螺牙強(qiáng)度校核

1、螺接的螺牙強(qiáng)度校核、 IJI K1二、參考教材1三、適用范圍1四、力學(xué)性能校核21 .螺紋副抗擠壓計算32 .抗剪切強(qiáng)度校核43 .抗彎曲強(qiáng)度校核54 .自鎖性能校核85 .螺桿強(qiáng)度校核9、引言在機(jī)械設(shè)計的螺栓聯(lián)接強(qiáng)度校核中，通常分為兩部分，一是針 對螺栓小徑圓柱體（簡稱螺栓本體）的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度進(jìn)行校核, 在螺栓本體滿足工況使用后，再進(jìn)一步對螺牙的強(qiáng)度進(jìn)行校核，而下 文就螺牙強(qiáng)度校核展開了相關(guān)性能校核的過程步驟。二、參考教材1 .機(jī)械設(shè)計第四版，高等教育出版社，邱宣懷主編，1997年 7月第4版,1997年7月第1次印刷,印數(shù)000117094,定價 23. 60元，該書是戊子庚上學(xué)時的

2、教材。摘自P120。2 .機(jī)械設(shè)計手冊第四版，第3卷，成大先主編，化學(xué)工業(yè)出 版社，2005年1月北京第25次印刷。摘自12-3-12-9。三、適用范圍螺紋聯(lián)接可以使用普通螺紋、梯形、矩形、鋸齒形等四種，且多用普通螺紋。下圖1給出了螺旋副的可能螺紋種類、特點和 使用。種美牙形圖梯形螺紋盛忠形螺紋圓摞紋 矩形螺就 三角形螺紋特點牙形角洛0。，羯汶期的大徑和小徑處有相等的徑 向間隙。牙耀度高，號線:的工Z性好（可以用高生 產(chǎn)率的方法制造）；內(nèi)外攜紋以鍍面貼合，對中性 好，不易松動：采用劑分式墀岳，可以詆整和廨間 原,但其效率段低有兩靜牙形，一種是工作面牙形斜角4 =3 便于加工），非工作面牙形符角

3、a廠”。.已制VTGBrr 13576-1992的3。，3。）碾齒形蠅紋，另一種是 %=0。，方5的0。M5。鋸齒形螺紋，只有行業(yè) 示準(zhǔn).其外蝮紋的牙帽處有相蘭大的應(yīng)肉，潴小了應(yīng) 力朱中，提高了荀載強(qiáng)度,大徑處無間隙，便于對 中和梯形蜩一樣郃具有姆續(xù)的逑度高、工藝性好 的特前，但有更高的旗率螃線強(qiáng)度高應(yīng)力隼中?。汉推渌僬?，對污物 和鷹兇的坡拶性小，但效率低牙明為正方形，牙形角。痣功效率高,但潛 陷制造優(yōu)濰為便于加工，可制戌100牙形角）：墩 紋強(qiáng)度匕陰形嬪紋.鋸齒形援較低對中陸度任，螃 炊副睡損后捌醇也以補(bǔ)償與修復(fù)牙形角）-30的特殊婢墳或公帶於誦城紋.自鎖性 好、效率偃應(yīng)用用于傳力點加和

4、 傳團(tuán)好施如金國切 削機(jī)斥的絲桿、我 里照旌式起重機(jī)， 弱壓機(jī)的傳力蠟旋用于單向受力的 傳力婢施.如初軋 機(jī)的壓下爆旋、大 型起曳機(jī)的照旋不 斤頂，冰田機(jī)的傳 力姆族、火足的炮 栓機(jī)構(gòu)用于受沖擊和變 擾荷的傳力援施用于傳力螃廊 傳動好施，如一班 起至斯用于小蝮距的急 強(qiáng)度調(diào)整版如儀 表機(jī)構(gòu)圖1 螺旋副的螺紋種類、特點和使用四、力學(xué)性能校核該文件僅討論五個方而的校核：抗擠壓、抗剪切、抗彎曲、自鎖性、螺桿強(qiáng)度。根據(jù)實踐，由于螺母的材質(zhì)軟，螺紋副的破壞多發(fā)生在螺母;但當(dāng)螺母和螺桿材料相同時，螺桿首先破壞，此時應(yīng)校核螺桿。 該文件中的各物理量及其含義和公式均可查閱文件（雙擊打開）螺紋聯(lián)接的參數(shù)解韓該五

5、項校核己編成excel計算表格以提高效率，使用時僅僅 需要填寫綠色表格，其余表格計算機(jī)自行計算得出結(jié)果，見文件螺紋聯(lián)接計算表格（雙擊打開）。1 .螺紋副抗擠壓計算把螺紋牙展直后相當(dāng)于一根懸臂梁，見下圖2、圖3,抗擠壓 是指公、母螺紋牙之間的擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過許用擠壓應(yīng)力，否則 便會產(chǎn)生擠壓破壞。設(shè)軸向力為相旋合螺紋圈數(shù)為z，則驗算 計算式為：/I且，上A /rd2hz若取= 則有一TTclJlZ式中 4：擠壓應(yīng)力，單位MPa； %：許用擠壓應(yīng)力，單位MPa； F：軸向力，單位N； d2：外螺紋中徑，單位mm； /?：螺紋工作高度，單位mm, 為螺距，單位mm, /?和的關(guān)系為：梯形螺紋：/? =

