螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)

螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)第一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制一、螺紋的形成§3－1螺紋d2螺旋線----一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋----一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋第二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋第三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺紋的牙型潘存云教授研制矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o潘存云教授研制潘存云教授研制第四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋潘存云教授研制左旋螺紋第五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋一般:n≤4雙線螺紋單線螺紋PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:S=nP第六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副第七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制第八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)第九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二連接螺紋傳動(dòng)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制第十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋連接螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋第十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制圓柱螺紋圓錐螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制管螺紋第十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制(3)中徑d2

也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。βd1d2d(1)大徑d

與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2)

小徑d1

與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4)

螺距P

相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5)

導(dǎo)程S(6)

螺紋升角ψ

中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tgψ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

αβψπd2SψS=nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2(8)接觸高度

h

內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h第十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二

普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。60?螺紋的精度等級(jí):A級(jí)B級(jí)C級(jí)公差小，精度最高，用于配合精確，防振動(dòng)等場(chǎng)合；受載較大且經(jīng)常拆卸，調(diào)整或承受變載荷的連接；用于一般連接，最常用。粗牙螺紋應(yīng)用最廣細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣。應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。Pd粗牙dP細(xì)牙dP細(xì)牙第十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制梯形螺紋：梯形鋸齒形30o3o30o為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側(cè)角β比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時(shí)，梯形螺紋可消除因摩擦而產(chǎn)生的間隙，應(yīng)用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，但只適合單向傳動(dòng)。鋸齒形螺紋:常用于傳動(dòng)。β=15oβ=3o

粗牙普通螺紋、細(xì)牙普通螺紋和梯形螺紋的基本尺寸見(jiàn)后續(xù)各表（或查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）。螺紋的基本尺寸：第十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸mm30.52.6752.459公稱直徑（大徑）粗牙細(xì)牙Dd螺距P中徑D2d2小徑D1d1螺距P40.73.5453.24250.83.5454.1340.350.5615.3504.91881.257.1886.647101.59.0268.3761.25,10.75121.7510.86310.1061.5,1.250.5(14)212.70111.8351.5,116214.70113.835(18)2.516.37615.294202.518.37617.294(20)2.520.37619.29424322.05220.752(27)325.05223.752303.527.72726.2112,1.5,1注：括號(hào)內(nèi)的公稱直徑為第二系列H=0.866Pd2=d-0.6495Pd1=d-1.0825PD1、d1----內(nèi)、外螺紋小徑D2、d2----內(nèi)、外螺紋中徑D、d

----內(nèi)、外螺紋大徑P----螺距標(biāo)記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑24、螺距3)M24X1.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4DdD2d2D1d1P/2P/430?60?90?第十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制

細(xì)牙普通螺紋基本尺寸mm螺距P中徑D2、d2

小徑D1、d10.35d-1+0.773d-1+0.6210.5d-1+0.675d-1+0.4590.75d-1+0.513d-1+0.1881d-1+0.35d-2+0.9181.25d-1+0.188d-2+0.6471.5d-1+0.026d-2+0.3762d-2+0.701d-3+0.8353d-2+0.052d-4+0.752第十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制

梯形螺紋基本尺寸mm標(biāo)記示例：Tr48X8(梯形螺紋，直徑48，螺距8)Ph3=H4ac

第1系列第2系列D2d2D1

螺距螺紋牙高牙頂間隙公稱直徑d中徑內(nèi)螺紋小徑

126.50.590、10085、95d-6d-12105.50.540、70、8038、42、65d-5d-1086.50.548、5246、50d-4d-842.250.2516、2018d-2d-452.750.2524、2822、26d-2.5d-562.250.532、3630、34d-3d-6內(nèi)螺紋外螺紋dPR1R2D1D4H1D2d2d3acac30?

