機(jī)械設(shè)計(jì)---第8章螺紋

1、鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋三角形螺紋三角形螺紋矩形螺紋矩形螺紋梯形螺紋梯形螺紋第第8 8章章 螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng) 81 螺螺 紋紋 如用一個(gè)三角形如用一個(gè)三角形K沿螺旋線運(yùn)沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使動(dòng)并使K平面始終通過圓柱體軸線平面始終通過圓柱體軸線YY-這樣就構(gòu)成了三角形螺紋。同這樣就構(gòu)成了三角形螺紋。同樣改變平面圖形樣改變平面圖形K，可得到矩形、，可得到矩形、梯形、鋸齒形、管螺紋梯形、鋸齒形、管螺紋一、螺紋的形成一、螺紋的形成1 1、按牙型、按牙型: : 三角形螺紋、管螺紋三角形螺紋、管螺紋 聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋 矩形、梯形、鋸齒形螺紋矩形、梯形、鋸齒形螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋2 2、按位置：、

2、按位置： 內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋在圓柱孔的內(nèi)表面形成的螺紋在圓柱孔的內(nèi)表面形成的螺紋 外螺紋外螺紋在圓柱孔的外表面形成的螺紋在圓柱孔的外表面形成的螺紋3 3、三角形螺紋：、三角形螺紋： 粗牙螺紋粗牙螺紋用于緊固件用于緊固件 細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋同樣的公稱直徑下，螺距最小，同樣的公稱直徑下，螺距最小，自鎖性好，適于薄壁細(xì)小零件和沖擊變載等自鎖性好，適于薄壁細(xì)小零件和沖擊變載等4 4、根據(jù)螺旋線繞行方向：、根據(jù)螺旋線繞行方向： 左旋左旋如圖如圖 右旋右旋常用常用5 5、根據(jù)螺旋線頭數(shù)：、根據(jù)螺旋線頭數(shù)： 單頭螺紋（單頭螺紋（n=1n=1）用于聯(lián)接用于聯(lián)接 雙頭螺紋（雙頭螺紋（n=2n=2）如圖如圖 多線螺紋（多

3、線螺紋（n2n2）用于傳動(dòng)用于傳動(dòng)二、螺紋的類型二、螺紋的類型1）外徑（大徑）外徑（大徑）d（D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱 面直徑，面直徑，亦稱公稱直徑亦稱公稱直徑2）內(nèi)徑（小徑）內(nèi)徑（小徑）d1(D1) 與外螺紋牙底相重合的假想圓柱與外螺紋牙底相重合的假想圓柱 面直徑面直徑3）中徑）中徑d2 在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱柱 面的直徑，面的直徑，d20.5(d+d1)三、螺紋的主要參數(shù)三、螺紋的主要參數(shù)4）螺）螺 距距 P 相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間 的軸向距離的

4、軸向距離5）導(dǎo)程（）導(dǎo)程（S）同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線線 上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離6）線）線 數(shù)數(shù) n 螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n4 螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S=nP 7）螺旋升角）螺旋升角中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋 線軸線的平面的夾角線軸線的平面的夾角8）牙型角）牙型角 螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角9）牙型斜角）牙型斜角螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂直平面的夾角螺紋牙的側(cè)邊與螺

5、紋軸線垂直平面的夾角22/dnParctgdarctgLrvarctgfftgcos1)(vtgtg2)(2)(22dQtgdFTQtgFvv螺旋副的自鎖條件為：螺旋副的自鎖條件為：螺旋副的傳動(dòng)效率為：螺旋副的傳動(dòng)效率為：克服軸向力克服軸向力Q勻速上升所需的圓周力：勻速上升所需的圓周力：四、常用螺紋的種類、特點(diǎn)與應(yīng)用四、常用螺紋的種類、特點(diǎn)與應(yīng)用具體見具體見表表8-182 螺紋聯(lián)接的類型及螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型及螺紋聯(lián)接件 一、螺紋聯(lián)接主要類型一、螺紋聯(lián)接主要類型1、螺栓聯(lián)接、螺栓聯(lián)接a) 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺

6、桿穿過通孔與螺母配合使帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。b) 精密螺栓聯(lián)接精密螺栓聯(lián)接裝配后無(wú)間隙，主要承受橫裝配后無(wú)間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接2 2、雙頭螺栓聯(lián)接、雙頭螺栓聯(lián)接螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之

7、一較厚時(shí)。折適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。折裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。聯(lián)接件中擰出。3 3、螺釘聯(lián)接、螺釘聯(lián)接適于被聯(lián)接件之一較適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小不需螺母，適于受載較小情況情況特殊聯(lián)接：地腳螺栓聯(lián)特殊聯(lián)接：地腳螺栓聯(lián)接接 , 吊環(huán)螺釘聯(lián)接吊環(huán)螺釘聯(lián)接4 4、緊定螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)

8、位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。二、螺紋聯(lián)接件二、螺紋聯(lián)接件 2 2）雙頭螺柱）雙頭螺柱兩端帶螺紋兩端帶螺紋 A A型型有退刀槽有退刀槽 B B型型無(wú)退刀槽無(wú)退刀槽1 1）螺栓）螺栓 普通螺栓普通螺栓 六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭頭，大六角頭, , 內(nèi)六角內(nèi)六角 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓螺紋部分直徑較小螺紋部分直徑較小4 4）緊定螺釘）緊定螺釘 錐錐 端端適于零件表面硬度較低不常拆卸場(chǎng)合適于零件表面硬度較低不常拆卸場(chǎng)合 平平 端端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸

9、的平面，適于經(jīng)常拆卸 圓柱端圓柱端壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板輕材料和金屬薄板3 3）螺釘）螺釘 與螺栓區(qū)別與螺栓區(qū)別要求螺紋部分直徑較粗要求螺紋部分直徑較粗; ;要求全螺紋要求全螺紋6 6）螺母）螺母 六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)，扁，厚六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)，扁，厚 5 5）自攻螺釘）自攻螺釘由螺釘攻出螺紋由螺釘攻出螺紋圓螺母圓螺母+ +止退墊圈止退墊圈帶有缺口，帶有缺口，應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊內(nèi)，螺母即被鎖緊7 7）墊圈）墊圈8 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松

10、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 p352一、預(yù)緊一、預(yù)緊如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求，防漏氣；接觸面積要大；如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求，防漏氣；接觸面積要大；靠摩擦力工作；增大剛性等。靠摩擦力工作；增大剛性等。預(yù)緊目的預(yù)緊目的增加聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松能力增加聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松能力螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接在裝配時(shí)不擰緊，只承受外載時(shí)才受在裝配時(shí)不擰緊，只承受外載時(shí)才受到力的作用到力的作用 緊聯(lián)接緊聯(lián)接在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)先受力，先受力，預(yù)緊力預(yù)緊力Q QP P預(yù)先軸向作用預(yù)先軸向作用力（拉力）力（拉力）擰緊力擰緊力QP過大過小的缺點(diǎn)過大過

11、小的缺點(diǎn)預(yù)緊過緊預(yù)緊過緊擰緊力擰緊力Q QP P過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)度過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)度 過松過松擰緊力擰緊力Q QP P過小，工作不可靠過小，工作不可靠 扳手?jǐn)Q緊力矩扳手?jǐn)Q緊力矩T=FHL, 擰緊時(shí)螺母：擰緊時(shí)螺母：T=T1+T2T擰緊力矩?cái)Q緊力矩 T1螺紋摩擦阻力矩螺紋摩擦阻力矩 T2螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接件間的摩擦力矩螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接件間的摩擦力矩FH作用于手柄上的力作用于手柄上的力，L力臂力臂2)(21dtgQTvP)(31202130312dDdDQfTpc )(32)(21 20213031221dDdDftgdQTTTcvp)(32)(2120213

12、0212dDdDdftgddKcv令dKQTP 一般一般 K=0.10.3 擰緊力矩系數(shù)擰緊力矩系數(shù)由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時(shí)過載拉斷，所以對(duì)于由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時(shí)過載拉斷，所以對(duì)于重要的聯(lián)接不宜小于重要的聯(lián)接不宜小于M10M14，必須使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制，必須使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制擰擰緊力矩緊力矩Qp-預(yù)緊力；預(yù)緊力；fc-摩擦系數(shù)表摩擦系數(shù)表1111、d0-支承面的內(nèi)外徑支承面的內(nèi)外徑預(yù)緊力預(yù)緊力Q QP P的控制：的控制：測(cè)力矩板手測(cè)力矩板手測(cè)出預(yù)緊力矩，如左圖測(cè)出預(yù)緊力矩，如左圖定力矩板手定力矩板手達(dá)到固定的擰緊力矩達(dá)到固定的擰緊力矩T T時(shí)，彈簧時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑，如右圖

13、，受壓將自動(dòng)打滑，如右圖，測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量精度較高精度較高 1 1、防松目的、防松目的2 2、防松原理、防松原理1 1）摩擦防松）摩擦防松 雙螺母、彈簧墊圈、尼雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等龍墊圈、自鎖螺母等 二、螺紋防松二、螺紋防松 實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防

14、松，否則會(huì)影響正常就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故工作，造成事故 。消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度動(dòng)的難度。3 3、防松辦法及措施、防松辦法及措施 彈簧墊圈彈簧墊圈自鎖螺母自鎖螺母螺母一端做成非圓螺母一端做成非圓形收口或開峰后徑面收口，螺母擰形收口或開峰后徑面收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊旋合螺紋間壓緊2 2）機(jī)械防松）機(jī)械防松靠附加零件的形狀和結(jié)構(gòu)阻止螺紋副的轉(zhuǎn)動(dòng)靠附加零件的形狀和結(jié)構(gòu)阻止螺紋副的轉(zhuǎn)動(dòng) 開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動(dòng)

15、墊圈，彈簧墊片，軸用開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動(dòng)墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等3 3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊4 4）化學(xué)防松）化學(xué)防松粘合粘合 開槽螺母開槽螺母與開口銷與開口銷圓螺母圓螺母與止動(dòng)墊圈與止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲不可拆卸防松不可拆卸防松8 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 針對(duì)不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算針對(duì)不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算方法，則失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。方法，則失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。1 1、失效形式和原因、失效形式和原因 受拉螺

16、栓受拉螺栓螺栓桿和螺紋可能發(fā)生螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂塑性變形或斷裂受剪螺栓受剪螺栓螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷壓潰或被剪斷b b）失效原因：應(yīng)力集中）失效原因：應(yīng)力集中 a a）失效形式）失效形式 工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效 受拉螺栓：受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓：受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度 應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程2 2、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路、設(shè)計(jì)計(jì)

17、算準(zhǔn)則與思路、松螺栓聯(lián)接、松螺栓聯(lián)接如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無(wú)如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無(wú)Q QP P，只有工作載荷只有工作載荷F F起拉伸作用起拉伸作用強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為：421dF41Fd 驗(yàn)算用驗(yàn)算用 設(shè)計(jì)用設(shè)計(jì)用 d d1 1螺桿危險(xiǎn)截面直徑（螺桿危險(xiǎn)截面直徑（mmmm）許用拉應(yīng)力許用拉應(yīng)力 N/mm2 (MPaN/mm2 (MPa) ) nS/ s材料屈服極限材料屈服極限MpaMpa n n 安全系數(shù)，一般可取安全系數(shù)，一般可取1.2-1.71.2-1.7求出求出d1后，按國(guó)際查出螺紋大徑，并確定其他尺寸后，按國(guó)際查出螺紋大徑，并確定其他尺寸二、緊螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接工作前有

