需預(yù)緊,受載前后受力相同.螺栓內(nèi)部危險(xiǎn)截面上既有軸向預(yù)緊力F0形成的拉應(yīng)力s,又有因螺栓與螺紋牙面間的摩擦力矩T1而形成的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力t受力特點(diǎn)螺栓預(yù)緊力當(dāng)f=0.15、Kf=1.1、m=1時(shí)，可得此結(jié)構(gòu)，要使聯(lián)接不發(fā)生滑動(dòng)，螺栓要承受7倍于橫向外載荷的預(yù)緊力。結(jié)構(gòu)笨重、不經(jīng)濟(jì)。因此要避免這種結(jié)構(gòu)，而采用新結(jié)構(gòu)。承受軸向靜載荷的緊螺栓聯(lián)接載荷方向與螺栓軸向一致,螺栓受載前需預(yù)緊,受載前后受力不同.螺栓內(nèi)部危險(xiǎn)截面上同樣既有拉應(yīng)力s,又有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力t.受力特點(diǎn)強(qiáng)度條件:設(shè)計(jì)公式:式中FS為螺栓受載后所受的軸向總拉力(N),通過(guò)受載前對(duì)螺栓的預(yù)緊,和受載后螺栓軸向拉力的分析,可知這里F為單個(gè)螺栓的軸向載荷,F0‘為殘余軸向預(yù)緊力，不同的場(chǎng)合對(duì)殘余預(yù)緊力有不同的要求。工作載荷可靠，F(xiàn)S=F+F0'F0ˊ=0.2～0.6F，工作載荷不穩(wěn)定，F(xiàn)ˊ=0.6～1.0F對(duì)于氣缸、壓力容器取Fˊ=1.5～1.8F7.3.2

受剪切螺栓聯(lián)接

受力特點(diǎn)：螺栓受載前后不需預(yù)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(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件7.4螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力分析要設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的幾何形狀。7.4.1

螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心和連接接合面的形心重合,保證接合面的受力均勻,同時(shí)便于加工.螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理當(dāng)螺栓組連接承受彎矩或扭矩時(shí),應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近接合面的邊緣,以減小螺栓的受力.不要平行于工作載荷的方向上成排地布置8個(gè)以上螺栓,以避受力不均勻.螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距同一組螺栓聯(lián)接中各螺栓的直徑和材料均應(yīng)相同,分布在同一圓周上的螺栓數(shù)量應(yīng)成偶數(shù),以便于加工時(shí)畫(huà)線.避免螺栓承受偏心載荷7.5螺紋聯(lián)接件的材料和許用應(yīng)力7.5.1

螺紋聯(lián)接件的材料其它對(duì)螺紋有特殊要求（如防腐、耐高溫）時(shí)，應(yīng)選擇有特殊性能的材料。一般螺紋聯(lián)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(dòng)和變載荷作用的螺栓可用合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnSi、15CrVB等螺栓材料的許用拉應(yīng)力按下式確定:

式中S為安全系數(shù)。緊聯(lián)接螺栓若不控制預(yù)緊力，則S大小與螺栓直徑和載荷性質(zhì)有關(guān)，此時(shí)設(shè)計(jì)螺栓聯(lián)接時(shí)，常用試算法確定S。即先預(yù)估螺栓直徑，再與計(jì)算出的螺栓直徑作比較后，對(duì)S作調(diào)整和計(jì)算。7.6提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，提高螺栓強(qiáng)度有以下幾種措施：改善螺紋牙間的載荷分配內(nèi)斜螺母環(huán)槽螺母懸置螺母螺紋牙間載荷分配關(guān)系減小螺栓的應(yīng)力變化幅度

受變載荷作用的螺栓，其應(yīng)力也在一定的幅度內(nèi)變動(dòng)，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度等皆可以使螺栓的應(yīng)力變化幅度減小。減小螺栓剛度的方法a.柔性螺栓b.彈性元件增大被聯(lián)接件剛度的方法a.金屬墊片b.密封環(huán)減小應(yīng)力集中避免附加彎曲應(yīng)力7.7滑動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介

螺旋運(yùn)動(dòng)是利用由螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的場(chǎng)合。7.7.1

螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型傳力螺旋傳動(dòng)螺旋調(diào)整螺旋7.7.2

螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)及材料1.螺母結(jié)構(gòu)整體螺母不能調(diào)整間隙，只能用在輕載且精度要求較低的場(chǎng)合組合螺母組合螺母這種螺母便于操作，一般用于車(chē)床溜板箱的螺旋傳動(dòng)中2.螺旋結(jié)構(gòu)

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：高精度傳動(dòng)十多選碳素工具鋼需要較高硬度，可采用鉻錳合金鋼或者采用65Mn鋼一般情況下可用45、50鋼

螺母材料可采用鑄造錫青銅，重載低速的場(chǎng)合可選用鑄造鋁鐵青銅，而輕載低速時(shí)也可選用耐磨鑄鐵。7.8滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介

在螺桿和螺母制建設(shè)有封閉循環(huán)的滾道，在滾道間填充鋼珠，使螺旋副的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，提高傳動(dòng)效率，這種傳動(dòng)稱(chēng)為螺旋傳動(dòng)，又稱(chēng)為滾珠絲杠副。7.8.1

滾珠絲杠的分類(lèi)、特點(diǎn)和應(yīng)用1.滾珠絲杠的分類(lèi)按用途定位滾珠絲杠傳動(dòng)滾珠絲杠通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度和導(dǎo)程控制軸向位移量，稱(chēng)為P類(lèi)滾珠絲杠用于傳動(dòng)動(dòng)力的滾珠絲杠，稱(chēng)為T(mén)類(lèi)滾珠絲杠按循環(huán)方式內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)滾珠絲杠2.滾珠絲杠的特點(diǎn)及應(yīng)用滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)滾動(dòng)摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高啟動(dòng)扭矩接近運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩，工作較平穩(wěn)磨損小且壽命長(zhǎng)，可用調(diào)整裝置調(diào)整間隙，傳動(dòng)精度與剛度均得到提高不具有自鎖性，可將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)滾珠絲杠的缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難在需要防止逆轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)中，要加字所機(jī)構(gòu)承載能力不如滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)大

滾動(dòng)絲杠多用在車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及對(duì)傳動(dòng)精度要求較高的