H4R2第十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制§3－2螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)連接件一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型潘存云教授研制eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長(zhǎng)度l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;鉸制孔用螺栓l1≈0;螺紋伸出長(zhǎng)度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。潘存云教授研制潘存云教授研制dd第十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型螺釘連接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：aee雙頭螺柱連接

連接件厚，允許拆裝。鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1

、e、a與螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d§3－2螺紋連接第二十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制一、

螺紋連接的基本類型螺栓連接基本類型螺釘連接雙頭螺柱連接緊定螺釘連接緊定螺釘§3－2螺紋連接潘存云教授研制第二十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭LdL0小六角頭第二十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二dL0L1LL1-----座端長(zhǎng)度L0-----螺母端長(zhǎng)度二、螺紋緊固件螺紋緊固件雙頭螺柱螺栓第二十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、螺紋緊固件螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓第二十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制二、螺紋緊固件螺紋緊固件潘存云教授研制地腳螺栓潘存云教授研制起吊螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋連接T型螺栓第二十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圓螺母二、螺紋緊固件螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國(guó)標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋連接第二十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制其它螺母：第二十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制其它螺母：第二十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。專用螺紋連接第二十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限ss的80%。1.概述一般螺紋連接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)榈拇笮?duì)螺紋連接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。碳素鋼螺栓：F0≤(0.6~0.7)σsA1合金鋼螺栓：F0≤(0.5~0.6)σsA1A1---危險(xiǎn)截面積，A1≈πd21/4第三十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.擰緊力矩T1—克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩；T2—克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)軸向力為F0

或預(yù)緊力（不受軸向載荷）fc—摩擦系數(shù)。無(wú)潤(rùn)滑時(shí)?。篺c=0.15rf—支撐面摩擦半徑。

rf=(dw+d0)/4簡(jiǎn)化公式：

適用于M10~M60的粗牙螺紋，f’=0.15,fc=0.15,

T≈0.2F0dF0Fa是由連接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊

可靠，應(yīng)取：總力矩：

注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能采用>M12的螺栓。Td0ddw第三十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制測(cè)力矩扳手預(yù)緊力控制方法:連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓連接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。F定力矩扳手通常螺紋連接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。LS1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)測(cè)力矩扳手；3)定力矩扳手；4)測(cè)定伸長(zhǎng)量。LMLS第三十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二數(shù)顯扭力扳手第三十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，連接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓連接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的方法：1.利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈對(duì)頂螺母四、螺紋連接的防松防松----防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。第三十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制開(kāi)口銷(xiāo)與六角開(kāi)槽螺母串聯(lián)鋼絲2.采用專門(mén)防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈潘存云教授研制止動(dòng)墊圈第三十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.其他方法防松1~1.5P用沖頭沖2~3點(diǎn)沖點(diǎn)防松法粘合法防松涂粘合劑第三十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二§3－3單個(gè)螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算連接預(yù)緊情況和特點(diǎn)連接受載方向螺栓受載情況圖例1松連接：螺栓和孔間留有間隙，應(yīng)用較少軸向不受預(yù)緊力F0，工作時(shí)受軸向靜載荷F，螺栓桿受拉。圖3-182緊連接：螺栓和孔間留有間隙，應(yīng)用較多橫向受預(yù)緊力F0，工作時(shí)受軸向載荷F0，借被連接件接合面間的摩擦力來(lái)傳遞橫向載荷F。圖3-19螺栓連接的工作情況第三十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二3緊連接：螺栓和孔間留有間隙，應(yīng)用較多軸向受預(yù)緊力F0，工作時(shí)受軸向靜載荷或變載荷F2。圖3-204理論上是松連接，實(shí)際仍需擰緊。螺栓桿和鉸制孔采用基孔制過(guò)渡配合。橫向工作時(shí)受橫向靜載荷或變載荷F，螺栓桿受剪切。圖3-23約15%約20%約65%第三十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二螺栓連接的主要失效形式：滑扣

