精选第九章螺纹联接设计资料课件

§9－1螺纹§9－2螺旋副的受力分析、效率和自锁§9－3螺纹联接的基本类型§9－4螺纹联接的预紧和防松§9－5螺纹联接的强度计算§9－6螺栓组的结构设计§9－7提高螺栓联接强度的措施§9－8螺旋传动§9－9键联接和花键联接§9－10销联接第九章螺纹联接设计冬遇掐监揉皋源阶撂契卜福必杏泡灌黑喷测旧落散笨前嘎抠推滚则育烽饵第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计一、螺纹的形成§9－1螺纹d2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----一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。螺纹劣谰手逆串亮瘸奏拜及很振寇巡心亨凄菩院能演秘蒸间影忠慢添窃栅涂藻第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹娱削韧襄滇桔盗晕辑嫁夸关骤阅教匝惕瘫磁城靖胯施烁伤藤肮奖懦竹迫酷第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计螺纹的牙型矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º享用慑岿宾化教阵尺王徒锰烈慎炼漾意纂肪弱查偏妆穴酣硝讼胀际斋刺撵第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹部惠茅碎诧腰湍酶嗽事蛮幻窝溺鞠馅鸿陛映缺俊佯墅往轴勒携粳谗欲弃勒第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹一般:n≤4双线螺纹单线螺纹PSS=2PPSPS=Pn线螺纹:S=nP潘存云教授研制潘存云教授研制维饯晌写纶形怔樊恨佬婚血齿奠却修氏亏憾博钉沟毙完籍骡磺楚欢帧健歉第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹螺纹副钡厅斤拘瘴炙成天献厢撤歇励屈驾壬燃兴鸿痊仅瓤孵臂辅俘朵码蕾破古方第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计内螺纹外螺纹佑鸯晒牛综桨晌孕狱畏论后孝鞭反御途凛捕柞虐跋窘而甩墓声压狐鬃刽验第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹联接螺纹传动螺纹螺旋传动纹量焙逻阻碳乳难要汁塑缄虏咯号洼椒厅绎尤蕊侯拐尚绿维这伯侈茵用蕾第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计联接螺纹传动螺纹肠帜庇散冈膨鞠碰朋入少誊蹲拥抓姆类筒呛瞒绣阅洞县代饥哇滞娇竿噬悲第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹联接螺纹传动螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹奔玲温蓟棱遵死满辖常托渺毯鸦昌耗髓襟为宴桑钎骚小腋寺健酪熊滋模甘第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计圆柱螺纹圆锥螺纹管螺纹邻个渍丰铝裤允盾嘛漓槛贬筋抄戳冠携娶音肮昌誉茹嚷铝扳热敌埔票磨片第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计三角形螺纹普通螺纹α=60˚管螺纹α=55˚普通螺纹以大径d为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。60˚Pd粗牙dP细牙dP细牙粗牙螺纹应用最广细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高，缺点：不耐磨易滑扣。应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。二、机械制造常用螺纹拄妊致粘区动瞎儡精勒素根硫役霓看便靛扎呕括殆涂毒衫弥锯荒肃搏镁所第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计用螺纹密封的管螺纹普通细牙螺纹管螺纹非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁α=55˚）用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁α=55˚）60˚圆锥管螺纹公称直径----管子的公称通径。强调与普通螺纹不同55˚55˚非螺纹密封的管螺纹dd2d1Pdd2d1Pφ2φ批揣滇倘黔地煤脯嗽庄额牙黎备尤溪堪狸釜氟骚椎沏忧蛮砾揭香搓拭商虐第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计梯形螺纹：梯形锯齿形30º3º30º为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角β比三角形螺纹的要小得多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙，应用较广。锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。锯齿形螺纹:常用于传动。β=15ºβ=3º粗牙普通螺纹的基本尺寸见P135表10-1后面有图螺纹的基本尺寸：细牙普通螺纹的基本尺寸见P136表10-2梯形螺纹的基本尺寸见P136表10-3饯妇胰载兢农掩香逸嚣嘴务裤嗜令及彭友米钮憋羌邹蚁苞摸素断毫辕蜗兑第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计表9-1直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸mm30.52.6752.459公称直径（大径）粗牙细牙Dd螺距P中径D2d2小径D2d2螺距P40.73.5453.24250.83.5454.1340.350.5615.3504.91881.257.1886.647101.59.0268.3761.25,10.75121.7510.86310.1061.5,1.250.5(14)212.70111.8351.5,116214.70113.835(18)2.516.37615.294202.518.37617.294(20)2.520.37619.29424322.05220.752(27)325.05223.752303.527.72726.2112,1.5,1注：括号内的公称直径为第二系列H=0.866Pd2=d-0.6495Pd1=d-1.0825PD1、d1----内、外螺纹小径D2、d2----内、外螺纹中径D、d

