機(jī)械設(shè)計(jì)第5章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)(匯總)課件

第5章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)§5－1螺紋§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件§5－3螺紋連接的預(yù)緊§5－5螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算§5－7螺栓的材料和許用應(yīng)力§5－8提高螺栓連接強(qiáng)度的措施§5－9螺旋傳動(dòng)§5－4螺紋連接的防松§5－6螺栓組連接的設(shè)計(jì).精品課件.11、本章主要內(nèi)容包括兩部分：第一部分為螺栓聯(lián)接的設(shè)計(jì)，包括螺栓聯(lián)接的預(yù)緊、強(qiáng)度計(jì)算、螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力分析及提高聯(lián)接強(qiáng)度的措施等；第二部分為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。2、本章特點(diǎn)市內(nèi)容包括螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)兩個(gè)部分。前者屬于聯(lián)接，后者屬于傳動(dòng)。二者在內(nèi)容上雖有一定的聯(lián)系，但在設(shè)計(jì)要求上卻有很大差別。.精品課件.23、本章學(xué)習(xí)要求：

對(duì)于螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)，應(yīng)了解螺紋及螺紋聯(lián)接件的類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場合及有關(guān)的防松方法等，以便在設(shè)計(jì)時(shí)能夠正確地選用。

對(duì)于螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算部分，應(yīng)掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及強(qiáng)度計(jì)算的理論與方法，能正確進(jìn)行螺栓組的受力分析，能較為合理地設(shè)計(jì)出可靠的螺栓組聯(lián)接。對(duì)于螺旋傳動(dòng)部分，主要是掌握螺旋傳動(dòng)性能（效率、自鎖等）對(duì)螺紋選型的要求及主要零件（螺桿、螺母）的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并通過一種基本類型——螺旋起重器的設(shè)計(jì)，了解滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的主要設(shè)計(jì)過程。

重點(diǎn)：

1.各類不同外載荷情況下，螺栓組中各螺栓的受力分析；

2.螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算，尤其是承受軸向拉伸載荷的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。難點(diǎn)：承受傾覆力矩的底板螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)。.精品課件.3學(xué)習(xí)時(shí)注意：1、前四節(jié)是敘述性內(nèi)容，對(duì)于設(shè)計(jì)螺栓是必不可少的基本知識(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合閱讀機(jī)械設(shè)計(jì)手冊學(xué)習(xí)。2、螺紋及螺紋聯(lián)接件大都已標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不太重要的螺紋聯(lián)接一般只需根據(jù)不同情況進(jìn)行選用，不需自行設(shè)計(jì)。對(duì)重要的螺紋聯(lián)接，設(shè)計(jì)計(jì)算也只是確定螺栓危險(xiǎn)截面的直徑（螺紋小徑），螺栓聯(lián)接的其它部分尺寸由標(biāo)準(zhǔn)選定。但是，在個(gè)別特殊情況下，需要自行設(shè)計(jì)某種非標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件。3、螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)主要是螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)工作包括兩部分內(nèi)容：一是正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過受力分析找出受力最大的螺栓；二是按照單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算公式來設(shè)計(jì)這個(gè)受力最大螺栓的尺寸，其余螺栓則按同樣尺寸選用。.精品課件.4復(fù)習(xí)思考題機(jī)械聯(lián)接可分哪兩大類？靜聯(lián)接又可分為哪兩類？根據(jù)什么條件劃分？選用它們時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？設(shè)計(jì)聯(lián)接時(shí)，一般應(yīng)考慮哪些因素？當(dāng)一個(gè)聯(lián)接中包含多個(gè)危險(xiǎn)截面或工作面時(shí)，為什么要按最薄弱的部位來決定聯(lián)接的尺寸？在具體的機(jī)器上找出幾種聯(lián)接，分析一下為什么要在那個(gè)部位采用那種聯(lián)接，你認(rèn)為采用哪種聯(lián)接最為合適？為什么？.精品課件.5聯(lián)接被聯(lián)接件聯(lián)接件聯(lián)接被聯(lián)接件與聯(lián)接件的組合.精品課件.6