因經(jīng)常拆裝受拉螺栓塑性變形螺紋部分疲勞斷裂受剪螺栓剪斷壓潰螺桿和孔壁的貼合面經(jīng)常拆卸斷裂--軸向變載荷第三十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓連接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。一、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件：式中:d1----螺紋小徑mm，[σ]—許用應(yīng)力二、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算FF力除以面積設(shè)計(jì)公式：裝配時(shí)須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度2.受軸向載荷的緊螺栓連接裝配時(shí)不須要擰緊第四十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二螺栓受軸向拉力F0和摩擦力矩T1的雙重作用。拉應(yīng)力：1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度扭剪應(yīng)力：對(duì)于M10~M68的單線粗牙普通鋼制螺紋，可?。?/p>

tgρv

≈fv=0.17，d2/d1=1.04-1.08,得：

τ≈0.5σ分母為抗剪截面系數(shù)計(jì)算應(yīng)力：由此可見(jiàn)，對(duì)于M10—M64普通螺紋的鋼制緊螺栓連接，在擰緊時(shí)，雖然同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)，可以只考慮拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將預(yù)緊力增大30%來(lái)考慮扭轉(zhuǎn)的影響。強(qiáng)度條件：第四十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，預(yù)緊力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。Ks

---防滑系數(shù)，常取Ks=1.1~1.5預(yù)緊力F0

：f--摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取:

f=0.1~0.15i---接合面數(shù)上圖m=1,下圖m=2若取f

=0.15，Ks=1.2,i=1,

則：F0

≥8F→結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2F0F0F0F0第四十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制FF/2F/22.受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度改進(jìn)措施：

a.采用鍵、套筒、銷(xiāo)承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用b.采用無(wú)間隙的鉸制孔螺栓。設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為z，則缸體周?chē)總€(gè)螺栓的平均載荷為：p·πD2/4F

=zpFFD潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制第四十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制受載變形特別注意，軸向載荷：F2≠

F0+F加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長(zhǎng)λb0→被連接件受壓縮短λm0加載F

后:螺栓總伸長(zhǎng)量增加為:總拉力為：被連接件壓縮量減少為：

殘余預(yù)緊力減少為：F1

很顯然:0<F1<F0被連接件放松了?λ+λb0λm0-?λ潘存云教授研制松弛狀態(tài)預(yù)緊狀態(tài)λb0F0F0λm0FFF0F0FFFFF2F2F2=F+F1?λF1F1?λ

第四十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制λb0?λ連接件變形力螺栓變形力?Fb?Fm螺栓變形力F2F1FF0F0λm0F0λb0λC0arctgCbarctgCm第四十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制力螺栓變形arctgCb----相對(duì)剛度系數(shù)F=?Fb+?Fm=(Cb+Cm)?λCb+CmCbF2=F0+FCb+CmCbF1=F0–F

1-F1=F0-?Fm=F0

-Cm?λF2=F0

+?Fb=F0

+Cb?λCb+CmF?λ=FF2?FbF0?λ代入得：表3-2螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)墊片類型金屬墊片或無(wú)墊片皮革銅皮石棉橡膠0.2~0.30.70.80.9Cb+CmCb?FmF1第四十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二考慮到螺栓在總拉力的作用下可能需要補(bǔ)充擰緊，須計(jì)入扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。

對(duì)于受軸向變載荷的重要連接，螺栓所受工作載荷在0～F之間變化，因而螺栓所受總拉力在F0～F2之間變化。校核公式：設(shè)計(jì)公式：

設(shè)計(jì)時(shí)，一般先按受靜載荷進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，初定螺栓直徑，然后校核其疲勞強(qiáng)度。校核公式：第四十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二三．承受橫向載荷的鉸制孔用螺栓連接