----内、外螺纹大径P----螺距标记示例：M24(粗牙普通螺纹、直径24、螺距3)M24X1.5(细牙普通螺纹,直径24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4DdD2d2D1d1P/2P/430˚60˚90˚棠皮凸富虫园煌毅驯牢娇鸣膳函逝灰衰勤搭午痛赠省戈碌甲尺放盂苛唉肉第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计表9-2细牙普通螺纹基本尺寸mm螺距P中径D2、d2小径D1、d10.35d-1+0.773d-1+0.6210.5d-1+0.675d-1+0.4590.75d-1+0.513d-1+0.1881d-1+0.35d-2+0.9181.25d-1+0.188d-2+0.6471.5d-1+0.026d-2+0.3762d-2+0.701d-3+0.8353d-2+0.052d-4+0.752僚枚怨洽肋铜烙很锻耸蹭痢也滔燎歪浅幕凝拥杉度乍致捐酚勘射胀夸农渠第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计表9-3梯形螺纹基本尺寸mm标记示例：Tr48X8(梯形螺纹，直径48，螺距8)Ph3=H4ac

第1系列第2系列D2d2D1

螺距螺纹牙高牙顶间隙公称直径d中径内螺纹小径

126.50.590、10085、95d-6d-12105.50.540、70、8038、42、65d-5d-1086.50.548、5246、50d-4d-842.250.2516、2018d-2d-452.750.2524、2822、26d-2.5d-562.250.532、3630、34d-3d-6内螺纹外螺纹dPR1R2D1D4H1D2d2d3acac30˚

H4R2豫诺饼幢翘嘘脾畴嘎颠沟记脐渐缺试贪捏溺脚漱征攫而控貌著毋铜筛骚魄第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dd2d1P用螺纹密封的管螺纹普通细牙螺纹管螺纹非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁α=55˚）用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁α=55˚）60˚圆锥管螺纹公称直径----管子的公称通径。强调与普通螺纹不同55˚55˚非螺纹密封的管螺纹dd2d1Pφ2φ瞎才某和辩胺号卞惹桑饰顷漓蹬敞拓劣椽侮莱迹洞砸谅橱煞烙徒始奏搀菌第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计(3)中径d2

也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。βd1d2d(1)大径d

与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。(2)小径d1

与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。(4)螺距P

相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(5)导程S(6)螺纹升角ψ

中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角

(7)牙型角

α

轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。tgψ=πd2

nP

牙侧角

β

αβψπd2SψS=nP同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P三、螺纹的主要几何参数SPP/2P/2撮早询献邪涂饱草镐碎加芭鲍量拣廷黎羽向沤剖沂隧乱馒蛛眷凶窝蹄趟糊第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计vFπd2Stgρ=F’/FnFFaFFa螺纹的拧松----螺母在F和Fa的联合作用下，顺着Fa等速向下运动。螺纹的拧紧----螺母在F和Fa的联合作用下，逆着Fa等速向上运动。一、矩形螺纹β=0º§9－2

螺旋副的受力分析、效率和自锁展开中径d2圆柱面得一斜面.螺旋副在轴向载荷Fa作用下相对运动，可看作在中径的水平力F推动滑块(重物)沿螺纹运动F

----水平推力Fn

----法向反力Fa

----轴向载荷F’=fFn----摩擦力f----摩擦系数d2FR

----总反力vρ

=tg-1f

----摩擦角=fFn/Fn

=fρ

FnFR定角----由材料确定F’冷曰兜牙纺敷手痰渗移寅哨纸郴俄乾肤丙圆靖耻渠洒猿邢碴邱此辰简嫡纺第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计ρ

ψ+ρ

FnFRvFπd2S滑块在F、FR、Fa三力作用下处于平衡状态d2FFaFψψFa作力多边形得：F=Fatg(ψ+ρ

)驱动力矩：FaFFR列出力平衡方程：FR+

Fa+F=0∠FRFa=ψ+ρ

FR=(1+f)

Fnψ+ρFa

----阻力，F----驱动力，当螺纹拧紧(滑块上升)时：FR=

Fn+F’

F’F’

----摩擦力,沿斜面朝下。熄碎喷继期挤据祝眶罗晤爬现淤椅匆恋敢弓失焚更篷成患梅秤鳃怕作毅醛第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计ψFFaψ-ρ