聯(lián)接的類型和應(yīng)用聯(lián)接的類型一、不可拆聯(lián)接破壞聯(lián)接件或被聯(lián)接件方能拆卸的聯(lián)接。鉚接、焊接、粘接、過盈配合聯(lián)接。二、可拆聯(lián)接無需破壞零件方可拆卸的聯(lián)接。螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接。.精品課件.7聯(lián)接件預(yù)制孔＋鉚釘鉚合鉚接特點(diǎn)：工藝簡單，可靠，耐沖擊；笨重，勞動(dòng)條件差。應(yīng)用：目前用于橋梁、飛機(jī)制造。聯(lián)接的類型和應(yīng)用.精品課件.8被聯(lián)接件局部熔融＋熔化焊條填充焊縫冷卻焊接特點(diǎn)：重量輕，強(qiáng)度高，工藝簡單。殘存焊接應(yīng)力。應(yīng)用：廣泛，單件生產(chǎn)周期短，成本低。聯(lián)接的類型和應(yīng)用.精品課件.9粘合劑＋被聯(lián)接件粘合劑固化粘接特點(diǎn)：重量輕，耐腐蝕，密封好，適用于不同材料。要求有一定粘接面積。應(yīng)用：應(yīng)用于金屬三十多年歷史。聯(lián)接的類型和應(yīng)用.精品課件.10粘接應(yīng)用例粘接的蝸輪被聯(lián)接件粘接表面涂膠粘劑，經(jīng)固化。粘接的管道粘接的管件聯(lián)接的類型和應(yīng)用.精品課件.11被聯(lián)接件（包容件與被包容件）間存在過盈量，二者裝配后產(chǎn)生壓力，工作時(shí)靠摩擦力傳遞載荷。過盈配合聯(lián)接特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，定心性好，對(duì)軸無削弱，耐沖擊性能好。表面精度要求高。過盈量小時(shí)用壓入法裝配，大時(shí)用溫差法裝配。應(yīng)用：輕載，定心要求高，不能對(duì)軸有削弱之場合。過盈量壓入法，溫差法聯(lián)接的類型和應(yīng)用.精品課件.12螺紋聯(lián)接被聯(lián)接件＋螺紋緊固件（擰緊）。聯(lián)接的類型和應(yīng)用.精品課件.13鍵聯(lián)接被聯(lián)接件＋鍵（定位，傳遞扭矩）聯(lián)接的類型和應(yīng)用.精品課件.14銷聯(lián)接被聯(lián)接件＋銷（定位，傳遞不大的載荷）。聯(lián)接的類型和應(yīng)用.精品課件.15潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成§5－1螺紋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)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋.精品課件.16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.精品課件.17潘存云教授研制螺紋的牙型矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.18潘存云教授研制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潘存云教授研制左旋螺紋.精品課件.19潘存云教授研制潘存云教授研制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≤4PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:S=n

P單線螺紋多線螺紋.精品課件.20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.精品課件.21潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.22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)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng).精品課件.23連接螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.24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)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋.精品課件.25潘存云教授研制圓柱螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制管螺紋.精品課件.26ψ潘存云教授研制(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。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tanψ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

αβψπd2SS=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/2(8)接觸高度

h

內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h.精品課件.27

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?螺紋的精度等級(jí):A級(jí)B級(jí)C級(jí)公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場合受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的連接用于一般連接，最常用粗牙螺紋應(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)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙dP細(xì)牙dP細(xì)牙.精品課件.28潘存云教授研制潘存云教授研制梯形螺紋：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、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基本尺寸見后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊）。螺紋的基本尺寸：.精品課件.29潘存云教授研制直徑與螺距、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

