机械设计螺旋传动与螺纹联接要点

1、第8章螺旋传动与螺纹联接第一节螺纹第二节螺旋传动第三节螺纹联接第一节、螺欲螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。螺旋线一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。/加工方盛：车制内外埸位；I直桎小用喂压餐；内埸长先用被头贴出光扎，然后叁碓埸欲、螺欲几何参数大径d小径明中径d2(4)螺距P导程SS(6)螺纹升角牙型角a牙侧角P三、螺吹牙型特点和应用普通螺纹/，/，/矩形螺纹管螺纹自攻钉用螺纹联接螺仪梯形螺纹锯齿形螺纹传动螺仪第二节、螺旋传动一、螺

2、旋传动的类型、特点与应用1、应用螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力。2、特点优点：工作平稳，传动精度高，易于自锁，良好的减速性缺矍：粕对清动大，磨损大，效率低3、传动形式:a）螺杆转螺母移b）螺杆又转又移（螺母固定）用得多c)d)母转螺杆移母又转又移（螺杆固定）用得少4、分类按其用途，还可分为传动爆施、传导螺炎和调整螺及三种类型(1)、传动缘狡：它以传递动力为主，要求用较小的转矩产生较大的轴向推力。一般为间歇工作，工作速度不高，而且通常要求自锁，如千斤顶，搬动手柄对螺杆加一个转矩,则螺杆旋转并产生很大

3、轴向力推力以举起重物千斤顶(2)传导螺旋：它以传递运动为主，常要求具有高的运动精度。一般在较长时间内连续工作，工作速度也较高。例如用于机床进给机构的传导螺旋，螺杆旋转，推动螺母连同滑板和刀架作直线运动。II车床进给螺旋1工件：2一效杠：3一车刀；4一螺母（3）、调整螺旋它用以调整并固定零件或部件之间的相对位置。用于带传动张紧的调整螺旋微调锋刀杆导程sA 导程SB能获得微小位移螺杆右移力=枭2Zn螺母相对机架右移若螺杆两段螺纹旋向相反h = (SA+SB)-快速移动按照摩擦性质分：滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋（后两种结构复杂，用于结构复杂，精度高的重要传动中，一般用滑动）1、滑动螺旋：构造简单、传动

4、比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁缺点：磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），摩擦损耗大，传动效率低（3040%）传动精度低2、滚动螺旋传动摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：内循环、外循环两种特点：传动效率高（可达90%）,起动力矩小，传动灵活平稳，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆运动效率相同，可实现逆传薪。缺点：不自锁，需附加自锁装置，抗振性差，结构复杂，制造工艺要求高，成本较高。3、静压螺旋液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进

5、入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开特点：摩擦系数小，效率高，工作稳定，无爬行现象，定位精度高，磨损小，寿命长。但螺母结构复杂（需密封），需一稳压供油系统、成本较高。适用于精密机床中进给和分度机构齿轮机架滚动螺施静压螺旋二.滑动螺旋传动的工作能力分析1.失效形式与计算准则主要失效一螺纹的磨损耐磨性计算确定螺杆直径d2 1螺母高度Hr螺杆强度校核传力较大时t螺纹牙强度校核要求自锁时校核自锁条件受压细长螺杆校核稳定性(2)螺纹牙接触高度h1 .耐磨性计算螺距螺纹接触处比压：P-f,-f-Pl(MPa)TidyhzTidjiHL-j1'I螺母高度令中=2J承

6、载螺纹的圈数4一圈螺纹的承载面积设计式：2>(m ni)整体螺母¥=1.21.5注，的选择I剖分螺母对梯形和矩形螺纹h=0.5P对锯齿形螺纹h=0.75P设计步骤公称直径d计算一查标准：螺距户要求螺纹圈数.螺杆强度校核向力尸1-20/31,TOy=db+3r=(-5-)-+3(Y<o|MPa)转矩TV加/"4皿3/163.螺纹牙的强度校核螺母材料比螺杆差、校核螺母的螺纹力学模型：将螺母的一圈螺纹牙展开悬臂梁F/zl6Flrn、螺纹牙受弯：0尸薪亦=诉“0r/rf螺纹牙受剪：X=(MPa)nDbnDbzI,(矩形螺纹=05Pb为螺纹根部宽度梯形螺纹/?=0.65P

7、/为弯曲力臂/ = 0.5(D-D2)锯齿形赢纹=。75尸第三节、螺吹联接一螺欲联接的类型、特点和应用1 .螺栓联接2 .双头螺柱联接3 .螺钉联接4 .紧定螺钉联接常见螺纹联接件常用的螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫片等。这些零件都是标准件，结构、形状、尺寸都制定有国家标准，设计时可根据有关标准选用。螺钉双头螺柱六角螺母产目紧定螺钉圆螺母带翅垫片1.螺栓联接在被联接件上开有通孔，被联接件孔中不加工螺纹。结构简单，装拆方便，使用时不受被联接件材料的限制，应用极广O普通螺栓联接螺栓杆与被联接件孔壁之间有间隙。通孔加工精度低，成本低，应用最广。较制孔用螺栓联接螺栓杆与被联接件孔壁之间无

