第5章螺紋聯(lián)接

1、螺紋聯(lián)接第二篇第二篇 聯(lián)接（聯(lián)接（connection）動(dòng)聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接機(jī)器工作時(shí)，被聯(lián)接零件之間可以有機(jī)器工作時(shí)，被聯(lián)接零件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接?？刹鹇?lián)接可拆聯(lián)接不需要?dú)娜魏瘟慵涂刹痖_的聯(lián)不需要?dú)娜魏瘟慵涂刹痖_的聯(lián)接。接。靜聯(lián)接靜聯(lián)接機(jī)器工作時(shí)，被聯(lián)接零件之間不允許機(jī)器工作時(shí)，被聯(lián)接零件之間不允許有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接焊接焊接不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接拆開時(shí)至少要破壞一個(gè)零件的聯(lián)拆開時(shí)至少要破壞一個(gè)零件的聯(lián)接。接?？紤]結(jié)構(gòu)安裝考慮結(jié)構(gòu)安裝運(yùn)輸維護(hù)運(yùn)輸維護(hù)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接焊接焊接鉚接鉚接考慮制造考慮制造經(jīng)濟(jì)

2、性經(jīng)濟(jì)性螺紋聯(lián)接第五章第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)一、一、 螺紋螺紋1、螺紋的形成、螺紋的形成2、螺紋的類型、螺紋的類型 按平面圖形分按平面圖形分 牙根強(qiáng)度牙根強(qiáng)度 工藝性工藝性 適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合三角形螺紋三角形螺紋 最大最大 好好 聯(lián)接聯(lián)接矩形螺紋矩形螺紋 小小 差差 傳動(dòng)傳動(dòng)梯形螺紋梯形螺紋 較大較大 好好 傳動(dòng)傳動(dòng)鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋 較大較大 好好 傳動(dòng)傳動(dòng)管螺紋管螺紋 聯(lián)接聯(lián)接螺紋聯(lián)接 按螺線的繞行方向分按螺線的繞行方向分左旋螺紋左旋螺紋右旋螺紋右旋螺紋 按螺紋線數(shù)分按螺紋線數(shù)分單線螺紋單線螺紋用于聯(lián)接用于聯(lián)接雙線螺紋雙線螺紋用于傳動(dòng)用于傳動(dòng)三線螺紋三線螺紋用于傳動(dòng)用

3、于傳動(dòng)多線螺紋多線螺紋用于傳動(dòng)用于傳動(dòng)螺紋聯(lián)接3、主要參數(shù)、主要參數(shù)大徑大徑d公稱直徑公稱直徑小徑小徑d1危險(xiǎn)剖面直徑，強(qiáng)度計(jì)算直徑危險(xiǎn)剖面直徑，強(qiáng)度計(jì)算直徑中徑中徑d2軸線剖面上的假想直徑軸線剖面上的假想直徑線數(shù)線數(shù)n 螺旋線數(shù)目螺旋線數(shù)目螺距螺距P導(dǎo)程導(dǎo)程S SnP升角升角牙型角牙型角 牙側(cè)角牙側(cè)角 工作高度工作高度h（接觸的（接觸的徑向高度）徑向高度）螺紋聯(lián)接二、螺紋聯(lián)接的基本類型二、螺紋聯(lián)接的基本類型1、螺栓聯(lián)接、螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 鉸制孔螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接2、雙頭螺柱聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接螺紋聯(lián)接3、螺釘聯(lián)接、螺釘聯(lián)接4、緊定螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接5、特殊用螺釘聯(lián)接、

4、特殊用螺釘聯(lián)接 地腳螺釘聯(lián)接地腳螺釘聯(lián)接吊環(huán)螺釘聯(lián)接吊環(huán)螺釘聯(lián)接螺紋聯(lián)接6、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件 螺栓、螺柱、螺釘、緊定螺釘螺栓、螺柱、螺釘、緊定螺釘自攻螺釘、螺母、墊圈自攻螺釘、螺母、墊圈 螺紋聯(lián)接三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松（一）螺紋副受力分析（一）螺紋副受力分析1、矩形螺紋、矩形螺紋 物體沿斜面勻速上升物體沿斜面勻速上升 F F0 tan（+）螺紋聯(lián)接 螺母旋轉(zhuǎn)一周的輸入功為螺母旋轉(zhuǎn)一周的輸入功為 A1 F d2F0 tan（+） d2 舉升重物的有效功為舉升重物的有效功為 A2 F0SF0 d2 tan螺紋聯(lián)接效率：效率：)tan(tan)tan(tan2