D

d

螺距P

中徑D2d2小徑D2d2螺距P

40.73.5453.24250.83.5454.1340.350.5615.3504.91881.257.1886.647101.59.0268.3761.25,10.75121.7510.86310.1061.5,1.250.5(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=0.866P

d2=d-0.6495P

d1=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)M24×1.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4D

dD2

d2D1

d1P/2P/430?60?90?.精品課件.30潘存云教授研制

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+0.1881d-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.精品課件.31潘存云教授研制潘存云教授研制

梯形螺紋基本尺寸mm標(biāo)記示例：Tr48×8(梯形螺紋，直徑48，螺距8)P

h3=H4

ac

第1系列第2系列D2d2

D1

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.精品課件.32潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dd2d1P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dd2d1Pφ2φ.精品課件.33§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長度l1鉸制孔用螺栓靜載荷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≈d;螺紋伸出長度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到被連接件邊緣的距離e=d+(3~6)mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制d孔與螺桿之間留有間隙潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.34潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型螺釘連接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：aee雙頭螺柱連接

連接件厚，允許拆裝。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)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難?！?－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件d.精品課件.35潘存云教授研制一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型螺釘連接雙頭螺柱連接緊定螺釘連接緊定螺釘§5－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件潘存云教授研制.精品課件.36潘存云教授研制潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭LdL0小六角頭.精品課件.37dL0L1LL1

——座端長度L0

——螺母端長度二、螺紋緊固件螺紋緊固件雙頭螺柱螺栓.精品課件.38二、螺紋緊固件螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓.精品課件.39潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺紋緊固件潘存云教授研制地腳螺栓潘存云教授研制起吊螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋連接T型螺栓.精品課件.40二、螺紋緊固件螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標(biāo)羅列有６０余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋連接六角螺母六角扁螺母六角厚螺母潘存云教授研制圓螺母.精品課件.41潘存云教授研制其它螺母：.精品課件.42潘存云教授研制其它螺母：.精品課件.43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。專用螺紋連接.精品課件.44§5－3螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。

一、概述一般螺紋連接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)轭A(yù)緊力的大小對(duì)螺紋連接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。碳素鋼螺栓：F0≤(0.6~0.7)σsA1合金鋼螺栓：F0≤(0.5~0.6)σsA1A1——危險(xiǎn)截面積，A1≈πd21/4.精品課件.45二、

擰緊力矩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)預(yù)緊力為F0

或預(yù)緊力（不受軸向載荷）fc——摩擦因子。無潤滑時(shí)取fc=0.15Rf——支撐面摩擦半徑。rf=(dw+d0)/4簡化公式

適用于M10~M60的粗牙螺紋，f’=0.15,fc=0.15,

T≈0.2F0dFa是由連接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊

可靠，應(yīng)?。嚎偭?/p>

注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用大于M12的螺栓。Fad0dT.精品課件.46測力矩扳手預(yù)緊力控制方法:連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，連接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓連接，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)。F定力矩扳手通常螺紋連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。(1)憑手感經(jīng)驗(yàn)(2)測力矩扳手(3)定力矩扳手(4)測定伸長量潘存云教授研制LSLMLS.精品課件.47尼龍圈鎖緊螺母連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，連接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓連接，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彈簧墊圈對(duì)頂螺母§5－3螺紋連接的防松防松——防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。.精品課件.48開口銷與六角開槽螺母串聯(lián)鋼絲2.采用專門防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.49沖點(diǎn)防松法3.其它方法防松1~1.5P用沖頭沖2至3點(diǎn)粘合法防松涂粘合劑.精品課件.50§5－5螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓連接的主要失效形式滑扣

因經(jīng)常拆裝受拉螺栓塑性變形螺紋部分疲勞斷裂受剪螺栓剪斷壓潰螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸——軸向變載荷斷裂.精品課件.51潘存云教授研制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，螺栓連接的計(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。一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件式中d1——螺紋小徑mm，[σ]——許用應(yīng)力二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算FaFa力除以面積設(shè)計(jì)公式裝配時(shí)需要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接3.承受工作剪力的緊螺栓連接裝配時(shí)不須要擰緊.精品課件.52螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。拉應(yīng)力1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力對(duì)于M10~M64的普通鋼制螺紋，可?。篢anρ’≈f‘=0.17，d2/d1=1.04~1.08,tanρ’≈0.5得：

