螺纹连接和螺旋传动ppt课件

1、第五章第五章 螺纹连接和螺旋传动螺纹连接和螺旋传动 5-1 5-1 螺纹螺纹 5-2 5-2 螺纹连接的类型和标准连接件螺纹连接的类型和标准连接件 5-3 5-3 螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧 5-4 5-4 螺纹连接的防松螺纹连接的防松 5-5 5-5 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计 5-6 5-6 单个螺栓连接的强度计算单个螺栓连接的强度计算 5-7 5-7 提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施 5-8 5-8 螺旋传动螺旋传动 刀具在圆柱或圆锥面刀具在圆柱或圆锥面工件表面作螺旋运动时工件表面作螺旋运动时所产生的螺旋体。所产生的螺旋体。5-1 螺 纹 螺纹的形成 :5-1 螺 纹

2、 螺纹的形成 :车螺纹车螺纹刀具在圆柱或圆锥面刀具在圆柱或圆锥面工件表面作螺旋运动时工件表面作螺旋运动时所产生的螺旋体。所产生的螺旋体。开场开场5-1 螺 纹 一、分类方式 二、常用类型二、常用类型 三、主要参数三、主要参数按结构分：按结构分：内螺纹内螺纹外螺纹外螺纹共同组成螺旋副共同组成螺旋副一、分类形式：1、按 结 构一、分类形式：1、按 结 构2、按所起作用按所起作用分：按所起作用分：连接螺纹连接螺纹传动螺纹传动螺纹一、分类形式：1、按 结 构2、按所起作用3、按 螺 距4、按国家标准按螺距分：按螺距分：（以每英寸牙数来表示）（以每英寸牙数来表示）米制螺纹米制螺纹英制螺纹英制螺纹（管螺纹

3、保留英制）（管螺纹保留英制） 按国家标准分：按国家标准分：标准螺纹标准螺纹非标准螺纹非标准螺纹一、分类形式：1、按 结 构2、按所起作用3、按 螺 距4、按国家标准5、按母体的形状按母体的形状：按母体的形状：圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹一、分类形式：1、按 结 构2、按所起作用3、按 螺 距4、按国家标准5、按母体的形状6、按螺纹的旋向按螺纹的旋向分：按螺纹的旋向分：右旋右旋左左 旋旋(常用)一、分类形式：1、按 结 构2、按所起作用3、按 螺 距4、按国家标准5、按母体的形状6、按螺纹的旋向7、按螺纹的牙型按螺纹的牙型分：按螺纹的牙型分：三角形三角形梯形梯形锯齿形锯齿形矩形矩形其他特殊形

4、状其他特殊形状一、分类形式：1、按 结 构2、按所起作用3、按 螺 距4、按国家标准5、按母体的形状6、按螺纹的旋向7、按螺纹的牙型8、按螺旋线数目按螺旋线数目分：按螺旋线数目分：单线双线多线(多用于连接)(多用于传动)6030普通螺纹普通螺纹:米制三角形螺纹米制三角形螺纹牙型角牙型角=60=60牙型斜角牙型斜角=/2=30=/2=30粗牙粗牙细牙细牙细牙用于薄壁和细小零件上或承受细牙用于薄壁和细小零件上或承受变载、冲击、振动的连接。变载、冲击、振动的连接。一般用粗牙螺纹一般用粗牙螺纹55管螺纹：管螺纹： 一种用于管件连接的紧密螺纹，一种用于管件连接的紧密螺纹，最常用的是圆柱管螺纹。最常用的是

5、圆柱管螺纹。 通用的管螺纹是英制细牙三角通用的管螺纹是英制细牙三角形螺纹，牙型角形螺纹，牙型角=55。常用的螺纹类型，主要有：1、普通螺纹 二、常用类型:矩形螺纹：矩形螺纹： 其牙型多为正方形，其牙型多为正方形，= =0= =0，故，故fvfv较小，较小，高。高。 缺点：缺点： 精制困难，内、外螺纹对精制困难，内、外螺纹对中性差，牙根强度较低。中性差，牙根强度较低。梯形螺纹：梯形螺纹：30 牙型角牙型角=30 ，工艺性好，工艺性好，牙根强度高，对中性好。牙根强度高，对中性好。 多用于螺旋传动。多用于螺旋传动。 锯齿形螺纹：锯齿形螺纹：330 工作面的牙型斜角工作面的牙型斜角=3，非工作面的牙型

