第五章-螺纹联接及螺旋传动课件

第五章螺纹联接及螺旋传动

第一节螺纹联接的分类与防松一、螺纹的主要参数螺纹——外螺纹，内螺纹；——左旋螺纹，右旋螺纹----------如何判别——单线螺纹，多线螺纹----------怎么判别主要参数d、d1、d2、n、P、S、Ψ、α、β

tanψ=S/(πd2)=nP/(πd2)第五章螺纹联接及螺旋传动第一节螺纹联接的分类与防松1二、螺纹的类型、特点及应用1.普通螺纹：α=600，效率低，自锁性强，用于联接。粗牙螺纹细牙螺纹2.管螺纹α=550

3.米制锥螺纹α=600

4.矩形螺纹α=00

5.梯形螺纹α=300

6.锯齿形螺纹β=30、300

二、螺纹的类型、特点及应用2三、螺纹联接的基本类型1．螺栓联接1）——普通螺栓联接结构特点：被联接件上的通孔和螺栓杆间有间隙优缺点：结构简单、装拆方便、不受被联接件材料的限制应用场合：被联接件较薄能从两边进行安装主要尺寸：三、螺纹联接的基本类型32）铰制孔螺栓联接结构特点：孔和螺杆多采用基孔制过渡配合优缺点：能精确固定被联接件的相对位置，能承受横向载荷2）铰制孔螺栓联接42．螺钉联接结构、优缺点、应用场合、主要尺寸3．双头螺柱联接结构、优缺点、应用场合、主要尺寸螺柱的固定4．紧定螺钉联接2．螺钉联接5四、螺纹联接的预紧螺纹联接装配时拧紧，使联接在承受工作载荷前预先受到力作用。目的预紧时螺栓所受的拉力——预紧力F0预紧力要适度,推荐按下列关系确定：碳素钢螺栓F0≤（0.6-0.7）σSA1合金钢螺栓F0≤（0.5-0.6）σSA1控制预紧力——测力矩板手、定力矩板手——测量螺栓伸长量法四、螺纹联接的预紧6预紧力与拧紧力矩的关系为T≈0.2F0d需预紧——紧联接不需预紧——松联接螺栓组应按一定顺序逐次拧紧预紧力与拧紧力矩的关系为7五、螺纹联接的防松防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。1）摩擦防松——对顶螺母、弹簧垫圈、金属锁紧螺母五、螺纹联接的防松82）机械防松——开口销与槽形螺母、止动垫片、止动垫片与圆螺母、串联金属丝3）不可拆防松——端铆、冲点、焊接、胶接2）机械防松——9第二节螺纹联接的强度计算一、螺纹联接的失效形式和设计准则1．受拉螺栓——螺纹断裂——保证螺栓的静力或疲劳位伸强度2．受剪螺栓——螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺杆被剪断——保证联接的挤压强度和螺栓杆的剪切强度第二节螺纹联接的强度计算一、螺纹联接的失效形式和设计准则10二、松螺栓联接的强度计算拉伸强度校核式

拉伸强度设计式二、松螺栓联接的强度计算11二、紧螺栓联接的强度计算

1．仅承受预紧力的紧螺栓联接预紧力F0

螺栓处于拉应力σ和扭转切应力τ的复合应力状态。推导知计算应力σca=1.3σ螺栓危险截面的强度条件式为

二、紧螺栓联接的强度计算12

2．承受工作剪力的紧螺栓联接螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为螺栓杆的剪切强度条件为2．承受工作剪力的紧螺栓联接133．承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接1）螺栓总拉力螺栓受预紧力F0的拉伸作用伸长λb=F0/Cb，被联接件则在F0的压缩作用下缩短λm=F0/Cm，螺栓受力F0→F2，总伸长量λb→λb+Δλ被联接件受力F0→F1，总压缩量λm→λm'=λm-Δλ。F1称为残余预紧力3．承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接143．承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接1）螺栓总拉力根据螺栓的静力平衡条件：螺栓的总拉力F2=F1+F为了保证联接的紧密性，应使F1>0推荐采用F1为对于有密封性要求的联接F1=（1.5～1.8）F对于一般联接，工作载荷稳定时F1=（0.2～0.6）F对于一般联接，工作载荷不稳定时F1=（0.6～1.0）F对于地脚螺栓联接F1≥F