τ≈0.5σ分母為抗剪截面系數(shù)計(jì)算應(yīng)力由此可見，對(duì)于M10~M64普通螺紋的鋼制緊螺栓連接，在擰緊時(shí)，雖然同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)，可以只考慮拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將預(yù)緊力增大30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。強(qiáng)度條件.精品課件.53潘存云教授研制潘存云教授研制當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，預(yù)緊力F0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F0

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F0

≥8F→結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0.精品課件.54潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制FF/2F/2潘存云教授研制D2.受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接改進(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)采用無間隙的鉸制孔用螺栓。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pπD2/4F

=ZpFF.精品課件.55潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制

預(yù)緊狀態(tài)潘存云教授研制特別注意，軸向載荷：F2≠

F0+F加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長λb→被連接件受壓縮短λm加載F

后:螺栓總伸長量增加為總拉力為被連接件壓縮量減少為

殘余預(yù)緊力減少為F1

很顯然F1<F0被連接件放松了?λ+λbλm-?λF0F0受載變形松弛狀態(tài)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F2F2F2=F+F1F1F1FFλmλb?λ?λ

F0F0.精品課件.56潘存云教授研制潘存云教授研制λb?λ連接件變形力螺栓變形力?Fb?Fm螺栓變形力F2F1FF0F0F0λbarctanCbarctanCmλmλm.精品課件.57力螺栓變形arctanCb潘存云教授研制——相對(duì)剛度系數(shù)F=?Fb+?Fm=(Cb+Cm

)?λ

δCb+CmCbF2=F0+FCb+CmCbF1=F0–F

1-F1=F0-?F=F0

-Cm

?λ

F2=F0

+?Fb=F0

+Cb

?λCb+CmF?λ=FF2?FbF0?λ代入得：表5－4螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)墊片類型金屬墊片或無墊片皮革銅皮石棉橡膠0.2~0.30.70.80.9Cb+CmCb?FmF1.精品課件.58靜強(qiáng)度條件重要場合的螺栓連接，還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)公式當(dāng)工作拉力在0~F之間變化時(shí)，螺栓所受總拉力在F0

~F2之間變化。F2

F0

θm

θbF若不考慮摩擦力矩的影響，有.精品課件.59DI因?yàn)棣襪in=const,應(yīng)力工作點(diǎn)M落在ODGI區(qū)域內(nèi)，依據(jù)疲勞強(qiáng)度理論有其中σ-1tc——螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限。疲勞極限σ-1

σ-1tc10160~220120~150Q215170~220120~16035220~300170~22045250~340190~25040Cr320~440240~340材料Ψσ——材料特性系數(shù)碳素鋼ψσ

=0.1~0.2合金鋼ψσ

=0.3~0.3σminσ-1eσ-1σaσmOCAσSGMM’3Kσ

——綜合影響系數(shù)S

——安全系數(shù)見下頁.精品課件.60潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)S

碳素鋼5~44~2.52.5~2碳素鋼12.5~8.58.58.5~12.5M6~M16M16~M30M30~M60M16~M16M16~M30M30~M60不控制預(yù)緊力的計(jì)算控制預(yù)緊力的計(jì)算受載類型靜載荷變載荷松螺栓連接1.2~1.7合金鋼5.7~55~3.43.4~3合金鋼10~6.86.86.8~101.2~1.51.2~1.5(Sa=2.5~4)鋼：Sτ=2.5，Sp=1.25鋼：Sτ=3.5~5，Sp=1.5鑄鐵：Sp=2.0~2.5鑄鐵：Sp=2.5~3鉸制孔用螺栓連接受軸向及橫向載荷的普通螺栓連接緊螺栓連接.精品課件.61潘存云教授研制潘存云教授研制