18、預(yù)緊力工作前有預(yù)緊力QP工作前擰緊，在擰緊力矩工作前擰緊，在擰緊力矩T作用下：作用下：預(yù)緊力預(yù)緊力QP產(chǎn)生拉伸應(yīng)力產(chǎn)生拉伸應(yīng)力螺紋摩擦力矩螺紋摩擦力矩T1產(chǎn)生剪應(yīng)力產(chǎn)生剪應(yīng)力 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)復(fù)合應(yīng)力狀態(tài):2141dQp)5 . 0(48. 0641642)(161)(22112312或鋼制普通螺栓當(dāng)MMdQddtgdtgdQWTPvvpT接第四強(qiáng)度理論：接第四強(qiáng)度理論：3 . 1322ca 強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為： 式中：式中：QP P 預(yù)緊力（預(yù)緊力（N）T1 1 螺紋摩擦力矩，起扭剪作用，又稱螺紋扭矩，螺紋摩擦力矩，起扭剪作用，又稱螺紋扭矩，N.mm緊螺栓許用應(yīng)力，見表緊螺栓許用應(yīng)力，見表1

19、17 p374 1.3 1.3系數(shù)將外載荷提高系數(shù)將外載荷提高30%30%，以考慮螺紋力矩對(duì)螺栓，以考慮螺紋力矩對(duì)螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的影響，這樣把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)聯(lián)接強(qiáng)度的影響，這樣把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)化為純拉伸來(lái)處理，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算手續(xù)，簡(jiǎn)化為純拉伸來(lái)處理，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算手續(xù)，故又稱簡(jiǎn)化計(jì)算法故又稱簡(jiǎn)化計(jì)算法 1 1、橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算、橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算主要防止被聯(lián)接件錯(cuò)動(dòng)主要防止被聯(lián)接件錯(cuò)動(dòng) 特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓力力( (QP) )產(chǎn)生摩擦力來(lái)傳遞外載荷，產(chǎn)生摩擦力來(lái)傳遞外載荷，保證聯(lián)接可靠保證聯(lián)接可靠( (不產(chǎn)生相對(duì)滑移不產(chǎn)生相對(duì)滑

20、移) )的的條件為：條件為：（1 1）普通螺栓聯(lián)接）普通螺栓聯(lián)接p359p359RKQfiSPifRKQSPf 接縫面間的摩擦系數(shù)，表接縫面間的摩擦系數(shù)，表11-1 i接縫界面數(shù)目接縫界面數(shù)目 KS防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)）按載荷是否平穩(wěn)及工作要求定防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)）按載荷是否平穩(wěn)及工作要求定 KS=1.11.5R-每個(gè)螺栓受到的橫向載荷每個(gè)螺栓受到的橫向載荷 強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式：強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式： 設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式： 分析：由上式可知，當(dāng)分析：由上式可知，當(dāng)f=0.2,i=1,Kf=0.2,i=1,KS S=1=1則則Q QP P=5R=5R，說(shuō)明這種，說(shuō)明這種聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動(dòng)變

21、載下工作極不可靠聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動(dòng)變載下工作極不可靠 為增加可靠性，減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高承載能力為增加可靠性，減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高承載能力可采用如下減載裝置：可采用如下減載裝置： a)a)減載銷減載銷 b)b)減載套筒減載套筒 c)c)減載鍵減載鍵設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)：設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)：由橫向載荷求預(yù)緊力，然后根據(jù)工作前有由橫向載荷求預(yù)緊力，然后根據(jù)工作前有預(yù)緊力的螺栓設(shè)計(jì)方法計(jì)算預(yù)緊力的螺栓設(shè)計(jì)方法計(jì)算2 2、鉸制孔螺栓聯(lián)接、鉸制孔螺栓聯(lián)接防滑動(dòng)防滑動(dòng)特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無(wú)間隙，特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無(wú)間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來(lái)由光桿直接承受擠壓和剪切來(lái)傳遞外載荷傳遞外載荷

22、R R進(jìn)行工作進(jìn)行工作420dmR螺栓的剪切強(qiáng)度條件為：螺栓的剪切強(qiáng)度條件為：螺栓與孔壁接觸表面的螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為：擠壓強(qiáng)度條件為： PPldRmin0 R 橫向載荷（橫向載荷（N） d0螺桿或孔的直徑（螺桿或孔的直徑（mm） Lmin 被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長(zhǎng)度（被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長(zhǎng)度（mm），如圖所示），如圖所示, ,建議建議l lminmin=1.25d=1.25d0 0螺栓許用剪應(yīng)力，螺栓許用剪應(yīng)力，MPaMPa，表，表11118 8m m螺栓的抗剪工作面數(shù)目螺栓的抗剪工作面數(shù)目p螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，

23、MPa鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高精度較高，成本較高2 2、軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算、軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有Q QP P；工作后加上工作載荷；工作后加上工作載荷F F 工作前、工作中載荷變化，受力比較復(fù)雜工作前、工作中載荷變化，受力比較復(fù)雜工作原理：靠螺桿抗拉強(qiáng)度傳遞外載工作原理：靠螺桿抗拉強(qiáng)度傳遞外載F解決問題：解決問題： a) 保證安全可靠的工作，保證安全可靠的工作，QP=？ b) 工作時(shí)螺栓總載荷，工作時(shí)螺栓總載荷， Q=？ 分析：分析： 圖圖1