3．承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接152）强度公式

拉伸强度条件校核对式为设计公式为2）强度公式163）预紧力F0、残余预紧力F1与总拉力F2的关系根据螺栓与被联接件变形协调条件有Δλb=Δλm=Δλ3）预紧力F0、残余预紧力F1与总拉力F2的关系17第五章--螺纹联接及螺旋传动课件18螺栓相对刚度=C'可通过实验或计算知，设计推荐取：金属垫片（或无垫片）C'=0.2～0.3皮革垫片C'=0.7铜皮石棉垫片C'=0.8橡胶垫片C'=0.9螺栓相对刚度=C'可通过实验或19

4）螺栓的疲劳强度校核螺栓危险截面的最大拉应力为最小拉应力为应力幅为

应力变化规律：σmin=C（常数）4）螺栓的疲劳强度校核20安全系数校核：如果螺栓的工作应力点在OJGI区域，仿式（3-24）校核螺栓危险截面的疲劳强度如果螺栓的工作应力点在GIC区域，仿式（3-18）校核螺栓危险截面的静强度。安全系数校核：21四、螺纹联接件的材料及许用应力1．螺纹联接件的材料国标规定螺纹联接件按材料力学性能分为十个等级所用螺母的性能等级应不低于与其相配螺栓的性能等级2．螺纹联接件的许用应力许用拉应力[σ]=σS/S许用切应力[τ]=σS/Sτ许用挤压应力[σp]=σS/Sp（对于钢）许用挤压应力[σp]=σB/Sp（对于铸铁）安全系数S见表5-10四、螺纹联接件的材料及许用应力22五、提高螺纹联接强度的措施1．降低影响螺栓疲劳强度的应力幅五、提高螺纹联接强度的措施23措施：减小螺栓刚度：增加螺栓长度；用腰杆状螺栓或空心螺栓；螺母下装弹性元件等；增大被联接件刚度：采用刚性较大的垫片或不用垫片；适当增加预紧力措施：242．改善螺纹牙上载荷分布不均的现象加厚螺母不能提高联接的强度。措施：悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母、环槽加内斜、钢丝螺套2．改善螺纹牙上载荷分布不均的现象253．减小应力集中的影响措施：较大圆角、卸载结构、螺纹收尾改为退刀槽；4．避免产生附加弯曲应力凸台、鱼眼坑、球面垫圈、腰环3．减小应力集中的影响265．采用合理的制造工艺方法5．采用合理的制造工艺方法27第三节螺栓组联接的设计一、螺栓组联接的结构设计1．接合面呈轴对称的简单几何形状，2．螺栓组布局应使各螺栓的受力合理3．螺栓的排列应有合理的间距和边距4．分布在圆周的螺栓应采用易于分度的数目4、6、8等5．同一螺栓组，通常采用相同的螺栓材料、直径和长度6．结构和空间合理，留有板手空间位置

第三节螺栓组联接的设计一、螺栓组联接的结构设计287．避免螺栓承受偏心载荷8．受横向载荷的螺栓联接可采用卸荷装置9．合适的防松装置7．避免螺栓承受偏心载荷29二、螺栓组联接的受力分析1．受横向载荷的螺栓组联接1）当采用铰制孔用螺栓联接时，认为载荷均分F=F∑/z2）当采用普通螺栓联接时，应保证预紧后联接面间产生的摩擦力大于等于横向载荷fF0zi≥KSF∑_防滑系数KS=1.1～1.3二、螺栓组联接的受力分析302．受转矩的螺栓组联接1）采用铰制孔用螺栓联接时根据底板的静力平衡条件可得根据螺栓的变形协调条件代入得2．受转矩的螺栓组联接312）采用普通螺栓联接时根据底板的静力平衡条件有2）采用普通螺栓联接时323．受轴向载荷的螺栓组联接各螺栓所受的工作载荷为F=F∑/z3．受轴向载荷的螺栓组联接334．受倾覆力矩的螺栓组联接根据底板的静力平衡条件得根据变形协调条件代入上式

