机械设计基础 第五版 课件 ch09 螺纹联接和螺旋传动

第九章

螺纹联接和螺旋传动——机械设计基础第九章螺纹联接和螺旋传动§9-1机械制造中的常用螺纹§9-2螺纹副的受分分析、效率和自锁§9-3螺纹联接的基本类型及其预紧和防松§9-4螺栓联接的强度计算§9-5螺纹联接的材料和许用应力§9-6提高螺纹联接强度的措施§9-7螺旋传动联接动联接——运动副静联接——螺纹、键、销（可拆），焊、铆、胶接（不可拆）第九章螺纹联接和螺旋传动本章重点学习内容：1、螺纹、螺纹联接及其零件的结构和类型。2、螺纹联接的受力分析及强度计算。（重点）3、螺纹联接的预紧和防松。4、提高螺栓联接强度的措施。螺纹联接是一种应用很广泛的可拆联接。它具有结构简单、工作可靠、装拆方便、能满足各种要求的特点。联接：效率低、自锁性好。传动：效率高、自锁性差。螺纹牙形:30°3°30°60°三角形梯形锯齿形矩形单线，用于联接双线或多线，常用于传动粗牙：一般情况下使用。细牙：d相同，p小，ψ小，牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。∴用于变载荷场合。

∴联接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。一、螺纹的牙型§9-1机械制造中的常用螺纹大径d小径d1中经d2螺距P导程S升角

牙型角a、牙型斜角b二、螺纹的主要参数一、矩形螺纹（α=

0o)1.螺纹受力分析F

t=FQtg(

+ρ）摩擦角ρ=arctgfFQFtπd2NFRfNvsFtFRFQ

+ρ

ρ§9-2螺纹副的受分分析、效率和自锁假定：①螺纹副的压力均匀分布在螺纹中径可简化为一点受力②相对运动与滑块和斜面间相似2.螺旋副的效率由此可见，

增加→效率提高3.螺纹的自锁：滑块等速下滑时FQFtπd2FRfNvs

Nρψ

FFRQλ-ρFt

=FQtg(

-ρ）若ψ≤ρ，则η’≤0。自锁条件：ψ≤ρ二、三角螺纹（α≠

0o)比较矩形螺纹和三角螺纹的受力（忽略升角

的影响）三角螺纹的摩擦力：β—牙型斜角fv—当量摩擦系数，ρv—当量摩擦角用fv、ρv代替f

、ρ，得到三角螺纹的受力及效率公式自锁条件：

≤ρv一、螺纹联接的基本类型（注意各图的画法）1、螺栓联接受拉——普通螺栓普通螺栓：无需在被联件上加工螺纹孔，装拆方便，用于两被联件均不太厚的场合。受剪——铰制孔螺栓铰制孔螺栓：除起联接作用外，还起定位作用。§9-3螺纹联接的基本类型及预紧与防松2、双头螺柱联接

用于有一联接件较厚，并经常装拆的场合，拆卸时只需拧下螺母即可。3、螺钉联接

用于有一联接件较厚，且不需经常装拆的场合。4、紧定螺钉联接

螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。

二、标准螺纹联接件三、螺纹联接的预紧受载之前拧紧螺母预紧力F’预紧↑可靠性↑防松能力↑紧密性螺母支承面间的摩擦阻力矩以螺母分析：T∑=T+Tf螺纹副间的摩擦力矩T∑=T+Tf对于M10~M68普通粗牙取:fv=tgρv=0.15

fc=0.151、拧紧力T∑=？2、预紧力的控制

对顶螺母四、螺纹联接的防松——防止螺旋副相对转动。按防松原理不同，分为三类：1）摩擦防松弹簧垫圈开口方向：斜向右下方弹性增压尖端抵住开口销与槽形螺母2）机械防松（直接锁住）3）破坏螺纹副关系：冲点法和粘合法,用于不再被装拆场合。螺栓联接受拉螺栓受剪螺栓松联接：无预紧力F0，仅受工作载荷F紧联接：仅受预紧力F0同时受预紧力F0和工作载荷F对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。§9-4螺栓联接的强度计算一、松螺栓联接如：起重滑轮螺栓仅受轴向工作拉力F——失效：拉断强度条件：[σ]——许用应力，[σ]=σs／[Ss]，见表9-4（P187）查手册，选螺栓设计式：装配时要拧紧，工作载荷作用之前，螺栓已受预紧力F0作用1、只受预紧力F0F0TTfF0F0螺栓受F0和T

作用

F0引起的拉应力：

T引起的扭剪应力：二、受横向外载荷的紧螺栓联接拉、扭联合作用时，按第四强度理论：当量拉应力：强度条件：

设计式：1.3意义：紧联接时，将拉应力增大30%以考虑拧紧力矩的影响。m—接合面对数f—摩擦系数K—可靠性系数FR—横向工作载荷当m=1、f=0.15、

K=1.2时，

F0≥8FR应使接合面摩擦力大于工作载荷FR预紧力F0应满足的条件？摩擦力：mfF0FRK≥2.普通螺栓联接由于螺栓与孔之间留有间隙，故是由F0产生的摩擦力来平衡外载荷。为使被联接件之间不发生相对滑动，3.铰制孔用螺栓联接螺栓杆受挤压应力和剪切应力作用。此类螺栓预紧力小，计算时可忽略

强度条件：ds—螺栓杆受剪面直径Lmin—最小挤压高度设计时，按上述公式分别计算出ds

，取大值三、受预紧力和轴向载荷F0F0FFTF0F0F∑F0’F0‘F∑螺栓所受的总拉力：F∑=F0+F?×未知力有两个：F∑—总拉力F‘0—残余预紧力须根据静力平衡方程和变形协调条件求解F0F0F′F′FFF∑F‘0F’0F∑δc0δb0△δb△δcT变形协调条件：

△δb=△δc=△δ静力平衡条件：

F∑

=F’0+F螺栓总拉力残余预紧力轴向外载荷变形力力力变形δb0δc0δb0δc0△δF0F0F∑FF‘0αbαc(a)(b)(c)F0螺栓刚度:C1=F0/δb0=tgαb被联接件刚度:C2=F0/δc0=tgαc当C1＞＞C2时，相对刚度系数→0，F∑≈F′反之，当C2＜＜C1时，相对刚度系数→1，F0≈F′+F相对刚度系数注意：

F0’>0不出现间隙强度条件：注意：对于普通螺栓联接，无论联接是受横向工作载荷还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用残余预紧力应满足下列要求：1）无特殊要求时F″=（0.2~0.6)F2）变载作用时F″=（0.6~1.0)F3）有紧密性要求时F″=（1.5~1.8)F§9-5螺栓联接的材料和许用应力一般用途：碳素钢；重要联接：合金钢

减小螺栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。减小螺栓刚度的方法a.柔性螺栓b.弹性元件

§9-6提高螺栓联接强度的措施一、、减小螺栓总拉力F0的变化幅度以减小应力幅增大被联接件刚度的方法a.金属垫片b.密封环内斜螺母环槽螺母悬置螺母二、改善螺牙间载荷分布不均现象三、减小应力集中、附加应力的影响四、采用合适的材料和合理的制造工艺方法测力矩扳手9.6螺旋传动

螺旋传动主要由螺杆与螺母组成，主要用来把旋转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。螺旋传动平稳，易获得较高的运动精度，有良好的减速性能，用较小的转矩就可以获得很大的轴向推力，且可以具有自锁性。螺旋传动应用广泛，且类型多样。9.6.1螺旋传动的运动形式1．螺母固定端不动，螺杆转动并往复移动2．螺杆转动，螺母做直线运动3．螺母旋转并沿直线移动，螺杆固定不动4．螺母转动，螺杆直线移动9.6.2螺旋传动的类型和应用（1）传力螺旋如千斤顶（3）调整螺旋如张紧装置（2）传导螺旋如机床丝杠1．按其用途不同可为以下三种类型2．按螺纹副的摩擦性质分为三类（1）滑动螺旋（滑动摩擦）（2）滚动螺旋（滚动摩擦）（3）静压螺旋（流体摩擦）9.6.3滚动螺旋传动简介

用滚动体在螺纹工作面间实现滚动摩擦的螺