5、02012dFdFAA當(dāng)當(dāng)450.5 時(shí)，螺紋副的效率最高時(shí)，螺紋副的效率最高 物體沿斜面勻速下降物體沿斜面勻速下降F0RNFFfF0RF F F0 tan（） 自鎖條件為：自鎖條件為： FF0 tan（）0 螺紋聯(lián)接2、三角形螺紋、三角形螺紋(牙面正壓力傾斜牙面正壓力傾斜)摩擦力：摩擦力：力的關(guān)系力的關(guān)系 F F0 tan（ v）效效 率率 cosNN coscosFnffFnfNNfFf)tan(tanv自鎖條件自鎖條件cosarctanarctanffV螺紋聯(lián)接（二）螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（二）螺紋聯(lián)接的預(yù)緊1、螺紋阻力矩、螺紋阻力矩)tan(2201VdFT2、支承面阻力矩、支承面阻力矩202

6、030300231dDdDfFTc3、擰緊力矩、擰緊力矩FLdDdDfdFTTTcv20203030202132)tan(21增加可靠性增加可靠性緊密性緊密性螺紋聯(lián)接4、控制預(yù)緊力的方法、控制預(yù)緊力的方法 測(cè)力矩板手測(cè)力矩板手 定力矩板手定力矩板手 測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)量測(cè)定螺栓伸長(zhǎng)量螺紋聯(lián)接（三）螺紋聯(lián)接的防松（三）螺紋聯(lián)接的防松1、摩擦防松、摩擦防松 雙螺母雙螺母彈簧墊圈彈簧墊圈自鎖螺母自鎖螺母螺紋聯(lián)接2、機(jī)械防松、機(jī)械防松開口銷與六角開槽螺母開口銷與六角開槽螺母止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈串聯(lián)金屬絲串聯(lián)金屬絲螺紋聯(lián)接3、永久防松（破壞螺紋副）、永久防松（破壞螺紋副）沖點(diǎn)、焊接、粘合沖點(diǎn)、焊接、粘合四、單個(gè)螺

7、栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算四、單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1、失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則、失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則 受拉螺栓受拉螺栓 斷裂（過(guò)載斷裂、疲勞斷裂（過(guò)載斷裂、疲勞斷裂）、螺紋滑扣；斷裂）、螺紋滑扣；計(jì)算準(zhǔn)則：保證螺栓的靜力拉伸強(qiáng)度。計(jì)算準(zhǔn)則：保證螺栓的靜力拉伸強(qiáng)度。占占65%占占20%占占15%螺紋聯(lián)接 受剪螺栓受剪螺栓 螺桿和通孔孔壁被壓潰和螺桿被剪斷；螺桿和通孔孔壁被壓潰和螺桿被剪斷； 計(jì)算準(zhǔn)則：保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。計(jì)算準(zhǔn)則：保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。螺紋聯(lián)接2、松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算、松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算拉伸強(qiáng)度條件為：拉伸強(qiáng)度條件為：式中：式中：d1 危險(xiǎn)剖面直徑，危險(xiǎn)剖面直徑，mm 許用應(yīng)

8、力，許用應(yīng)力，Mpa SS421dFAF41Fd螺紋聯(lián)接3、緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算、緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算拉伸應(yīng)力為：拉伸應(yīng)力為：2104dF214101231161202tantan1tantan)tan(2dFdddFvvdv扭剪應(yīng)力：扭剪應(yīng)力：普通鋼制螺栓普通鋼制螺栓，tanv0.17 d2d11.041.08，tan0.05代入計(jì)算得代入計(jì)算得 0.5 3 . 1)5 . 0 ( 332222ca螺紋聯(lián)接1） 受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接螺桿的強(qiáng)度條件為：螺桿的強(qiáng)度條件為：減載鍵、減載環(huán)減載鍵、減載環(huán)3 .14210dFca螺紋聯(lián)接擠壓強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：1AFp剪切強(qiáng)度：剪切

9、強(qiáng)度：2AF2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度）鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度剪切強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度：min0ppLdF420dF擠壓強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：螺紋聯(lián)接3）受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接）受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接螺桿的總受力螺桿的總受力 F2F0F ？FFF02FFF12殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力螺紋聯(lián)接相對(duì)剛度盡可能取小相對(duì)剛度盡可能取小些，推薦值為：金屬些，推薦值為：金屬墊片墊片(或無(wú)墊片或無(wú)墊片)0.20.3，皮革墊片，皮革墊片0.7，銅皮石棉墊片銅皮石棉墊片0.8，橡，橡膠墊片膠墊片0.9。bbbtgCCFmmmtgCCFFmbCCFFFFCCCFmbbFCCCFFFFmbb002mbbCCC螺紋聯(lián)接拉伸強(qiáng)度：拉伸