6、斜角非工作面的牙型斜角=30。 对中性好，用于单向受对中性好，用于单向受力的传力螺旋。力的传力螺旋。2、管螺纹 4、梯形螺纹3、矩形螺纹 5、锯齿形螺纹 螺纹的类型与特点2大径d即螺纹的公称直径。M16,是指螺纹大径是16mm升角y的计算式为：22arctanarctandnPdS小径d1常用于联接的强度计算。导程S螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离，S=nP。单线螺纹 SP中径d2常用于确定螺纹的几何参数。螺距P螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。牙型角 a 螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角升角y与旋向螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 螺纹有左旋和右旋之分。线

7、数n螺纹的螺旋线数目，有单线、双线和多线。 单线自锁好，双线效率高。线数多，升角大，自锁性差，传动效率高。接触高度h旋合后接触面的径向高度。三、主要参数5-2 螺纹连接的类型和标准连接件 使用螺纹和螺纹连接件来实现的连接称为螺纹连接。 一、类型、特点及应用场合1、螺栓连接2、双头螺柱连接3、螺钉连接4、紧定螺钉连接 5、特殊结构的连接螺栓连接为分两种： 、普通螺栓连接 、铰制孔用螺栓连接 1、螺栓连接：普通螺栓连接和铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接 铰制孔螺栓连接的被连接件同螺栓杆之间采用过渡配合，连接同时还能起到精确的定位作用，并能承受横向载荷。对孔的加工精度要求高，两孔一般需要配做。2、双头螺

8、柱连接： 用于因结构限制不能用螺栓连接而又需要经常拆卸的场合。 双头螺柱连接的装配分解双头螺柱连接的装配分解双头螺柱连接的装配分解：3、螺钉连接： 不用螺母，直接拧入被连接件不用螺母，直接拧入被连接件的螺纹孔中。多用于受力不大或不的螺纹孔中。多用于受力不大或不需经常拆装的场合。需经常拆装的场合。 螺钉连接的装配分解螺钉连接的装配分解：4、紧定螺钉连接： 旋入一零件的螺纹孔中，用螺钉末端旋入一零件的螺纹孔中，用螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入相应的凹坑，顶住另一零件的表面或顶入相应的凹坑，以固定两零件的相对位置。以固定两零件的相对位置。 可用于传递不大的力或转矩。可用于传递不大的力或转矩。 (结

9、构图)5、特殊结构的连接： T型槽螺栓连接地脚螺栓连接吊环螺钉连接吊环吊环地脚螺栓地脚螺栓T T型槽螺栓型槽螺栓二、标准螺纹连接件： 在机械制造中常见的螺纹连接件：在机械制造中常见的螺纹连接件： 螺栓、双头螺栓、螺钉、螺母、垫圈等均已标准化。螺栓、双头螺栓、螺钉、螺母、垫圈等均已标准化。六角头螺栓及螺母双头螺柱螺 钉六角头扁螺母圆螺母平垫圈斜垫圈弹簧垫圈薄平垫圈圆螺母用止动垫圈 5-3 螺纹连接的预紧 绝大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧，使连接在绝大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。承受工作载荷之前，预先受到力的作用。 螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧 一

10、、预紧的目的一、预紧的目的 0F 二、预紧力的推荐值二、预紧力的推荐值 三、拧紧力矩与预紧力的关系三、拧紧力矩与预紧力的关系 一、预紧的目的： 3、在接合面间产生正压力，当连接件受横载时，保持连、在接合面间产生正压力，当连接件受横载时，保持连 接件间不产生相对滑移。接件间不产生相对滑移。 4、对受拉螺纹连接，可提高螺栓的疲劳强度； 对受剪螺纹连接，有利于增大连接中的摩擦力。 实践证明： 适当地选用较大的预紧力对螺纹连接的可靠性及连接件的疲劳强度有利。 1、防止连接在工作中松动。、防止连接在工作中松动。 2、确保连接在受载后，仍能使结合面具有足够的紧密性。、确保连接在受载后，仍能使结合面具有足够

11、的紧密性。 如气缸盖、管路凸缘的连接等。如气缸盖、管路凸缘的连接等。 二、预紧力的要求： 通常规定： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力材料的屈服极限的70%。 1、一般连接用的钢制螺栓连接的预紧力： 碳素钢螺栓： 合金钢螺栓： 10)7 . 06 . 0(AFS 10)6 . 05 . 0(AFS 螺栓危险截面的面积， 4/211dA1A2、重要或特殊的螺栓连接，预紧力数值应在图上注明，装 配时严格控制。3、受变载荷的螺栓连接的预紧力应比受静载荷的大。 控制预紧力的工具 测力矩扳手、定力矩扳手。测力矩扳手、定力矩扳手：数显力矩扳手手动测力矩扳手中空液压扭矩扳手测力矩扳手实物：定力矩扳手原理数显定力矩