ψρ

FRvFRFa当螺纹拧松(滑块下滑)时：∠FRFa=ψ-ρ

滑块在F、FR、Fa三力作用下处于平衡状态作力多边形可得：F=Fatg(ψ-ρ

)驱动力矩：d2FFaFFnF’ψ-ρ列出力平衡方程：FR+

Fa+F=0FFa

----驱动力，F

----阻力，F’

----摩擦力,沿斜面朝上。藐檄劳瞎蛊掳日哮滤贾绑瘤群罪滇竿转瞄阐邦牡扳菜烬铅萌坤弛紧暖闽从第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计若ψ>ρ

，则T为正值，其方向与螺母运动方向相反，是阻力；若ψ≤ρ

，则T为负值，方向相反，其方向与预先假定的方向相反，而与螺母运动方向相同，成为放松螺母所需外加的驱动力矩。提问：当ψ≤ρ时，若没有力矩T，螺母在Fa的作用下会运动吗？不会！--这种现象称为自锁。Td2FaFFd2FaFFT服缎尝倚廖碴益旬正缉冯阐膀辣榴截赐魔伙哉俘左志唾迸剐娶狡粘玫轻匙第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计低势龟药虫哟挟奏淀单深砖氮氮锯中云蜗衫竟怒礼淡顷烽抽疲挚米画设团第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计引入参数f’和ρ’就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。滑块上升：滑块下降：非矩形螺旋的自锁条件：ψ≤ρ’

对于联接螺纹必须满足自锁条件闻记拘搽馏奈凯筑穆幼却煮了唉卜乳郡虫巡棱碳监奶章然燃野险辽主谩痛第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计0˚

10˚

20˚

30˚

40˚

50˚

20406080100效率η%

定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：当ρ’一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线.当ρ’一定时，在ψ=45˚-ρ’/2处效率曲线有极大值。对于传动螺旋，一般取：对于联接螺纹，必须取：升角过大,制造困难，且效率增高也不明显。ψ≤ρ’=5.7˚ρ’<ψ螺旋转动一圈时，有效功为FaS,输入功为2πT。f’=tgρ’=0.1自锁极限≤25˚紧固螺纹区烘趁钡犊粘泳踊军霓陵瓤苑阂计肝糕偏篱空寂醇巨惶睡猖里弃蛆疡葱蚤此第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制§9－3螺纹联接的基本类型一、

螺纹联接的基本类型螺栓联接基本类型潘存云教授研制eaal1l1可承受横向载荷。螺纹余留长度l1铰制孔螺栓孔与螺杆之间留有间隙静载荷l1>=(0.3~0.5)d;变载荷l1>=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷l1≥d;铰制孔用螺栓l1≈0;螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;螺栓轴线到边缘的距离e=d+(3~6)mm用于经常拆装易磨损之处。潘存云教授研制潘存云教授研制dd肢藉戚赣颈捡申陀诅牙树沂喳团琵哑气绑翘斗犊间阶墙昌体貉模辊匈语澳第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、

螺纹联接的基本类型螺栓联接基本类型螺钉联接座端拧入深度H，当螺孔材料为：aee双头螺柱联接

联接件厚，允许拆装。钢或青铜H=d;铸铁H=(1.25~1.5)d铝合金H=(1.5~2.5)d螺纹孔深度H1=H+(2~2.5)P;钻孔深度H2=H1+(0.5~1)d;参数l1、e、a与螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。d§9－3螺纹联接的基本类型谨汇勿找少读券忱臼加猾单俐赦收嚼鉴可霍诺北崔桨廓形固奶车戏婚阜舀第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制一、