24、 1，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài)，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài) 比較常見的緊螺栓聯(lián)接形式比較常見的緊螺栓聯(lián)接形式分析方法：從分析螺栓的受力和變形分析方法：從分析螺栓的受力和變形關(guān)系入手，求螺栓總載荷（總拉力）關(guān)系入手，求螺栓總載荷（總拉力）的大小的大小 圖，圖，擰緊擰緊預(yù)緊狀態(tài)預(yù)緊狀態(tài)QP 作用下作用下 凸緣凸緣壓壓m ; 栓桿栓桿拉拉bFQQQppbb從 圖圖3 3，加載加載F F后后工作狀態(tài)工作狀態(tài)栓桿栓桿繼續(xù)拉繼續(xù)拉凸緣凸緣 放松放松 ppmmQQ從殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力 總載荷總載荷 作圖，為了更明確以簡(jiǎn)化計(jì)算（受力變形圖）作圖，為了更明確以簡(jiǎn)化計(jì)算（受力變形圖）設(shè)：材料變形在彈性極限內(nèi)，

25、力與變形成正比設(shè)：材料變形在彈性極限內(nèi)，力與變形成正比 單個(gè)緊螺栓聯(lián)接受力變形圖單個(gè)緊螺栓聯(lián)接受力變形圖 左圖左圖擰緊螺母時(shí)擰緊螺母時(shí), ,螺螺栓與被聯(lián)接件的力與變形栓與被聯(lián)接件的力與變形 右圖右圖將上兩圖合并，將上兩圖合并，并施加工作載荷并施加工作載荷F從圖線可看出，從圖線可看出，螺栓受工作螺栓受工作載荷載荷F F時(shí)，螺栓總載荷：時(shí)，螺栓總載荷： PPQFQFQ F 部分工作載荷部分工作載荷 變形協(xié)調(diào)條件：變形協(xié)調(diào)條件： 凸緣凸緣壓力減量壓力減量 PPQQ變形縮小變形縮小m m 栓桿栓桿拉力增量拉力增量 PQQ變形縮小變形縮小b b 變形協(xié)調(diào)條件變形協(xié)調(diào)條件 由圖可知，螺栓剛度：由圖可知，螺

26、栓剛度： FFCQtgQCbbbPbb被聯(lián)接件剛度：被聯(lián)接件剛度： FFFCQtgCmmmPmmmbbmbmbCCCFFCCFFFtantanFKFCCCFcmbbmbbcCCCK稱螺栓相對(duì)于聯(lián)接的剛度，稱螺栓的相對(duì)剛度稱螺栓相對(duì)于聯(lián)接的剛度，稱螺栓的相對(duì)剛度 F 部分工作載荷部分工作載荷 ppQFFQQ Q:總拉力；總拉力；Qp:殘余預(yù)緊力；殘余預(yù)緊力；工作拉力，工作拉力， F部分部分工作載荷工作載荷 ,表示用mbbcCCCK稱螺栓相對(duì)于聯(lián)接的剛度，稱螺栓的相對(duì)剛度，表稱螺栓相對(duì)于聯(lián)接的剛度，稱螺栓的相對(duì)剛度，表11-5 如如螺栓剛度用螺栓剛度用Cb表示，表示，被聯(lián)接件剛度用被聯(lián)接件剛度用C

27、m表示表示FKQQFKQFQQCPPcp)1 ( p理論分析結(jié)果：FKFCCCFcmbb對(duì)殘余預(yù)緊力的要求，為保證受載后接合對(duì)殘余預(yù)緊力的要求，為保證受載后接合面聯(lián)接的緊密性應(yīng)使面聯(lián)接的緊密性應(yīng)使0PQQP的取法的取法: 可參考可參考p369 QP =（1.51.8）F有密封要求有密封要求 一般聯(lián)接一般聯(lián)接 QP =（0.20.6）F 載荷穩(wěn)定載荷穩(wěn)定 QP =（0.61.0）F 載荷不穩(wěn)定載荷不穩(wěn)定QP =（1.01.5）F 載荷有沖擊載荷有沖擊 QPF 地腳螺栓聯(lián)接地腳螺栓聯(lián)接討論：討論： ） 最不利的情況最不利的情況 ) 1(CPmbKFQQCC)0(CPmbKQQCC） 最理想的情況最

28、理想的情況 ）不允許的情況）不允許的情況有縫隙存在，漏氣有縫隙存在，漏氣 0pQ）降低螺栓受力的措施：）降低螺栓受力的措施： a) a) 必須采用剛度小螺栓（空心、加長(zhǎng)、細(xì)頸）必須采用剛度小螺栓（空心、加長(zhǎng)、細(xì)頸）b) b) 加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高剛度加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高剛度 ）為聯(lián)接緊密、不漏氣，要求）為聯(lián)接緊密、不漏氣，要求 cpPKFQQ1 0即Q總拉力；總拉力；Qp:預(yù)緊力；預(yù)緊力； Qp:殘余預(yù)緊力；殘余預(yù)緊力；工作拉力；工作拉力；Cb螺栓的剛度；螺栓的剛度；Cm被聯(lián)接件的剛度被聯(lián)接件的剛度mbbcCCCK稱螺栓相對(duì)于聯(lián)接的剛度，稱螺栓的相對(duì)剛度稱螺栓相對(duì)于聯(lián)接