12、扳手电动定力矩扳手，用在装配生产线上或批量快速安装工作中。三、拧紧力矩与预紧力 由机械原理可知:21TTT2201dtgFTv202030300231dDdDFfTe拧紧力矩 T螺旋副间的摩擦阻矩 1T螺母端面与支承面的阻力矩 2T拧紧力矩包括：对于1064的粗牙普通螺纹的钢制螺栓，经推导可得：dFT02 . 0根据上式，已知拧紧力矩，即可求得预紧力的大小。LFTdFdF152 . 00FF750dFT02 . 0根据此式，已知拧紧力矩，即可求得预紧力的大小。例：用六角扳手拧紧螺栓，板手力臂长为15d，用力大小为，求螺栓中产生的预紧力是多大？解：拧紧力矩：由以上可知，当力臂长为螺栓直径的15倍

13、时，预紧力是所加外力的75倍。因而，对于重要的连接，为防止螺栓被拧断，应采用不小于12的螺栓。 一、螺纹连接的自动松脱 1、螺纹连接的自锁2、自动松脱的条件 3、自动松脱的危害 4、防松的任务 5-4 螺纹连接的防松1、螺纹连接的自锁： 当螺纹升角小于或等于螺纹副间的当量摩擦角时，螺纹副具有自锁能力。 v) 1 . 0( 475vvfv即：实验证明：有润滑的一般三角形螺纹副间的当量摩擦角 为保证自锁，一般取螺纹升角 401303标准的螺纹连接件的升角则取为2、自动松脱的条件： （1）、（2 2）、）、螺纹连接振动、冲击或变载荷螺纹副及支承面间的摩擦力可能瞬时消失多次重复松动、松开螺栓和被连接件

14、的材料高温或温度变化大蠕变和应力松弛预紧力和摩擦力逐渐减小失效失效 轻者会造成工作不正常，重者会引起严重事故。 4、防松的任务 3、自动松脱的危害 防松的根本问题，在于防止螺母相对于螺杆转动。 二、防松方法： w 1、摩擦防松 w 2、机械防松 w 3、永久止动 防松的根本任务是防止螺旋副发生相对转动。根据这一原理，防松的方法可分为三类：1、摩擦防松： 原理: 设法使螺纹副间，总有一定的防止螺纹副相对转动的摩擦阻力矩。（1双螺母对顶螺母防松 （2弹簧垫圈防松 （3自锁螺母防松 (即保证在任何情况下，螺纹副间都存在着正压力)防松方法：（1）、双螺母对顶螺母防松：用双螺母防松在载荷剧烈变化时，仍不

15、十分可靠。对顶螺母（2）、弹簧垫圈防松： 注意：垫圈的开口方向 从左上往右下斜。弹簧垫圈（3）、自锁螺母防松： 自锁螺母2、机械防松:原理: 利用便于更换且价廉的制动元件限制螺纹副相对转动。（1）、开口销与槽形螺母防松（2）、止动垫圈防松（3）、串连钢丝防松 等防松方法：（1）、开口销与槽形螺母：开口销与槽形螺母（2）、止动垫圈防松：止动垫圈（3）、串连钢丝防松：注意：钢丝穿入方向与拧紧方向 3、永久止动： 该法可靠、简单，但连接变成不可拆。 只有在装配后不再拆开的情况下使用。 此外，还有粘合法防松。在螺纹旋合表面涂以液体密封胶比如厌氧性粘合剂），拧紧螺母，当粘合剂硬化后，螺纹副即紧密粘合，防

16、松效果良好。 5-5 螺栓组连接的设计w一、设计准则w二、结构设计w三、螺栓组连接的受力分析 绝大多数情况下，螺纹连接件都成组使用，其中以螺栓组连接最具有典型性。 一、设计准则: 对于重要的连接，根据强度条件校核； 对一般的螺栓连接，用类比法确定螺纹连接的结构尺寸。 如受力不均，按受力最大的螺栓进行强度计算，确定螺 纹连接的结构尺寸。根据连接用途和被连接件结构 选定螺栓数目和布置形式根据连接的工作载荷 分析各螺栓受力二、结构设计: 目的结构设计应考虑的问题： （1连接接合面的几何形状应对称。 合理确定结合面的几何形状、螺栓的布置形式，力求各螺栓和连接结合面受力均匀，便于加工装配。 （2螺纹连接