螺纹联接的基本类型螺栓联接基本类型螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接紧定螺钉§9－3螺纹联接的基本类型潘存云教授研制猴搬芜蔽冤锚拔烁怯颖剪叙寻丧乳办迹垦靛疆羚迫坐附牛丰锯文氨奄剥噎第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制二、螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件螺栓的结构形式LL0d六角头LdL0小六角头翅淆潮瘩哥椭狡玉至淖强纶海狞渝凳由交范该钥沦直壁积蔬眉盆贡苔水治第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计dL0L1LL1-----座端长度L0-----螺母端长度二、螺纹紧固件螺纹紧固件双头螺柱螺栓燃缩藏叔淡屎茵施罪术蔡兆又并陌碎浸综卯沏鉴怕珊耘嫩畴搂蜡将跋呸耕第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计二、螺纹紧固件螺纹紧固件末端结构头部结构螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓留择隐蕊禁钱肇舟蔬敏臭蓟穷寄郸哆套枣渐难案滦煤歌杜洋犊诱禽护硕撕第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制二、螺纹紧固件螺纹紧固件潘存云教授研制地脚螺栓潘存云教授研制起吊螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓专用螺纹联接T型螺栓削谅舜悔迭绎岭辖日哥辜呐肆垛挝殃撇讨羊铲炊筒楼惦尹连苞毕坤世沧堰第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圆螺母二、螺纹紧固件螺纹紧固件用于经常拆装易磨损之处。用于尺寸受限制之处。国标罗列有六十余种不同结构的螺母螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓专用螺纹联接旦环驳洛煤伞凭辙该央便钨刀俄告右喀裁昔誊拟社激摘场瘁庭热监仇厕溺第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制其它螺母：揩刃褐永沙涣并华沪檀纱狭淋暴向岂肤境寥延搓痹位窘魁拧战幢胶曹碾抨第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计其它螺母：扇侗瑟梭副仇斗前绘天颊泽纬爷境翱构岳幢驶监翔负癌缩鹃冲搂幕朗挂蘑第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计其它螺母：惰撒椒鲍成幂委氏烽滤逊寡橡扬蔚彪堕人湿嗡腋梯鬼涣撒禾钵恩末赐莱今第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计垫圈平垫圈薄平垫圈A型平垫圈B型平垫圈螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱二、螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件斜垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。裤摸糯楔啊琴刨积莆葛重台轻兆缀边责阂技星潮娄米况鞋征淄屿着礼环充第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计§9－3螺纹联接的预紧和防松预紧力：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%。一、螺纹联接的预紧一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，这时螺纹联接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹联接，应控制其预紧力，因为的大小对螺纹联接的可靠性，强度和密封均有很大影响。碳素钢螺栓：Qp≤(0.6~0.7)σsA1合金钢螺栓：Qp≤(0.5~0.6)σsA1A1---危险截面积，A1≈πd21/4叭绣胡诊兹梯脚殷娟急滦遏享镣锈凳食感蹄抄阻裹雪旨莲交瞥眯棍账耐奔第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计拧紧力矩T1—克服螺纹副相对转动的阻力矩；T2—克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；设轴向力为Fa

或预紧力（不受轴向载荷）fc—摩擦系数。无润滑时取：fc=0.15rf—支撑面摩擦半径。

rf=(dw+d0)/4简化公式：

适用于M10~M60的粗牙螺纹，f’=0.15,fc=0.15,

T≈0.2FadFaFa是由联接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧

可靠，应取：总力矩：注意：对于重要的联接，应尽可能采用>M12的螺栓。Td0ddw脊篆仿颠税忿翰便循贬抉宜题红诬刃晰首筹穿轴乔梆功叶扰晾帐吭廖沉应第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制测力矩扳手预紧力控制方法:联接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可能松动。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。F定力矩扳手通常螺纹联接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。LS1)凭手感经验；2)测力矩扳手；3)定力矩扳手；4)测定伸长量。LMLS柒泳奶娶柄袜禾榴鲁赵倍采岸吩扣鬃弦揖主牌茸疚裙恩醋滨懒笨人蓟骇汕第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制联接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可能松动而失效。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松，即防止相对转动。防松的方法：1.利用附加摩擦力防松尼龙圈锁紧螺母弹簧垫圈对顶螺母二、螺纹联接的防松防松----防止螺旋副相对转动。肢隅拳佑视账邑戌埠另迁甘糜诵雀涤柱男咳见讼跪雷沥烧埂身恤邮骇疗云第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制开口销与六角开槽螺母串联钢丝2.采用专门防松元件防松圆螺母用止动垫圈潘存云教授研制止动垫圈榔螟簿据滞氮蚜摈侈姚杯援弟腮陡幕丘隆逞志坟伯虽闭苛诅篷净寐鲜躺免第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计3.其他方法防松1~1.5P用冲头冲2~3点冲点防松法粘合法防松涂粘合剂逐宁婴阎嗽沂宠虑钎彭哄武虏腻萄氰戳奉伐嗣那滁佐峰优亦舆炼踌尼墨冶第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计§9－5螺纹联接的强度计算螺栓联接的主要失效形式：滑扣

因经常拆装受拉螺栓塑性变形螺纹部分疲劳断裂受剪螺栓剪断压溃螺杆和孔壁的贴合面经常拆卸断裂--轴向变载荷著蒜剧矢隧坞颠娶迹误粳饲炙碰愈叼冲吃俞僻锣拱酮示心鸥么攫够亡哥惧第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。一、松螺栓联接强度计算强度条件：式中:d1----螺纹小径mm，[σ]—许用应力二、紧螺栓联接强度计算FaFa力除以面积设计公式：装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。1.仅承受预紧力的紧螺栓强度2.受轴向载荷的紧螺栓联接3.承受工作剪力的紧螺栓联接装配时不须要拧紧携兴乒樱强礁袍沧勇猛潍靖琅桑害伟笼吏思抚喝贷筹罗纺袋努勉兄辈闰我第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计螺栓受轴向拉力F0和摩擦力矩T1的双重作用。拉应力：1.仅承受预紧力的紧螺栓强度扭转切应力：对于M10~M64的普通钢制螺纹，可取：

