機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 螺紋 課件

第10章連接1明確螺紋參數(shù)2掌握螺旋副的受力分析、效率和自鎖3了解機(jī)械制造常用螺紋4明確螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件5掌握螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松6明確螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算7了解螺栓的材料和許用應(yīng)力8提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施9了荽螺旋傳動(dòng)10了解鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接及銷聯(lián)接一、螺紋的形成§10－1螺紋參數(shù)d2螺旋線----一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋----一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋螺紋的牙型矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋一般:n≤4雙線螺紋單線螺紋PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:S=nP按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副外螺紋內(nèi)螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋(3)中徑d2

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。βd1d2d(1)大徑d

與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2)

小徑d1

與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4)

螺距P

相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5)

導(dǎo)程S(6)

螺紋升角ψ

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

(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。tanψ=πd2nP

(8)牙側(cè)角

β:牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。

αβψπd2SψS=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P二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2vFπd2Stanρ=F’/FnFFaFFa螺紋的擰松----螺母在F和Fa的聯(lián)合作用下，順著Fa等速向下運(yùn)動(dòng)。螺紋的擰緊----螺母在F和Fa的聯(lián)合作用下，逆著Fa等速向上運(yùn)動(dòng)。一、矩形螺紋β=0o§10－2螺旋副的受力分析、效率和自鎖展開(kāi)中徑d2

圓柱面得一斜面.螺旋副在軸向載荷Fa作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可看作在中徑的水平力F推動(dòng)滑塊(重物)沿螺紋運(yùn)動(dòng)F

----水平推力Fn----法向反力Fa

----軸向載荷F’=fFn----摩擦力f

----摩擦系數(shù)d2FR

----總反力vρ

=tan-1f

----摩擦角=fFn/Fn

=fρ

FnFR定角----由材料確定F’ρ

ψ+ρ

FnFRvFπd2S滑塊在F、FR、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài)d2FFaFψψFa作力多邊形得：F=Fatan(ψ+ρ

)驅(qū)動(dòng)力矩：FaFFR列出力平衡方程：FR+

Fa+F=0∠FRFa=ψ+ρ

FR=(1+f)

Fnψ+ρFa----阻力，F(xiàn)----驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)螺紋擰緊(滑塊上升)時(shí)：FR=

Fn+F’

F’F’----摩擦力,沿斜面朝下。ψFFaψ-ρ

ψρ

FRvFRFa當(dāng)螺紋擰松(滑塊下滑)時(shí)：∠FRFa=ψ-ρ

滑塊在F、FR、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài)作力多邊形可得：

F=Fatan(ψ-ρ

)驅(qū)動(dòng)力矩：d2FFaFFnF’ψ-ρ列出力平衡方程：FR+

Fa+F=0

FFa----阻力，F(xiàn)----驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)’----摩擦力,沿斜面朝下。若ψ>ρ

，則T為正值，其方向與螺母運(yùn)動(dòng)方向相同，是阻力；若ψ≤ρ

，則T為負(fù)值，方向相反，其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母運(yùn)動(dòng)方向相同，成為放松螺母所需外加的驅(qū)動(dòng)力矩。提問(wèn)：當(dāng)ψ≤ρ時(shí)，若沒(méi)有力矩T，螺母在Fa的作用下會(huì)運(yùn)動(dòng)嗎？不會(huì)！--這種現(xiàn)象稱為自鎖。Td2FaFFd2FaFFT螺母α螺桿軸線軸線螺桿螺母FnFa二、非矩形螺紋β≠0o矩形螺紋忽略升角的影響時(shí)有：Fn=Fa當(dāng)β≠0o時(shí)，摩擦力為：摩擦系數(shù)為f的非矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力與摩擦系數(shù)為f’

，的矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。稱ρ’

為當(dāng)量摩擦角FaββFnFa故稱f’

為當(dāng)量摩擦系數(shù)。引入?yún)?shù)f’和ρ’就可象矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)行力的分析。滑塊上升：滑塊下降：非矩形螺旋的自鎖條件：ψ≤ρ’

對(duì)于聯(lián)接螺紋必須滿足自鎖條件0?

10?

20?

30?

40?

50?

