螺牙强度校核

1、螺接的螺牙强度校核、 IJI K1二、参考教材1三、适用范围1四、力学性能校核21 .螺纹副抗挤压计算32 .抗剪切强度校核43 .抗弯曲强度校核54 .自锁性能校核85 .螺杆强度校核9、引言在机械设计的螺栓联接强度校核中，通常分为两部分，一是针 对螺栓小径圆柱体（简称螺栓本体）的抗拉强度、抗剪强度进行校核, 在螺栓本体满足工况使用后，再进一步对螺牙的强度进行校核，而下 文就螺牙强度校核展开了相关性能校核的过程步骤。二、参考教材1 .机械设计第四版，高等教育出版社，邱宣怀主编，1997年 7月第4版,1997年7月第1次印刷,印数000117094,定价 23. 60元，该书是戊子庚上学时的

2、教材。摘自P120。2 .机械设计手册第四版，第3卷，成大先主编，化学工业出 版社，2005年1月北京第25次印刷。摘自12-3-12-9。三、适用范围螺纹联接可以使用普通螺纹、梯形、矩形、锯齿形等四种，且多用普通螺纹。下图1给出了螺旋副的可能螺纹种类、特点和 使用。种美牙形图梯形螺纹盛忠形螺纹圆摞纹 矩形螺就 三角形螺纹特点牙形角洛0。，羯汶期的大径和小径处有相等的径 向间隙。牙耀度高，号线:的工Z性好（可以用高生 产率的方法制造）；内外携纹以镀面贴合，对中性 好，不易松动：采用剂分式墀岳，可以诋整和廨间 原,但其效率段低有两静牙形，一种是工作面牙形斜角4 =3 便于加工），非工作面牙形符角

3、a厂”。.已制VTGBrr 13576-1992的3。，3。）碾齿形蝇纹，另一种是 %=0。，方5的0。M5。锯齿形螺纹，只有行业 示准.其外蝮纹的牙帽处有相兰大的应肉，潴小了应 力朱中，提高了荀载强度,大径处无间隙，便于对 中和梯形蜩一样郃具有姆续的逑度高、工艺性好 的特前，但有更高的旗率螃线强度高应力隼中小：和其他操政比，对污物 和鹰凶的坡拶性小，但效率低牙明为正方形，牙形角。痣功效率高,但潜 陷制造优潍为便于加工，可制戌100牙形角）：墩 纹强度匕阴形嫔纹.锯齿形援较低对中陆度任，螃 炊副睡损后捌醇也以补偿与修复牙形角）-30的特殊婢坟或公带於诵城纹.自锁性 好、效率偃应用用于传力点加和

4、 传团好施如金国切 削机斥的丝杆、我 里照旌式起重机， 弱压机的传力蜡旋用于单向受力的 传力婢施.如初轧 机的压下爆旋、大 型起曳机的照旋不 斤顶，冰田机的传 力姆族、火足的炮 栓机构用于受冲击和变 扰荷的传力援施用于传力螃廊 传动好施，如一班 起至斯用于小蝮距的急 强度调整版如仪 表机构图1 螺旋副的螺纹种类、特点和使用四、力学性能校核该文件仅讨论五个方而的校核：抗挤压、抗剪切、抗弯曲、自锁性、螺杆强度。根据实践，由于螺母的材质软，螺纹副的破坏多发生在螺母;但当螺母和螺杆材料相同时，螺杆首先破坏，此时应校核螺杆。 该文件中的各物理量及其含义和公式均可查阅文件（双击打开）螺纹联接的参数解韩该五

5、项校核己编成excel计算表格以提高效率，使用时仅仅 需要填写绿色表格，其余表格计算机自行计算得出结果，见文件螺纹联接计算表格（双击打开）。1 .螺纹副抗挤压计算把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁，见下图2、图3,抗挤压 是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过许用挤压应力，否则 便会产生挤压破坏。设轴向力为相旋合螺纹圈数为z，则验算 计算式为：/I且，上A /rd2hz若取= 则有一TTclJlZ式中 4：挤压应力，单位MPa； %：许用挤压应力，单位MPa； F：轴向力，单位N； d2：外螺纹中径，单位mm； /?：螺纹工作高度，单位mm, 为螺距，单位mm, /?和的关系为：梯形螺纹：/? =