4．受倾覆力矩的螺栓组联接34计算受倾覆力矩的螺栓组强度时，首先由预紧力F0、最大工作载荷Fmax确定受力最大的螺栓的总拉力F2，由式（5-18）得按式（5-19）进行强度计算或计算受倾覆力矩的螺栓组强度时，首先由预紧力F0、最大工作载荷35为了防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，应检查受载后地基接合面压应力的最大值不超过允许值，最小值不小于零，为了防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现36

三、螺栓组联接的设计步骤1）进行螺栓组的结构设计2）计算总载荷在各螺栓上的分配3）进行单个螺栓的强度计算图示为固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷F∑=4800N，其作用线与垂直线的夹角α=500，底板高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺栓组联接。

三、螺栓组联接的设计步骤37解：1）螺栓组结构设计2）螺栓受力分析（1）螺栓组联接受力：轴向力、横向力和倾覆力矩轴向力:F∑的水平分力，向右，作用于螺栓组的中心F∑h=F∑sinα=4800·sin500=3677N横向力:F∑的垂直分力，向下，作用于螺栓组的接合面F∑V=F∑cosα=4800·cos500=3085N倾覆力矩，顺时针方向M=F∑h×160+F∑V×150=1051070N·mm解：1）螺栓组结构设计38（2）在轴向力的作用下各螺栓所受的工作拉力Fa=F∑h/z=3677/4=919N（3）在倾覆力矩作用下，上面两螺栓加载，下面两螺栓减载，倾覆力矩引起受载较大的螺栓的工作载荷受载较大螺栓总的轴向工作载荷F=Fa+Fmax=919+1877=2796N（2）在轴向力的作用下39（4）根据底板不滑移条件，确定螺栓所需预紧力F0。查表5-6知接合面摩擦系数f=0.16，并取Cb/Cb+Cm=0.2，则Cm/Cb+Cm=0.8，取防滑系数Ks=1.2，代入上式（4）根据底板不滑移条件，确定螺栓所需预紧力F0。40（5）受力较大螺栓所受的总拉力F2。3）确定螺栓直径选择螺栓材料为Q235，性能等级为4.6的螺栓，查表5-8得屈服极限σs=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5，故螺栓的许用应力为[σ]=σs/S=240/1.5=160MPa（5）受力较大螺栓所受的总拉力F2。41查粗牙螺纹标准，选用公称直径d=12mm，螺纹小径d1=10.106mm。4）校核螺组联接接合面的工作能力（1）联接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止压碎查表5-7得[σp]=0.5σB=0.5×250=125MPa>1.84MPa，满足查粗牙螺纹标准，选用公称直径d=12mm，螺纹小径d1=1042（2）接合面上端有一定的残余预紧力σpmin>0不会产生间隙。5）校核螺栓所需的预紧力是否合适参考式5-2，对于碳素钢螺栓，要求F0≤（0.6～0.7）σsA1要求的预紧力小于上值，满足。（2）接合面上端有一定的残余预紧力43确定螺栓的公称直径后,螺栓的类型、长度、精度以及相应的螺母、垫圈等结构尺寸,可根据底板厚度、螺栓在立柱上的固定方式及防松装置等全面考虑后定出.确定螺栓的公称直径后,螺栓的类型、长度、精度以及相应的螺母、44第四节螺旋传动一、螺旋传动的工作原理：组成——螺杆、螺母和机架传动——回转变直移，平稳、准确。二、类型、特点和应用1．按功能分1）传力螺旋2）传导螺旋3）调整螺旋L=（SA-SB）φ/(2π)——微动螺旋L=（SA+SB）φ/(2π)——复式螺旋第四节螺旋传动一、螺旋传动的工作原理：452。磨擦状态分滑动螺旋——静压螺旋滚动螺旋

2。磨擦状态分46三、螺旋传动的受力分析和效率1．轴向力与转矩关系设F--轴向力，Ft--切向力，T--外力矩举起时：Ft=Ftan(ψ+φν)T=Fd2tan(ψ+φν)/2Φν--当量摩擦角tanφν=f/cosβ下降时：Ft=Ftan(ψ-φν)自锁条件：ψ＜φν2。传动效率η=tanψ/tan(ψ+φν)三、螺旋传动的受力分析和效率47四、滑动螺旋的结构和材料1．滑动螺旋的结构1）螺杆的支承结构2）螺母的结构3）螺纹类型常用梯形、矩形、锯齿形，右旋四、滑动螺旋的结构和材料482．螺杆和螺母的材料1）螺杆一般传动Q235、45、50钢；重载、高速的重要传动40Cr、45Mn、40WMn、20CrMnTi；精密传动CrWMn、38CrMoAI等2）螺母常用铸锡青铜ZCuSn10Pb1、ZCuSn5PbZn5；低速重载可用铸无锡青铜ZCuAI10Fe3；低速轻载可采耐磨铸铁或灰铸铁；尺寸较大的螺母可用螺纹部分浇注铜合金。2．螺杆和螺母的材料49五、滑动螺旋传动的设计计算