10、強(qiáng)度： 保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使F10 有緊密性要求的：有緊密性要求的：F1（1.51.8）F 一般聯(lián)接，載荷穩(wěn)定：一般聯(lián)接，載荷穩(wěn)定：F1（0.20.6）F 一般聯(lián)接，載荷不穩(wěn)定：一般聯(lián)接，載荷不穩(wěn)定：F1（0.61.0）F 地腳螺栓：地腳螺栓：F1F3 .14212dFca 設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式：3 .1421Fd 說(shuō)明說(shuō)明螺紋聯(lián)接 對(duì)變載重要聯(lián)接，應(yīng)作疲勞強(qiáng)度校核對(duì)變載重要聯(lián)接，應(yīng)作疲勞強(qiáng)度校核-1tc螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)螺栓材料的對(duì)稱循環(huán)拉壓疲勞極限；拉壓疲勞極限；SKKSatcca)2)()(2minmin1試件的材料常數(shù)，碳素鋼試件的材料常數(shù)，碳素鋼0.10.2，合，合金

11、鋼金鋼0.20.3；K拉壓疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)拉壓疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)k有效應(yīng)力集中系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)尺寸系數(shù)尺寸系數(shù)S 安全系數(shù)安全系數(shù)kK螺紋聯(lián)接4）受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接）受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接2103100432dFdeFAFWTb949432210210210dFdFdF1de螺紋聯(lián)接避免偏載的措施：避免偏載的措施： 鑄造出凸臺(tái)；鑄造出凸臺(tái)； 斜面用斜墊圈；斜面用斜墊圈； 采用球面墊圈。采用球面墊圈。 加工沉頭座；加工沉頭座；螺紋聯(lián)接五、螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)五、螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì) 1、螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀螺紋聯(lián)接a、鉸制孔螺栓，在載

12、荷方向不要成排布置、鉸制孔螺栓，在載荷方向不要成排布置8個(gè)以上的螺栓。個(gè)以上的螺栓。b、受彎矩或扭矩時(shí)，螺栓應(yīng)布置在結(jié)合面的、受彎矩或扭矩時(shí)，螺栓應(yīng)布置在結(jié)合面的邊緣上，使受力小。邊緣上，使受力小。c、同時(shí)受軸向、橫向載荷時(shí)，用減載鍵、同時(shí)受軸向、橫向載荷時(shí)，用減載鍵、銷、套筒等。銷、套筒等。 螺栓的受力合理螺栓的受力合理螺紋聯(lián)接 螺栓間有合理的間距、邊距；螺栓間有合理的間距、邊距； 同一圓周上的螺栓數(shù)目盡量取偶數(shù)，同一螺同一圓周上的螺栓數(shù)目盡量取偶數(shù)，同一螺栓組中各螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)一致；栓組中各螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)一致； 避免螺栓受偏心載荷。避免螺栓受偏心載荷。螺紋聯(lián)接2、螺栓組

13、受力分析、螺栓組受力分析目的：找出受力最大的螺拴及所受力的大小目的：找出受力最大的螺拴及所受力的大小假設(shè)：螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度、預(yù)緊力相同；假設(shè)：螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度、預(yù)緊力相同； 螺栓組的對(duì)稱中心與接合面形心重合；螺栓組的對(duì)稱中心與接合面形心重合； 受載后結(jié)合面仍保持為平面。受載后結(jié)合面仍保持為平面。螺紋聯(lián)接（1）受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接）受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接F z Ff 接合面摩擦系數(shù)；接合面摩擦系數(shù)；i 接合面數(shù)目；接合面數(shù)目；z 螺栓數(shù)目；螺栓數(shù)目；KS防滑系數(shù)，防滑系數(shù)，KS1.11.3。FF0 f zF0 f zF0 f z i FKS螺紋聯(lián)接（2）受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接）受轉(zhuǎn)矩的

14、螺栓組聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接不滑移條件不滑移條件ri第第i個(gè)螺栓的軸線到螺栓組對(duì)稱中心的距離。個(gè)螺栓的軸線到螺栓組對(duì)稱中心的距離。TKrfFrfFrfFSz02010iSzSrfTKrrrfTKF)(210f F0f F0螺紋聯(lián)接 鉸制孔螺栓組聯(lián)接鉸制孔螺栓組聯(lián)接TrFrFrFzz2211TrFiiF1FmaxiirFrFmaxmaxmaxmaxrrFFiiTrrFrrrFrFiiiii2maxmaxmaxmax2maxmaxirTrF螺紋聯(lián)接（3）受軸向載荷的螺栓組聯(lián)）受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接接假設(shè)：底板是剛性假設(shè)：底板是剛性 底板繞底板繞OO翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn) 螺桿和地基按各自的螺桿和地基按各