6、 0.5p矩形螺纹：h = 0.5p锯齿螺纹：h = 0.75p普通螺纹：h =P 0.54 Ip z：结合圈数，无量纲，一般不要超过10（因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z不宜大于10）；2 .抗剪切强度校核对螺杆，应满足T = F -t;对螺母，应满足丁 = -t 冗Dbz式中 F：轴向力，单位N； 4：计算公扣时使用螺纹小径，单位mm： 计算母扣时使用螺纹大径，单位mm； b：螺纹牙底宽度，单位mm, 和的关系为：梯形螺纹：。= 0.634矩形螺纹：h = 0.5p锯齿螺纹：。= 0.736p普通螺纹：。= Q75p Z：结合圈数，无量纲，一般不要超过10（因为旋合的各圈螺 纹牙受力不

7、均，因而Z不宜大于10）; ：许用剪应力，单位MPa,对于材质为钢，一般可以取 =0.6d，为材料的许用拉应力，9=恐，单位MPa,S其中大为屈服应力，单位MPa, S为安全系数，一般取3 5o3.抗弯曲强度校核对螺杆，应满足工勺叫；对螺母，应满足斗金明。7iDb2z其推导过程如下：一般来讲，螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙抗弯和抗剪 强度校核以螺母为对象，即校核母扣；但当螺母和螺杆材料相同 时，则螺杆的强度要低于螺母，所以此时应校核螺杆强度，即校 核公扣。若将螺母、螺杆的一圈螺纹沿螺纹大径处展开，即可视为一悬壁梁，危险截面为A-A,如下图2、图3所示。若将螺杆的一圈螺纹沿螺纹小径处展开, 图

8、3所示。Y L 一/_ _ _ _ _ 一 一 一 .一一 _,一一即可视为一悬壁梁，如-F/z图2螺母的一圈螺纹展开图3螺杆的一圈螺纹展开以校核螺杆为例，每圈螺纹承受的平均作用力/%作用在中径d2的圆周上，则螺纹牙根部危险剖而A-A的变曲强度条件为:F d-d?ell A/ 72 3Fh r ,对螺杆，47rzz序 =77口； W兀db兀db Z6对螺母， =，3。 7rDb-z式中： D：螺母大径，单位mm； 4：螺杆大径，单位mm； L ：弯曲力臂，单位mm ,匕=y,J2M=L = E/ = (d-d,); z z 2 2z W=坐：单圈外螺纹展开后的A-A截面的抗弯模量，单位 63

9、mm ； %：弯曲应力，单位MPa； b：螺纹牙底宽度，单位mm； 为螺距，单位mm,贝ij/?和 的关系为：梯形螺纹：b = 0.634p矩形螺纹：h = 0.5p锯齿螺纹：=。.736普通螺纹：b = 0.75p F：轴向力，单位N; /?：螺纹工作高度，单位mm； 为螺距，单位mm,则和 的关系为：梯形螺纹：，? = 0.5p矩形螺纹： =。.5锯齿螺纹：6 = 0.75普通螺纹：h =手 p = 0.541p Z：结合圈数，无量纲，一般不要超过10(因为旋合的各圈螺 纹牙受力不均，因而Z不宜大于10); tJ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，% = (1-1.2)。4 .自锁性能校核自锁

10、条件为：忆式中： ：螺旋升角，在中径圆柱面上螺旋线的切线和垂直于螺旋 线轴线的平面的夹角，单位度，科=,皿工=5处， 孔(1) 7td)ff匕二.丽=.%)”两 外：当量摩擦角，单位度； p：螺距，单位mm； S：导程，单位mm； n：线数，或称头数，无量纲；螺纹螺旋线数目，一般为便于 制造nW4；螺距、导程、线数之间关系：S = np; d2：外螺纹中径，单位mm； a:牙型角，螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角，梯形螺纹：2 = 30，矩形螺纹：。=0”锯齿螺纹：a = 33普通螺纹：2 = 60 P ：牙型斜角，螺纹牙型的侧边和螺纹轴线的垂直平面的夹角, 对称牙型二色，梯形螺纹、矩形螺纹、普通螺纹都属于对2称牙型，锯齿螺纹不是对称牙型； /:螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取 0.13 0.17； A：螺旋副的当量摩擦系数，无量纲。5 .螺杆强度校核还需要校核螺杆的强度，若为实心螺杆，则有:F F r , a= = SbA -d,2 4 1但对普通螺纹，其计算公式为：F c =A-r（T（参见机械设计课