螺纹联接与螺旋传动wjm

1、螺纹的线数和旋向螺纹的线数和旋向 5.1.2 螺纹副的受力关系、效率和自锁螺纹副的受力关系、效率和自锁 圆周力：拧紧时圆周力：拧紧时 松开时松开时 效率：拧紧时效率：拧紧时 松开时松开时 tan() t FF tan() t FF tan tan() tan() tan 自锁条件自锁条件 式中式中: -当量摩擦角当量摩擦角 f arctan 当量摩擦系数当量摩擦系数 cos f f F-轴向力轴向力, N f-摩擦系数摩擦系数 5.1.3 常用螺纹的特点和应用常用螺纹的特点和应用 对螺纹的要求：对螺纹的要求： 足够的强度和良好的工艺性足够的强度和良好的工艺性 联接螺纹：联接螺纹：自锁自锁 管管

2、 螺螺 纹：纹：紧密性、气密性紧密性、气密性 传动螺纹：传动螺纹：效率高效率高 调整螺纹：调整螺纹：精度高精度高 起重螺纹：起重螺纹：效率高、自锁性好效率高、自锁性好 螺纹的分类：螺纹的分类： 按牙形：按牙形：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形 螺纹、管螺纹螺纹、管螺纹 按母体形状：按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹圆柱螺纹、圆锥螺纹 1 、普通螺纹、普通螺纹(代号：代号：M GB 192-81) 特点：特点：螺纹的牙型角螺纹的牙型角 =2 =60 。因牙型角。因牙型角 大，大， 所以当量摩擦系数大，自锁性能好，主要用于所以当量摩擦系数大，自锁性能好，主要

3、用于 连接。连接。 细牙螺纹与粗细牙螺纹与粗 牙螺纹的比较牙螺纹的比较 粗牙：粗牙：常用常用 细牙的缺点：细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣。牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣。 细牙：细牙：自锁性能更好。常用于承受冲击、振动及变自锁性能更好。常用于承受冲击、振动及变 载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置中。载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置中。 2 、矩形螺纹矩形螺纹 特点：特点： 牙形为正方形，牙形为正方形， =0 ，所以效率高，用于传动，所以效率高，用于传动, , 牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替。牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替。 3 、梯形螺纹、梯形螺纹 (代号：代号：

4、T 特点：特点： =2 =30 。比矩形螺纹效率略低。比矩形螺纹效率略低。 牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母可消除牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母可消除 间隙，在螺旋传动中有广泛应用。间隙，在螺旋传动中有广泛应用。 r GB 192-81) 4、 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 (代号：代号：S JB 923-66) 特点：特点：工作边工作边 =3 ，非工作边，非工作边 =30 ，便于加工。，便于加工。 它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点, , 能承受较大的载荷能承受较大的载荷, ,但只能用于单向传动。但只能用于单向传动。 5

5、 、圆柱管螺纹、圆柱管螺纹 特点：特点：用于管件连接的三角螺纹，用于管件连接的三角螺纹， =55 可在密封面间加填料等来密封，密封性好，适用于可在密封面间加填料等来密封，密封性好，适用于 压强在压强在1.61.6MPaMPa以下的连接。以下的连接。 6、 圆锥螺纹圆锥螺纹 特点：特点：螺纹均布在锥度为螺纹均布在锥度为1:16的管上的管上, =55 或或60 螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好，适螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好，适 用于高温、高压的连接。用于高温、高压的连接。 7、 其它螺纹其它螺纹 主要用于金属薄板的连接主要用于金属薄板的连接 普通螺栓连接普通螺栓连

6、接 绞制孔螺栓连接绞制孔螺栓连接 普通螺栓连接普通螺栓连接 螺栓和孔壁有间隙孔螺栓和孔壁有间隙孔 的加工精度低。的加工精度低。 绞制孔螺栓连接绞制孔螺栓连接 螺杆与孔用过渡配合，螺杆与孔用过渡配合， 承受轴向载荷孔需精承受轴向载荷孔需精 制。制。 可起定位作用。可起定位作用。 5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件 5.2.1 螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型 1、 螺栓连接螺栓连接 特点：特点：被连接件不宜做成通孔。被连接件不宜做成通孔。 不宜经常拆卸。不宜经常拆卸。 拧入深度：拧入深度： 铜或青铜：铜或青铜：H=d 铸铸 铁：铁：H=1.251.5