1．耐磨性计算1）校核公式2）设计公式设螺母高度系数ψ=H/d2，则H=ψd2，代入上式五、滑动螺旋传动的设计计算50对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P；对于锯齿形螺纹，h=0.75Pψ的推荐：整体式螺母ψ=1.2～2.5；剖分式及兼作支承的螺母ψ=2.5～3.5；传动精度高、使用寿命较长的螺母ψ=4；根据d2查标准选取d和P，为使各圈受力均匀工作圈数不宜过多，一般u≤10，选择尺寸参数时，要保证P/d2≥0.1ψ对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P；512．螺杆强度计算式中3．螺母螺纹牙的强度计算

2．螺杆强度计算524．螺杆稳定性计算对于长径比大的受压螺杆应校核螺杆稳定性条件Ssc=Fcr/F≥SsFcr——螺杆的临界载荷。根据螺杆柔度λs值的大小选用不同的公式。4．螺杆稳定性计算53图示为受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时力与变形的关系，试问：（1）螺栓刚度Cb和被联接件刚度Cm的大小对螺栓受力有何影响？（2）若预紧力F0=800N，工作载荷F=1000N，Cm=4Cb，试计算：1）螺栓上总载荷；2）残余预紧力图示为受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时力与变形的关系，试问：54解：（1）由可知，当F0、F、Cm不变时，螺栓刚度Cb减小将使总载荷F2减小；被联接件刚度Cb增大将使总载荷F2减小；（2）螺栓总拉力F2=F+F1得F1=F2-F=1000-1000=0或者由F0=F1+FCm/（Cb+Cm）得F1=F0-FCm/（Cb+Cm）=800-1000×4Cb/（Cb+4Cb）=0解：（1）由55图示一厚度为15mm的薄板，用两个铰制孔螺栓固定在机架上，已知载荷P=4000N，螺栓、板和机架材料许用应力[σ]=120MPa，许用剪应力[τ]=95MPa，应用挤压应力[σp]=150MPa，板间摩擦系数f=0.2。（1）确定合理的螺纹直径；（2）若改用普通螺栓，螺纹直径应为多大（防滑系数Ks=1.2）。图示一厚度为15mm的薄板，用两个铰制孔螺栓固定在机架上，已56解：1。求铰制孔螺栓直径1）在载荷P的作用下两铰制孔螺栓受力为F1、F2，可由力平衡条件得解：1。求铰制孔螺栓直径572）由螺栓杆的剪切强度条件3）由螺杆与孔壁的挤压强度条件4）取螺栓光杆直径为13mm，螺纹外径为M122）由螺栓杆的剪切强度条件582．采用普通螺栓，应按接合面不滑移条件1）计算预紧力2）计算危险截面直径3）取螺栓M362．采用普通螺栓，应按接合面不滑移条件59图示支架用4个普通螺栓联接在支柱上，已知载荷F=12400N，尺寸参数如图，接合面摩擦系数f=0.2，螺栓材料的屈服极限σs=270N/mm2，安全系数S=1.5，螺栓的相对刚度Cb/（Cb+Cm）=0.3，防滑系数Ks=1.2，试求所需螺栓小径图示支架用4个普通螺栓联接在支柱上，已知载荷F=12400N60解:1）根据不滑移条件fF0z≥KsF可得F0≥KsF/(fz)=1.2×12400/（0.2×4）=18600N2）计算倾覆力矩M=F×150=12400×150=1860000N·mm3）计算在M下左边两螺栓受力较大，所受载荷Fmax，解:1）根据不滑移条件614）左边螺栓所受总拉力F2：5）螺栓许用应力[σ]=σs/S=270/1.5=180MPa6）螺栓危险截面的直径4）左边螺栓所受总拉力F2：62某厂生产一手动螺旋千斤顶，最大起重量为40KN，采用锯齿形螺纹螺纹副当量摩擦为0.13，d=25mm，d2=21.25mm，d1=16.32mm，P=5mm，单线右旋，螺杆用40Cr，热处理HRC45～50，σs=785MPa螺母用ZCuAI10Fe3.验算其主要尺寸是否恰当.其他尺寸如图某厂生产一手动螺旋千斤顶，最大起重量为40KN，采用锯齿形螺63解:1)耐磨性条件校核锯齿形螺纹工作高度h=0.75P=0.75×5=3.75mm图中知螺母高度H=48mm轴向外载荷F=40000N表5-12查滑动速度低,钢-青铜[p]=18～25MPa解:642)螺纹的自锁性验算