6、 0.5p矩形螺紋：h = 0.5p鋸齒螺紋：h = 0.75p普通螺紋：h =P 0.54 Ip z：結(jié)合圈數(shù)，無量綱，一般不要超過10（因為旋合的各圈螺紋牙受力不均，因而z不宜大于10）；2 .抗剪切強(qiáng)度校核對螺桿，應(yīng)滿足T = F -t;對螺母，應(yīng)滿足丁 = -t 冗Dbz式中 F：軸向力，單位N； 4：計算公扣時使用螺紋小徑，單位mm： 計算母扣時使用螺紋大徑，單位mm； b：螺紋牙底寬度，單位mm, 和的關(guān)系為：梯形螺紋：。= 0.634矩形螺紋：h = 0.5p鋸齒螺紋：。= 0.736p普通螺紋：。= Q75p Z：結(jié)合圈數(shù)，無量綱，一般不要超過10（因為旋合的各圈螺 紋牙受力不

7、均，因而Z不宜大于10）; ：許用剪應(yīng)力，單位MPa,對于材質(zhì)為鋼，一般可以取 =0.6d，為材料的許用拉應(yīng)力，9=恐，單位MPa,S其中大為屈服應(yīng)力，單位MPa, S為安全系數(shù)，一般取3 5o3.抗彎曲強(qiáng)度校核對螺桿，應(yīng)滿足工勺叫；對螺母，應(yīng)滿足斗金明。7iDb2z其推導(dǎo)過程如下：一般來講，螺母材料強(qiáng)度低于螺桿，所以螺紋牙抗彎和抗剪 強(qiáng)度校核以螺母為對象，即校核母扣；但當(dāng)螺母和螺桿材料相同 時，則螺桿的強(qiáng)度要低于螺母，所以此時應(yīng)校核螺桿強(qiáng)度，即校 核公扣。若將螺母、螺桿的一圈螺紋沿螺紋大徑處展開，即可視為一懸壁梁，危險截面為A-A,如下圖2、圖3所示。若將螺桿的一圈螺紋沿螺紋小徑處展開, 圖

8、3所示。Y L 一/_ _ _ _ _ 一 一 一 .一一 _,一一即可視為一懸壁梁，如-F/z圖2螺母的一圈螺紋展開圖3螺桿的一圈螺紋展開以校核螺桿為例，每圈螺紋承受的平均作用力/%作用在中徑d2的圓周上，則螺紋牙根部危險剖而A-A的變曲強(qiáng)度條件為:F d-d?ell A/ 72 3Fh r ,對螺桿，47rzz序 =77口； W兀db兀db Z6對螺母， =，3。 7rDb-z式中： D：螺母大徑，單位mm； 4：螺桿大徑，單位mm； L ：彎曲力臂，單位mm ,匕=y,J2M=L = E/ = (d-d,); z z 2 2z W=坐：單圈外螺紋展開后的A-A截面的抗彎模量，單位 63

9、mm ； %：彎曲應(yīng)力，單位MPa； b：螺紋牙底寬度，單位mm； 為螺距，單位mm,貝ij/?和 的關(guān)系為：梯形螺紋：b = 0.634p矩形螺紋：h = 0.5p鋸齒螺紋：=。.736普通螺紋：b = 0.75p F：軸向力，單位N; /?：螺紋工作高度，單位mm； 為螺距，單位mm,則和 的關(guān)系為：梯形螺紋：，? = 0.5p矩形螺紋： =。.5鋸齒螺紋：6 = 0.75普通螺紋：h =手 p = 0.541p Z：結(jié)合圈數(shù)，無量綱，一般不要超過10(因為旋合的各圈螺 紋牙受力不均，因而Z不宜大于10); tJ：螺紋牙的許用彎曲應(yīng)力，對鋼材，% = (1-1.2)。4 .自鎖性能校核自鎖

10、條件為：憶式中： ：螺旋升角，在中徑圓柱面上螺旋線的切線和垂直于螺旋 線軸線的平面的夾角，單位度，科=,皿工=5處， 孔(1) 7td)ff匕二.麗=.%)”兩 外：當(dāng)量摩擦角，單位度； p：螺距，單位mm； S：導(dǎo)程，單位mm； n：線數(shù)，或稱頭數(shù)，無量綱；螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于 制造nW4；螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S = np; d2：外螺紋中徑，單位mm； a:牙型角，螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角，梯形螺紋：2 = 30，矩形螺紋：。=0”鋸齒螺紋：a = 33普通螺紋：2 = 60 P ：牙型斜角，螺紋牙型的側(cè)邊和螺紋軸線的垂直平面的夾角, 對稱牙型二色，梯形螺紋、矩形螺紋、普通螺紋都屬于對2稱牙型，鋸齒螺紋不是對稱牙型； /:螺旋副的滑動摩擦系數(shù)，無量綱，定期潤滑條件下，可取 0.13 0.17； A：螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)，無量綱。5 .螺桿強(qiáng)度校核還需要校核螺桿的強(qiáng)度，若為實心螺桿，則有:F F r , a= = SbA -d,2 4 1但對普通螺紋，其計算公式為：F c =A-r（T（參見機(jī)械設(shè)計課