這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在連接接合面處，螺栓桿則受剪切。3．承受工作剪力的緊螺栓連接螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為F——螺栓所受的工作剪力，單位為N；Lmin鉸制孔用螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使Lmin≥1.25d0d0——螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin——螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm。.精品課件.62§5－6螺栓組連接的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和連接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式?！鵀榱吮阌诩庸ぶ圃旌蛯?duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接接合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對(duì)稱的簡單幾何形狀

圓形

圓環(huán)形

矩形

矩形框

三角形.精品課件.63潘存云教授研制▲螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理FF(1)對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置８個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理(2)當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。.精品課件.64潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dhD▲螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間(3)當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗剪零件來承受橫向載荷。潘存云教授研制潘存云教授研制60?CCEE60?扳手空間的尺寸見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB潘存云教授研制.精品課件.65對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。t0潘存云教授研制螺栓間距t0工作壓力/MPa7d5d

4.54d3.53dt0/mm≤1.61.6~44~1010~1616~2020~30d▲為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應(yīng)相同.精品課件.66潘存云教授研制支承面傾斜采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平保證被連接件，螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直。對(duì)于在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座。當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈等。▲避免螺栓承受附加的彎曲載荷切削加工支承面支承面傾斜潘存云教授研制.精品課件.67二、螺栓組連接的受力分析受力分析的目的:

根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。受力分析時(shí)所作假設(shè):

(1)所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同；(3)受載后連接接合面仍保持為平面。受力分析的類型：(2)螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受軸向載荷受傾覆力矩M.精品課件.68（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為（2）對(duì)于普通螺栓連接，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有式中z為螺栓數(shù)目。

圖示為由四個(gè)螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組連接。1．受橫向載荷的螺栓組連接Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks=1.1~1.3。潘存云教授研制鉸制孔螺栓F∑F∑F∑F∑潘存云教授研制普通螺栓或.精品課件.69潘存云教授研制TO潘存云教授研制O采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時(shí)的受力情況是不同的。2．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩T。采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩T。TrmaxFmaxr1fF0fF0r2riFi假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓的剪切變形量與距離成正比，F(xiàn)=Kri剪切力與距離r的比值為常數(shù).精品課件.70潘存云教授研制D3．受軸向載荷的螺栓組連接若作用在螺栓組上軸向總載荷FΣ作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，當(dāng)連接要有保證的殘余預(yù)緊力為F1時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷F2為F2=F1+FpF∑FF.精品課件.71潘存云教授研制潘存云教授研制4．受傾覆力矩的螺栓組連接

傾覆力矩M作用在連接接合面的一個(gè)對(duì)稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預(yù)緊力F0且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用M后，接觸面繞0-0線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進(jìn)一步壓縮。單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為F1F0

F0

σp

(

F

0引起)F2mσp2(

F1m引起)σp1(

F1引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi

Li

假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。螺栓承受的載荷與距離成正比.精品課件.72潘存云教授研制F1m

強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力Fm

F2m

F1

F

F2

C2

單個(gè)螺栓的受力分析Om

力變形Ob

作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即未加傾覆力矩時(shí)，工作點(diǎn)在A?！芃i=0施加傾覆力矩M時(shí)，左邊的螺栓，工作點(diǎn)移至B1

和C1

右邊的螺栓，工作點(diǎn)移至B2

和C2

左邊螺栓總拉力增加，右邊螺栓總拉力減小。F2

F2m

C1

B2

B1

求得最大工作載荷A

F0

.精品課件.73螺栓的總拉力為防止接合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求連接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力材料鋼鑄鐵混凝土磚(水泥漿縫)木材[σ]p(MPa)0.8σS(0.4~0.5)σB2.0~3.01.5~2.02.0~4.0直接引用前面的結(jié)論.精品課件.74§5－7螺栓的材料和許用應(yīng)力一、螺紋連接件材料螺栓、螺柱、螺釘常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；特殊用途(防磁、導(dǎo)電):特殊鋼、銅合金、鋁合金等。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為10級(jí)。3.64.64.85.6586.88.89.810.912.9作為標(biāo)準(zhǔn)零件，螺紋連接件是按其性能等級(jí)選用的。對(duì)于一定性能等級(jí)的螺紋連接件應(yīng)具備一定的強(qiáng)度極限。沖擊振動(dòng)場合用：15Cr、40Cr、30CrMnSi等合金鋼。普通墊圈：Q235、15、35彈簧墊圈：