20406080100效率η%

定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：當(dāng)ρ’一定時(shí)，效率只是螺紋升角的函數(shù)，由此可以繪出效率曲線.當(dāng)ρ’一定時(shí)，在ψ=45?-ρ’/2

處效率曲線有極大值。對(duì)于傳動(dòng)螺旋，一般?。簩?duì)于聯(lián)接螺紋，必須?。荷沁^(guò)大,制造困難，且效率增高也不明顯。ψ≤ρ’=5.7?ψ三、效率f’=tanρ’=0.1自鎖極限≤25?緊固螺紋區(qū)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，有效功為FaS,

輸入功為2πT?！?0－3機(jī)械制造常用螺紋三角形螺紋普通螺紋α=60?管螺紋α=55?普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。60?Pd粗牙dP細(xì)牙dP細(xì)牙粗牙螺紋應(yīng)用最廣細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高，缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣。應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。用螺紋密封的管螺紋普通細(xì)牙螺紋管螺紋非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁α=55?）用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁α=55?）60?圓錐管螺紋公稱直徑----管子的公稱通徑。強(qiáng)調(diào)與普通螺紋不同55?55?非螺紋密封的管螺紋dd2d1Pdd2d1Pφ2φ梯形螺紋：梯形鋸齒形30o3o30o為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側(cè)角β比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時(shí)，梯形螺紋可消除因摩擦而產(chǎn)生的間隙，應(yīng)用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，但只適合單向傳動(dòng)。鋸齒形螺紋:常用于傳動(dòng)。β=15oβ=3o粗牙普通螺紋的基本尺寸見(jiàn)P136表10-1后面有圖螺紋的基本尺寸：細(xì)牙普通螺紋的基本尺寸見(jiàn)P137表10-2梯形螺紋的基本尺寸見(jiàn)P138表10-3表10-1直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸mm30.52.6752.459公稱直徑（大徑）粗牙細(xì)牙

Dd螺距P中徑D2d2小徑D2d2螺距P40.73.5453.24250.83.5454.1340.350.5615.3504.91881.257.1886.647101.59.0268.3761.25,10.75121.7510.86310.1061.5,1.250.5(14)212.70111.8351.5,116214.70113.835(18)2.516.37615.294202.518.37617.294(20)2.520.37619.29424322.05220.752(27)325.05223.752303.527.72726.2112,1.5,1注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列H=0.866Pd2=d-0.6495Pd1=d-1.0825PD1、d1----內(nèi)、外螺紋小徑D2、d2----內(nèi)、外螺紋中徑D、d

----內(nèi)、外螺紋大徑P----螺距標(biāo)記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑24、螺距3)M24X1.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4DdD2d2D1d1P/2P/430?60?90?表10-2細(xì)牙普通螺紋基本尺寸mm螺距P中徑D2、d2

小徑D1、d10.35d-1+0.773d-1+0.6210.5d-1+0.675d-1+0.4590.75d-1+0.513d-1+0.188

1d-1+0.35d-2+0.9181.25d-1+0.188d-2+0.6471.5d-1+0.026d-2+0.3762d-2+0.701d-3+0.8353d-2+0.052d-4+0.752表10-3梯形螺紋基本尺寸mm標(biāo)記示例：Tr48X8(梯形螺紋，直徑48，螺距8)Ph3=H4ac

第1系列第2系列D2d2D1

螺距螺紋牙高牙頂間隙公稱直徑d中徑內(nèi)螺紋小徑

126.50.590、10085、95d-6d-12105.50.540、70、8038、42、65d-5d-1086.50.548、5246、50d-4d-842.250.2516、2018d-2d-452.750.2524、2822、26d-2.5d-562.250.532、3630、34d-3d-6內(nèi)螺紋外螺紋dPR1R2D1D4H1D2d2d3acac30?