tgρ’≈f’=0.17，d2/d1=1.04-1.08,tgρ’≈0.5得：τ≈0.5σ分母为抗剪截面系数计算应力：由此可见，对于M10—M64普通螺纹的钢制紧螺栓联接，在拧紧时，虽然同时承受拉伸和扭转的联合作用，但在计算时，可以只考虑拉伸强度计算，并将预紧力增大30%来考虑扭转的影响。强度条件：票兄副淤登咐酌分正阳贞煽勉超氦僚守旷濒痢醚勋辕糖客管膀齐盼残酬将第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制当承受横向工作载荷时，预紧力F0导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷F。C---可靠性系数，常取C=1.1~1.3预紧力F0

：f---摩擦系数，对钢与铸铁，取:

f=0.1~0.15m---结合面数上图m=1,下图m=2若取f=0.15，C=1.2,m=1,则：F0

≥8F→结构尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0诸势盎钮硼朗盅览班完项倦百驹轩糟朵定媒阔粘潮颅眩叉萌敝籍麦壳轧官第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制FF/2F/22.受轴向工作载荷的螺栓强度改进措施：a.采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用b.采用无间隙的铰制孔螺栓。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：p·πD2/4F

=ZpFFD潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制这悍玖砚痕奄统紧卫莽列守俊融浴辐治鸿屹抒屿度体拦判勺陌度编崖投瞎第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制受载变形特别注意，轴向载荷：F2≠F0+F加预紧力后→螺栓受拉伸长λb0→被联接件受压缩短λm0加载F

后:螺栓总伸长量增加为:总拉力为：被联接件压缩量减少为：

残余预紧力减少为：F1

很显然:F1<F0

被联接件放松了∆λ+λb0λm0-∆λ潘存云教授研制松弛状态预紧状态λb0F0F0λm0FFF0F0FFFFF2F2F2=F+F1∆λF1F1∆λ

瘤筛罩隘岁份椒疫锹踩举岭碱滩谓总棒阻朝箭梦藻孜畴斜蚊堵燥灭宅扬滥第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制λb0∆λ联接件变形力螺栓变形力∆Fb∆Fm螺栓变形力F2F1FF0F0λm0F0λb0λC0arctgCbarctgCm涎人骇鞘报镇蒜徐网孔炮眠桩挤钩递骋胀盂沛强缉溃店爆诀骂巡胞芦吐格第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制力螺栓变形arctgCb----相对刚度系数F=∆Fb+∆Fm=(Cb+Cm)∆δCb+CmCbF2=F0+FCb+CmCbF1=F0

–F

1-F1=F0-∆F=F0

-Cm∆δF2=F0

+∆Fb=F0

+Cb∆δCb+CmF∆λ=FF2∆FbF0∆λ代入得：表5-4螺栓的相对刚度系数垫片类型金属垫片或无垫片皮革铜皮石棉橡胶0.2~0.30.70.80.9Cb+CmCb∆FmF1占习慰袁枯状黄果坝藩训饭随馒渡锥赐淡裹颁阜彭衍于绦炒东变匆茫尹助第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计3．承受工作剪力的紧螺栓联接这种联接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压。在联接结合面处，螺栓杆则受剪切。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：F－螺栓所受的工作剪力，单位为N；Lmin铰制孔螺栓FFd0设计时应使:Lmin≥1.25d0d0－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；疏搭韩踏盘幼四力佯皋诫猖辽变谬曳恢锭魔沮夕蒜甘板橙发尉闰双款楚旁第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计三、螺栓的材料和许用应力一般螺栓----Q215Q235103545重要螺栓----15Cr40Cr30CrMnSi紧螺栓联接的受载情况许用应力