65Mn.精品課件.75選用原則：一般用途：通常選用4.8級(jí)左右的螺栓，重要場合：要選用高的性能等級(jí)，如在壓力容器中常采用8.8級(jí)的螺栓。螺母的性能等級(jí)分為7級(jí)。456891012.精品課件.76二、螺紋連接件的許用應(yīng)力

螺紋連接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)(靜、變載荷)、裝配情況(松、緊連接)、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。許用拉應(yīng)力許用切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力被連接件為鋼被連接件為鑄鐵Sτ,Sp——安全系數(shù)，其取值詳見下頁表。.精品課件.77潘存云教授研制螺栓連接的安全系數(shù)S

碳素鋼5~44~2.52.5~2碳素鋼12.5~8.58.58.5~12.5M6~M16M16~M30M30~M60M16~M16M16~M30M30~M60不控制預(yù)緊力的計(jì)算控制預(yù)緊力的計(jì)算受載類型靜載荷變載荷松螺栓連接1.2~1.7合金鋼5.7~55~3.43.4~3合金鋼10~6.86.86.8~101.2~1.51.2~1.5(Sa=2.5~4)鋼：Sτ=2.5，Sp=1.25鋼：Sτ=3.5~5，Sp=1.5鑄鐵：Sp=2.0~2.5鑄鐵：Sp=2.5~3鉸制孔用螺栓連接受軸向及橫向載荷的普通螺栓連接緊螺栓連接.精品課件.78§5－8提高螺栓連接強(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F2的變化范圍軸向工作載荷F的變化范圍0~FCb+CmCbF0~F0+F總拉伸載荷的F2變化范圍

Cb

↓

或

Cm

↑→F2變化范圍?F

↓提高螺栓連接強(qiáng)度的措施有哪些呢？

以螺栓連接為例，螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，因此，提高螺栓的強(qiáng)度，將大大提高連接系統(tǒng)的可靠性。65%20%15%.精品課件.79潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F0

θm

θb措施一：降低螺栓剛度（

C’b<Cb,θ’b

<θb

）措施二：提高被連接件剛度（C’m

>Cm,θ’m

>θm

）

措施三：綜合措施（

C’b

<Cb,C’m

>Cm,F’0

>F0

）?FFF1

F2

F’2F’?F

θ’m

F’1θ’

bF’0θm

雖然F’=F?F’<?F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小但有?F’<?F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小F’=FF’=F，F(xiàn)’1

=F1?F’<?F前兩種措施會(huì)導(dǎo)致殘余預(yù)緊力減小，使密封性能降低。為保證可靠工作，可適當(dāng)增大預(yù)緊力。F’2F’

?F’F’1

θ’b

F0

θm

θb?FFF1

F2

F’F’1?F’F0

θb?FFF1

F2

θm

.精品課件.80dd潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制0.8d0.7d采用柔性結(jié)構(gòu)：加彈性元件、或采用柔性螺栓。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連接件的剛度，這時(shí)可采用.精品課件.81潘存云教授研制普通螺母二、改善螺紋牙間的載荷分布措施:

