螺纹的主要参数PPT课件

1、d-螺纹大径d1-螺纹小径d2-螺纹中径p-螺距n-线数S S-导程-螺纹升角，牙型角-牙型斜角旋向第1页/共111页第2页/共111页二、螺纹副的受力关系、效率和自锁 圆周力：拧紧时)tan(FFt松开时)tan( FFt效率：拧紧时)tan(tan松开时tan)tan(第3页/共111页 自锁条件式中: -当量摩擦角 f arctan-当量摩擦系数f cosff F-轴向力, Nf-摩擦系数第4页/共111页三 、常用螺纹的特点和应用对螺纹的要求：足够的强度和良好的工艺性联接螺纹：自锁管 螺 纹：紧密性、气密性传动螺纹：效率高调整螺纹：精度高起重螺纹：效率高、自锁性好螺纹的分类：按牙形：三

2、角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹第5页/共111页1 、普通螺纹(代号：M GB 192-81)特点：螺纹的牙型角=2=60。因牙型角大，所以当量摩擦系数大，自锁性能好，主要用于联接第6页/共111页细牙螺纹与粗 牙螺纹的比较粗牙：常用细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣细牙：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第7页/共111页2 、矩形螺纹特点：牙形为正方形， =0，所以效率高，用于传动,牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替第8页/共111页3 、梯形螺纹(代号：T特点： =2=30。比矩形螺纹效率

3、略低。 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。 r GB 192-81)第9页/共111页4、 锯齿形螺纹(代号：S JB 923-66)特点：工作边=3，非工作边=30，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,能承受较大的载荷,但只能用于单向传动第10页/共111页5 、圆柱管螺纹 特点：用于管件联接的三角螺纹，=55螺纹面间没有间隙，密封性好，适用于压强在1.6MPa以下的联接第11页/共111页6、 圆锥螺纹特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上,=55或60 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、高压的联接第

4、12页/共111页5-2 螺纹联接的基本类型与标准件联接一 、螺纹联接的基本类型1、 螺栓联接 普通螺栓联接 绞制孔螺栓联接第13页/共111页 普通螺栓联接 绞制孔螺栓联接普通螺栓联接 螺栓和孔壁有间隙孔的加工精度低绞制孔螺栓联接螺杆与孔用过渡配合，承受轴向载荷孔需精制可起定位作用第14页/共111页2、 螺钉联接第15页/共111页特点：被联接件不宜做成通孔。不宜经常拆卸。拧入深度：铜或青铜：H=d铸 铁：H=1.251.5d铝 合 金： H=1. 52.5d第16页/共111页3、双头螺柱联接 第17页/共111页特点：被联接件不宜做成通孔又需要经常拆卸或用螺钉无法安装。拧入深度：铜或青

5、铜：H=d铸 铁：H=1.251.5d铝 合 金： H=1. 52.5d第18页/共111页4 、紧定螺钉联接旋入被联接件的螺纹孔中，顶住另一被联接件的表面或凹坑。固定两个零件或传递不大的力矩。第19页/共111页二 、标准螺纹联接件第20页/共111页各种螺栓第21页/共111页第22页/共111页第23页/共111页螺钉第24页/共111页紧定螺钉的头部和末端第25页/共111页第26页/共111页第27页/共111页三 、螺纹联接零件常用材料和机械性能等级1、常用材料：普通联接：低碳钢，中碳钢，如:Q215、Q235和10、15、35、45号钢变载荷或有冲击、振动的重要联接：合金钢，如:

6、 40 Cr、15MnVB、30CrMnSi螺母材料一般较相配合的螺栓的硬度低2040HBS第28页/共111页 性能等级 3 6 46 48 56 5 8 6 8 88 98 109 129抗拉强度极限bmin（MPa） 330 400 420 500 520 600 800 900 1040 1220屈服极限smin（MPa） 190 240 340 300 420 480 640 720 940 1100 硬 度（HBS）min 90 114 124 147 152 181 240 276 304 366 推荐材料低碳钢 低碳钢或中碳钢低碳合金钢或中碳钢淬火并回火中碳钢，低中碳合金钢淬火

7、并回火 合 金钢 注：1.性能等级的标记代号含义： “.”前的数字为公称抗拉强度极限b 的 1/100， “.”后的数字为屈强比的 10 倍，即（a/b）10。2.规定性能等级的螺栓、螺母在图纸上只注性能等级，不应标出材料牌号。2、螺栓、螺钉、螺柱性能等级（摘自GB30981982）（1988年确认）第29页/共111页螺母性能等级456891012相配螺栓性能等级3.6,4.6,4.83.6,4.6,4.85.6,5.86.8 8.88.89.810.912.9直径范围1616所有直径1616所有直径393、 螺母性能等级（摘自GB3098.21982）（1988年确认）第30页/共111页