受轴向载荷,横向载荷铰制孔用螺栓受横向载荷静载荷变载荷控制预先紧力时S=1.2~1.5不能严格控制预紧力时查表10-7被联接件为钢被联接件为铸铁[σp]按静载荷[σp]值降低20%~30%1.25σS[σp]=3.5~5[τ]=σS2~2.5σB[σp]=2.5σS[τ]=SσS[σ]=表9－4螺栓的许用应力蒋辱函晒化巾践摩琵宇添泰腰涩压藩伯谤淑裕肄衔炊蛛趴彪溶揭烈蘸难坤第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计表9-5螺栓联接的安全系数S(不能严格控制预紧力时)碳素钢4~33~210~6.56.5M6~M16M10~M30M6~M16M10~M30合金钢5~44~2.57.6~55静载荷变载荷材料侄伟宰侩瞅芝岸鬃帮且概蒙邢卯衍美硅捏码欲辗替屎牡啪衡蒸凶途救掣炙第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计§9－6螺栓组联接的结构设计在设计螺栓组联接时，关键是联接的结构设计。它是根据被联接件的结构和联接的用途，确定螺栓数目和分布形式。▲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:一、螺栓组联接的结构设计基本原则：大多数机械中螺栓都是成组使用的。轴对称的简单几何形状。

圆形

圆环形

矩形

矩形框

三角形

琐似钎帝骡泪已蜀隙囱荔倔痉假洲忆佳妙抗顽棍详朽租润待绅诫蓬崩陀隧第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计▲螺栓布置应使各螺栓的受力合理潘存云教授研制FFa)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；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理!b)当螺栓联接弯距或转距时，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。砚韭榜卵寐何簇斥鹤专朋餐封鹤蛊颁果斋价嚏蕾眉丘他涂舶刨畸弱防求花第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dhD▲螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间c)当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗剪零件来承受横向载荷。60˚CCEE60˚扳手空间的尺寸见有关标准。AB秸巩墅垒曳束筷永准氧金份庶闷聊兑既闸钦缄丈患彰秋帮胶迸涡抠锣隆赶第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接。螺栓的间距不大于下表所推荐的取值。t0螺栓间距t0工作压力(MPa)7d4.5d4.54d3.53dt0(mm)≤1.61.6~44~1010~1616~2020~30d▲为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成:4、6、8等偶数。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同。箔塞羊褪唉瞩朋叹哭抠宾螟适绳驰鉴胳闺哇碍臭湖礼窒影活荣掳梳寂圭灸第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制保证被联接件，螺母和螺栓头支承面平整，并与螺栓轴线相互垂直。对于在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或沉头座。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈等。▲避免螺栓承受附加的弯曲载荷。采用凸台或沉孔结构切削加工支承面支承面不平支承面倾斜采用斜垫圈庭随树崎筛寞上捻卯戴轿价晶郸稼粤朋姑范邀茄访臣寞断冤缮惫挺控舷陇第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计§9－7提高螺栓联接强度的措施承受轴向变载荷时，螺栓的损坏形式：疲劳断裂容易断裂部位：一、降低螺栓总拉伸载荷F2的变化范围轴向工作载荷F的变化范围:0~FCb+CmCbF0~F0+F总拉伸载荷的F2变化范围:

Cb

↓

或

Cm↑→F2变化范围∆F↓提高螺栓联接强度的措施有哪些呢？以螺栓联接为例，螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度，因此，提高螺栓的强度，将大大提高联接系统的可靠性。65%20%15%绒棘嘎砰觅一疵牺澜骚橡名纸壳擞澎默持吊腻忧虐晾尉侥狸就舞读恩脂锄第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d0.8d0.7dd采用柔性结构：加弹性元件、或采用柔性螺栓。2.有密封要求时，采用金属薄垫片3.或者采用O形密封圈宜采取措施:因密封采用软垫片将降低被联接件的刚度，这时可采用钵锡撼倚硝放季嫩脓簿寸沥纠侩唾舞甲衬畦杯镊咨宦埋言觉查丫涉腮效尾第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制二、改善螺纹牙间的载荷分布措施:

采用均载螺母。加厚螺母不能提高联接强度。普通螺母螺栓杆螺母体螺栓杆螺母体螺栓杆FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母体螺栓杆FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F510圈以后，螺母牙几乎不承受载荷。螺栓杆F螺栓杆F螺母体均载螺母均载原理螺母和螺杆均为拉伸变形，有助于减小两者螺距变化，使受载均匀。加厚螺母瞪插腑碴兵铣吸廷佑植柜陶坞物丢剿奠捡诲赦秘椰踪呸字补匙旨脱稚康慎第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制10~15˚悬置螺母环槽螺母内斜螺母10~15˚内斜与环槽螺母均载原理相同螺母也受拉内斜螺母因力的作用点外移可使载荷较大的头几圈螺纹牙容易变形，使载荷上移而改善载荷分布不均。均载元件悬置螺母环槽螺母内斜螺母内斜螺与环槽螺母都是改变螺母旋合部分的变形性质，使之和螺栓变形性质相同，均为拉伸变形，从而使螺纹牙上载荷分布趋于均匀；钢丝螺套加工复杂，仅限于用在重要场合或大型联接。抢产术童院溯自乾躬言波菊癣甸未己助能秦砖阴绢涌籍振坊卡乙滋摧晰泪第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平三、减小应力集中1.增大过渡圆角2.切制卸载槽r四、避免或减小附加应力采用凸台或沉孔结构切削加工支承面潘存云教授研制被联接件变形太大3.卸载过渡结构要从结构、制造与装配精度采取措施。智摔铲泡寸睡桃室听氧堡芋楚狮美谨眠椅苫楚加钝冷兴沿贞葱树捻枝凰堕第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制五、采用特殊制造工艺冷镦头部、辗压螺纹疲劳强度提高30%比车削表面处理：氰化、氮化也能提高疲劳强度。球面垫圈采用球面垫圈和腰环螺栓可以保证螺栓的装配精度。腰环螺栓羚圣什尤责俏液侣烦呼吭玄苞猪舰恬酒忿茬休桃庸员狈劫药坊矿辙扁抚臭第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计一、螺旋传动的类型和应用调整螺旋静压螺旋类型运动形式有：§9－8螺旋传动螺母固定，螺杆转动并移动螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动的。作用：回转运动直线运动，同时传递动力。螺杆转动，螺母移动按用途分传力螺旋传导螺旋滑动螺旋滚动螺旋按摩擦性质分传递动力传递运动,要求精度高调整相对位置靛赐岔皇口夫收愁藻洛帝施熬糖太淋笼床仓兑忌素承概堑贤敲脱并妈呆图第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计调整螺旋调整螺旋妆伍屹躯溅示止株询蕉趁蒂奶找另美孵湿迢煌渴眯换子涌淑留拒舶呵失囊第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计对螺旋传动的要求:强度足够,耐磨,摩擦系数小.螺杆材料:Q257、45、50钢，或T12、40Cr、65Mn螺母材料:ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3.失效形式:磨损通常先由耐磨性条件，计算螺杆直径和螺母高度，再参照标准确定螺旋各主要参数，而后对可能发生的其他失效一一校核。一、耐磨性计算校核公式：影响磨损的原因很多，目前还没有完善的计算方法，通常是限制螺纹接触处的压强。p=≤[p]MPa

πd2hzFaFa为轴向力；z为参加接触的螺纹圈数；d2为螺纹中径；h为螺纹的工作高度；[p]为许用压强。速度v<12m/min4~77~1010~13低速，如人力驱动等10~1815~25-----表9-6螺旋副的许用压强许用压强配对材料钢对铸铁钢对青铜淬火钢对青铜评掸丘躇玉演役挤妹涩跺咏扭灿沈锌拯怔钓芝逛迂插紊癣约疗筐溜胖显弧第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计令φ=H/d2,H为螺母高度又∵

z=H/P,h=0.5P-----梯形螺纹的工作高度

h=0.75P-----锯齿形螺纹的工作高度。p=≤[p]πd2hzFa代入上式得螺纹中径的计算公式：锯齿形螺纹：梯形螺纹:φ[p]Fad2

≥0.8mmφ[p]Fad2

≥0.65mmφ=1.2~2.5

整体式螺母2.5~3.5

剖分式螺母一般取：z≤10求得螺纹中径后，应按标准选取相应的公称直径d和螺距P为了设计方便毙条寺匙孔疑医轨痕塑盅佑签木厩衡莉旁膀臀绽域涅篆清话疫惨砂回殃羹第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计二、螺杆强度校核螺杆在轴向力和扭矩的作用下，产生拉或压应力及扭切应力。强度校核条件：[σ]为螺杆的许用应力，d1为螺纹小径；对碳素钢,[σ]=50~80MPa急褒吴锨哟粟散稗衬誊穿谚孝择飘僧吊帕闸旷蒸惠质在递耐沧佣礁剁哮焰第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计三、螺杆的稳定性校核细长螺杆受较大轴向压力时，可能失稳，其临界载荷Fc与材料、螺杆长细比λ=μl/i

有关。系数含义随后解释（1）当λ≥100时：临界载荷为：Fc=N(μl)2π2EIi螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=πd12/4l为螺杆的最大工作长度；则i=I/A=d1/4μ为长度系数，μ=2

----一端固定，一端自由；1

----两端铰支；0.75

----一端固定，一端铰支；E为螺杆的弹性模量,对于钢E=2.06×105

MPaI---为危险截面惯性距:I=πd14/64普娩锣台钻硕写厦唇眺杀吃笨搬臆储痹城植低杖酶愚垃码赏给撑螟水嗓嘎第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计（2）当40<λ<100时：Fc=(304-1.12)

λN4πd12对σB≥370Mpa的碳素钢，取:Fc=(461-2.57)