采用均載螺母加厚螺母不能提高連接強(qiáng)度！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潘存云教授研制螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F510圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。螺栓桿F潘存云教授研制螺栓桿F螺母體均載螺母均載原理螺母和螺桿均為拉伸變形，有助于減小兩者螺距變化，使受載均勻。加厚螺母.精品課件.82潘存云教授研制10~15?懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母10~15?內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理相同螺母也受拉內(nèi)斜螺母因力的作用點(diǎn)外移可使載荷較大的頭幾圈螺紋牙容易變形，使載荷上移而改善載荷分布不均。均載元件懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母都是改變螺母旋合部分的變形性質(zhì)，使之和螺栓變形性質(zhì)相同，均為拉伸變形，從而使螺紋牙上載荷分布趨于均勻；鋼絲螺套加工復(fù)雜，僅限于用在重要場合或大型連接。.精品課件.83潘存云教授研制采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制三、減小應(yīng)力集中1.增大過渡圓角2.切制卸載槽r四、避免或減小附加應(yīng)力3.卸載過渡結(jié)構(gòu)要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。潘存云教授研制支承面不平切削加工支承面潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.84五、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。球面墊圈采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的裝配精度。潘存云教授研制腰環(huán)螺栓潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.85復(fù)習(xí)思考題1.常用的螺紋有哪幾類？它們各有什么特點(diǎn)？其中哪些已標(biāo)準(zhǔn)化？2.例舉常用的螺紋聯(lián)接零件,螺紋聯(lián)接有哪幾種基本類型？各適用于什么場合？3.螺紋聯(lián)接為什么要預(yù)緊？預(yù)緊力的大小如何保證？4.螺紋聯(lián)接常用的防松方法有哪幾種？它們是如何防松的？其可靠性如何？5.在受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接中，什么情況下宜采用鉸制孔用螺栓？6.什么叫螺栓剛度？什么叫被聯(lián)接件剛度？7.在受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接中，地基和螺栓的剛度對(duì)載荷的分配有什么影響？8.受拉伸載荷作用的緊螺栓聯(lián)接中，為什么總載荷不是預(yù)緊力和拉伸載荷之和？9.提高螺栓剛度的措施有哪些？這些措施中哪些主要是針對(duì)靜載荷？哪些主要是針對(duì)變載荷？10.為什么有些汽缸蓋聯(lián)接螺栓采用細(xì)腰結(jié)構(gòu)的長螺栓？11.螺紋聯(lián)接的常用材料是什么？對(duì)螺栓和螺母的材料有什么要求？.精品課件.86已知：支架和底板用2個(gè)受拉螺栓連接。支架和底板的材料為HT200、螺栓的材料為Q235，支架重量不計(jì)。P=3000N、α＝30°、A＝200mm、B＝50mm、2l＝250mm、H1＝300mm、H2＝200mm、C＝60mm，試設(shè)計(jì)此螺栓連接。

習(xí)題課：螺栓連接設(shè)計(jì)實(shí)例.精品課件.87分析：此螺栓組采用受拉螺栓、并有軸向工作載荷，設(shè)計(jì)公式如下：其中受力最大螺栓的總拉力F2、螺栓的許用拉應(yīng)力[σ]為未知量。[σ]通過查表得到，F(xiàn)2通過受力分析獲得。

為計(jì)算方便，我們采用后一公式求F2。則首先應(yīng)求出受力最大螺栓的工作載荷Fmax和預(yù)緊力F0。一、螺栓組連接受力分析.精品課件.88力系簡化2.受力最大螺栓工作拉力Fmax.精品課件.893、分析可能的失效形式強(qiáng)度不滿足在橫向載荷R的作用下，支架有向下滑移的可能在軸向載荷Q的和傾覆力矩M的作用下，結(jié)合面上部可能離縫；在軸向載荷Q的和傾覆力矩M的作用下，支架或底板下部被壓潰。.精品課件.904、確定F0＝？（2）不滑移條件（1）不離縫條件.精品課件.91把相關(guān)數(shù)據(jù)代入①、②式：取F0＝8539N5、計(jì)算F2.精品課件.92二、螺栓參數(shù)確定

按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)，選用螺紋公稱直徑d=12mm（螺紋小徑的=10.106mm〉9.7mm）.精品課件.93一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用調(diào)整螺旋靜壓螺旋類型運(yùn)動(dòng)形式有§5－9螺旋傳動(dòng)螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)刀架按用途分傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋按摩擦性質(zhì)分傳遞動(dòng)力傳遞運(yùn)動(dòng),要求精度高調(diào)整相對(duì)位置應(yīng)用實(shí)例為車床刀架溜板.精品課件.94潘存云教授研制潘存云教授研制調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋.精品課件.95應(yīng)用實(shí)例