7、d 铝铝 合合 金：金： H=1. 52.5d 2、 螺钉连接螺钉连接 特点：特点：被连接件不宜做被连接件不宜做 成通孔又需要经常拆卸成通孔又需要经常拆卸 或用螺钉无法安装。或用螺钉无法安装。 拧入深度：拧入深度： 铜或青铜：铜或青铜：H=d 铸铸 铁：铁：H=1.251.5d 铝铝 合合 金：金： H=1. 52.5d 3、双头螺柱连接、双头螺柱连接 4 、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接 旋入被连接件的螺纹旋入被连接件的螺纹 孔中，顶住另一被连孔中，顶住另一被连 接件的表面或凹坑。接件的表面或凹坑。 固定两个零件或传递固定两个零件或传递 不大的力矩。不大的力矩。 5、其它特殊结构的螺纹连接 地脚

8、螺栓吊环螺钉 T型槽螺栓 5.2.2 标准螺纹连接件标准螺纹连接件 制造精度分为制造精度分为A、B、C三级，三级，A级最高，用于重要连级最高，用于重要连 接。接。C级用于一般连接。级用于一般连接。 各种螺栓各种螺栓 双头螺柱双头螺柱 各种螺钉各种螺钉 各种螺钉各种螺钉 紧定螺钉的头部紧定螺钉的头部 和末端和末端 各种螺母与垫片各种螺母与垫片 5.2.3 螺纹连接零件常用材料和机械性能等级螺纹连接零件常用材料和机械性能等级 1、常用材料：、常用材料： 普通连接：普通连接： 普通碳素结构钢和优质碳素结构钢，如普通碳素结构钢和优质碳素结构钢，如:Q215、 Q235和和10、15、35、45号钢。号

9、钢。 变载荷或有冲击、振动的重要连接：变载荷或有冲击、振动的重要连接： 合金钢，如合金钢，如: 40 Cr、15MnVB、30CrMnSi。 螺母材料一般较相配合的螺栓的硬度低螺母材料一般较相配合的螺栓的硬度低2040HBS， 以减少螺栓磨损以减少螺栓磨损。 2、螺栓、螺钉、螺柱、螺母性能等级、螺栓、螺钉、螺柱、螺母性能等级 5.3 螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧 1、预紧的作用：、预紧的作用： 预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F的的 作用，以防止连接受载后被连接件之间出现间隙或横作用，以防止连接受载后被连接件之间出现间隙或横 向滑移。预紧也可

10、以防松。向滑移。预紧也可以防松。 2、控制预紧力的目的：、控制预紧力的目的： 预紧力过大，会使连接超载。预紧力过大，会使连接超载。 预紧力不足，可能导致连接失效。预紧力不足，可能导致连接失效。 重要的螺栓应控制预紧力。重要的螺栓应控制预紧力。 拧紧螺母时的力矩和预紧力拧紧螺母时的力矩和预紧力 3、拧紧力矩和预紧力的计算、拧紧力矩和预紧力的计算 21 TTT 2 )tan( 2 1 d FT 2 0 2 1 3 0 3 1 2 3 1 dD dD FfT dFkdF dD dD d f d d T t 2 0 2 1 3 0 3 12 3 2 )tan( 2 1 螺纹副摩擦力矩螺纹副摩擦力矩 螺

11、母与被连件摩擦力矩螺母与被连件摩擦力矩 拧紧力矩拧紧力矩 2 0 2 1 3 0 3 12 3 2 )tan( 2 1 dD dD d f d d kt dFT2 . 0 d T F 2 . 0 当钢制螺纹当钢制螺纹M10M68时，由螺纹几何关系和时，由螺纹几何关系和 摩擦系数可得：摩擦系数可得： 2 . 0 t k 故：故： 拧紧力矩系数拧紧力矩系数 4、装配时控制预紧力的方法、装配时控制预紧力的方法 测力矩扳手测力矩扳手 定力矩扳手定力矩扳手 5.4 螺纹连接的防松螺纹连接的防松 一一 、摩擦防松、摩擦防松 1 、双螺母、双螺母 在螺母和螺栓之间形成内力，在螺母和螺栓之间形成内力， 保证摩

12、擦力。保证摩擦力。 结构简单、使用方便。结构简单、使用方便。 可靠性不高。可靠性不高。 用于平稳、低速、重载。用于平稳、低速、重载。 2 、弹簧垫圈、弹簧垫圈 弹力保持一定压力弹力保持一定压力 切口尖端逆向。切口尖端逆向。 3 、锁紧螺母、锁紧螺母 镶嵌弹性环或尼龙圈镶嵌弹性环或尼龙圈 挤入螺纹中椭圆口螺挤入螺纹中椭圆口螺 母。母。 二、二、 机械防松机械防松 1 、开口销与六角开槽螺母、开口销与六角开槽螺母 2 、止动垫圈、止动垫圈 止动垫圈止动垫圈 3 、串联钢丝、串联钢丝 三、三、 永久防松永久防松 焊接焊接 冲点冲点 涂胶涂胶 5.5 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算 一一

13、 、松螺栓连接松螺栓连接 4 2 1 d F MPa 4 1 F d mm 7 . 12 . 1 s 强度条件强度条件 或或 许用应力许用应力 MPa 二二 、紧螺栓连接、紧螺栓连接 1 、受横向载荷的受横向载荷的 紧螺栓连接紧螺栓连接 （1） 普通螺栓连接普通螺栓连接 靠接合面的摩擦力靠接合面的摩擦力 传递外力传递外力 螺栓既受拉应力又螺栓既受拉应力又 受扭剪应力受扭剪应力 2 1 4 d F 1 2 2 1 3 1 2 2 )tan( 4 16 2 )tan( d d d F d d F W T t 对于常用的对于常用的M10M68的普通螺栓的普通螺栓 5 . 0 拉应力拉应力 剪应力剪应

14、力 螺栓的当量应力（第四强度理论）螺栓的当量应力（第四强度理论） 3 . 1)5 . 0( 33 2222 e 螺栓的强度条件为：螺栓的强度条件为： 3 . 14 2 1 d F e MPa 3 . 14 1 F d 校核公式：校核公式： 设计公式：设计公式： 当所需预紧力很大时，为了减小螺栓尺寸，采当所需预紧力很大时，为了减小螺栓尺寸，采 用套筒、键、销来承受横向载荷。用套筒、键、销来承受横向载荷。 （2）铰制孔螺栓连接）铰制孔螺栓连接 螺栓杆的剪切强度条件为螺栓杆的剪切强度条件为: 4 2 0 md F s 螺栓与孔壁的挤压强度条件为：螺栓与孔壁的挤压强度条件为： p s p hd F m

15、in0 MPa MPa 0 d 螺栓抗剪面直径，螺栓抗剪面直径，mm 式中式中 m 螺栓抗剪面数目螺栓抗剪面数目 min h 螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度 mm， 设计时应使设计时应使 0min 25. 1dh 螺栓的许用剪切应力，螺栓的许用剪切应力，MPa p 螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，MPa 2 、受轴向工作载荷的紧螺栓连接受轴向工作载荷的紧螺栓连接 汽缸盖的连接汽缸盖的连接 （1 1） 受力分析受力分析( (见动画见动画) ) 螺栓受力螺栓受力 被连接件受力被连接件受力 F CC C FF mB B 0 F CC C FF m

16、B m 螺栓的相对刚度螺栓的相对刚度 剩余预紧力剩余预紧力 FF2 . 0 （2）静强度计算）静强度计算 3 . 14 2 1 0 d F 3 . 14 0 1 F d MPa mm 式中式中 紧螺栓连接的许用拉应力紧螺栓连接的许用拉应力 校核公式：校核公式： 设计公式：设计公式： （3）疲劳强度计算）疲劳强度计算 对于受变载荷的对于受变载荷的 螺栓连接，按静螺栓连接，按静 强度设计尺寸后，强度设计尺寸后， 还需进行疲劳强还需进行疲劳强 度校核。度校核。 疲劳强度条件为疲劳强度条件为 a mB B a d F CC C 2 2 1 a m a SK k 1 MPa MPa 式中式中 K 有效应

17、力集中系数有效应力集中系数 m k 螺纹制造工艺系数螺纹制造工艺系数 尺寸系数尺寸系数 a S 安全系数安全系数 1 螺栓材料的对称拉压疲劳极限螺栓材料的对称拉压疲劳极限 三、三、 螺栓连接的许用应力螺栓连接的许用应力 螺栓许用剪应力及许用挤压应力螺栓许用剪应力及许用挤压应力 5.6 螺栓组连接设计螺栓组连接设计 一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计 1 、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单 几何形状几何形状 2、 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理螺栓的布置应使各螺栓的受力合理 3 、螺栓的排列应有合理的间距、边距、螺栓的排列应有合理的