29、的剛度，稱螺栓的相對(duì)剛度 FKQQCPP)1 ( FQQFKQFQQPcPP6 6）計(jì)算時(shí)可根據(jù)已知條件選擇其一進(jìn)行計(jì)算）計(jì)算時(shí)可根據(jù)已知條件選擇其一進(jìn)行計(jì)算a a）軸向靜力緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算）軸向靜力緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 靜力靜力F不變不變，Q為靜力，但考慮螺栓在總拉力作用下需為靜力，但考慮螺栓在總拉力作用下需補(bǔ)充擰緊補(bǔ)充擰緊,須計(jì)入扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響須計(jì)入扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式：強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式： 43 . 121dQca43 . 11Qd設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式： b b）軸向變載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算）軸向變載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 (工作載荷在工作載荷在F1和和F2之間變化之間變化)分析

30、：當(dāng)工作載荷，由分析：當(dāng)工作載荷，由F1F2 ,總拉力在總拉力在Q1和和2變化變化212max4dQ3 3、當(dāng)驗(yàn)算不滿足時(shí)、當(dāng)驗(yàn)算不滿足時(shí)措施：措施：add1b) b) 最好改善結(jié)構(gòu)、降低應(yīng)力集中。包括：工藝、結(jié)構(gòu)、制造、最好改善結(jié)構(gòu)、降低應(yīng)力集中。包括：工藝、結(jié)構(gòu)、制造、C Cm mCCb b，適當(dāng)提高，適當(dāng)提高Q QP P等綜合措施等綜合措施a) ambbadFFccc21122 711表a受變載荷螺栓大多為疲勞破壞，應(yīng)力幅是影響疲勞的主要因素受變載荷螺栓大多為疲勞破壞，應(yīng)力幅是影響疲勞的主要因素211min4dQ2/2/ )(24112minmaxdQQa三、螺栓材料與許用應(yīng)力計(jì)算三、螺

31、栓材料與許用應(yīng)力計(jì)算 1 1、材料、材料 螺母、螺栓強(qiáng)度級(jí)別：螺母、螺栓強(qiáng)度級(jí)別： 1 1）根據(jù)機(jī)械性能，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了它們的力學(xué)性能等級(jí)，表）根據(jù)機(jī)械性能，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了它們的力學(xué)性能等級(jí)，表11116 62 2）所依據(jù)機(jī)械性能為公稱抗拉強(qiáng)度極限）所依據(jù)機(jī)械性能為公稱抗拉強(qiáng)度極限B和和公稱公稱屈服極限屈服極限S 螺栓級(jí)別螺栓級(jí)別: : 帶點(diǎn)數(shù)字表示如帶點(diǎn)數(shù)字表示如9.8 ， 點(diǎn)前數(shù)字為點(diǎn)前數(shù)字為100/B公稱點(diǎn)后數(shù)字為點(diǎn)后數(shù)字為Bs/10螺母級(jí)別螺母級(jí)別: :由與該螺母相配的最高性能等級(jí)的螺栓公稱抗拉由與該螺母相配的最高性能等級(jí)的螺栓公稱抗拉強(qiáng)度的表示強(qiáng)度的表示 如如100/B注意：選擇對(duì)螺

32、母的強(qiáng)度級(jí)別應(yīng)低于螺栓材料的強(qiáng)度級(jí)別，螺注意：選擇對(duì)螺母的強(qiáng)度級(jí)別應(yīng)低于螺栓材料的強(qiáng)度級(jí)別，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于2040HBS） 常用材料：常用材料：215215、235、35、45重要時(shí)：重要時(shí)：15Cr、20Cr、40Cr、15MnVB、30CrMnSi2 2、許用應(yīng)力、許用應(yīng)力 許用拉應(yīng)力：許用拉應(yīng)力： nS已知：不控制已知：不控制QP的緊螺栓聯(lián)接，易過載。的緊螺栓聯(lián)接，易過載。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取較大的完全系數(shù)?？刂祁A(yù)緊力時(shí)可取較小的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取較大的完全系數(shù)?？刂祁A(yù)緊力時(shí)可取較小的安全系數(shù)安全系數(shù)n。顯然顯然n，與與d 有關(guān)。有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)，先假設(shè)設(shè)計(jì)

33、時(shí)，先假設(shè)d，進(jìn)行試算，選取一安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行試算，選取一安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與估計(jì)直徑相比較，如在原先估計(jì)直徑所屬范計(jì)算結(jié)果與估計(jì)直徑相比較，如在原先估計(jì)直徑所屬范圍內(nèi)即可，否則需重新進(jìn)行估算。圍內(nèi)即可，否則需重新進(jìn)行估算。試算法試算法許用應(yīng)力及安全系數(shù)參照表許用應(yīng)力及安全系數(shù)參照表11117 7和和11118 8 85 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)與受力分析螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)與受力分析 工程中螺栓皆成組使用，單個(gè)使用極少。因此，必須研究栓組設(shè)計(jì)和工程中螺栓皆成組使用，單個(gè)使用極少。因此，必須研究栓組設(shè)計(jì)和受力分析。它是單個(gè)螺栓計(jì)算基礎(chǔ)和前提條件。受力分析。它是單個(gè)螺栓計(jì)算基礎(chǔ)和前提條件。螺栓

34、組聯(lián)接設(shè)計(jì)的順序螺栓組聯(lián)接設(shè)計(jì)的順序選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計(jì)尺寸選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計(jì)尺寸 一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則p356 p356 1、布局要盡量對(duì)稱分布，栓組中心與聯(lián)接結(jié)合面形心重合（有利于分、布局要盡量對(duì)稱分布，栓組中心與聯(lián)接結(jié)合面形心重合（有利于分度、劃線、鉆孔），以受力均勻度、劃線、鉆孔），以受力均勻2、受剪螺栓組（鉸制孔螺栓聯(lián)接）時(shí)，不要在外載作用方向布置、受剪螺栓組（鉸制孔螺栓聯(lián)接）時(shí)，不要在外載作用方向布置8個(gè)以上，個(gè)以上，螺栓要使其受力均勻，以免受力大不均勻，但彎扭作用螺栓組，要適螺栓要使其受力均勻，以免受力大不均勻，但彎扭作用螺栓組，要適當(dāng)靠接縫邊緣布局