2)螺纹的自锁性验算653)螺杆的强度校核许用应力[σ]=σs/3～5=785/3=261.67MPa因σca<[σ],螺杆强度通过3)螺杆的强度校核664)螺纹牙强度校核剪切强度校核螺纹牙根厚b=0.75P=0.75×5=3.75mm螺纹旋合圈数u=H/P=48/5=9.6不清许用剪切应力查表5-13[τ]=30～40MPa弯曲强度校核许用弯曲应力查表5-13[σb]=40～60KPa，静载荷取[σb]=60KPa4)螺纹牙强度校核675）螺杆稳定性校核柔度λ=μl/i螺杆的长度系数μ：因螺母端l0/d0=H/d2=48/21.25=2.25在1.5～3之间，属不完全固定；因轴承端l0/d0=7/28<1.5属铰支，所经支承为一端铰支一端不完全固定。查表5-14μ=0.7由图知l=（130+30）=160mm惯性半径i=d1/4=16.32/4=4.08mmλ=0.7×160/4.08=27.45<40，不需校核，螺杆不会失稳。该千斤顶满足使用要求5）螺杆稳定性校核68第五章螺纹联接及螺旋传动

第一节螺纹联接的分类与防松一、螺纹的主要参数螺纹——外螺纹，内螺纹；——左旋螺纹，右旋螺纹----------如何判别——单线螺纹，多线螺纹----------怎么判别主要参数d、d1、d2、n、P、S、Ψ、α、β

tanψ=S/(πd2)=nP/(πd2)第五章螺纹联接及螺旋传动第一节螺纹联接的分类与防松69二、螺纹的类型、特点及应用1.普通螺纹：α=600，效率低，自锁性强，用于联接。粗牙螺纹细牙螺纹2.管螺纹α=550

3.米制锥螺纹α=600

4.矩形螺纹α=00

5.梯形螺纹α=300

6.锯齿形螺纹β=30、300

二、螺纹的类型、特点及应用70三、螺纹联接的基本类型1．螺栓联接1）——普通螺栓联接结构特点：被联接件上的通孔和螺栓杆间有间隙优缺点：结构简单、装拆方便、不受被联接件材料的限制应用场合：被联接件较薄能从两边进行安装主要尺寸：三、螺纹联接的基本类型712）铰制孔螺栓联接结构特点：孔和螺杆多采用基孔制过渡配合优缺点：能精确固定被联接件的相对位置，能承受横向载荷2）铰制孔螺栓联接722．螺钉联接结构、优缺点、应用场合、主要尺寸3．双头螺柱联接结构、优缺点、应用场合、主要尺寸螺柱的固定4．紧定螺钉联接2．螺钉联接73四、螺纹联接的预紧螺纹联接装配时拧紧，使联接在承受工作载荷前预先受到力作用。目的预紧时螺栓所受的拉力——预紧力F0预紧力要适度,推荐按下列关系确定：碳素钢螺栓F0≤（0.6-0.7）σSA1合金钢螺栓F0≤（0.5-0.6）σSA1控制预紧力——测力矩板手、定力矩板手——测量螺栓伸长量法四、螺纹联接的预紧74预紧力与拧紧力矩的关系为T≈0.2F0d需预紧——紧联接不需预紧——松联接螺栓组应按一定顺序逐次拧紧预紧力与拧紧力矩的关系为75五、螺纹联接的防松防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。1）摩擦防松——对顶螺母、弹簧垫圈、金属锁紧螺母五、螺纹联接的防松762）机械防松——开口销与槽形螺母、止动垫片、止动垫片与圆螺母、串联金属丝3）不可拆防松——端铆、冲点、焊接、胶接2）机械防松——77第二节螺纹联接的强度计算一、螺纹联接的失效形式和设计准则1．受拉螺栓——螺纹断裂——保证螺栓的静力或疲劳位伸强度2．受剪螺栓——螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺杆被剪断——保证联接的挤压强度和螺栓杆的剪切强度第二节螺纹联接的强度计算一、螺纹联接的失效形式和设计准则78二、松螺栓联接的强度计算拉伸强度校核式

拉伸强度设计式二、松螺栓联接的强度计算79二、紧螺栓联接的强度计算

1．仅承受预紧力的紧螺栓联接预紧力F0

螺栓处于拉应力σ和扭转切应力τ的复合应力状态。推导知计算应力σca=1.3σ螺栓危险截面的强度条件式为

二、紧螺栓联接的强度计算80

2．承受工作剪力的紧螺栓联接螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为螺栓杆的剪切强度条件为2．承受工作剪力的紧螺栓联接813．承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接1）螺栓总拉力螺栓受预紧力F0的拉伸作用伸长λb=F0/Cb，被联接件则在F0的压缩作用下缩短λm=F0/Cm，螺栓受力F0→F2，总伸长量λb→λb+Δλ被联接件受力F0→F1，总压缩量λm→λm'=λm-Δλ。F1称为残余预紧力3．承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接823．承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接1）螺栓总拉力根据螺栓的静力平衡条件：螺栓的总拉力F2=F1+F为了保证联接的紧密性，应使F1>0推荐采用F1为对于有密封性要求的联接F1=（1.5～1.8）F对于一般联接，工作载荷稳定时F1=（0.2～0.6）F对于一般联接，工作载荷不稳定时F1=（0.6～1.0）F对于地脚螺栓联接F1≥F

3．承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接832）强度公式

拉伸强度条件校核对式为设计公式为2）强度公式843）预紧力F0、残余预紧力F1与总拉力F2的关系根据螺栓与被联接件变形协调条件有Δλb=Δλm=Δλ3）预紧力F0、残余预紧力F1与总拉力F2的关系85第五章--螺纹联接及螺旋传动课件86螺栓相对刚度=C'可通过实验或计算知，设计推荐取：金属垫片（或无垫片）C'=0.2～0.3皮革垫片C'=0.7铜皮石棉垫片C'=0.8橡胶垫片C'=0.9螺栓相对刚度=C'可通过实验或87

4）螺栓的疲劳强度校核螺栓危险截面的最大拉应力为最小拉应力为应力幅为

应力变化规律：σmin=C（常数）4）螺栓的疲劳强度校核88安全系数校核：如果螺栓的工作应力点在OJGI区域，仿式（3-24）校核螺栓危险截面的疲劳强度如果螺栓的工作应力点在GIC区域，仿式（3-18）校核螺栓危险截面的静强度。安全系数校核：89四、螺纹联接件的材料及许用应力1．螺纹联接件的材料国标规定螺纹联接件按材料力学性能分为十个等级所用螺母的性能等级应不低于与其相配螺栓的性能等级2．螺纹联接件的许用应力许用拉应力[σ]=σS/S许用切应力[τ]=σS/Sτ许用挤压应力[σp]=σS/Sp（对于钢）许用挤压应力[σp]=σB/Sp（对于铸铁）安全系数S见表5-10四、螺纹联接件的材料及许用应力90五、提高螺纹联接强度的措施1．降低影响螺栓疲劳强度的应力幅五、提高螺纹联接强度的措施91措施：减小螺栓刚度：增加螺栓长度；用腰杆状螺栓或空心螺栓；螺母下装弹性元件等；增大被联接件刚度：采用刚性较大的垫片或不用垫片；适当增加预紧力措施：922．改善螺纹牙上载荷分布不均的现象加厚螺母不能提高联接的强度。措施：悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母、环槽加内斜、钢丝螺套2．改善螺纹牙上载荷分布不均的现象933．减小应力集中的影响措施：较大圆角、卸载结构、螺纹收尾改为退刀槽；4．避免产生附加弯曲应力凸台、鱼眼坑、球面垫圈、腰环3．减小应力集中的影响945．采用合理的制造工艺方法5．采用合理的制造工艺方法95第三节螺栓组联接的设计一、螺栓组联接的结构设计1．接合面呈轴对称的简单几何形状，2．螺栓组布局应使各螺栓的受力合理3．螺栓的排列应有合理的间距和边距4．分布在圆周的螺栓应采用易于分度的数目4、6、8等5．同一螺栓组，通常采用相同的螺栓材料、直径和长度6．结构和空间合理，留有板手空间位置