18、间距、边距 扳手空间扳手空间 4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应、分布在同一圆周上的螺栓数目，应 取取4, 6, 8等等 偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线 5 、避免螺栓承受偏心载荷避免螺栓承受偏心载荷 产生偏心载荷的原因产生偏心载荷的原因 斜垫圈的应用斜垫圈的应用 凸面和沉头座的应用凸面和沉头座的应用 避免偏载的结构避免偏载的结构 二、二、 螺栓组连接的受力分析螺栓组连接的受力分析 1 、受轴向载荷、受轴向载荷Q的螺栓组连接的螺栓组连接 z Q F 设定有设定有z个螺栓个螺栓 则：单个螺栓受外则：单个螺栓受外 力力 2 、受横向载荷、受横向载荷R的螺栓组连

19、接、的螺栓组连接、 （1） 普通螺栓连接普通螺栓连接 RKmzFf f fmz RK F f 式中：式中： f 接合面间摩擦系数接合面间摩擦系数 m 接合面数接合面数 Kf 考虑摩擦系数不稳定及靠摩擦传力有时不考虑摩擦系数不稳定及靠摩擦传力有时不 可靠而引入的可靠性系数可靠而引入的可靠性系数 一般一般Kf =1.11.3 (2) 用绞制孔螺栓连接用绞制孔螺栓连接 z R F RzF s s 螺栓受力：螺栓受力： 剪切力剪切力Fs 3、受旋转力矩、受旋转力矩 T 的螺栓组连接的螺栓组连接 (1) 采用普通螺栓连接时，靠预紧后在接合面上各采用普通螺栓连接时，靠预紧后在接合面上各 螺栓处摩擦力对形心

20、的力矩之和平衡外加力矩螺栓处摩擦力对形心的力矩之和平衡外加力矩T。 式中式中: r1 、r2、. rz 各螺栓中心至螺栓各螺栓中心至螺栓 组形组形 心心O的距离的距离 Kf 可靠性系数可靠性系数 f 接合面间摩擦系数接合面间摩擦系数 z i i f z f fz rf TK rrrf TK F TKrFfrFfrFf 1 )21 21 .( . （2）采用绞制孔用螺栓连接时，忽略接合面上的摩）采用绞制孔用螺栓连接时，忽略接合面上的摩 擦力，外加力矩擦力，外加力矩T靠螺栓所受剪力对底板旋转中心靠螺栓所受剪力对底板旋转中心 的力矩之和来平衡。的力矩之和来平衡。 z i i z sssss z s

21、z szss zszss r Tr rrr Tr FFFFF Trrr r F r F r F r F TrFrFrF 1 2 max 22 2 2 1 1 8541max 22 2 2 1 1 1 2 2 1 1 2211 . ).( . . 4、 受倾覆力矩受倾覆力矩M的螺栓组连接的螺栓组连接 z i i z z z zz L ML F LLL ML FF L F L F L F MLFLFLF 1 2 max max 22 2 2 1 1 101 2 2 1 1 2211 . . . 受倾覆力矩的螺栓组连接除要求螺栓强度足够受倾覆力矩的螺栓组连接除要求螺栓强度足够 外，还应保证接合面既不

22、出缝隙也不被压馈。外，还应保证接合面既不出缝隙也不被压馈。 接合面右端应满足：接合面右端应满足： pp pppp W M A Fz max maxmax MPa MPa （5-39） 左端应满足：左端应满足： 0 0 min maxmin W M A Fz p ppp MPa MPa （5-41） 由式由式5-39，5-41求得预紧力求得预紧力F，并取两者较大值并取两者较大值,和和 工作拉力工作拉力Fmax求得作用在螺栓上的总拉力求得作用在螺栓上的总拉力F0后，再后，再 求出所需螺栓直径。求出所需螺栓直径。 例例5.1 设计如设计如 图图5.36所示的轴所示的轴 承座螺栓组连接承座螺栓组连接,