35、，盡量遠(yuǎn)離對(duì)稱軸，以減少螺栓受力當(dāng)靠接縫邊緣布局，盡量遠(yuǎn)離對(duì)稱軸，以減少螺栓受力3、避免偏心載荷作用、避免偏心載荷作用 a）被聯(lián)接件支承面不平突起）被聯(lián)接件支承面不平突起 b）表面與孔不垂直）表面與孔不垂直防偏載措施：防偏載措施：a）凸合；）凸合；b）凹坑（魚眼坑）；）凹坑（魚眼坑）；c）斜墊片）斜墊片 4、接合面的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，最好是矩形、圓或方形，同、接合面的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，最好是矩形、圓或方形，同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)采用一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)采用4、6、8、12等（便于分度）等（便于分度）5、通常采用環(huán)狀或條狀接合面，以減少加工量和接合面、通常采用環(huán)狀或條狀接合面，以減少加工量和接合面不

36、平度的影響，還可以提高剛度。圖不平度的影響，還可以提高剛度。圖11-6二、螺栓組受力分析二、螺栓組受力分析 目的目的求受力最大載荷的螺栓求受力最大載荷的螺栓6、同一螺栓組緊固件的形狀、尺寸、材料等應(yīng)盡量一、同一螺栓組緊固件的形狀、尺寸、材料等應(yīng)盡量一致，以便于加工和裝配致，以便于加工和裝配7、合理間距，適當(dāng)邊距，以利用、合理間距，適當(dāng)邊距，以利用扳手裝拆扳手裝拆，壓力容器等，壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接，推薦如書緊密性要求較高的重要聯(lián)接，推薦如書p358表表113前提（假設(shè)）：前提（假設(shè)）：被聯(lián)接件為剛性不變形，只有地基變形。被聯(lián)接件為剛性不變形，只有地基變形。各螺栓材料、尺寸、擰緊力均

37、相同各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同受力后材料變形在彈性范圍內(nèi)受力后材料變形在彈性范圍內(nèi)接合面形心與螺栓組形心接合面形心與螺栓組形心重合，受力后其接縫面仍保持平面重合，受力后其接縫面仍保持平面1、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接 單個(gè)螺栓工作載荷為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓工作載荷為： F=P/Z P軸向外載軸向外載 Z螺栓個(gè)數(shù)螺栓個(gè)數(shù) 按軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算按軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算2、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接特點(diǎn)：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓特點(diǎn)：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑軸線、防滑普普 通通 螺螺 栓栓 受拉伸作用受拉伸作

38、用鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓受橫向載荷剪切、擠壓作用。受橫向載荷剪切、擠壓作用。單個(gè)螺栓所承受的橫向載荷相等單個(gè)螺栓所承受的橫向載荷相等 R=RL/Z按橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算按橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算ifRKQSP普普 通通 螺螺 栓栓鉸制鉸制孔螺孔螺栓栓420dmRPPldRmin03、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接 （1）圓形接合面：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向載荷）圓形接合面：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向載荷 rZTR（2）矩形接合面）矩形接合面 a)普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 由靜平衡條件由靜平衡條件0TTrfQrfQfQrZPPP21ZiiSZSPrfTKrrrfKTQ121)(則各個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力

39、為則各個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力為聯(lián)接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為聯(lián)接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為：按橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算按橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算計(jì)入可靠性系數(shù)聯(lián)接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為計(jì)入可靠性系數(shù)聯(lián)接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為：TKrfQrfQfQrSZPPP21b)鉸制孔螺栓組聯(lián)接鉸制孔螺栓組聯(lián)接由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個(gè)由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個(gè)螺栓的變形量和受力大小與其中螺栓的變形量和受力大小與其中心到接合面形心的距離成正比心到接合面形心的距離成正比iiZZrRrRrRrRrRmaxmax2211由假設(shè)由假設(shè)板為剛體不變形，工作后仍保持平面板為剛體不變形，工作后仍保持平面iirrRRmaxmax由

40、靜平衡條件由靜平衡條件0TTrRrRrRZZ2211ZiirrTR12maxmax 工作剪力為按橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算按橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算(剪切和擠壓）剪切和擠壓）4、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯(lián)接、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯(lián)接 特點(diǎn)：特點(diǎn)：M在鉛直平面內(nèi)，繞在鉛直平面內(nèi)，繞O-O回轉(zhuǎn)，只能用普通螺回轉(zhuǎn)，只能用普通螺栓，栓，取板為受力對(duì)象，由取板為受力對(duì)象，由靜平衡條件靜平衡條件 設(shè)單個(gè)螺栓工作載荷為設(shè)單個(gè)螺栓工作載荷為Fi MLFLFLFZZ2211)(1maxmaxmax11LLLFconstLFLFii這里tiiLMLFF12max1max)( 即由假設(shè)知由假設(shè)知按軸向載荷緊螺栓聯(lián)