第三节螺栓组联接的设计一、螺栓组联接的结构设计967．避免螺栓承受偏心载荷8．受横向载荷的螺栓联接可采用卸荷装置9．合适的防松装置7．避免螺栓承受偏心载荷97二、螺栓组联接的受力分析1．受横向载荷的螺栓组联接1）当采用铰制孔用螺栓联接时，认为载荷均分F=F∑/z2）当采用普通螺栓联接时，应保证预紧后联接面间产生的摩擦力大于等于横向载荷fF0zi≥KSF∑_防滑系数KS=1.1～1.3二、螺栓组联接的受力分析982．受转矩的螺栓组联接1）采用铰制孔用螺栓联接时根据底板的静力平衡条件可得根据螺栓的变形协调条件代入得2．受转矩的螺栓组联接992）采用普通螺栓联接时根据底板的静力平衡条件有2）采用普通螺栓联接时1003．受轴向载荷的螺栓组联接各螺栓所受的工作载荷为F=F∑/z3．受轴向载荷的螺栓组联接1014．受倾覆力矩的螺栓组联接根据底板的静力平衡条件得根据变形协调条件代入上式

4．受倾覆力矩的螺栓组联接102计算受倾覆力矩的螺栓组强度时，首先由预紧力F0、最大工作载荷Fmax确定受力最大的螺栓的总拉力F2，由式（5-18）得按式（5-19）进行强度计算或计算受倾覆力矩的螺栓组强度时，首先由预紧力F0、最大工作载荷103为了防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，应检查受载后地基接合面压应力的最大值不超过允许值，最小值不小于零，为了防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现104

三、螺栓组联接的设计步骤1）进行螺栓组的结构设计2）计算总载荷在各螺栓上的分配3）进行单个螺栓的强度计算图示为固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷F∑=4800N，其作用线与垂直线的夹角α=500，底板高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺栓组联接。

三、螺栓组联接的设计步骤105解：1）螺栓组结构设计2）螺栓受力分析（1）螺栓组联接受力：轴向力、横向力和倾覆力矩轴向力:F∑的水平分力，向右，作用于螺栓组的中心F∑h=F∑sinα=4800·sin500=3677N横向力:F∑的垂直分力，向下，作用于螺栓组的接合面F∑V=F∑cosα=4800·cos500=3085N倾覆力矩，顺时针方向M=F∑h×160+F∑V×150=1051070N·mm解：1）螺栓组结构设计106（2）在轴向力的作用下各螺栓所受的工作拉力Fa=F∑h/z=3677/4=919N（3）在倾覆力矩作用下，上面两螺栓加载，下面两螺栓减载，倾覆力矩引起受载较大的螺栓的工作载荷受载较大螺栓总的轴向工作载荷F=Fa+Fmax=919+1877=2796N（2）在轴向力的作用下107（4）根据底板不滑移条件，确定螺栓所需预紧力F0。查表5-6知接合面摩擦系数f=0.16，并取Cb/Cb+Cm=0.2，则Cm/Cb+Cm=0.8，取防滑系数Ks=1.2，代入上式（4）根据底板不滑移条件，确定螺栓所需预紧力F0。108（5）受力较大螺栓所受的总拉力F2。3）确定螺栓直径选择螺栓材料为Q235，性能等级为4.6的螺栓，查表5-8得屈服极限σs=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5，故螺栓的许用应力为[σ]=σs/S=240/1.5=160MPa（5）受力较大螺栓所受的总拉力F2。109查粗牙螺纹标准，选用公称直径d=12mm，螺纹小径d1=10.106mm。4）校核螺组联接接合面的工作能力（1）联接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止压碎查表5-7得[σp]=0.5σB=0.5×250=125MPa>1.84MPa，满足查粗牙螺纹标准，选用公称直径d=12mm，螺纹小径d1=10110（2）接合面上端有一定的残余预紧力σpmin>0不会产生间隙。5）校核螺栓所需的预紧力是否合适参考式5-2，对于碳素钢螺栓，要求F0≤（0.6～0.7）σsA1要求的预紧力小于上值，满足。（2）接合面上端有一定的残余预紧力111确定螺栓的公称直径后,螺栓的类型、长度、精度以及相应的螺母、垫圈等结构尺寸,可根据底板厚度、螺栓在立柱上的固定方式及防松装置等全面考虑后定出.确定螺栓的公称直径后,螺栓的类型、长度、精度以及相应的螺母、112第四节螺旋传动一、螺旋传动的工作原理：组成——螺杆、螺母和机架传动——回转变直移，平稳、准确。二、类型、特点和应用1．按功能分1）传力螺旋2）传导螺旋3）调整螺旋L=（SA-SB）φ/(2π)——微动螺旋L=（SA+SB）φ/(2π)——复式螺旋第四节螺旋传动一、螺旋传动的工作原理：1132。磨擦状态分滑动螺旋——静压螺旋滚动螺旋