23、 轴承座及底板材轴承座及底板材 料均为铸铁。载料均为铸铁。载 荷荷P作用在通过作用在通过 接合面纵向对称接合面纵向对称 轴线并垂直于接轴线并垂直于接 合面的平面内。合面的平面内。 由于M的作用使对称轴线左边二 螺栓处的工作拉力增大，右边二螺栓 处工作拉力减小，其值为 预紧力F使接合面间产生正压力；Q使压力减小； 可以认为M对接合面上总的压力无影响，因为M使 左边的压力减小，右边的压力以同样大小增大。因 此可得保证接合面不滑动的条件为 由表5.6取接合面上的摩擦系数 f=0.13；考虑到铸铁的弹性模量略小于 钢，故由表5.2取螺栓的相对刚度为0.3； 取可靠性系数Kf=1.2，则每个螺栓所 需的

24、预紧力 由表由表5.7： 0 B Bm C FFF CC 根据表5.3，考虑到螺栓的预紧力不一 定经严格控制，故其安全系数与螺栓直径 有关，初估螺栓直径为616mm，取 3.5，得螺栓的许用应力为 5.7 提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施 一一 、改善螺纹牙上载荷的分配、改善螺纹牙上载荷的分配 均载螺母均载螺母1（受拉螺母）：可使螺母也受拉，以使（受拉螺母）：可使螺母也受拉，以使 螺母和螺杆的变形相一致，即二者一同受拉。螺母和螺杆的变形相一致，即二者一同受拉。 均载螺母均载螺母2（内斜螺母）：可使螺杆上原受力大的（内斜螺母）：可使螺杆上原受力大的 螺牙受力点外移，刚度变小，易于变形

25、，螺牙受力点外移，刚度变小，易于变形，从而把从而把 部分力转移到原受力小的螺牙上。部分力转移到原受力小的螺牙上。 均载螺母均载螺母3 此外，选用较软的螺母材料，弹性模量小，此外，选用较软的螺母材料，弹性模量小， 易变形，也可改善螺纹牙受力不均的情况。易变形，也可改善螺纹牙受力不均的情况。 钢丝螺套钢丝螺套 二、提高疲劳强度二、提高疲劳强度 1 减小应力幅减小应力幅 减小螺栓刚度减小螺栓刚度 螺母下加弹性元件、中空螺杆、减小螺杆直径螺母下加弹性元件、中空螺杆、减小螺杆直径 增大被连接件刚度增大被连接件刚度 去掉弹性密封垫、加密封环去掉弹性密封垫、加密封环 2 减小应力集中减小应力集中 减小应力集

26、中减小应力集中 5.8 螺旋传动螺旋传动 5.8.1 螺旋传动的类型和应用螺旋传动的类型和应用 螺旋传动按其类型可分为：螺旋传动按其类型可分为： 调整螺旋：用于调整或固定零件位置，调整螺旋：用于调整或固定零件位置，如机床进给的如机床进给的 微调螺旋。一般不在工作载荷下做旋转运动。微调螺旋。一般不在工作载荷下做旋转运动。 传力螺旋：用以举起重物或克服很大的轴向载荷，传力螺旋：用以举起重物或克服很大的轴向载荷，如如 螺旋千斤顶。一般为间歇性工作，每次工作时间短、速度螺旋千斤顶。一般为间歇性工作，每次工作时间短、速度 也不高，但轴向力很大，通常需要自锁。因工作时间短，也不高，但轴向力很大，通常需要自

27、锁。因工作时间短， 不追求高效率。不追求高效率。 传动螺旋：用以传递运动及动力，传动螺旋：用以传递运动及动力，如机床丝杠。多在如机床丝杠。多在 较长时间内连续工作，有时速度也较高，因此要求有较高较长时间内连续工作，有时速度也较高，因此要求有较高 的效率和精度，一般不要求自锁。的效率和精度，一般不要求自锁。 螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同,可分为可分为: 滑动螺旋：滑动螺旋：滑动摩擦，结构简单，加工方便，滑动摩擦，结构简单，加工方便， 应用最广。应用最广。 滚动螺旋：滚动螺旋：滚动摩擦滚动摩擦 静压螺旋：静压螺旋：液体摩擦液体摩擦 滑动螺旋牙形：滑动螺旋牙形：