H4R2例10.1計(jì)算粗牙螺紋M10、M30的螺紋升角，并判斷能否自鎖。解：1、由圖及公式Ψ＝arctan(P/πd2)2、ρ’=arctan(f/cosβ)Ρ‘<ψ一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長(zhǎng)度l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;鉸制孔用螺栓l1≈0;螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。d§10－4螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件d一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型螺釘聯(lián)接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：aee雙頭螺柱聯(lián)接聯(lián)接件厚，允許拆裝。§10－4螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1

、e、a與螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接§10－4螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件緊定螺釘二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件LL0d六角頭LdL0小六角頭螺栓的結(jié)構(gòu)形式雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件dL0L1LL1-----座端長(zhǎng)度L0-----螺母端長(zhǎng)度螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺母六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圓螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國(guó)標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母其它螺母：其它螺母：墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。一、

擰緊力矩一般螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋聯(lián)接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋聯(lián)接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)榈拇笮?duì)螺紋聯(lián)接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。T1—克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；T2—克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)軸向力為Fa

或預(yù)緊力（不受軸向載荷）fc—摩擦系數(shù)。無(wú)潤(rùn)滑時(shí)?。篺c=0.15rf—支撐面摩擦半徑。

rf=(dw+d0)/4dd0dwT簡(jiǎn)化公式：

適用于M10~M60的粗牙螺紋，f’=0.15,fc=0.15,

T≈0.2Fad預(yù)緊應(yīng)力：σ=(0.5~0.7)σs§10－5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松FaFa是由聯(lián)接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊

可靠，應(yīng)取：通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。總力矩：設(shè)計(jì)：潘存云測(cè)力矩扳手工程上常采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手來(lái)控制預(yù)緊力的大小。二、

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)。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)。防松的方法1.利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母F彈簧墊圈對(duì)頂螺母定力矩扳手開(kāi)口銷與六角開(kāi)槽螺母串聯(lián)鋼絲2.采用專門(mén)防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈3.其他方法防松1~1.5P用沖頭沖2~3點(diǎn)沖點(diǎn)防松法粘合法防松涂粘合劑已知M12螺紋，σs=240MPa,螺紋間摩擦系數(shù)f=0.1,螺母和支承面間摩擦系數(shù)fc=0.15,螺母支承面外徑dw=160.mm，螺紋孔直徑d0=13mm,擰緊后螺桿拉應(yīng)力達(dá)屈服極限的50%,求擰緊力矩T,并驗(yàn)算能否自鎖。例題：10-2解：（1）求當(dāng)量摩擦系數(shù)和當(dāng)量摩擦角f'=f/cosβ=0.1/cos300=0.115ρ'=arctanf'=6.590（2）求螺紋升角查表10-1M12螺紋，P=1.75mm,d2=10.863mm,d1=10.106mmψ=arctan(1.75/10.863π)=2.940

ψ<ρ'能自鎖。（3）求螺桿總拉力FaFa=πd12/4xσs/2=9625N

（4）求擰緊力矩T＝Fad2/2tan(ψ+ρ')+fcFarf=19.5N.m１、普通螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算２、鉸制孔用螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的主要失效形式：螺栓拉斷螺紋壓潰或剪斷滑扣

因經(jīng)常拆裝螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，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)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。10.6螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓聯(lián)接

裝配時(shí)不須要擰緊強(qiáng)度條件：式中:d1----螺紋小徑，mm例題10-3二、緊螺栓聯(lián)接

裝配時(shí)須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。螺栓受軸向拉力Fa和摩擦力矩T的雙重作用。拉應(yīng)力：FaFa力除以面積1普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算切應(yīng)力：對(duì)于M10~M68的普通螺紋，取d1、d2和ψ的平均值，并取：tanρ’=f’=0.15得：

τ≈0.5σ當(dāng)量應(yīng)力：強(qiáng)度條件：分母為抗剪截面系數(shù)1.受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度螺栓與孔之間有間隙，工作時(shí)預(yù)緊力Fa導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C---可靠性系數(shù)，常取C=1.1~1.3預(yù)緊力Fa

：

f---摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取:

f=0.1~0.15m---結(jié)合面數(shù)上圖m=1,下圖m=2若取f=0.15，C=1.2,m=1,

則：Fa

≥8F→結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2FaFaFaFaFF/2F/22.受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度改進(jìn)措施：

1.采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用2.采用無(wú)間隙的鉸制孔螺栓。設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：p·πD2/4FE=ZpFEFED設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云松弛狀態(tài)受載變形特別注意，軸向載荷：Fa≠F0+FE加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長(zhǎng)δb0→被聯(lián)接件受壓縮短δC0加載FE后:螺栓總伸長(zhǎng)量增加為:總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：