41、接強(qiáng)度計(jì)算按軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算螺栓桿不拉斷的條件螺栓桿不拉斷的條件 43 . 121maxdQca43 . 1max1Qd設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式 驗(yàn)算公式驗(yàn)算公式 右側(cè)不壓潰條件（被聯(lián)接件）右側(cè)不壓潰條件（被聯(lián)接件） QP作用下接合面的擠壓應(yīng)力作用下接合面的擠壓應(yīng)力 AZQPQPM作用下接合面的彎曲應(yīng)力作用下接合面的彎曲應(yīng)力 WMM maxPPMQPPWMAZQ許用擠壓應(yīng)力表許用擠壓應(yīng)力表114左側(cè)不開縫的條件左側(cè)不開縫的條件 0minWMAZQPMQPP實(shí)際使用中螺栓組聯(lián)接所受的載荷是以上四種簡(jiǎn)單受力狀實(shí)際使用中螺栓組聯(lián)接所受的載荷是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合：態(tài)的不同組合：、受軸向載

42、荷螺栓組聯(lián)接、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接 、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯(lián)接、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯(lián)接 計(jì)算時(shí)只要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡(jiǎn)單受力狀態(tài)下每個(gè)計(jì)算時(shí)只要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡(jiǎn)單受力狀態(tài)下每個(gè)螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來(lái)，便得到每個(gè)螺栓的總螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來(lái)，便得到每個(gè)螺栓的總工作載荷，再對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可工作載荷，再對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可說(shuō)明：說(shuō)明：工程中受力情況很復(fù)雜，但均可轉(zhuǎn)化為四種典型情況工程中受力情況很復(fù)雜，但均可轉(zhuǎn)化為四種典型情況進(jìn)行解決。

43、進(jìn)行解決。 計(jì)算公式在對(duì)稱分布情況下推導(dǎo)，但不對(duì)稱也可以用計(jì)算公式在對(duì)稱分布情況下推導(dǎo)，但不對(duì)稱也可以用 取轉(zhuǎn)軸不同，公式計(jì)算精度不同。取轉(zhuǎn)軸不同，公式計(jì)算精度不同。 總設(shè)計(jì)思路：螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（布局、數(shù)目）總設(shè)計(jì)思路：螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（布局、數(shù)目）螺栓組受力螺栓組受力分析（載荷類型、狀態(tài)、形式）分析（載荷類型、狀態(tài)、形式）求單個(gè)螺栓的最求單個(gè)螺栓的最大工作載荷（判斷哪個(gè)最大）大工作載荷（判斷哪個(gè)最大）按最大載荷的單個(gè)按最大載荷的單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)（求螺栓設(shè)計(jì)（求d1標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)）全組采用同樣尺寸螺栓全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的）（互換的目的） 86 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施（自學(xué)）提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的

44、措施（自學(xué)）影響聯(lián)接強(qiáng)度的因素很多，如材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、影響聯(lián)接強(qiáng)度的因素很多，如材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應(yīng)力幅度、機(jī)械性能，而螺栓聯(lián)接的強(qiáng)螺紋牙間、載荷分布、應(yīng)力幅度、機(jī)械性能，而螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度又主要取決于螺栓的強(qiáng)度。度又主要取決于螺栓的強(qiáng)度。 一、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況一、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況 工作中螺栓牙抗拉伸長(zhǎng)，螺母牙受壓工作中螺栓牙抗拉伸長(zhǎng)，螺母牙受壓縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減，旋合螺紋間的載荷分其余各圈依次遞減

45、，旋合螺紋間的載荷分布如圖所示。所以采用圈數(shù)過多的布如圖所示。所以采用圈數(shù)過多的加厚螺加厚螺母母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。 辦法：改進(jìn)螺母的結(jié)構(gòu)，增加協(xié)調(diào)性，以緩和矛盾辦法：改進(jìn)螺母的結(jié)構(gòu)，增加協(xié)調(diào)性，以緩和矛盾 a) 懸置螺母懸置螺母 b) 環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母 c)c)內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母 d d)環(huán)槽內(nèi)斜環(huán)槽內(nèi)斜三、降低螺栓應(yīng)力幅三、降低螺栓應(yīng)力幅 1、降低螺栓剛性、降低螺栓剛性 abbFC,則12bb1212,aaFF抗疲勞強(qiáng)度得到提高，可抗疲勞強(qiáng)度得到提高，可用增大螺栓長(zhǎng)度、空心桿、細(xì)長(zhǎng)桿、用增大螺栓長(zhǎng)度、空心桿、細(xì)長(zhǎng)桿、柔性螺栓聯(lián)接柔性螺栓聯(lián)接 2、增大凸緣剛性、增大

46、凸緣剛性 ammFC,則12mm1212,aaFF提高了螺栓聯(lián)接疲勞強(qiáng)度，提高了螺栓聯(lián)接疲勞強(qiáng)度，采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵 3、同時(shí)使用、同時(shí)使用Cb,Cm同時(shí)適當(dāng)增加同時(shí)適當(dāng)增加QP1212,mmbb12FF12aa提高被聯(lián)接件剛性提高被聯(lián)接件剛性Cm降低螺栓剛性降低螺栓剛性Cb , 同時(shí)同時(shí)QP2QP2 理想方法理想方法 三、減小應(yīng)力集中的影響三、減小應(yīng)力集中的影響1）加大過渡處圓角）加大過渡處圓角(圖圖1) 2）改用退刀槽）改用退刀槽3）卸載槽，）卸載槽，(圖圖2) 4）卸載過渡結(jié)構(gòu)。（圖）卸載過渡結(jié)構(gòu)。（圖3） 四、采用合理的制造工藝四、采用合理的制造工

47、藝 1）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強(qiáng)度提高）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強(qiáng)度提高3040% 2）冷作硬化，表層有殘余應(yīng)力（壓）、氰化、氮化、噴丸等）冷作硬化，表層有殘余應(yīng)力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強(qiáng)度可提高疲勞強(qiáng)度3）熱處理后再進(jìn)行滾壓螺紋，效果更佳，強(qiáng)度提高）熱處理后再進(jìn)行滾壓螺紋，效果更佳，強(qiáng)度提高70100 %，此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能，此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能4）控制單個(gè)螺距誤差和螺距累積誤差）控制單個(gè)螺距誤差和螺距累積誤差87 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)p265一、螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用一、螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用 1、應(yīng)用、應(yīng)用 螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺

48、母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樽優(yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛貙⒅本€運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。 2、傳動(dòng)形式：、傳動(dòng)形式： a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移螺桿轉(zhuǎn)螺母移 b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）用得多用得多 c) 螺母轉(zhuǎn)螺桿移螺母轉(zhuǎn)螺桿移 d) 螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定）螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定）用得少用得少 按用途分三類：按用途分三類： 1）傳力螺旋）傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋 特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大

49、、自鎖。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證有足特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證有足夠的剛度，如為受壓絲桿應(yīng)考慮其失穩(wěn)問題。夠的剛度，如為受壓絲桿應(yīng)考慮其失穩(wěn)問題。 2）傳導(dǎo)螺旋）傳導(dǎo)螺旋機(jī)床進(jìn)給絲杠機(jī)床進(jìn)給絲杠傳遞傳遞運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力和動(dòng)力 特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高 3）調(diào)整螺旋）調(diào)整螺旋機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)螺旋。機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)螺旋。 特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng) ，用于精確測(cè)量、定量微調(diào)中，必，用于精確測(cè)量、定量微調(diào)中，必要時(shí)應(yīng)采用消隙機(jī)構(gòu)。要時(shí)應(yīng)采用消隙機(jī)構(gòu)。3、螺旋傳動(dòng)類型、螺旋傳動(dòng)類型螺旋傳動(dòng)按摩擦副的

50、性質(zhì)分：螺旋傳動(dòng)按摩擦副的性質(zhì)分： 1、滑動(dòng)螺旋：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、傳動(dòng)平、滑動(dòng)螺旋：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖缺缺 點(diǎn)點(diǎn) ：磨損快、壽命短，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，：磨損快、壽命短，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（傳動(dòng)效率低（3040%）傳動(dòng)精度低）傳動(dòng)精度低實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用 ：螺旋千斤頂、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)床上的進(jìn)給裝置：螺旋千斤頂、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)床上的進(jìn)給裝置2、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有圓弧形螺旋槽的

51、螺桿和螺母之間連續(xù)裝填在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)若干滾動(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)。按循環(huán)方式有：體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)。按循環(huán)方式有：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)兩種內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)兩種 優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運(yùn)動(dòng)效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。運(yùn)動(dòng)效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。 缺點(diǎn)：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺點(diǎn)：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性

52、差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，成本較高。制造工藝要求高，成本較高。 3、靜壓螺旋、靜壓螺旋液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，壓液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，壓力油進(jìn)入螺桿與螺母螺紋間的油缸，促使螺力油進(jìn)入螺桿與螺母螺紋間的油缸，促使螺桿、螺母、螺紋牙間產(chǎn)生壓力油膜而分隔開桿、螺母、螺紋牙間產(chǎn)生壓力油膜而分隔開 特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，效率高，工作穩(wěn)定，無(wú)爬行現(xiàn)象，定位特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，效率高，工作穩(wěn)定，無(wú)爬行現(xiàn)象，定位精度高，磨損小，壽命長(zhǎng)。但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜（需密精度高，磨損小，壽命長(zhǎng)。但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜（需密封），需一穩(wěn)壓供油系統(tǒng)、成本較高。適用于精密機(jī)封），需一穩(wěn)壓供油系統(tǒng)、成本較高。適用于精

53、密機(jī)床中進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu)床中進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu) 二、滑動(dòng)螺旋的設(shè)計(jì)計(jì)算二、滑動(dòng)螺旋的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、結(jié)構(gòu)與材料、結(jié)構(gòu)與材料 千斤頂?shù)湫徒Y(jié)構(gòu)千斤頂?shù)湫徒Y(jié)構(gòu) 螺桿：高強(qiáng)度，良好加工性螺桿：高強(qiáng)度，良好加工性材料材料螺母：足夠強(qiáng)度，低摩擦系數(shù)并螺母：足夠強(qiáng)度，低摩擦系數(shù)并有較高的耐摩性材料有較高的耐摩性材料螺桿：螺桿：鋼制造鋼制造 螺母：螺母：青銅等耐摩性材料青銅等耐摩性材料選擇螺旋傳動(dòng)的材料參考書選擇螺旋傳動(dòng)的材料參考書p272表表842、耐磨性計(jì)算、耐磨性計(jì)算 滑動(dòng)螺旋中滑動(dòng)螺旋中磨損磨損是最主要的一種失效形式，是最主要的一種失效形式，它會(huì)引起傳動(dòng)精度下降，空間大，并使強(qiáng)度它會(huì)引起傳動(dòng)精度下降，空間大，并使強(qiáng)度下降。下降。 磨損的影響因素：磨損的影響因素：工作面的比壓，螺紋表工作面的比壓，螺紋表面質(zhì)量，滑動(dòng)速度和潤(rùn)滑狀態(tài)面質(zhì)量，滑動(dòng)速度和潤(rùn)滑狀態(tài) 所以耐磨性計(jì)算主要限制螺紋工作面上比所以耐磨性計(jì)算主要限制螺紋工作面上比壓壓P要求小于材料的許用比壓要求小于材料的許用比壓設(shè)軸向載荷為設(shè)軸向載荷為F，螺紋高度，螺紋高度h,則每圈螺紋的承壓面則每圈螺紋的承壓面積為積為3.14d2h,如螺母的高度為如螺母的高度為H ，螺距為，螺距為P，對(duì)于，