8、5-3 螺纹联接的预紧第31页/共111页预紧的作用：预紧可使联接在承受工作载荷之前就受到预紧力F的作用，以防止联接受载后被联接件之间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松控制预紧力的目的：预紧力过大，会使联接超载预紧力不足，可能导致联接失效重要的螺栓应控制预紧力第32页/共111页拧紧螺母时的力矩和预紧力第33页/共111页21TTT2)tan(21dFT20213031231dDdDFfTdFkdFdDdDdfddTt32)tan(21202130312第34页/共111页32)tan(21202130312dDdDdfddkt0.20.2TF dTFd第35页/共111页装配时控制预紧力的方

9、法第36页/共111页第37页/共111页5-4 螺纹联接的防松一 摩擦防松1 、双螺母在螺母和螺栓之间形成内力，保证摩擦力。结构简单、使用方便可靠性不高用于平稳、低速、重载第38页/共111页2 、弹簧垫圈弹力保持一定压力切口尖端逆向第39页/共111页3 、锁紧螺母镶嵌弹性环或尼龙圈挤入螺纹中椭圆口螺母第40页/共111页二、 机械防松 1 、开口销与六角开槽螺母第41页/共111页2 、止动垫圈第42页/共111页止动垫圈第43页/共111页3 、串联钢丝第44页/共111页三、 永久防松焊接 冲点 涂胶第45页/共111页5-5 单个螺栓联接的强度计算一 、松螺栓联接第46页/共111

10、页421dFMPa41Fd mm7 . 12 . 1s强度条件 或许用应力MPa第47页/共111页二 、紧螺栓联接1 、受横向载荷的紧螺栓联接 （1） 普通螺栓联接第48页/共111页214dF12213122)tan(4162)tan(dddFddFWTt对于常用的M10M68的普通螺栓5 . 0第49页/共111页螺栓的当量应力（第四强度理论）3 . 1)5 . 0( 332222e螺栓的强度条件为：3 . 1421dFeMPa3 . 141Fd第50页/共111页当所需预紧力很大时，为了减小螺栓尺寸，采用套筒、键、销来承受横向载荷第51页/共111页（2）铰制孔螺栓联接 螺栓杆的剪切强

11、度条件为:42mdFss螺栓与孔壁的挤压强度条件为：pssphdFminMPaMPa第52页/共111页sd螺栓抗剪面直径，mm式中m 螺栓抗剪面数目minh螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度 mm，设计时应使sdh25. 1min螺栓的许用剪切应力，MPap 螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，MPa第53页/共111页2 、受轴向工作载荷的紧螺栓联接汽缸盖的联接第54页/共111页（1） 受力分析(见动画)第55页/共111页螺栓的相对刚度0bbmmbmCFFFCCCFFFCC螺栓受力被联接件受力第56页/共111页（2）静强度计算3 . 14210dF或3 . 1401FdMPamm式中 紧螺栓联接

12、的许用拉应力第57页/共111页（3）疲劳强度计算 对于受变载荷的螺栓联接，按静强度设计尺寸后，还需进行疲劳强度校核第58页/共111页疲劳强度条件为221ambbadFCCCamaSKk1MPaMPa式中K有效应力集中系数mk螺纹制造工艺系数 尺寸系数aS安全系数1螺栓材料的对称拉压疲劳极限第59页/共111页三、 螺栓联接的许用应力不控制预紧力时 S 控制预紧力时 S 载荷情况 许用应力 M616 M1630 不分直径 碳钢 54 42.5 静载 合金钢 6.55 53.3 碳钢 128.5 8.5 = s/S 合金钢 106.5 6.5 1.21.5 Sa 2.54 1.52.5 dmi

13、n 12 16 20 24 30 36 42 48 56 64 1.0 0.87 0.80 0.74 0.67 0.63 0.60 0.57 0.54 0.53 BMPa 400 600 800 1000 有效应力集中系数 K K 3.0 3.9 4.8 5.2 变载 校核应力幅 螺纹制造工艺系数 Km:碾压 Km=1.25 车制 Km=1.0 第60页/共111页静载 s/2.5 螺栓的许用剪应力 变载 s/3.55 钢s/1.25 静载 铸铁 B/22.5 螺栓或被联接件的许用挤压应力p 变载 较静载荷时减少(2030)% 混凝土p 12 木材p 24 表5-5 螺栓许用剪应力及许用挤压应

14、力第61页/共111页5-6 螺栓组联接设计一、螺栓组联接的结构设计1 、联接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单几何形状第62页/共111页2、 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理第63页/共111页3 、螺栓的排列应有合理的间距、边距第64页/共111页扳手空间第65页/共111页4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应 取4， 6, 8等偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线第66页/共111页5 、避免螺栓承受偏心载荷产生偏心载荷的原因第67页/共111页凸面和沉头座的应用第68页/共111页斜垫圈的应用第69页/共111页二、 螺栓组联接的受力分析 1 、受轴向载荷Q的螺栓组联接ZQF 第70页/