17、数目尽量取偶数。 （3各螺纹连接的受力应合理。 （4螺栓排列应有合理间距、边距。 （5连接的支撑平面应平整。 （6保证被连接零件的位置精度。 （7合理考虑防松装置。 连接接合面的几何形状应对称螺纹连接数目尽量取偶数：各螺纹连接的受力应合理:、铰制孔用螺栓连接，不能在平行于工作载荷的方向上，成排布置8个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均匀。、螺栓连接在承受弯矩或转矩时，螺栓位置应适当靠近接合面的边缘，以减小螺栓的受力。、同时承受轴向载荷和较大横向载荷时，应采用销、键、套筒来承受轴向载荷，以减小预紧力和结构尺寸。 应保证螺纹连接拧紧时有足够的扳手空间,具体尺寸可从手册中查得。螺栓排列应有合理的间距、

18、边距： 连接的支撑面应平整:(1)、同组中的各螺栓都受相同的预紧力。(2)、螺栓组的对称中心与被连接结合面的形心重合。(3)、被连接件为刚体,连接结合面为刚性平面。(4)、螺栓的变形在弹性范围内。三、螺栓组连接的受力分析: 目的： 根据连接的结构和受载情况，求出受载最大的螺栓及其受力，以便进行螺栓连接的强度计算。 螺栓组连接的受力分析是在假设条件下进行的。 预紧力、工作拉力或剪力受力分析：（1）、受轴向载荷的螺栓组连接（2）、连接受横向载荷 （3）、受扭矩作用的螺栓组连接 （4）、连接受倾覆力矩 （5）、组合受力情况可划分为5种典型情况：（1）、受轴向载荷的螺栓组连接： 受轴向总载荷 作用的汽

19、缸盖螺栓组连接。F计算：认为各螺栓平均受载，则每个螺栓所受的轴向工作载荷：ZFF/FF螺栓组对称中心Z个螺栓均匀布置（2）、连接受横向载荷： FFFF载荷 的作用线与螺栓轴线相垂直，且通过螺栓组对称中心。F、用普通螺栓组连接时：靠连接预紧后被连接件间接合面产生的摩擦力来平衡： F平衡条件： FKiZFfS0iZfFKFS0用普通螺栓连接用铰制孔用螺栓连接（2）、连接受横向载荷： FFFF载荷 的作用线与螺栓轴线相垂直，且通过螺栓组对称中心。F平衡条件： 用普通螺栓连接用铰制孔用螺栓连接 、用铰制孔用螺栓组连接时：靠螺杆受剪切与挤压来承担，忽略摩擦力的影响。则每个螺栓承受的工作载荷为： FZFF

20、（3）、受扭矩作用的螺栓组连接：、用普通螺栓组连接：、用铰制孔用螺栓组连接：为防止底板转动，可以采用以下两种方式： 扭矩T作用于接合面内，在T作用下，底板将绕通过螺栓组对称中心O，并与结合面相垂直的轴线转动。 、采用普通螺栓组连接时： 连接所受的工作扭矩靠接合面间的摩擦阻力矩来平衡。 设各螺栓均受同样的预紧力F0。力矩平衡条件：TKrfFrfFrfFSZ 02010即： TKrfFSZii10ZiiSrfTKF10 、采用铰制孔用螺栓连接时： 力矩平衡条件： TrFrFrFZZ 2211即：即： TrFZiii1各螺栓所受的工作剪力与力臂ri成正比。 maxmaxrFrFiimaxmaxrFr

21、Fii 连接承受工作扭矩时，各螺栓受剪切和挤压作用 。TrrFZii1max2maxziirrTF12maxmax（4）、连接受倾覆力矩：假设： 与底板相连的被连接件(地基)及螺栓是弹性体，有一定的弹性。分析：设各螺栓均受同样的预紧力F0。看图地基被放松，螺栓被进一步拉长 地基被进一步压缩，螺栓被放松 变形量均与螺栓轴线到轴线O-O的距离成正比。 为阻止底板倾覆，有： MLFLFLFZZ 2211即：MLFZiii1各螺栓拉伸刚度相同 各螺栓的工作拉力与离轴线O-O的距离成正比。 即：maxmax2211LFLFLFLFii MLFZiii1ZiiLLMF12maxmax 为防止结合面受压最大