殘余預(yù)緊力減少為：FR

很顯然:FR<F0被聯(lián)接件放松了?δ

+δb0δC0-?δ預(yù)緊狀態(tài)δb0F0F0δC0F0F0FEFEFE

FE設(shè)計(jì)：潘存云FEFEFaFaFa=FE+FRFRFR?δ?δ

§10－7螺栓的材料和許用應(yīng)力一般螺栓----Q215Q235103545重要螺栓----15Cr40Cr30CrMnSi緊螺栓聯(lián)接的受載情況許用應(yīng)力

受軸向載荷,橫向載荷鉸制孔用螺栓受橫向載荷靜載荷變載荷控制預(yù)先緊力時(shí)S=1.2~1.5不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)查表10-7被聯(lián)接件為鋼被聯(lián)接件為鑄鐵[σp]按靜載荷[σp]值降低20%~30%1.25σS[σp]=3.5~5[τ]=σS2~2.5σB[σp]=2.5σS[τ]=SσS[σ]=表10－6螺栓的許用應(yīng)力等級(jí)分布見(jiàn)表10-5表10-7螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)S(不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí))碳素鋼4~33~210~6.56.5

M6~M16M10~M30M6~M16M10~M30合金鋼5~44~2.57.6~55靜載荷變載荷材料表10-5螺栓的力學(xué)性能級(jí)別例10-4表中力學(xué)性能級(jí)別10個(gè)：3.6表示σb=300,σs/σb=0.6§10－8提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式：疲勞斷裂容易斷裂部位：一、降低螺栓總拉伸載荷的Fa變化范圍軸向工作載荷FE的變化范圍:0~FEkb+kckbF0~F0+FE總拉伸載荷的Fa變化范圍:

kb

↓

或

kc↑→Fa變化范圍↓提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施d0.8d0.7dd1.采用柔性結(jié)構(gòu)2.有密封要求時(shí)，采用金屬薄墊片3.或者采用O形密封圈宜采取措施:因密封采用軟墊片將降低被聯(lián)接件的剛度，這時(shí)可采用

設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云二、改善螺紋牙間的載荷分布措施:

采用懸置(均載)螺母。加厚螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。普通螺母加厚螺母螺栓桿螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F5螺栓桿FF螺栓桿螺母體假設(shè)螺母為剛體，則螺紋牙變形與普通螺木相同。但實(shí)際上螺母也是彈性體，受載也被拉長(zhǎng)，變形螺紋牙產(chǎn)生回彈，從而減小兩者螺距變化，使受載均勻。10圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。設(shè)計(jì)：潘存云支承面不平三、減小應(yīng)力集中1.增大過(guò)渡圓角2.切制卸載槽r四、避免或減小附加應(yīng)力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面設(shè)計(jì)：潘存云被聯(lián)接件變形太大五、采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高30%比車削表面處理：氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度?！?0－9螺旋傳動(dòng)作用:將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動(dòng).分類:傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋傳遞動(dòng)力,千斤頂,壓力機(jī)壓力機(jī)傳遞運(yùn)動(dòng),要求精度高.進(jìn)給機(jī)構(gòu).調(diào)整相對(duì)位置.千斤頂設(shè)計(jì)：潘存云調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋螺桿傳動(dòng)1

螺桿轉(zhuǎn)動(dòng),螺母移動(dòng).這種機(jī)構(gòu)占據(jù)空間小，用于長(zhǎng)行程螺桿,但螺桿兩端的軸在和螺母防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。螺桿傳動(dòng)2

螺桿不動(dòng),螺母旋轉(zhuǎn)并移動(dòng).由于螺桿固定不轉(zhuǎn),因而兩端支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但精度不高.如應(yīng)用于某些鉆床工作臺(tái)的升降.螺桿傳動(dòng)3

螺母固定不動(dòng),螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng).這種結(jié)構(gòu)以固定螺母為主要支承,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但占據(jù)空間大.常用于螺旋壓力機(jī)、螺旋起重器、千分尺等.螺桿傳動(dòng)4

螺母轉(zhuǎn)動(dòng),螺桿移動(dòng).螺桿應(yīng)設(shè)置防轉(zhuǎn)裝置和螺母轉(zhuǎn)動(dòng)要設(shè)置軸承均使結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且螺桿運(yùn)動(dòng)時(shí)占據(jù)空間尺寸,故很少應(yīng)用壓力機(jī)