2。磨擦状态分114三、螺旋传动的受力分析和效率1．轴向力与转矩关系设F--轴向力，Ft--切向力，T--外力矩举起时：Ft=Ftan(ψ+φν)T=Fd2tan(ψ+φν)/2Φν--当量摩擦角tanφν=f/cosβ下降时：Ft=Ftan(ψ-φν)自锁条件：ψ＜φν2。传动效率η=tanψ/tan(ψ+φν)三、螺旋传动的受力分析和效率115四、滑动螺旋的结构和材料1．滑动螺旋的结构1）螺杆的支承结构2）螺母的结构3）螺纹类型常用梯形、矩形、锯齿形，右旋四、滑动螺旋的结构和材料1162．螺杆和螺母的材料1）螺杆一般传动Q235、45、50钢；重载、高速的重要传动40Cr、45Mn、40WMn、20CrMnTi；精密传动CrWMn、38CrMoAI等2）螺母常用铸锡青铜ZCuSn10Pb1、ZCuSn5PbZn5；低速重载可用铸无锡青铜ZCuAI10Fe3；低速轻载可采耐磨铸铁或灰铸铁；尺寸较大的螺母可用螺纹部分浇注铜合金。2．螺杆和螺母的材料117五、滑动螺旋传动的设计计算

1．耐磨性计算1）校核公式2）设计公式设螺母高度系数ψ=H/d2，则H=ψd2，代入上式五、滑动螺旋传动的设计计算118对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P；对于锯齿形螺纹，h=0.75Pψ的推荐：整体式螺母ψ=1.2～2.5；剖分式及兼作支承的螺母ψ=2.5～3.5；传动精度高、使用寿命较长的螺母ψ=4；根据d2查标准选取d和P，为使各圈受力均匀工作圈数不宜过多，一般u≤10，选择尺寸参数时，要保证P/d2≥0.1ψ对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P；1192．螺杆强度计算式中3．螺母螺纹牙的强度计算

2．螺杆强度计算1204．螺杆稳定性计算对于长径比大的受压螺杆应校核螺杆稳定性条件Ssc=Fcr/F≥SsFcr——螺杆的临界载荷。根据螺杆柔度λs值的大小选用不同的公式。4．螺杆稳定性计算121图示为受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时力与变形的关系，试问：（1）螺栓刚度Cb和被联接件刚度Cm的大小对螺栓受力有何影响？（2）若预紧力F0=800N，工作载荷F=1000N，Cm=4Cb，试计算：1）螺栓上总载荷；2）残余预紧力图示为受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时力与变形的关系，试问：122解：（1）由可知，当F0、F、Cm不变时，螺栓刚度Cb减小将使总载荷F2减小；被联接件刚度Cb增大将使总载荷F2减小；（2）螺栓总拉力F2=F+F1得F1=F2-F=1000-1000=0或者由F0=F1+FCm/（Cb+Cm）得F1=F0-FCm/（Cb+Cm）=800-1000×4Cb/（Cb+4Cb）=0解：（1）由123图示一厚度为15mm的薄