22、处被压碎或受压最小处出现间隙，要求：0maxPPWMAzF00minPWMAzF、结合面最右端的最大挤压应力及强度条件： 、结合面最左端的最小挤压应力及保证结合面不分离的条件： 每个螺栓所受的预紧力 连接的螺栓数目 接合面的有效面积 接合面的有效抗弯截面系数 接合面的许用挤压应力 0FZAWP（5）、组合受力情况： 实际连接中，螺栓组所受的工作载荷常常是以上四种简单状态的不同组合。一般：按轴向载荷及倾覆力矩来决定螺栓上的工作载荷按横向载荷与扭矩来决定作用于连接的预紧力 螺栓的总载荷5-6 单个螺栓连接的强度计算 螺栓组连接 分析受力 受力最大螺栓的工作载荷 强度计算轴向力横向力强度计算就按此两

23、种情况进行分析和计算螺栓公称直径标准螺栓一、单个螺栓连接失效形式 二、单个螺栓连接设计准则 三、单个螺栓连接强度计算 四、螺纹连接件的材料及许用应力一、单个螺栓连接的失效形式： 主要指螺纹连接件的失效。受拉螺栓：螺纹部分的塑性变形和断裂。受剪螺栓：受剪螺栓：螺栓杆被剪断或螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃。65%20%15%在螺栓头与螺杆交接处 光杆与螺纹部分交接处 螺母支承面起第一或第二圈螺纹处 静载荷变载荷螺栓的疲劳断裂。二、单个螺栓连接的设计准则： 针对失效形式，对螺栓的相应部位进行强度计算。受拉螺栓：受剪螺栓：保证螺栓的静力拉伸强度或疲劳拉伸强度。保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度。三、单个螺

24、栓连接强度计算： 根据强度条件确定螺栓直径。 连接的类型 连接的装配 载荷的状态 螺栓受力 相应强度条件 危险截面直径(或校核强度)螺纹小径1、松螺栓连接强度计算2、紧螺栓连接强度计算1、松螺栓连接强度计算： 起重吊钩： 4/211dAF 装配时，螺母不需要拧紧，也就是说承载前，螺栓杆不受力。承受载荷危险剖面螺纹的小径F拉伸强度条件： 214dFca 校核式 设计式 Fd41钢制螺栓 SS/许用拉应力 2 2、紧螺栓连接强度计算、紧螺栓连接强度计算装配时，螺母需要拧紧(即承载前，螺栓受预紧力)。 (1)、仅受预紧力的紧螺栓连接 (2)、受轴向载荷的紧螺栓连接 (3)、受横向载荷的紧螺栓连接螺栓

25、处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺母拧紧螺栓受0F拉伸应力螺纹摩擦力矩1T扭转剪应力拧紧力矩T0F0F(1)、仅受预紧力的紧螺栓连接T1T强度计算：、预紧力作用0F、摩擦力矩 作用1T2104dF拉伸应力螺旋副摩擦力矩 VtgdFT2201材料力学TWT1螺纹内径为危险截面16/31dWT抗扭截面模量取：17. 0Vtg08. 104. 112dd05. 0tg5 . 0扭转剪应力2104dF5 . 0第四强度理论 3 . 15 . 0332222ca 仅受预紧力的紧螺栓连接，按纯拉伸计算，将所受的拉力增大30%，以考虑扭转的影响。拉伸强度条件： 2103 . 143 . 1dFca 校核式

26、 设计式 0143 . 1Fd(2)、受轴向载荷的紧螺栓连接：、承受轴向静载荷的紧螺栓连接的强度计算、承受轴向变载荷的紧螺栓连接的强度计算、承受轴向静载荷的紧螺栓连接的强度计算 失效形式：螺杆被拉断或产生过度的塑性变形。设计准则：保证螺栓的静力拉伸强度。、确定螺栓上的总拉力、残余预紧力的确定、螺杆中的计算应力及强度条件强度计算：a)、螺母未拧紧b)、螺母已拧紧c)、加上工作载荷单个紧螺栓连接受力变形分解：、确定螺栓上的总拉力受力变形图：力与变形的比： 常数bbbCtgF0常数mmmCtgF0bC被连接件刚度螺栓杆伸长量b被连接件压缩量m螺栓连接在 作用下：0F 螺栓杆刚度mC合成受力变形图：承