8、间隙。孔和螺栓杆多采用基孔制过渡配合(H7/m6、H7/n6),能精确定位，能承受横向载荷被联接件需钻孔、较孔,成本高。/孔与螺杆之间留有间隙普通螺栓联接较制孔用螺栓联接利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面，以固定零件的相对位置，可传递不6),端票定基钉cj圆柱端紧定堞钉2.双头螺柱联接用两头均有螺纹的螺柱和螺母把被联接件联接起来，被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。适用于被联接件之一厚度很大，而又不宜钻通孔，但又经常拆卸的地方。被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。只用螺钉，不用螺母，直接把螺钉拧进被联接件的螺钉中。适用于载荷较轻，且不经常装拆的场合。4.紧定螺钉联接大的力或扭

9、矩。其它：地脚螺栓吊环螺栓T形槽螺栓二、标准螺纹联接件双头螺柱两端螺纹可相同或不同，螺柱可带退刀槽或制成腰杆,也可制成全螺纹。二、标准螺纹联接件螺钉头部形状有圆头、 头部起子槽有一字槽、扁圆头、六角头、柱头和沉头等。十字槽和内六角孔等形式。二、标准螺纹联接件紧定螺钉端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中,适用于坚定空心轴上的零件位置。二、标准螺纹联接件自攻螺钉头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。二、标准螺纹联接件六角螺母根据厚

10、度分为标准螺母和薄型螺母两种。制造精度分为A、B、C三级，分别与相同级别的螺柱配合使用。二、标准螺纹联接件圆螺母与止动垫圈圆螺母常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。平垫圈分为A级和C级两种。用于同一螺纹直径的垫圈又分为特大、大、普通和小的四种规格，特大垫圈主要在铁木结构上使用。斜垫圈只用于倾斜的支承面上。三、螺纹联接的预紧和防松1.螺纹联接的预紧拧紧的目的1 .提高联接的紧密性2 .防止联接松动3 .提高联接件强度:预紧力的控制:测力矩扳手定力矩扳手螺纹联接的预紧定力矩扳手/Jo:预紧力和预紧力矩之间的关系：T«0.2/J注

11、意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小（VM12）的螺栓。2.螺欲联接的防松防松的实质防松方法限制螺旋副的相对转动；以防止联接的松动，影响正常工作。（摩续防松机被防松永久防松）1、摩擦防松（保证螺欲利同有足够的轴向压力和摩擦力矩）弹要要圈防松站构简单.使用方便。 $11碘螺母防松对顶螺母防松2、机械防松（在滕接中加入其它机械元件）开口铺、止动堂圈，率寐铁丝等。运用于冲击猴动战苻，童妻场合使用，成本需0开口销与开槽六角螺母串联钢丝装配图止动垫片防松机械防松串寐费丝防松不可拆卸防松3、永久防松松、斜、(a)滑块等连上升叶的受力分析焊接冲8、缘欲利的受力分析、效率和自领拧紧螺母时，可看作推动童帖

12、沿缘代表面运动。将缘球沿中授处展开，滑块代表缘母，螺母和螺杆间的运动可视为滑块在号面上运动。根据力的平街条件可得：施紧螺母时作用在螺欲中径上的水平推力(圆周力)：F=Fqtan"+0)转动缘欲需要的转矩为：方=夕冬=冬坦(Z+"G（b）滑快等速下海时的受力分析图117蜿纹副受力分析滑块沿野面等速下路时，承擦力向上若AWJ说明此时无论粕向我苻有多大，清块（即螺母）都不能沿斜面运动，这种现象称为4领自锁轴迎”内缘施制的效率W2Fq.s心成2tarUtanA77=%2*FqcI?tan(Z+p)2%tan"+,)若为三角螺欲，MjF=(f/cosB)Q,4=3任4网=4

13、cos0外为当量摩擦角，为实际摩擦系数，尸为螺旋剂所受的轴向力。1.当f相同，三角形螺纹升角2小、当量摩擦系数次，自锁性好，主要用于联接；螺纹牙型角度多为60,55度三角形2.要提高传动效率，应适当提高Z降低/以五螺仪藤排的选用计算螺纹联接中螺栓联接最具典型性。本届主要讨论螺栓组联接，单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。立要失政力灰I横向更拉螺栓杆螺部分发生断装r（普通螺栓）螺松更才1I横向交剪切螺松杆剪断灰者扎壁发生压液r铁制孔用螺检）设计准则：针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应部位进行相应强度条件的设计计算（或强度校核）。螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径包,然后按照标准选定螺纹的公称直径（大经）d等。实际工41应用中，普通场合，缥检面投的迷择用美叱法灰经殓法豆要场合，绻须根据强度条件进行运用计算爆位麻接件的材姆/一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35、45等/受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如15Cn40Cr>30CrMnSi>15CrVB等/其它对螺纹有特殊要求（如防腐、耐高温）时，应选择有特殊性能的材料。一、松螺栓联接强度计算（不受预紧力作用，受外载荷）F工作拉力，单位为N;明螺栓危险截面的直径，单位为mm;螺栓材料的许用拉应力，单位为MPa。二、紧螺栓联接强度计算1.仅受预