起重設(shè)備（千斤頂）鍛壓機(jī)械(壓力機(jī))潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.96應(yīng)用實(shí)例

工件夾緊裝置(鋸床)潘存云教授研制潘存云教授研制.精品課件.97應(yīng)用實(shí)例

潘存云教授研制鉗工虎鉗潘存云教授研制千分尺.精品課件.98整體螺母組合螺母剖分螺母螺母結(jié)構(gòu)潘存云教授研制組合螺母潘存云教授研制調(diào)整楔快固定螺釘調(diào)整螺釘二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料

滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動(dòng)的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。1.結(jié)構(gòu)潘存云教授研制剖分螺母.精品課件.99潘存云教授研制螺旋副材料要求：足夠的強(qiáng)度、耐磨性、摩擦因子小2.滑動(dòng)螺旋的材料螺桿材料:Q257、45、50鋼，或T12、40Cr、65Mn螺母材料:ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3.螺桿-螺母材料滑動(dòng)速度m/min許用壓力/MPa摩擦因子低速18~25≤311~186~127~10>151~2

淬火鋼－青銅

鋼－青銅

鋼－鑄鐵

鋼－鋼

6~1210~130.06~0.08

<2.413~18

6~124~7

低速7.5~130.11~0.170.08~0.1

0.12~0.15

滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力[p]及摩擦因子

.精品課件.100潘存云教授研制三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算承受載荷:

轉(zhuǎn)矩、軸向力設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按耐磨損確定直徑，選擇螺距校核螺桿、螺母強(qiáng)度等。主要失效形式:

螺牙的磨損滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力許用應(yīng)力/MPa螺旋副材料螺桿鋼

[σＳ]/(3~5)螺母青銅

40~6030~40鑄鐵

45~5540鋼

(0.1~0.2)[σ]0.6[σ][σ][σb][τ]注：1)σs

為材料的屈服極限；

2)載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值。.精品課件.101對(duì)螺旋傳動(dòng)的要求:

強(qiáng)度足夠,耐磨,摩擦因子小.螺桿材料:Q257、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)生的其它失效一一校核。耐磨性計(jì)算校核公式：影響磨損的原因很多，目前還沒有完善的計(jì)算方法，通常是限制螺紋接觸處的壓強(qiáng)。p=≤[p]

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-----

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.精品課件.102潘存云教授研制螺桿α許用壓強(qiáng)螺母設(shè)計(jì)方法和步驟1．耐磨性計(jì)算

滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力，其強(qiáng)度條件：令φ=H/d2

，又因?yàn)閔=0.5P－矩形、梯形螺紋的工作高度

h=0.75P－鋸齒形螺紋的工作高度。代入上式得螺紋中徑的計(jì)算公式：校核公式：p=πd2huFF——軸向力；=≤[p]

πd2hHFP顯然有：

u=H/Pu——螺紋工作圈數(shù)d2——螺紋中徑；h——螺紋的工作高度;H——螺母高度;hPHD2d2P——螺距;F/uF.精品課件.103鋸齒形螺紋φ[p]Fd2

≥0.65φ=1.2~2.5

整體式螺母2.5~3.5

剖分式螺母一般取u≤10梯形螺紋φ[p]Fd2

≥0.8φ值越大，螺母越厚，螺紋工作圈數(shù)越多。依據(jù)計(jì)算出的螺紋中徑，按螺紋標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的直徑和螺距。驗(yàn)算若不滿足要求，則增大螺距。對(duì)有自鎖性要求的螺旋傳動(dòng)，應(yīng)校核自鎖條件：螺紋中徑的計(jì)算公式.精品課件.1042．螺桿的強(qiáng)度計(jì)算

對(duì)于受力比較大的螺桿，需根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力螺桿的強(qiáng)