28、多用梯形螺纹多用梯形螺纹,重载起重螺旋也有用锯齿形螺纹重载起重螺旋也有用锯齿形螺纹, 对效率要求高时可用矩形螺纹。对效率要求高时可用矩形螺纹。 螺杆承受轴向载荷和转矩，螺纹和螺母的螺纹螺杆承受轴向载荷和转矩，螺纹和螺母的螺纹 牙承受挤压、弯曲和剪切。牙承受挤压、弯曲和剪切。 螺旋传动的应用螺旋传动的应用 螺旋传动的应用螺旋传动的应用 立式加工中心立式加工中心 二维数控台原理图二维数控台原理图 螺旋传动的应用螺旋传动的应用 二维数控台二维数控台 螺旋传动的应用螺旋传动的应用 滚珠丝杠滚珠丝杠 螺旋传动的应用螺旋传动的应用 螺旋千斤顶螺旋千斤顶 螺旋传动的应用螺旋传动的应用 螺旋受力：螺旋受力：

29、滑动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转矩；螺滑动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转矩；螺 杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲和剪切。杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲和剪切。 滑动螺旋的失效形式有：滑动螺旋的失效形式有： 螺纹磨损，螺纹磨损， 螺杆断裂，螺杆断裂， 螺纹牙根剪断和弯断，螺纹牙根剪断和弯断， 受压螺杆很长时还可能失稳。受压螺杆很长时还可能失稳。 5.8.2 滑动螺旋的失效形式和材料滑动螺旋的失效形式和材料 螺杆的材料：螺杆的材料： 要求有足够的强度，常用要求有足够的强度，常用45、50钢钢;需经热处理以达到需经热处理以达到 高硬度的重要螺杆，如机床丝杠等，则常用合金钢，高硬度的重要螺杆，如机

30、床丝杠等，则常用合金钢， 如如65Mn、40Cr、T12、20CrMnTi等。等。 螺母材料：螺母材料： 除要有足够的强度外，还要求在与螺杆配合时摩擦系除要有足够的强度外，还要求在与螺杆配合时摩擦系 数小和耐磨。数小和耐磨。 常用材料有铸锡青铜，如常用材料有铸锡青铜，如ZCuSn10Pb1, ZCuSn5Pb5Zn5 螺母材料选用：螺母材料选用： 重载低速使用强度较高的铸铝青铜重载低速使用强度较高的铸铝青铜ZCuAl10Fe3或铸铝黄或铸铝黄 铜铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3 。 低速不重要的螺旋传动也可用耐磨铸铁或灰铸铁。低速不重要的螺旋传动也可用耐磨铸铁或灰铸铁。 5.8.3 滑动螺旋

31、的设计计算滑动螺旋的设计计算 1 、耐磨性计算、耐磨性计算 耐磨性计算主要是限制螺耐磨性计算主要是限制螺 纹工作表面的压强，以防止纹工作表面的压强，以防止 过度磨损。过度磨损。 假想螺纹牙可以展成一长条，设螺旋的轴向载荷为假想螺纹牙可以展成一长条，设螺旋的轴向载荷为F， 螺母旋合高度为螺母旋合高度为H、螺距为螺距为p，螺纹旋合圈数为螺纹旋合圈数为Z=H/p、 螺纹工作高度为螺纹工作高度为h、承压面积为承压面积为A，螺纹工作面上的压螺纹工作面上的压 强为强为 ps。 则螺纹的耐磨性条件为：则螺纹的耐磨性条件为： 22 p hHd Fp hZd F A F ps MPa 若按耐磨性条件设计螺纹中若

32、按耐磨性条件设计螺纹中 径径d2时，可引用系数时，可引用系数 2 d H 以消去以消去H 2 ph Fp d mm 对于矩形和梯形螺纹，对于矩形和梯形螺纹，h=0.5p, 则则 8 . 0 2 p F d 对于锯齿形螺纹，对于锯齿形螺纹，h=0.75p, 则则 65. 0 2 p F d 系数系数 的值：的值： 可根据螺母结构选定，可根据螺母结构选定， 整体式螺母，磨损后间隙不能调整，取整体式螺母，磨损后间隙不能调整，取 =1.22.5; 剖分式螺母剖分式螺母: =2.53.5; 对于传动精度较高时对于传动精度较高时,允许允许 =4 由于旋合各圈受力不均由于旋合各圈受力不均, 应使应使Z 10