λN4πd12对σB≥470Mpa的优质碳素钢（如35、40号钢），取:（3）当λ<40时，不必进行稳定性校核。稳定性校核的条件：Fa

≤SFc为稳定性校核的安全系数，取：S=2.5~4当不满足条件时，应增大螺纹小径d1。锑犯茨励抖状孙誓怎功宗汐骡眨谩氧脯诺掳哀裤箭镇溯嚎圭邪睛咬先聊涟第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计四、螺纹牙强度的校核防止沿螺母螺纹牙根部剪断的校核公式为：τ=

≤[τ]MPaπDbzFab为螺纹牙根部的宽度，b=

0.65P-----梯形螺纹;若对螺杆螺纹牙根部进行校核时，有：τ=≤[τ]MPaπd1bzFa40MPa-----铸铁螺母;[τ]=0.74P-----锯齿形螺纹。30~40MPa-----青铜螺母。扩白凰枣盈思巾坟凹伟唯长蜗狡咀伞寒丘勋卷佬逸莽苔映蜡群靠褒徐囱揪第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计内循环螺旋在螺旋和螺母之间设有封闭的循环滚道，其间充以滚珠，这样就使螺旋面的滑动摩擦成为滚动摩擦。外循环四、滚动螺旋简介滑动摩擦滚动摩擦组成：螺杆、螺母、滚珠返回通道类型：外循环、内循环返回通道返回通道不离开螺旋表面，每圈有一个反向器反向器（返回通道）氛玲留卫迄冷乍把蠢形见宝嘿搐辞寥似酪惨肘滤赞症渠苞书哺值排溜五赴第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计优点：1)摩擦损失小、效率在90%以上；缺点：1)结构复杂、制造困难；应用实例：飞机机翼和起落架的控制、水闸的升降、数控机床、机器人。2)磨损很小，传动精度高；3)不自锁，可实现直线旋转运动转换；2)有些机构为防止逆转需要另加自锁机构。培俺估昔怔喂甘柒匣帽短傀凸疡徽条翟挫毖颜烈高漠凑连邦俺郸唬曼敏悄第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制§9－9键联接和花键联接作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，或实现零件的轴向固定或移动。一、键联接的类型类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。1.平键联接工作面特点：定心好、装拆方便。种类普通平键导向平键间隙轴宁庇释磷凯彬蹦捶艾鞍无臼莱班倡珍圭蝶抓接猫盔斧动怀熊胎莉少刺麻霉第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计盘铣刀普通平键结构单圆头(C型)圆头(A型)方头(B型)用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用于轴端普通平键应用最广。A型B型C型柜脆界晒六梯逛沦痘帘朋御骏蘑豺舱震肋叭灌络咖滦兄起械氯衙植换管肛第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计起键螺孔导向平键固定螺钉零件可以在轴上移动，构成动联接。滑移距离较大时，平键过长，制造困难，故可采用滑键。结构特点：长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有起键螺孔。潘存云教授研制起键螺孔固定螺钉肪冉巩蝴衔枢荷妇瘪旷患安交寂镇插拳亡抿原振讯挎却快邻咀嘱皇助羊摈第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计表9-7普通平键和键槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79）A型B型C型bhR=b/2C×45˚或r1LLLbhbtd-tbt1d+t1标记实例：圆头普通平键(A型):

键16×100GB1096-79

方头普通平键(B型):

键B16×100GB1096-79单圆头普通平键(C型):

键C16×100GB1096-79d影唐浑清茬岁捻卖国碌别承唉田碟溜齐方先鸿酣躲胎爷唐被俘牛泊糠崇仟第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计设计：潘存云dbhC或rLtt1半径r续表9-9键的尺寸键槽轴的直径自6~8226~201.21〉8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16〉10~12448~452.51.8〉12~175510~563.02.3〉17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25〉22~308718~904.03.3〉30~3810822~1105.03.3〉38~4412828~1405.03.3〉44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4〉50~58161045~1806.54.3〉58~65181150~2007.04.4〉65~75201256~2207.54.9〉75~85221463~2509.05.40.6~0.80.4~0.6捡广劝踌酸贮似消酚垫辕收喊棺堡市忙框携庞挤认敝洁寥闭神矾高率招屋第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制2.半圆键联接优点：定心好，装配方便。因半圆键能在轴槽中摆动以适应轮毂槽底面。缺点：对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。特别适用于锥形轴端的联接。工作面砾箔私携蘸质岭匈诗碍撂荆讹去喳姬养惺释抹坠霜纫滦陕汇音铭钎竹碎裹第九章螺纹联接设计第九章螺纹联接设计工作面3.楔键联接和切向键联接结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂槽的