1、 #第五章螺紋聯接和螺旋傳動51螺紋:類型和應用：分類:1）按螺紋位置分：外螺紋螺紋位于圓柱或圓錐體的外側內螺紋螺紋位于圓柱或圓錐體的內側2）按所起作用分：聯接螺紋用于起聯接作用傳動螺紋用于起傳動作用3）按制式分：米制、英制類型：6030-P30佗。圖5-1螺紋及其主要幾何參數 # 1）普通螺紋：牙型:等邊二角形。牙型角：a=60如圖a）2)米制錐螺紋：牙型:等腰三角形。牙型角：a=603)管螺紋：牙型:等腰三角形。牙型角：a=554)梯形螺紋：牙型:梯形。牙型角：a=30如圖b）5)矩形螺紋：牙型:矩形。牙型角：a=0。6)鋸齒形螺紋：牙型:鋸齒形。如圖c）應用：1）起緊固，聯接作用聯接螺紋

2、。2）起傳動作用傳動螺紋。注：常用螺紋的類型、特點和應用，見：P.62.表51螺紋已標準化，其基本尺寸可查有關標準。螺紋的主要參數:以圖51的外螺紋為例.大徑d：螺紋的最大直徑（外螺紋牙頂所在的圓柱面直徑）。叫公稱直徑。小徑山：螺紋的最小直徑（外螺紋牙底所在的圓柱面直徑）。中徑山：螺紋軸剖面內牙溝與牙體等寬處的圓柱面直徑。d產（d+dJ/2.線數m螺紋的螺旋線數目。單線螺紋：沿一根螺旋線形成的螺紋。多線螺紋：沿多根螺旋線形成的螺紋。螺距P：相鄰兩螺牙對應點間的軸向距離。導程S：沿同一條螺旋線轉一周移動的軸向距離。S=nP螺紋升角中：中徑螺旋線的切線與螺紋橫截面間的夾角。arctg（S/7rd?

3、）牙型角螺紋牙型兩側邊的夾角。牙側角P：螺紋牙型側邊與螺紋橫截面的夾角。接觸高度h：螺紋旋合后，內、外螺紋接觸面的徑向高度。注：內螺紋參數用大寫字母表示。如：D,D】，D?管螺紋的公稱直徑為管子的內徑。52螺紋聯接的類型和標準聯接件:一.螺紋聯接的基本類型：圖5-2a普通螺栓聯接圖52b餃制孔螺栓聯接圖53a雙頭螺柱聯接圖5-3b螺釘聯接1螺紋聯接：1）普通螺栓聯接：被聯接件上的通孔與栓桿間有間隙。P.65.圖52a.優：通孔加工要求低，裝拆方便，應用很廣。2）較制孔螺栓聯接：孔與栓桿間為基孔制過渡配合。P.65.圖5-2b.優：被聯接件的相對位置精確，能承受橫向載荷。缺：孔的加工要求較高。

4、# #雙頭螺柱聯接：卩65圖5力 適用：被聯接件之一太厚、較軟，且需經常裝拆處。螺釘聯接：P65.圖53b適用：被聯接件之一太厚、較軟，且不經常裝拆處。4緊定螺釘聯接：用擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件，達到固定兩零件相對位置，可傳遞不大的力。P.66.圖54.5地腳螺栓聯接：用于將機座固定在地基上。P.66.圖55.二.標準螺紋聯接件：聯接件：有螺栓、雙頭螺栓、螺釘、螺母、墊片等。P.66.表52.聯接件精度：按GB/T3103.1-1982分A、B、C三級。A級：精度最高，用于要求配合精確、防振等重要聯接。B級：用于受載大，受變載，經常裝拆處。C級：用于一般聯接，常用的標準聯接件為C

5、級。5-2螺紋聯接的預緊:一預緊：1.預緊：在裝配時將螺紋聯接擰緊。2.目的：增強聯接的可靠性和緊密性。3.預緊力F。：預緊時預加在聯接上的作用力。推薦值為：碳素鋼螺栓：Fo（0.6O.7）0sAi合金鋼螺栓：Fo（0.50.6）心AiAi螺栓危險截面面積，A冋di?/4.d】一一般為螺紋小徑。亦一螺栓材料的屈服限。4.F。的控制：常用測力矩扳手（P69圖58）或定力矩扳手（P.69.圖59）.通過控制擰緊力矩來控制Fo.機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動二.擰緊力矩T：要用T來控制F。，首先應定出T與F。的關系如下:1螺旋

6、副中的摩擦力矩Ti：Do半tg（中+叭）2.螺母與支承面間的摩擦力矩T?：3.擰緊力矩T：F2D3-d3T=E+T2=亍叫tg（中+qv）+-fc-5423Do-do對MIOM64的常用粗牙普通螺紋，式中諸量為:1圖5-10擰緊力矩V，d2螺紋的升角和中徑。v=l42,3叨，d?u0.9dd0,Do栓孔直徑，螺母環面外徑。do-l.ld,D01.5d（Pv螺紋副當量摩擦角。金0.10.2）a5=tg-1(f/cosy)tg_11.155ff：支承面摩擦系數。40.15于是，得：T=Ti+T?uO.2Fd（5-7）注：1）用T控制F。，易于操作，但不準確。2）控制F。的精確方法是測量螺栓的伸長量

7、。3）F。過大可導致：螺桿拉斷螺紋滑牙。54螺紋聯接的防松螺紋聯接的自鎖與松脫：1）自鎖：Vv=l42/3。2KsT/fSi;（5-10）f接合面的摩擦系數1；第I個螺栓的軸線到螺栓組對稱中心O的距離z螺栓數目Ks防滑系數，Ks=l.l1.32）絞制孔螺栓聯接:剛性底板相對轉動量，即螺栓的剪切變形量正比于到O點的距離。機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 FlFmax】JimaxFmax/lmax=FJ1或(5-11)(5-12)(5-13)機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 受軸向載荷的螺栓組:軸向載荷應的作用線螺栓軸線并通過其對稱中心-各螺栓均載，.I(5

8、-29)F=F2/Z受傾覆力矩的螺栓組:!M1I0!X11!T40a)圖519受傾覆力矩的螺栓組聯接a傾覆力矩M作用于通過xx軸且垂直接合面的平面中，圖a)已受F。，但未受傾覆力矩M作用，圖b)螺栓：均勻受拉，拉力為F。地基：均勻受壓，壓強6底板：其上F。的合力與6的合力相等，底板所受的總作用力為零。已受M作用，底板繞00軸向右傾側，圖c)在00軸左側：螺栓：拉力由F。增大到F?地基：擠壓應力由6下降為61,右側壓緊Op/Op2底板：螺栓的合力地基的合力，總合力為F,方向向下在00軸右側：螺栓：拉力由F。減小到F加地基：擠壓應力由6增大到OP2底板：螺栓的合力V地基的合力，總合力Fm方向向上設

9、：底板為剛體，繞00傾轉時仍為平面，貝IJ：Fmax/Lmax=F1/L1或:max機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 F藝ELi=L：=M(5-17)1）接合面壓應力校核：以避免地基壓碎或接合面出現縫隙,6max=6+6max=ZF“A+MAY0（5-18）A接合面的有效面積和有效抗彎截面系數W一接合面的有效抗彎截面系數z螺栓數回一拉合面材料的許用擠壓應力。P.79.表56總述：對實際中的復雜受力狀態，可先簡化成上述四種受力的組合；再求出各種受力下的螺栓的工作載荷；最后將各工作載荷向量加，求出受載最大的螺栓及其所受的力。56螺紋聯接的強度計算：主要破壞形式：螺栓的受載情況不

10、同，其破壞形式也不同。1.受拉螺栓：1）破壞形式：栓桿螺紋部分被拉斷。2）設計準則：保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強度。2.受剪螺栓：1）破壞：栓桿或孔壁的壓潰。栓桿被剪斷。2）準則：保證聯接的擠壓強度及螺栓的剪切強度。一.松螺栓聯接強度計算：P.70.圖5-12.松螺栓聯接：強度計算:1）校核：裝配時不擰緊的螺栓聯接。（受工作載荷前，螺栓不受力）設聯接受載時，螺栓承受工作拉力Fa=F/a41機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動2）設計:d2J4F/7tcjdi螺栓危險截面直徑（mm）o螺栓材料的許用拉應力（MPa）二.緊螺栓聯接強度計算：緊螺栓聯接：裝配時擰緊的螺栓聯接。1.僅受預

11、緊力的緊螺栓聯接：1）預緊力Fo產生的拉應力6a=F/丄血241(540)2)螺紋摩擦力矩產生的剪應力T：(5-11)TOC o 1-5 h zF。半吃（0+件）?df了=于吃（0+列）丁一.5”丄祠4%161413)對M10M64螺紋：小仙匕1.041.08,tg（p0.17,tg戶0.05計算應力oca：按四強，預緊狀態下的為：(543)=a/o24-3t21.3q=1.3Fo/丄7rd：cao414扭轉的影響可用將。增加30%來考慮。4)受橫向載荷F作用：工作時，靠F。在接合面間產生的摩擦力抵抗F,且F。不受橫向載荷F的影響。圖5-22承受橫向載荷的普通螺栓聯接強度條件：oct=F/ff

12、接合面摩擦系數，若匸0.2,則F05F很大。減載零件：可在接合面上加銷、套筒或鍵。P81.圖5-23.此時，F由減載件承受，螺栓僅需保證聯接，d可明顯減小。受工作拉力F的緊螺栓聯接：1）受力與變形：a）螺母未擰緊b）螺母已擰緊c）己承受工作載荷圖5-24單個緊螺栓聯接的受力變形圖a）螺母剛與被聯接件接觸，尚未擰緊。不受力，無變形。b）螺母已擰緊：r螺栓：受F。作用，拉伸了九被聯接件：受壓，壓縮了爲c）受工作拉力F：r螺栓：拉力Fo增大到F2,進一步伸長AXo（被聯接件：壓力F。減小到F1，壓縮量入n減小為（爲-心）。由上可見，受F作用后，被聯接件中的壓緊力由F。減小為F,所以螺栓中的拉力不等于

13、F（）+F,而為F?：2）螺栓的總拉力F?：F0=Fi+F3）殘余預緊力Fi：受工作拉力作用后被聯接件間的相互壓緊力。推薦：有緊密性要求的聯接:一般聯接：地腳螺栓聯接：FH1.51.8）F載荷穩定：變載：FiFFi=(020.6)FFi=(0.61.0)FOb設聯接在彈性范圍內，則受力與變形成線性關系,可用以下線圖表示。FoFo力被聯接件.，螺栓暫入b(a)變形變形入.OnOb0b0FiOn變形4：則由圖:圖525單個緊螺栓聯接的受力變形線圖Cb=tg0bF0/Xb螺栓的剛度。Cm-tg9m-Fo/in被聯接件的剛度。W九WbGFF-AFAX-tg0mCmCb+Cm于是:Fn=F.+F-AF=

14、F,+一FG+久cF尸Fc+zF=+F=耳+F200Ch+Cm1(5-31)(5-32)4）F。、F?、Fi和F的關系:叫螺栓的相對剛度，取決于螺栓及被子聯接件的尺寸，材料及墊片等，值在01中，可通過計算或實驗確定。工作載荷在0F中變動時，螺栓總拉力在F。F?中變化，其波動范圍與螺栓的相對W0有關：5大，總拉力的波動大，螺栓受力差。Cb+Jcb廠廠小,總拉力的波動小，螺栓受力好。5）強度計算:設計時，先按受載情況求出F,再按工作要求選定F然后求出F?。校核：（可能需補充擰緊）1.3F?(5-33)機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 #機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接

15、和螺旋傳動 #設計：diyj4xl.3F2/7ra（5-34）6）疲勞強度校核：對重要聯接（eg汽缸蓋螺栓），除靜強度計算外，尚需疲勞強度校核。如圖517所示，工作載荷在0F中變化時，螺栓總拉力在F。F?中變化。*力被聯接件螺栓總拉力的變化”JFo_iOb入bA,”變形入m工作拉力的變化圖526承受軸向載荷的緊螺栓聯接于是：=珂百對un=F0/-l2（恒定）&2、喚nun；Cb+C7id這是的循環變應力，可用32中（3-24）式校核。S=2jtc+（K。久歸麗is（瓦+仇）（26+久曲）一o.itc螺栓材料的對稱循拉壓疲勞極限，MPaP.85.表57.（Pq試件材料特性。碳鋼：q嚴0.10.2

16、,合金鋼：佻=0.20.3K。拉壓疲強綜合影響系數。見第三章附錄。S安全系數。P.87.表5-10.機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 #機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 承受工作剪力的緊螺栓聯接采用較制孔螺栓聯接時，剪力F由栓桿受剪來承受，此時應：1）螺栓桿與孔壁的擠壓強度:2）螺栓桿剪切強度:T=F/-d；T4F螺栓受到的工作剪力、N。圖5-27承受工作剪力的緊螺栓聯接機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 #機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 #d螺栓受剪面直徑、ninioLnun螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，mm。o

17、p螺栓桿或孔壁材料的許用擠壓應力、MPa。t螺栓材料的許用剪應力、MPao5-7螺紋聯接件的材料及許用應力一.螺紋聯接件的材料：常用材料：碳素鋼：低碳鋼：Q215,10,15合金鋼:2.材料的性能等級：中碳鋼：Q235,35,45o15Cr,40Cr,30GMnS等P.83.表5&表59.機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 #1）等級：按GB/T3098.1-2000和GB/T3098.2-2000,共分以下十級:3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.92）等級的含義：小數點前的數字表示Qb/100

18、（ob材料的抗拉強度）小數點后的數字表示10os/B（丙材料的屈服極限）例：性能等級為6.8級的螺紋聯接件的也和os分別為：100=610cjs/ob=80B=6xlOO=6OOMPaos=8xoB/10=480MPa3）注意：只有重要或有特殊要求的聯接件，才允許用高性能等級的材料。二.許用應力：與載荷性質、裝配情況、聯接件的材料和結構尺寸等有關，可確定如下:許用拉應力回：o=Cs/S許用剪應力訃T=os/Sz許用擠壓應力6】：對鋼：op=Os/Sp對鑄鐵：op=Qb/SpgQb聯接件材料的屈服限和強度限。p.86表58.S,S“Sp安全系數。P.87.表5-10.5-8提高螺紋聯接強度的措施

19、自學。機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 #機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 #機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 機械設計（第八版）濮良貴主編第五章螺紋聯接和螺旋傳動 #一、降低影響螺栓疲勞強度的應力幅1、分析:(5-32)由前述，受拉力F作用的螺栓中的總拉力F?為：CF產Fc+zF=Fc+F=耳+F2C+C降低Cb：采用腰狀螺桿、空心螺桿，圖529安裝彈性元件或加大螺桿長度，圖530增大Cm：用剛度較大的墊片或密封環，圖531工作載荷在0F中變化時，螺栓總拉力在F。F?中變化，其變化幅值為:AF二一FV由此可見：F不變，降低Cb/（Cb+Cm）,就可降低F?的變化幅值，提高