該機(jī)構(gòu)是傳力螺旋，螺母不動(dòng)，螺桿旋轉(zhuǎn)，以傳力為主，一般速度較低，大多間歇工作，通常要求自鎖臺(tái)虎鉗

當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí),螺桿相對(duì)于螺母作螺旋運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的位移帶動(dòng)活動(dòng)鉗口一起移動(dòng).這樣,活動(dòng)鉗口相對(duì)于固定鉗口之間可作合攏或張開(kāi)的動(dòng)作,從而可以?shī)A緊或松開(kāi)工件。千斤頂

該機(jī)構(gòu)是一種傳力螺旋，以傳力為主，用較小的驅(qū)動(dòng)力矩可以產(chǎn)生很大的軸向載荷，螺母固定不動(dòng)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)，一般速度較低，通常要求自鎖。對(duì)螺旋傳動(dòng)的要求:

強(qiáng)度足夠,耐磨,摩擦系數(shù)小.螺桿材料:Q275、45、50鋼，或T12、40Cr、65Mn螺母材料:ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、

ZCuAl10Fe3.失效形式:磨損通常先由耐磨性條件，計(jì)算螺桿直徑和螺母高度，再參照標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋各主要參數(shù)，而后對(duì)可能發(fā)生的其他失效一一校核。一、耐磨性計(jì)算校核公式：p=≤[p]MPa

πd2hzFaFa為軸向力；z為參加接觸的螺紋圈數(shù)；d2為螺紋中徑；h為螺紋的工作高度；[p]為許用壓強(qiáng)。速度v<12m/min4~77~1010~13低速，如人力驅(qū)動(dòng)等10~1815~25-----表10-8螺旋副的許用壓強(qiáng)許用壓強(qiáng)配對(duì)材料鋼對(duì)鑄鐵鋼對(duì)青銅淬火鋼對(duì)青銅錫青銅、錫鉛青銅和鋁青銅令φ=H/d2,H為螺母高度又∵

z=H/P,h=0.5P-----梯形螺紋的工作高度

h=0.75P-----鋸齒形螺紋的工作高度。p=≤[p]πd2hzFa代入上式得螺紋中徑的計(jì)算公式：鋸齒形螺紋：梯形螺紋:φ[p]Fad2

≥0.8mmφ[p]Fad2

≥0.65mmφ=1.2~2.5

整體式螺母2.5~3.5

剖分式螺母一般?。簔≤10求得螺紋中徑后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d和螺距P為了設(shè)計(jì)方便

二、螺桿強(qiáng)度校核螺桿在軸向力和扭矩的作用下，產(chǎn)生拉或壓應(yīng)力及扭切應(yīng)力。強(qiáng)度校核條件：[σ]為螺桿的許用應(yīng)力，d1為螺紋小徑；對(duì)碳素鋼,[σ]=50~80MPa三、螺桿的穩(wěn)定性校核細(xì)長(zhǎng)螺桿受較大軸向壓力時(shí)，可能失穩(wěn)，其臨界載荷Fc與材料、螺桿長(zhǎng)細(xì)比λ=μl/i有關(guān)。系數(shù)含義隨后解釋（1）當(dāng)λ≥100時(shí)：臨界載荷為：Fc=N(μl)2π2EIi螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積A=πd12/4l為螺桿的最大工作長(zhǎng)度；則i=I/A=d1/4μ為長(zhǎng)度系數(shù)，μ=2

----一端固定，一端自由；1

----兩端鉸支；0.75

----一端固定，一端鉸支；E為螺桿的彈性模量,對(duì)于鋼E=2.06×105

MPaI---為危險(xiǎn)截面慣性距:I=πd14/64（2）當(dāng)40<λ<100時(shí)：Fc=(304-1.12λ)

N4πd12對(duì)σB≥370Mpa的碳素鋼，取:Fc=(461-2.57λ)

N4πd12對(duì)σB≥470Mpa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如35、40號(hào)鋼），取:（3）當(dāng)λ<40時(shí)，不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。穩(wěn)定性校核的條件：Fa

