第5章-螺纹联接和螺旋传动课件

第第5章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动551 1 螺纹螺纹552 2 螺纹联接的类型及标准联接件螺纹联接的类型及标准联接件553 3 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧555 5 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算557 螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力558 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施559 螺旋传动螺旋传动554 4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松556 6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计湖南建材专用 一、螺纹的形成一、螺纹的形成551 螺螺 纹纹d2螺螺旋旋线线-一一动动点点在在一一圆圆柱柱体体的的表表面面上上，一一边边绕绕轴轴线线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺螺纹纹-一一平平面面图图形形沿沿螺螺旋旋线线运运动动，运运动动时时保保持持该该图图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹湖南建材专用 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹湖南建材专用 螺纹的牙型螺纹的牙型矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹1530330湖南建材专用 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋右旋螺纹螺纹左旋左旋螺纹螺纹湖南建材专用 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋右旋螺纹螺纹左旋左旋螺纹螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹螺纹副螺纹副湖南建材专用 外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹湖南建材专用 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋右旋螺纹螺纹左旋左旋螺纹螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹螺旋传动螺旋传动湖南建材专用 联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹湖南建材专用 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋右旋螺纹螺纹左旋左旋螺纹螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹湖南建材专用 圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹管螺纹管螺纹湖南建材专用(3)中径中径d2 ：也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的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。母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。(1)大径大径d ：与外螺纹牙顶与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底或内螺纹牙底)相重合相重合的假想圆柱体的直径。的假想圆柱体的直径。(公称直径公称直径)(2)小径小径 d1 ：与外螺纹牙底与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶或内螺纹牙顶)相重相重合的假想圆柱体的直径。（计算直径）合的假想圆柱体的直径。（计算直径）(4)螺距螺距P ：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。向距离。二、螺纹的主要几何参数二、螺纹的主要几何参数湖南建材专用(5)导程导程S S=nP 同一条螺旋线上的相邻两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牙在中径线上对应两点间的轴向距P(6)螺纹升角螺纹升角 中径中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角直于螺纹轴线的平面的夹角(7)牙型角牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。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。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。tan=d2 nP 牙侧角牙侧角 二、螺纹的主要几何参数二、螺纹的主要几何参数(8)接触高度接触高度 h 内外螺纹旋合后，接触面的径向内外螺纹旋合后，接触面的径向高度高度。湖南建材专用(3)中径中径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。d1d2d(1)大径大径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)导程导程S(6)螺纹升角螺纹升角 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)牙型角牙型角 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。tg=d2 nP 牙侧角牙侧角 d2SS=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二、螺纹的主要几何参数二、螺纹的主要几何参数SPP/2P/2(8)接触高度接触高度 h 内外螺纹旋合后，接触面的径向高度。h湖南建材专用 普通螺纹以大径普通螺纹以大径d为为公称直径公称直径，同一公称直径可，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹粗牙螺纹，其，其余的统称为余的统称为细牙螺纹。细牙螺纹。60螺纹的精度等级螺纹的精度等级:A级级B级级C级级公差小，精度最高，用于配合精确，防振动等场合；公差小，精度最高，用于配合精确，防振动等场合；受载较大且经常拆卸，调整或承受变载荷的联接；受载较大且经常拆卸，调整或承受变载荷的联接；用于一般联接，最常用。用于一般联接，最常用。粗牙螺纹应用最广粗牙螺纹应用最广优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高缺点：不耐磨易滑扣。缺点：不耐磨易滑扣。应用：应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙细牙螺纹细牙螺纹湖南建材专用 梯形梯形螺纹：螺纹：梯梯 形形锯齿形锯齿形30330为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角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。锯齿形螺纹锯齿形螺纹:常用于传动。常用于传动。=15=3 粗牙普通螺纹、细牙普通螺纹和梯形螺纹的基粗牙普通螺纹、细牙普通螺纹和梯形螺纹的基本尺寸见后续各表（或查阅相关机械设计手册）。本尺寸见后续各表（或查阅相关机械设计手册）。螺纹的基本尺寸：螺纹的基本尺寸：湖南建材专用 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mmmm3 0.5 2.675 2.459 3 0.5 2.675 2.459 公称直径（大径）公称直径（大径）粗粗 牙牙 细细 牙牙 D d D d 螺距螺距P P 中径中径 D D2 2 d d2 2 小径小径 D D2 2 d d2 2 螺距螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545 4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25,1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25,1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5,1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5,1.25 0.5(14)2 12.701 11.835 (14)2 12.701 11.835 1.5,11.5,116 2 14.701 13.835 16 2 14.701 13.835 (18)2.5 16.376 15.294 (18)2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 20 2.5 18.376 17.294 (20)2.5 20.376 19.294 (20)2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 24 3 22.052 20.752 (27)3 25.052 23.752 (27)3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2,1.5,12,1.5,1注：括号内的公称直径为第二系列注：括号内的公称直径为第二系列 H=0.866P dH=0.866P d2 2=d-0.6495P d=d-0.6495P d1 1=d-1.0825P=d-1.0825PD D1 1、d d1 1-内、外螺纹小径内、外螺纹小径 D D2 2、d d2 2-内、外螺纹中径内、外螺纹中径 D D、d d -内、外螺纹大径内、外螺纹大径 P-P-螺距螺距 标记示例：标记示例：M24(M24(粗牙普通螺纹、直径粗牙普通螺纹、直径2424、螺距、螺距3)3)M24X1.5(M24X1.5(细牙普通螺纹细牙普通螺纹,直径直径24,24,螺距螺距1.5)1.5)P PP/8P/8P/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 湖南建材专用 细牙普通螺纹基本尺寸细牙普通螺纹基本尺寸 mmmm螺距螺距P P 中径中径D D2 2、d d2 2 小径小径D D1 1、d d1 10.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 2 d-2+0.701 d-3+0.835 2 d-2+0.701 d-3+0.835 3 d-2+0.052 d-4+0.752 3 d-2+0.052 d-4+0.752 湖南建材专用 梯形螺纹基本尺寸梯形螺纹基本尺寸 mmmm标记示例：标记示例：Tr48X8Tr48X8(梯形螺纹，直径梯形螺纹，直径4848，螺距，螺距8)8)P hP h3 3=H=H4 4 a ac c 第第1 1系列系列 第第2 2系列系列 D D2 2 d d2 2 D D1 1 螺距螺距 螺纹牙高螺纹牙高 牙顶间隙牙顶间隙 公称直径公称直径d d 中中 径径 内螺纹小径内螺纹小径 12 6.5 0.5 9012 6.5 0.5 90、100 85100 85、95 d-6 d-12 95 d-6 d-12 10 5.5 0.5 4010 5.5 0.5 40、7070、80 3880 38、4242、65 d-5 d-10 65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 488 6.5 0.5 48、52 4652 46、50 d-4 d-8 50 d-4 d-8 4 2.25 0.25 164 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 20 18 d-2 d-4 5 2.75 0.25 245 2.75 0.25 24、28 2228 22、26 d-2.5 d-5 26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 326 2.25 0.5 32、36 3036 30、34 d-3 d-6 34 d-3 d-6 内螺纹内螺纹外螺纹外螺纹d dP PR R1 1R R2 2D D1 1D D4 4H H1 1D D2 2 d d2 2d d3 3a ac ca ac c3030 H H4 4R R2 2湖南建材专用 d dd d2 2d d1 1P P用螺纹密封的管用螺纹密封的管螺纹螺纹普通细牙普通细牙螺纹螺纹管管螺纹螺纹非螺纹密封管非螺纹密封管螺纹螺纹（圆柱管壁（圆柱管壁=55）用螺纹密封管用螺纹密封管螺纹螺纹（圆锥管壁（圆锥管壁=55）60圆锥管圆锥管螺纹螺纹公称直径公称直径-管子的公称通径。管子的公称通径。强调与普通螺纹不同55 55 非螺纹密封的管非螺纹密封的管螺纹螺纹d dd d2 2d d1 1P P2湖南建材专用 dL0L1LL1-座端长度座端长度L0-螺母端长度螺母端长度二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺螺纹纹紧紧固固件件双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓湖南建材专用 二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺螺纹纹紧紧固固件件地脚螺栓地脚螺栓 起吊螺钉起吊螺钉 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓专用螺纹联接专用螺纹联接T 型螺栓型螺栓 湖南建材专用 其它螺母：其它螺母：湖南建材专用 其它螺母：其它螺母：湖南建材专用 垫圈垫圈 平垫圈平垫圈薄平垫圈薄平垫圈A型平垫圈型平垫圈B型平垫圈型平垫圈螺母螺母 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件斜垫圈斜垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈作用：作用：增加支撑面积以减增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。伤表面、防松。专用螺纹联接专用螺纹联接湖南建材专用 553 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧预紧力：预紧力：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之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。作用力称为预紧力。预紧的目的：预紧的目的：增强联接的可靠性和紧密性，以防止受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。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：预紧力的确定原则：拧紧后螺纹联接件的预紧应力不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得超过其材料的屈服极限s ss的的80%。一、概述一、概述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：碳素钢螺栓：Qp(0.6(0.60.7)s s A1合金钢螺栓：合金钢螺栓：Qp(0.5(0.50.6)s s A1A1-危险截面积，危险截面积，A1 dd2 21 1/4/4湖南建材专用 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一、松螺栓联接强度计算强度条件：强度条件：式中式中:d1-螺纹小径螺纹小径 mm，许用应许用应力力二、紧螺栓联接强度计算二、紧螺栓联接强度计算FaFa力除以面积设计公式：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仅承受预紧力的紧螺栓强度2.受轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接3.承受工作剪力的紧螺栓联接承受工作剪力的紧螺栓联接装配时不须要拧紧湖南建材专用 螺栓受轴向拉力螺栓受轴向拉力F0和和摩擦力矩摩擦力矩T1的双重作用。的双重作用。拉应力：拉应力：1.仅承受预紧力的紧螺栓强度仅承受预紧力的紧螺栓强度扭转切应力：扭转切应力：对于对于M10M64的普通钢制螺纹，可取：的普通钢制螺纹，可取：tan f =0.17，d2/d1=1.04-1.08,tan 0.5 得：得：0.5 分母为抗剪截面系数计算应力：计算应力：由此可见，对于M10M64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：强度条件：湖南建材专用 556 6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的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合面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成成:一、螺栓组联接的结构设计一、螺栓组联接的结构设计基本原则：基本原则：大多数机械中螺栓都是成组使用的。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。轴对称的简单几何形状。圆形圆形 圆环形圆环形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 湖南建材专用 对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接。螺栓的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。间距不大于下表所推荐的取值。t0螺栓间距t0工作压力(MPa)7d 4.5d 4.5 4d 3.5 3d t0(mm)1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 d为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分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。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同。湖南建材专用 二、螺栓组联接的受力分析二、螺栓组联接的受力分析受力分析的目的：受力分析的目的：根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。受力分析时所作假设：受力分析时所作假设：c)c)受载后联接接合面仍保持为平面。受载后联接接合面仍保持为平面。受力分析的类型：受力分析的类型：b)b)螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；受转矩受转矩受横向载荷受横向载荷受轴向载荷受轴向载荷受倾覆力矩受倾覆力矩Ma)a)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；湖南建材专用（1）对于铰制孔用螺栓联接对于铰制孔用螺栓联接，每个螺栓所受工作剪每个螺栓所受工作剪力为：力为：（2）对于普通螺栓联接对于普通螺栓联接，按预紧后接合面间所产生的按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有：最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有：式中：式中：z z为螺栓数目。为螺栓数目。图示为由四个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。1 1受横向载荷受横向载荷的螺栓组联接的螺栓组联接或或Ks为防滑系数，设计中可取为防滑系数，设计中可取Ks=1.11.3。铰制孔螺栓FFFF普通螺栓湖南建材专用 TOO采用普通螺栓和铰制孔用螺栓组成的螺栓组受转矩时的受力情况是不同的。2受转矩受转矩的螺栓组联接的螺栓组联接 采用普通螺栓，是靠联接预采用普通螺栓，是靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩来抵抗转矩T。采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩抵抗转矩T。TrmaxFmaxr1f F0f F0r2riFi假设底板受载仍为平面，则螺栓的剪切变形量与距离成正比，F=Kri剪切力与距离r的比值为常数湖南建材专用 4受受倾覆力矩的螺栓组联接倾覆力矩的螺栓组联接 倾覆力矩 M 作用在联接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已被拧紧并承受预紧力F0且被拉伸，地基有均匀的压缩。在作用M后，接触面绕o-o线转动一个角度，左边的地基被放松，而螺栓被进一步拉伸；右边的螺栓被放松，而地基被进一步压缩。单个螺栓拉力单个螺栓拉力产生的力矩为：产生的力矩为：F1F0 F0 p(F 0引起引起)F2mp2(F1m引起引起)p1(F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li 假设底板受载仍为平面，则螺栓受力与螺栓中心到螺栓组排列中心的距离成正比。螺栓承受的载荷与距离成正比：螺栓承受的载荷与距离成正比：湖南建材专用 F1m 强调是基座上的压力Fm F2m F1 F F2 C2 单个螺栓的受力分析：单个螺栓的受力分析：Om 力力 变形变形 Ob 作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡，即：平衡，即：未加倾覆力矩时，工未加倾覆力矩时，工作点在作点在A。Mi=0施加倾覆力矩施加倾覆力矩M时时:左边的螺栓，工作点移至：左边的螺栓，工作点移至：B1 和和C1 右边的螺栓，工作点移至：右边的螺栓，工作点移至：B2 和和C2 左边螺栓总拉力增加，右边螺栓总拉力减小。F2 F2m C1 B2 B1 求得最大工作载荷A F0 湖南建材专用 螺栓的总拉力：螺栓的总拉力：为防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现为防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，要求：间隙，要求：表8-5 联接接合面材料的许用挤压应力材料 钢 铸铁 混凝土 砖(水泥浆缝)木材p(Mpa)0.8 s (0.40.5)B 2.03.0 1.52.0 2.04.0直接引用前面的结论湖南建材专用 557 螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力一、螺纹联接件一、螺纹联接件材料材料螺栓、螺柱、螺钉常用材料：螺栓、螺柱、螺钉常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素钢；等碳素钢；特殊用途特殊用途(防磁、导电防磁、导电):):特殊钢、铜合金、铝合金等。特殊钢、铜合金、铝合金等。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级。级。3.6 4.6 4.8 5.6 58 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9作为标准零件，螺纹联接件是按其性能等级选用的。对于一定性能等级的螺纹联接件应具备一定的强度极限。冲击振动场合用：冲击振动场合用：15Cr、40Cr、30CrMnSi等合金钢。等合金钢。垫圈：垫圈：Q235、15、35垫圈：垫圈：65Mn 湖南建材专用 选用原则：选用原则：一般用途：通常选用一般用途：通常选用4.8级左右的螺栓，级左右的螺栓，重要场合重要场合：要选用高的性能等级，要选用高的性能等级，如在压力容器中常采用如在压力容器中常采用8.8级的螺栓。级的螺栓。螺母的性能等级分为 7级。4 5 6 8 9 10 12湖南建材专用 二、螺纹联接件的许用应力二、螺纹联接件的许用应力 螺纹联接件的许用应力与载荷性质螺纹联接件的许用应力与载荷性质(静、变载荷静、变载荷)、装配情况装配情况(松、紧联接松、紧联接)、材料、结构尺寸有关。、材料、结构尺寸有关。许用拉应力：许用拉应力：许用剪应力和挤压应力：许用剪应力和挤压应力：-被联接件为钢被联接件为钢-被联接件为铸铁被联接件为铸铁S S,S Sp p-安全系数，其取值详见下页表。安全系数，其取值详见下页表。湖南建材专用 表表5-11 螺栓联接的安全系数螺栓联接的安全系数S 碳素钢碳素钢 54 42.5 2.52 碳素钢碳素钢 12.58.5 8.5 8.512.5 M6M16 M16M30 M30M60 M16M16 M16 M30 M30M60不控制不控制预紧力预紧力的计算的计算控制预控制预紧力的紧力的计算计算受载类型受载类型 静载荷静载荷 变载荷变载荷松螺栓联接松螺栓联接 1.21.7合金钢合金钢 5.75 53.4 3.43 合金钢合金钢 106.8 6.8 6.810 1.2 1.5 1.2 1.5(Sa=2.54)钢：钢：S=2.5，Sp=1.25，钢：钢：S=3.55，Sp=1.5铸铁：铸铁：Sp=2.02.5，铸铁：铸铁：Sp=2.53铰制孔用螺铰制孔用螺栓联接栓联接受受轴轴向及向及横向横向载荷载荷的普的普通螺通螺栓联栓联接接紧紧螺螺栓栓联联接接湖南建材专用 F0 m b措施一：措施一：降低螺栓刚度（降低螺栓刚度（Cb Cb,b Cm,m m）措施三：措施三：综合措施（综合措施（Cb Cm,F0 F0）F F F1 F2 F2F F m F1bF0m 虽然F=FF F强调残余预紧力减小但有F F强调残余预紧力减小F=FF=F，F1=F 1F 1515 1 12 淬火钢淬火钢-青铜青铜 钢钢-青铜青铜 钢钢-铸铁铸铁 钢钢钢钢 6 61212 10 1013 0.060.08 2.42.4 13 1318 6 61212 4 47 低速低速 7.57.513 0.11 0.110.170.17 0.080.080.1 0.120.120.15 表表5-14 5-14 滑动螺旋副材料的许用压力滑动螺旋副材料的许用压力pp及摩擦系数及摩擦系数 湖南建材专用 三、三、滑动螺旋传动的设计计算滑动螺旋传动的设计计算承受载荷承受载荷:转矩、轴向力转矩、轴向力 设计准则：设计准则：按抗磨损确定直径，选择螺距；按抗磨损确定直径，选择螺距；校核螺杆、螺母强度等。校核螺杆、螺母强度等。主要失效形式主要失效形式:螺牙的磨损螺牙的磨损表表5-155-15 滑动螺旋副材料的许用应力滑动螺旋副材料的许用应力许用应力许用应力/MPa螺旋副材料螺旋副材料螺杆螺杆 钢钢 s/(35)螺母螺母青铜青铜 4060 3040铸铁铸铁 4555 40钢钢 (0.10.2)0.6 b 注：注：1)s 为材料的屈服极限；为材料的屈服极限；2)载荷稳定时，许用应力取大值。载荷稳定时，许用应力取大值。湖南建材专用 对螺旋传动的要求对螺旋传动的要求:强度足够强度足够,耐磨耐磨,摩擦系数小摩擦系数小.螺杆材料螺杆材料:Q257、45、50钢，或钢，或T12、40Cr、65Mn螺母材料螺母材料:ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3.失效形式失效形式:磨损磨损 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。一一)耐磨性计算耐磨性计算校核公式：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 MPaMPa d2 hzFaFa为轴向力；为轴向力；z z为参加接触的螺纹圈数；为参加接触的螺纹圈数；d2为螺纹中为螺纹中径；径；h h为螺纹的工作高度；为螺纹的工作高度；p p 为许用压强。为许用压强。速度速度v4 精密螺杆或水平安装精密螺杆或水平安装螺杆的稳定性条件为：螺杆的稳定性条件为：-螺杆长度系数，由下表确定。螺杆长度系数，由下表确定。I 为螺杆危险截面的惯性矩 lb)当螺杆一端以螺母支承时，当螺杆一端以螺母支承时，l 取取从螺母中部到另一支点上的距离。从螺母中部到另一支点上的距离。l 为螺杆的工作长度为螺杆的工作长度:a)当螺杆两端支承时，当螺杆两端支承时，l 取两支点取两支点间的距离；间的距离；l湖南建材专用 1)若采用滑动支承时，则以轴承长度若采用滑动支承时，则以轴承长度l0与直径与直径d0的比值来确定：的比值来确定：l0/d0 1.5 为铰支；为铰支；l0/d0 3 为固定支承。为固定支承。3)若以剖分螺母作为支承时，可作为不完全固定支承。若以剖分螺母作为支承时，可作为不完全固定支承。2)若以整体螺母作为支承时，仍按上述方法确定。但取若以整体螺母作为支承时，仍按上述方法确定。但取 l/H 判断螺杆端部支承情况的方法：判断螺杆端部支承情况的方法：H为螺母高度4)若采用滚动轴承支承，且有径向约束时，可作为铰支；若采用滚动轴承支承，且有径向约束时，可作为铰支；有径向和轴向约束时，可作为固定支承。有径向和轴向约束时，可作为固定支承。螺杆长度系数螺杆长度系数两端支承情况两端支承情况 长度系数长度系数 两端固定两端固定 0.50一端固定，一端不完全固定一端固定，一端不完全固定 0.60一端铰支，一端不完全固定一端铰支，一端不完全固定 0.70两端不完全固定两端不完全固定 0.75两端铰支两端铰支 1.00一端固定，一端自由一端固定，一端自由 2.0湖南建材专用 临界载荷临界载荷F Fcrcr与与材料、螺杆长细比材料、螺杆长细比=l/i 有关。有关。（1 1）当）当100100时：临界载荷为：时：临界载荷为：Fcr=N(l)22EIi 螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=d12/4则则 i=I/A=d1/4E-螺杆的弹性模量螺杆的弹性模量,对于钢对于钢 E=2.06E=2.0610105 5 MPaMPa系数含义随后解释I-危险截面惯性距危险截面惯性距,I=I=d14/64湖南建材专用（2 2）当）当4040 100100时：时：Fc=(304-1.12)N4d12对对B 370 Mpa的碳素钢，取的碳素钢，取:Fc=(461-2.57)N4d12对对B 470 Mpa的优质碳素钢（如的优质碳素钢（如35、40号钢），取号钢），取:（3 3）当）当4040时，不必进行稳定性校核。时，不必进行稳定性校核。稳定性校核的条件：稳定性校核的条件：Fa SFc为稳定性校核的安全系数，取：为稳定性校核的安全系数，取：S=2.54当不满足条件时，应增大螺纹小径当不满足条件时，应增大螺纹小径d1。湖南建材专用 优点：优点：1)1)摩擦损失小、摩擦损失小、效率在效率在90%以上；以上；缺点：缺点：1)1)结构复杂、制造困难；结构复杂、制造困难；应用实例：应用实例：飞机机翼和起落架的控制、水闸的升降、飞机机翼和起落架的控制、水闸的升降、数控机床、机器人。数控机床、机器人。2)磨损很小，传动精度高；磨损很小，传动精度高；3)不自锁，可实现直线不自锁，可实现直线 旋转运动转换；旋转运动转换；2)2)有些机构为防止逆转需要另加自锁机构。有些机构为防止逆转需要另加自锁机构。湖南建材专用