15、自的剛度拉伸和壓縮。剛度拉伸和壓縮。FF zpDF2241（4）受傾覆力矩的螺紋組聯(lián)接受傾覆力矩的螺紋組聯(lián)接F1Fmax螺紋聯(lián)接 計(jì)算受力最大螺栓的受力計(jì)算受力最大螺栓的受力最大外載荷：最大外載荷：MLFLFZZ11maxmaxLFLFiiMLFiimaxmaxFLLFii2maxmaxiLMLF螺栓總拉力：螺栓總拉力：max02FCCCFFmbb螺紋聯(lián)接 考慮地基強(qiáng)度考慮地基強(qiáng)度受外載前地基的擠壓應(yīng)力：受外載前地基的擠壓應(yīng)力：M引起的最大應(yīng)力：引起的最大應(yīng)力：AzFp0近似取近似取)(maxmbmpCCCWM左邊不出現(xiàn)縫隙左邊不出現(xiàn)縫隙1mbmCCCWMpmax右邊地基不被壓潰右邊地基不被壓

16、潰0maxminpppp地基材料的許用擠壓應(yīng)力地基材料的許用擠壓應(yīng)力maxmaxpppp螺紋聯(lián)接六、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力六、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力1、螺紋聯(lián)接件的材料、螺紋聯(lián)接件的材料常用材料：常用材料：Q215、Q235，10、35、45等；等；沖擊振動(dòng)大的場(chǎng)合：沖擊振動(dòng)大的場(chǎng)合：40Cr、30CrMnSi等；等；特殊場(chǎng)合：特殊場(chǎng)合：1Cr13、CrNi2、H62等。等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 螺紋聯(lián)接件按材料的力學(xué)性能分等級(jí)：螺紋聯(lián)接件按材料的力學(xué)性能分等級(jí)： 螺栓、螺柱、螺釘從螺栓、螺柱、螺釘從3.612.9分十個(gè)等級(jí)；分十個(gè)等級(jí)；3.6的含義：的含義：3抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度

17、B：300MPa.6屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度S ：180MPaS / B螺母從螺母從412分七個(gè)等級(jí)。分七個(gè)等級(jí)。標(biāo)記的含義：標(biāo)記的含義：保證最小應(yīng)力的保證最小應(yīng)力的1100選用時(shí)：選用時(shí)：螺母的性能等級(jí)不低螺母的性能等級(jí)不低于螺栓的性能等級(jí)于螺栓的性能等級(jí)螺紋聯(lián)接2、許用應(yīng)力、許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的螺紋聯(lián)接件的許用拉應(yīng)力：許用拉應(yīng)力： sS螺紋聯(lián)接件的螺紋聯(lián)接件的許用剪應(yīng)力：許用剪應(yīng)力： sS螺紋聯(lián)接件的螺紋聯(lián)接件的許用擠壓應(yīng)力：許用擠壓應(yīng)力： 鋼：鋼： p sSp 鑄鐵：鑄鐵： p BSps、B聯(lián)接件材料的屈服極限、強(qiáng)度極限聯(lián)接件材料的屈服極限、強(qiáng)度極限；S、 S 、Sp安全系數(shù)。安全系數(shù)。螺紋聯(lián)接

18、七、提高螺拴聯(lián)接強(qiáng)度的措施七、提高螺拴聯(lián)接強(qiáng)度的措施 減少螺栓剛度減少螺栓剛度Cb1、降低應(yīng)力幅、降低應(yīng)力幅用腰用腰狀螺狀螺桿、桿、空心空心螺桿螺桿螺母螺母下安下安裝彈裝彈性元性元件件改變前改變前改變后改變后螺紋聯(lián)接 增大被聯(lián)接件剛度增大被聯(lián)接件剛度Cm不用墊片，或用剛性較大墊片不用墊片，或用剛性較大墊片 減少螺栓剛度減少螺栓剛度Cb、增大被聯(lián)接、增大被聯(lián)接件剛度件剛度Cm和增大預(yù)緊力并用。和增大預(yù)緊力并用。改變前改變前改變后改變后改變前改變前改變后改變后螺紋聯(lián)接2、改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象、改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象螺栓和螺母的剛度和變形性質(zhì)不同，造成螺紋螺栓和螺母的剛度和變形性質(zhì)不同，造成螺紋牙上各圈的受力不均牙上各圈的受力不均第一圈螺紋牙