27、受工作载荷 ：F螺杆继续伸长增量总伸长量 b2F相应的总拉力相应的拉力增量F被连接件被放松，压缩量mmm被连接件压力由 减少到 0F1F1F 残余预紧力螺栓受到的总拉力：FFFFF012(通常保持在规定的大小) 01F、残余预紧力 的确定： 1F 一般紧固连接 重要的或有密封要求的连接F无变化时F有变化时F1（0.20.6）FF1（0.61.0）FF1（1.51.8）F(压力容器及其它紧密联接) 不大重要的螺栓连接F10.25F 地脚螺栓连接F1F由图中几何关系可得：mbmbCCtgtgFFF代入式代入式FFF02FCCCFFFFmbm021mbbCCC 螺栓相对刚度FCCCFmbbFCCCF

28、Fmbb02总拉力残余预紧力所需预紧力FCCCFFFFmbm120、螺栓中的总拉力及强度条件：1、已知残余预紧力和工作拉力，求总拉力（式（式5-295-29）2、保证残余预紧力应加的预紧力）式315(3、已知预紧力和工作拉力，求总拉力）式325(拉力计算小结 FFF12FCCCFFmbm10FCCCFFmbb024、残余预紧力的大小，决定了密封性能，根据被连接对象对密封性能的要求来确定。关于螺栓联接的相对刚度：m mb bb bC CC CC C 1、相对刚度的大小与螺栓和被联接件的结构、资料、垫片等有关。 2、被联接件的刚度Cm越大，相对刚度越小，总拉力增加的少。3、螺栓的刚度Cb小，总拉力

29、增加的少，有利于提高螺栓的承载能力。（细长，中空）相对刚度的值可从手册中查取。 常用P84）：金属垫0.2-0.3；皮革垫0.7；铜皮石棉垫0.8；橡胶垫0.9。 FCCCFFmbb02螺栓联接的相对刚度大小，决定了总拉力的增加量，影响联接的强度 4/3 . 1212cadF强度条件：43 . 121Fd设计式：（式（式5-335-33）（式（式5-345-34）强度计算：承受轴向静载荷的紧螺栓连接，在求得总拉力后，按紧螺栓连接强度计算式，用总拉力代替预紧力进行强度计算。、承受轴向变载荷的紧螺栓连接的强度计算：失效形式：设计准则： 先按最大载荷作静载强度估算，参考计算结果估取所需的标准螺栓直径

30、，然后校核其疲劳强度。 受力分析：主要是螺杆的疲劳断裂。工作变载荷在0F间变化时，螺杆所受的总拉力在F0F2之间变化。螺杆中的应力变化规律属于 的情况。 Cmin强度计算：螺栓危险剖面的应力为：应力幅：21212102minmax242422dFCCCdFdFFmbba212max4dF210min4dF；按第三章中的 情况，计算安全系数，强度条件为： CminSKKSacaminmin1223、承受横向载荷的紧螺栓连接的强度计算：、用普通螺栓连接：FF保证被连接件不滑移的条件为： FiFf0ifFF0螺栓仅受预紧力F0及拧紧力矩M的作用 fidFdFca212103 . 1443 . 1 校

31、核式 接合面数 接合面间的摩擦系数 if接合面间的摩擦系数 f干燥的铸铁对铸铁、铸铁对钢、钢对钢铸 铁 对 砖 料 或 铸 铁 对 木 料0.150.2f0.40.5f问题：大大增加螺栓连接的结构尺寸 减载措施：1, 2 . 0if假设，那么：FF50FF、用铰制孔用螺栓连接： 承受横向载荷F时螺杆与孔壁接触表面受挤压分析：接缝处螺杆横剖面受剪切预紧力很小，强度计算时忽略不计。 螺杆的抗剪强度条件： 螺杆与孔壁接触面抗挤压强度条件： 202044dFdFAFppLdFmin0 螺杆或钉孔的直径 受挤压孔壁最小长度 0min25. 1dL0dminL （0.20.3）S 最弱材料的许用抗挤压应力

32、P四、螺纹连接件的材料及许用应力： 国家标准规定了螺纹连接件的性能等级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级，螺母的性能等级分为 7级。在一般用途的设计中，通常选用4.8级左右的螺栓，在重要的或有特殊要求设计中的螺纹连接件，要选用高的性能等级，如在压力容器中常采用8.8级的螺栓。1、螺纹连接件材料:2、螺纹连接件的许用应力:(1)螺纹连接件的许用拉应力(2)螺纹连接件的许用剪应力和许用挤压应力(3)螺纹连接件的安全系数SsSsPsPS（被连接件为钢）PBPS（被连接件为铸铁）5-7 提高螺栓连接强度的措施 w 一、降低影响螺栓疲劳强度的变应力因素 w 二、改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 w 三