33、 计算出计算出d2后后, 应选为标准值应选为标准值, 螺纹的其它参数根据螺纹的其它参数根据d2 按标准选取。按标准选取。 2、 螺杆强度计算螺杆强度计算 螺杆危险截面的强度条件为螺杆危险截面的强度条件为 （第四强度理论）（第四强度理论）: ) 16 (3) 4 ( 2 3 1 2 2 1 d T d F 起重螺旋起重螺旋: 2 . 14 1 F d 25. 14 1 F d 矩形和锯齿螺纹矩形和锯齿螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 式中式中:d1 -螺杆螺纹小径螺杆螺纹小径,mm -螺杆材料许用应力螺杆材料许用应力 F-螺杆所受轴向力螺杆所受轴向力, N T-螺杆所受转矩螺杆所受转矩, N.mm 2 )

34、tan( 2 d FT 螺纹牙根部的剪切强度计螺纹牙根部的剪切强度计 算算: bZd F MPa 螺纹牙根部的弯曲强度螺纹牙根部的弯曲强度 校核计算式为校核计算式为: bb Zbd Fh bd h Z F 3 6 2 22 3 、螺纹牙强度计算、螺纹牙强度计算 式中式中: d-螺母螺纹大径，螺母螺纹大径，mm h -螺纹牙的工作高度，螺纹牙的工作高度，mm b -螺纹牙根部厚度，螺纹牙根部厚度，mm 、 b-螺母材料的许用剪切应力螺母材料的许用剪切应力 和许用弯曲应力，和许用弯曲应力，MPa 4 、螺纹副自锁条件校核、螺纹副自锁条件校核 f arctan 5 、螺杆的稳定性计算、螺杆的稳定性计

35、算 受压螺杆的稳定性条件式为受压螺杆的稳定性条件式为:45 . 2 F Fc Fc-螺杆稳定的临界载荷螺杆稳定的临界载荷 Fc与螺杆材料及长径比与螺杆材料及长径比(柔度柔度) 有关有关 1 4 d l i l 对于不淬火钢螺杆对于不淬火钢螺杆: 当当 90 时时 2 2 )( l EI Fc 当当 90 时时 400013. 01 340 2 1 2 d Fc 对于对于 40的螺杆不用校核的螺杆不用校核 当当 85 时时 2 2 )( l EI Fc 对于淬火钢螺杆对于淬火钢螺杆: 当当 m(前面查表前面查表 知为知为10.8)+(3.1-2) +20+20-2=49.9mm,由由 P39页表

36、页表3-9查得取查得取 l=55mm。螺栓可标记。螺栓可标记 为：螺栓为：螺栓 GB/T 5782 M1255。 考虑扳手空间，由考虑扳手空间，由P161页页 表表11-2查得：查得： C1min=18mm,C2min=16mm, 均取为均取为C1=C2=20mm。 最后的连接结构最后的连接结构 b 因为零件表面未精加工，所以为了避免螺栓承受偏心载荷，因为零件表面未精加工，所以为了避免螺栓承受偏心载荷， 需要加工沉头座。沉头座尺寸与垫圈规格与图需要加工沉头座。沉头座尺寸与垫圈规格与图5.1a完全一样。完全一样。 又由于下面零件结构无法安装螺母，所以必须采用螺钉结构。又由于下面零件结构无法安装螺

37、母，所以必须采用螺钉结构。 此处选用螺栓此处选用螺栓 GB/T 5782 M1255，。，。 5.2 题图题图5.2为一刚性凸缘联轴器，凸缘间用铰制孔用螺栓联接，为一刚性凸缘联轴器，凸缘间用铰制孔用螺栓联接， 螺栓数目螺栓数目Z6，螺杆无螺纹部分直径，螺杆无螺纹部分直径d0=17mm，材料为强度级别，材料为强度级别 为为8.8级级(35号钢号钢)，两个半联轴器材料为铸铁，试计算联轴器能传，两个半联轴器材料为铸铁，试计算联轴器能传 递的转矩。若欲传递同样的转矩，而采用普通螺栓联接时，试确递的转矩。若欲传递同样的转矩，而采用普通螺栓联接时，试确 定螺栓直径。定螺栓直径。 5.3 一气缸和气缸盖的联接结构如题图一气缸和气缸盖的联接结构如题图5.3所示。所示。 已知气缸内压力在已知气缸内压力在0lMPa之间变化，螺栓间