第六章螺纹联接与螺旋传动

1、第六章螺纹联接和螺旋传动教学目的1. 了解螺纹的类型、参数、常用螺纹联接件的应用；2. 了解螺旋副的受力分析、效率及自锁条件；3. 掌握螺纹联接的类型、预紧及防松方法；4. 掌握螺旋联传动的类型和应用。 教学重点：1. 了解螺纹的类型、参数、常用螺纹联接件；2. 掌握螺纹联接的类型、预紧及防松方法；3. 螺旋传动的类型和应用。教学难点：1. 螺旋副的受力分析；2. 螺旋传动的类型。教学内容：6.1 运动副的摩擦6.2 螺纹联接的基本知识常用螺纹的类型常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、圆锥螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等，前三种主要用于联接，后三种主要用于传动。起联接作用的螺纹称为联接

2、螺纹，起传动作用的螺纹称为传动螺纹。标准螺纹的基本尺寸可查阅有关标准。螺纹的主要参数以图6-1所示圆柱普通螺纹为例(1) 大径d( D)与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径亦称公称直径(2) 小径d1(D1)与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径，在强度计算中作危险剖面的计算直径(3) 中径d2在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径d2 0.5(d+d1)(4) 螺距P相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离(5) 导程(S)同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点 间的轴向距离(6) 线数n螺纹螺旋线数目，一般为便于制造nW4螺距、导程、线数之

3、间关系：L=nP(7) 螺旋升角“一一在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平 面的夹角。爭-arctgL 17d2 = arctg加2(8) 牙型角a 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9)牙型斜角3 螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角。对称牙型一623螺纹联接的分类及应用如图6-2所示，螺纹按其牙型角可分为三角螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹。三角螺纹主要用于联接； 矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。用于联接的三角螺纹又有普通螺纹，英制螺纹以及用于管路系统联接的圆柱螺纹，即管螺纹。在上述各种螺纹中，除矩形螺纹外，均已标准化。普通螺纹的螺距和基本尺寸见表。普遍螺纹即米制三角形螺纹，

4、其牙型角为60度，同一公称直径下有多种螺距,其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余为细牙螺纹。如图6-3所示6241. 螺栓联接2.双头螺柱联接3.螺钉联接4.紧定螺钉联接详细内容见表6-1冗r(E軾余和芒咀1-d冲右拔奇或临陀茨商Id d童蛇Id -0.75dKiwi ni«+riiFAr»-w 收尽灌a昭瞒出*曜皿£ gd 翻融扎 MAe=dt bitw 迪让社柠&-l H闸度Jh当（WL为 fllOlWH-dW 秋沪tL.2S l.5）d 侣令金FI-tl.5-15>dHi=Et» 15PttASftife-ElLIXi.5 1Mlh m

5、g击制上事用卜hfL，删表6-1螺纹联接类型弭Hi扎，曲.6.3 螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧预紧力：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受 工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。预紧的目的：增 强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。预紧力的确定原则：拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80% 碳素钢螺栓：(0.60.7) d s A1 合金钢螺栓：Q)< (0.50.6)<r s A1A1-危险截面积，A1 - n d21/4注意：对于重要联接，应尽可 能采用M12的螺栓1. 拧紧力矩设轴向力为

6、Fa 总力矩:T T 丁2 二罟tgC门fcFahTi 克服螺纹副相对转动的阻 矩；T2克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；fc摩擦系数无润滑时取：fc =0.15 ； rf 支撑面摩擦半径。=(dw+d0)/4;简化公式： T 0.2 Fad预紧力控制方法：凭手感经验； 测力矩扳手； 定力矩扳手； 测定伸长量。2. 控制螺栓伸长量拧紧力矩由于受摩擦系数不符实际等影响可能计算不准确，影响预紧力Q的准确性。较准确的控制预紧力 Q的方法是用测量拧紧时螺栓伸长量来控制预紧力。伸长量与Q的关系参见材料力学。螺纹联接的防松1. 防松防止螺旋副相对转动。2. 防松的方法(1) 利用附加摩擦力防松(2) 采用专门

7、防松元件防松(3) 其他方法防松6.4单个螺栓联接的强度计算仅承受预紧力的紧螺栓强度螺栓受轴向拉力Fa十F0和摩擦力矩T1的双重作叱；/4用。拉应力：扭转切应力：卫 昭3 ")a 2nd13/16nd? /162d2tg ('-： f)字-d1二 d：/4对于M10M64的普通钢制螺纹，可取:tg P=0.17d2GCa =J<!2 +3 =J<y2 +3(0.5<j)2/d 1=1.04-1.08, tg p' 0.5 得：t 0.5 计算应力：强度条件_ _1 .3Fa ” 一一承受横向工 ；-ca =-d12/4匕【； 作载荷的紧螺 栓联接当承

8、受横向工作载荷时，预紧力CFF0导致接合面所产生的F。摩擦力应大于mf横向载荷F。拉应力；为对螺栓施加预紧力，拧紧时螺 栓受轴向拉力F0和摩擦力矩T1的双重作ca1.3Fa二d； /4十栓同时还受扭矩，螺用。据前述的强度条预紧力F0 :对钢与铸铁，取：f =0.10.15 若取 f =0.15 , C=1.2, m=1,贝U: F0 > 8FC-可靠性系数，常取C=1.11.3 ； m-结合面数；f-摩擦系数t结构尺寸大。这种联接的螺栓在预紧力作用下，在其危险截面（小径处）产生件其小径为：d e受轴向载荷的紧螺栓联接设流体压强为p，螺栓数目为Z,则缸体周围每个螺栓的平均载荷为:l p D

9、2/4F =Z特别注意，轴向载荷：F 0+F加预紧力后 t螺栓受拉伸长 入b0被联接件受压缩短入m0为了保证联接的紧密性，受轴向载荷的紧联接必须维持一定的剩余预紧力。配合螺栓联接的强度计算 F螺栓所受的工作剪力，单位为N; d0-螺栓剪切面的直径（可取螺栓孔直径），单位为mm Lmin-螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：-t.-P 1d oLmin螺栓杆的剪切强度条件为:4d设计时应使：Lmin > 1.25 do螺栓组联接的结构分析1 为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证联接结合面受力均匀，通常联接结合 面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状2. 螺栓布置应使各螺栓的受力合理(1) 对于铰制孔用螺栓联接，不要在平衡于工作载荷的方向上成排地布置8个以 上的螺栓，以免载荷分布过于不均(2) 当螺栓联接弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以 减少螺栓的受力。(3) 当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，用抗剪零件横向载荷。3. 螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间对于压力容器等紧密性要 求较高的重要联接。推荐的取值4. 为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在