15、共111页2 、受横向载荷R的螺栓组联接、（1） 普通螺栓联接RKmzFfffmzRKFf第71页/共111页式中：f接合面间摩擦系数 m接合面数 Kf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 一般Kf=1.11.3(2) 用绞制孔螺栓联接zRFRzFss第72页/共111页3、受旋转力矩T的螺栓组联接(1) 采用普通螺栓联接时，靠预紧后在接合面上各螺栓处摩擦力对形心的力矩之和平衡外加力矩T第73页/共111页式中: r1 、r2、. rz 各螺栓中心至螺栓 组形 心O的距离 Kf可靠性系数 f接合面间摩擦系数ziifzffzrfTKrrrfTKFTKrFfrFfrFf1)2

16、121.(.第74页/共111页（2）采用绞制孔用螺栓联接时，忽略接合面上的摩擦力，外加力矩T靠螺栓所受剪力对底板旋转中心的力矩之和来平衡第75页/共111页ziizssssszszszsszszssrTrrrrTrFFFFFTrrrrFrFrFrFTrFrFrF12max2222118541max222211122112211.).(.第76页/共111页4、 受倾覆力矩M的螺栓组联接第77页/共111页ziizzzzzLMLFLLLMLFFLFLFLFMLFLFLF12maxmax22221110122112211.第78页/共111页 受倾覆力矩的螺栓组联接除要求螺栓强度足够外，还应保证

17、接合面既不出缝隙也不被压馈接合面右端应满足：ppppppWMAFzmaxmaxmaxMPaMpa （5-39）第79页/共111页左端应满足：00minmaxminWMAFzppppMPaMPa （5-41）由式5-39，5-41求得预紧力F，并取两者较大值,和工作拉力Fmax求得作用在螺栓上的总拉力F0后，再求出所需螺栓直径第80页/共111页5-7 提高螺栓联接强度的措施一 、改善螺纹牙上载荷的分配第81页/共111页第82页/共111页均载螺母1第83页/共111页均载螺母2第84页/共111页均载螺母3第85页/共111页钢丝螺套第86页/共111页二、提高疲劳强度1 减小应力幅第87

18、页/共111页减小螺栓刚度螺母下加弹性元件、中空螺杆、减小螺杆直径第88页/共111页增大被联接件刚度去掉弹性密封垫、加密封环第89页/共111页2 减小应力集中第90页/共111页第91页/共111页第92页/共111页5-8 螺旋传动一 、螺旋传动的类型和应用螺旋传动按其类型可分为： 调整螺旋：如机床进给的微调螺旋 起重螺旋：如千斤顶 传动螺旋：如机床丝杠第93页/共111页第94页/共111页螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同,可分为: 滑动螺旋：滑动摩擦，结构简单，加工方便，应用最广。 滚动螺旋：滚动摩擦 静压螺旋：液体摩擦滑动螺旋牙形：多用梯形螺纹,重载起重螺旋也有用锯齿形螺纹, 对效

19、率要求高时可用矩形螺纹第95页/共111页螺旋受力：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、弯曲和剪切滑动螺旋的失效形式有：螺纹磨损、螺杆断裂、螺纹牙根剪断和弯断，受压螺杆很长时还可能失稳二 、滑动螺旋的失效形式和材料第96页/共111页螺杆的材料：要求有足够的强度，常用35、45号钢;需经热处理以达到高硬度的重要螺杆，则常用合金钢，如65Mn、40Cr、T12、20CrMnTi等螺母材料：除要有足够的强度外，还要求在与螺杆配合时摩擦系数小和耐磨常用材料有铸造青铜，如ZCuSn10Pb1, ZCuSn5Pb5Zn5第97页/共111页螺母材料选用：重载低速使用强度较

20、高的铸造青铜ZCuAl10Fe3或铸造黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3 低速不重要的螺旋传动也可用耐磨铸铁或灰铸铁三、滑动螺旋的设计计算1 、耐磨性计算 耐磨性计算主要是限制螺纹工作表面的压强，以防止过度磨损第98页/共111页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H、螺距为p，螺纹旋合圈数为Z=H/p、螺纹工作高度为h、承压面积为A，螺纹工作面上的压强为 ps。则螺纹的耐磨性条件为：22phHdFphZdFAFpsMPa若按耐磨性条件设计螺纹中径d2时，可引用系数2dH以消去H第99页/共111页2phFpdmm对于矩形和梯形螺纹，h=0.5p, 则8 . 02pFd对于锯齿形螺纹，h=0.75p, 则65. 02pFd第100页/共111页系数的值：可根据螺母结构选定整体式螺母，磨损后间隙不能调整，取=1.22.5;剖分式螺母:=2.53.5;对于传动精度较高时,允许=4由于旋合各圈受力不均, 应使Z10计算出d2后, 应选为标准值, 螺纹的其它参数根据d2 按标准选取第101页/共111页2、 螺杆强度计算螺杆危险截面的强度条件为（第四强