33、、避免螺纹连接产生附加应力 w 四、减小应力集中影响 w 五、采用合理的制造工艺，以提高螺栓的抗疲劳功能 根据提高承载能力和降低负担两个途径提出 影响螺栓强度因素构造制造装配资料 等涉及螺纹牙载荷分配应力集中附加应力材料机械性能 等 提高强度措施：一、降低影响螺栓疲劳强度的变应力因素： w 1、增大预紧力 w 2、降低螺栓的刚度 w 3、增大被连接件的刚度 FCCCFFmbb02 改变连接的有关参数，可在其它条件不变的情况下相对地或绝对地提高连接的强度。可以采取的措施有： 4、以上三种措施协调使用 1、增大预紧力 ： 0F分析：0F00FFF不变00FFFF作用：使螺杆中的应力变化特性相对地趋

34、近于静应力缺点：由于最大载荷增大，故降低了螺栓的静力强度。0FFCCCFFFFmbb0102由公式可证：bC降低2F降低反映到变形线图：bC降低bbtgCbbF减小改善螺栓的抗疲劳性能和静力强度。作用：缺点：降低了残余预紧力,即降低了连接的可靠性和接缝的紧密性。 2、降低螺栓的刚度 ： bC3、增大被连接件的刚度 : mCFCCCFFFFmbb0102同理：mC增大2F降低反映到变形线图：mC增大mmtgCmmF减小即：改善了螺栓的抗疲劳性能和静力强度。缺点：降低了残余预紧力,即降低了连接的可靠性和接缝的紧密性。 4、三种措施协调使用：00FFbbCCmmCC具体措施： 减小螺栓的刚度适当地增

35、大螺栓的长度采用柔性螺栓在螺母下面装上弹性元件 增大被连接件刚性改进结构采用刚性较大的垫片对需保持紧密性的连接，采用密封环 保证足够预紧力减 小 螺 栓 的 刚 度：密封环 增大被连接件刚性：软垫片刚度小金属直接接触，加大被连接件刚度二、改善螺纹牙上载荷分布不均的现象： 轴向总载荷通过螺纹牙面相接触传递。 旋合螺纹间的载荷分布载荷分布：旋合螺纹的变形示意图传力的第一圈螺距变化差螺纹牙的变形2F采取措施： （1）、尽可能地将螺母设计成也是受拉伸的。原则 减小螺栓与螺母二者承载时螺距的变化差。 环槽螺母环槽螺母悬置螺母悬置螺母 (均载螺母)（2）、减小受力大的牙的受力面： 在螺母的螺栓旋入端的几圈

36、螺纹处制出倒角，使螺栓螺纹牙支承面或受力部位由上而下逐渐外移，这样就使螺栓下面的螺纹牙在载荷作用下易于变形，载荷容易向上传递，使之分布较均匀。内斜螺母：环槽内斜螺母综合以上两种形式：（3）、采用钢丝螺套： 具有一定的弹性，可以起到均载，减振的作用。 三、避免螺纹连接产生附加应力： 从结构、制造、装配等方面采取措施：斜垫圈 由于制造和装配的误差，或由于不正确的设计而在螺栓中产生的附加弯曲应力，严重降低螺栓的强度。球面垫圈腰杆螺栓连接四、减小应力集中影响： 螺杆上的螺纹特别是螺纹的收尾螺栓头到螺杆的过渡处和螺栓的剖面变化处等，都要产生应力集中。 采用较大的过渡圆角半径和减载结构。卸载过渡结构 卸载

37、槽加大圆角措施：在设计制造和装配时可能会因螺纹连接产生附加弯曲应力，严重降低螺栓的强度。五、采用合理制造工艺，提高螺栓的抗疲劳功能： 螺栓的疲劳强度随直径的增大而降低。 合理选用不同规格的螺栓。 在工艺上采用氮化、氰化、喷丸等冷镦与滚压加工螺栓中的金属流线实践证明：M20、M45和M72的螺栓的疲劳极限之比约为2.5：1.5：1采用时，也应结合经济问题一并考虑，以免浪费。 受轴向变载荷的连接： 用数目较多的细长螺栓，比用具有同样总横剖面面积，但数目少而短粗的螺栓更有利。 5-8 螺旋传动w 一、组成、类型及应用w 二、滑动螺旋的结构与材料 w 三、滑动螺旋传动的设计计算 一、组成、作用、类型及