≤SFcS為穩(wěn)定性校核的安全系數(shù)，?。篠=2.5~4當(dāng)不滿足條件時(shí)，應(yīng)增大螺紋小徑d1。四、螺紋牙強(qiáng)度的校核防止沿螺母螺紋牙根部剪斷的校核公式為：τ=≤[τ]MPaπDbzFab為螺紋牙根部的寬度，b=0.65P-----梯形螺紋;40MPa-----鑄鐵螺母;[τ]=0.74P-----鋸齒形螺紋。30~40MPa-----青銅螺母。設(shè)計(jì)：潘存云§10－10滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介內(nèi)循環(huán)螺旋在螺旋和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充以滾珠，這樣就使螺旋面的滑動(dòng)摩擦成為滾動(dòng)摩擦。外循環(huán)滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦組成：螺桿、螺母、滾珠返回通道類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)返回通道返回通道不離開(kāi)螺旋表面，每圈有一個(gè)反向器反向器（返回通道）優(yōu)點(diǎn)：1)摩擦損失小、效率在90%以上；缺點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；應(yīng)用實(shí)例：飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人。2)磨損很小，傳動(dòng)精度高；3)不自鎖，可實(shí)現(xiàn)直線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；2)有些機(jī)構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)：潘存云§10－11鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接作用：用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。一、鍵聯(lián)接的類型類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1.平鍵聯(lián)接工作面特點(diǎn)：定心好、裝拆方便。種類普通平鍵導(dǎo)向平鍵間隙軸普通平鍵結(jié)構(gòu)單圓頭(C型)圓頭(A型)方頭(B型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用盤(pán)銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用于軸端普通平鍵應(yīng)用最廣。A型B型C型盤(pán)銑刀起鍵螺孔導(dǎo)向平鍵固定螺釘零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長(zhǎng)度較長(zhǎng)，需用螺釘固定。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。起鍵螺孔固定螺釘表10-9普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-2003、GB1096-2003）

A型B型C型bhR=b/2C×45?或r1LLLbhbtd-tbt1d+t1標(biāo)記實(shí)例：

圓頭普通平鍵(A型):

鍵16×100GB1096-2003

方頭普通平鍵(B型):

鍵B16×100GB1096-2003單圓頭普通平鍵(C型):

鍵C16×100GB1096-2003ddbhC或rLtt1

半徑r續(xù)表10-9鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21〉8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16〉10~12448~452.51.8〉12~175510~563.02.3〉17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25〉22~308718~904.03.3〉30~3810822~1105.03.3〉38~4412828~1405.03.3〉44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4〉50~58161045~1806.54.3〉58~65181150~2007.04.4〉65~75201256~2207.54.9〉75~85221463~2509.05.40.6~0.80.4~0.62.半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。因半圓鍵能在軸槽中擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂槽底面。缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱較大，只適用于輕載聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面設(shè)計(jì)：潘存云3.楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。缺點(diǎn)：定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時(shí)用力打入工作面設(shè)計(jì)：潘存云dd類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。鉤頭是用來(lái)拆卸用的拆卸空間斜度1：100120?~130?在重型機(jī)械中常采用切向鍵----一對(duì)楔鍵組成。裝配時(shí)將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產(chǎn)生的壓力沿切向方向分布，當(dāng)雙向傳遞扭矩時(shí)，需要兩對(duì)切向鍵分布成120~130?。窄面工作面設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云bA型d二、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核鍵的材料：σB≥370Mpa的碳素鋼，常用45鋼。鍵的截面尺寸b、h查表選取，長(zhǎng)度L參照輪轂長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的主要失效形式：壓潰、磨損(動(dòng)聯(lián)接)、剪斷。Lbh/2擠壓強(qiáng)度條件：σp=SFt(d/2)(h/2)lT=≤[σp

]MPa

dhl4T=l=L-bl=LbB型一般不會(huì)出現(xiàn)ld≤[p

]dhl4Tp=對(duì)于導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，計(jì)算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)：鋼125~150100~12060~90表10-10鍵聯(lián)接的許用壓強(qiáng)許用值輪轂材料靜載荷輕微沖擊沖擊載荷性質(zhì)鑄鐵70~8050~6030~45鋼504030[p

][σp

]若強(qiáng)度不足，可采用兩個(gè)鍵按180