38、运动形式2、作用： 主要用来把旋转运动变换为直线运动，也可将直线运动变换为旋转运动。 转变时传递能量、力或运动，或调整零件相对位置，有时还兼有几种作用。 1、组成： 螺旋传动由螺杆和螺母组成丝杠（1）、按用途分（2）、按结构分 3、类型：传导螺旋 调整螺旋传力螺旋 滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋 以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力来克服阻力。 如螺旋千斤顶。 传力螺旋：千斤顶结构示意图： 以传递运动为主，有时承受较大的轴向载荷。工作连续且时间长，速度高，要求具有较高的传动精度。 如机床丝杠的进给机构。 传导螺旋：车床的进给螺旋结构示意图： 主要用以传递运动，要求具有较高的传动精度或工

39、作速度，且能在较长时间内连续工作。 对于要求传动精度高的，常采用单线螺旋，而对于要求传动效率高的，则采用升角较大的多线螺旋。 以调整零件的相对位置为主，不经常传动，一般空载下调整。 如车床的尾座螺旋。 调整螺旋： 这种机构中一般以螺杆为主动件，作回转运动；螺母为从动件，作直线移动。差协螺旋机构 复式螺旋机构 螺旋副常采用梯形螺纹、锯齿形螺纹或三角形螺纹。结构简单、加工方便、易于自锁，但传动效率低一般为30%40%），磨损快。 滑动螺旋： 螺杆或螺母回转时，钢球沿螺旋滚道滚动并带动螺母或螺杆作直线运动。 特点：摩擦阻力小、传动效率高、运动灵敏度高、磨损小、精度易于保持，但结构复杂、成本高。 滚动

40、螺旋： 常用于数控和伺服系统等要求高的设备中。螺纹副中注入压力油而形成油膜，螺母与螺杆的螺纹工作表面被油膜分开。 特点:摩擦阻力小、起动功率小、传动效率高、工作寿命长；但螺母结构复杂，且需一套压力稳定、温度恒定、过滤要求高的供油系统。 静压螺旋：4、运动形式： 螺杆回转, 螺母作直线运动。 螺母回转，螺杆作直线运动。 螺母固定，螺杆回转并作直线运动。螺旋压力机螺旋压力机机床进给机构机床进给机构螺旋起重机螺旋起重机二、滑动螺旋的结构与材料： 1、构造： 螺杆短、粗且垂直布置时，可以螺母为支撑。 螺杆细长且水平布置时，在螺杆两端或中间附加支承。 螺杆轴向尺寸较大时，可用对接组合结构代替整体结构。

41、（1）、螺杆：（2）、螺母的结构有: 主要指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。 整体螺母 组合螺母 剖分螺母等 经常用于双向传动的传导螺旋 适合精度较低的螺旋固定螺钉调整螺钉调整楔快组合螺母：利用调整楔块来定期调整螺旋副的轴向间隙 。固定螺钉 调整螺钉 调整楔块剖分螺母： 转动槽形凸轮，则螺母的上下部分分别上下移动而与螺杆分离，当反转凸轮合紧螺母时，螺纹轴向间隙也能消除 螺母凸轮2、资料： 螺母的材料除了要有足够的强度外，还要求在与螺杆材 料相配合时摩擦系数小和耐磨。滑动螺旋的材料 螺杆的材料要有足够的强度和耐磨性。三、滑动螺旋传动的设计计算： 1、失效形式 2、设计准则 3、耐磨性计算 4、

42、螺杆的强度计算 5、自锁性校核 6、螺母螺纹牙的强度计算 7、螺杆的稳定性计算受力较大的传力螺旋常用的滑动螺旋 螺纹磨损 塑性变形或断裂 2、设计准则： （1）、滑动螺旋的基本尺寸即螺杆的直径与螺母的高度），由耐磨 性要求决定；（2）、传力较大时，应校核螺杆螺纹部分或其他危险部位及螺母或螺 杆螺纹牙的强度；（3）、要求螺杆有自锁时，应校验螺纹副的自锁条件；（4）、要求运动精确时，应校验螺杆的刚度，其直径往往由刚度要求 决定；（5）、对于长径比很大的螺杆，除进行耐磨性计算外，还应该校核其稳 定性；（6）、对于高速的长螺杆，应检验其临界转速。 根据具体情况，选择不 同的计算准则，不必逐项全面计算。 无多大要求的螺旋，则可根 据经验或参照同类机械而直接选用。3、耐磨性计算： 校核螺纹在轴向力作用下，螺纹工作面上的压力是否超过材料的许用压力。螺纹工作面的耐磨性条件： 目的：总轴