這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來(lái)承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無(wú)間隙，接觸表面受擠壓。在連接結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切。螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：F－螺栓所受的工作剪力，單位為N；Lmin鉸制孔螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使:Lmin≥1.25d0d0－螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin－螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm；第四十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、螺栓的材料和許用應(yīng)力1.螺紋連接件材料螺栓、螺柱、螺釘常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；特殊用途(防磁、導(dǎo)電):特殊鋼、銅合金、鋁合金等。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為10級(jí)。3.64.64.85.6586.88.89.810.912.9作為標(biāo)準(zhǔn)零件，螺紋連接件是按其性能等級(jí)選用的。對(duì)于一定性能等級(jí)的螺紋連接件應(yīng)具備一定的強(qiáng)度極限。沖擊振動(dòng)場(chǎng)合用：15Cr、40Cr、30CrMnSi等合金鋼。墊圈：Q235、15、35彈簧墊圈：

65Mn第四十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二選用原則：一般用途：通常選用4.8級(jí)左右的螺栓，重要場(chǎng)合：要選用高的性能等級(jí)，如在壓力容器中常采用6.8或8.8級(jí)的螺栓。螺母的性能等級(jí)分為7級(jí)。456891012第五十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.螺紋連接件的許用應(yīng)力

螺紋連接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)(靜、變載荷)、裝配情況(松、緊連接)、材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。許用拉應(yīng)力：許用剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力：--被連接件為鋼--被連接件為鑄鐵Sτ,Sp---安全系數(shù)，其取值詳見(jiàn)下頁(yè)表。第五十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制表3-7螺栓連接的安全系數(shù)S

碳素鋼5~44~2.52.5~2碳素鋼12.5~8.58.58.5~12.5M6~M16M16~M30M30~M60M16~M16M16~M30M30~M60不控制預(yù)緊力的計(jì)算控制預(yù)緊力的計(jì)算受載類型靜載荷變載荷松螺栓連接1.2~1.7合金鋼5.7~55~3.43.4~3合金鋼10~6.86.86.8~101.2~1.51.2~1.5(Sa=2.5~4)鋼：Sτ=2.5，Sp=1.25，鋼：Sτ=3.5~5，Sp=1.5鑄鐵：Sp=2.0~2.5，鑄鐵：Sp=2.5~3鉸制孔用螺栓連接受軸向及橫向載荷的普通螺栓連接緊螺栓連接第五十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二§3－4

螺栓組連接的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，關(guān)鍵是連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是根據(jù)被連接件的結(jié)構(gòu)和連接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式?！鵀榱吮阌诩庸ぶ圃旌蛯?duì)稱布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常連接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成:一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。

圓形

圓環(huán)形

矩形

矩形框

三角形第五十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二▲螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理潘存云教授研制FFa)對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平衡于工作載荷的方向上成排地布置８?jìng)€(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均；潘存云教授研制潘存云教授研制合理不合理!b)當(dāng)螺栓連接彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。第五十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制dhD▲螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間c)當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗剪零件來(lái)承受橫向載荷。60?CCEE60?扳手空間的尺寸見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB第五十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。t0螺栓間距t0工作壓力(MPa)7d5.5d4.5d4d3.5d3dt0(mm)≤1.61.6~44~1010~1616~2020~30d▲為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和劃線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成:4、6、8等偶數(shù)?！鵀榱撕?jiǎn)化結(jié)構(gòu)和便于加工裝配，同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度應(yīng)相同。第五十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制保證被連接件，螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直。對(duì)于在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座。當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈等?！苊饴菟ǔ惺芨郊拥膹澢d荷。采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面支承面不平支承面傾斜采用斜墊圈第五十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、螺栓組連接的受力分析▲受力分析的目的：根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算?！?/p>

受力分析時(shí)所作假設(shè)：

a)所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；c)受載后連接接合面仍保持為平面?！芰Ψ治龅念愋停篵)螺栓組的對(duì)稱中心與連接接合面的形心重合；受轉(zhuǎn)矩受橫向載荷受軸向載荷受傾覆力矩M第五十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二1．受軸向載荷的螺栓組連接

若作用在螺栓組上軸向總載荷F∑作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為：

通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力F0的作用，當(dāng)連接要有保證的殘余預(yù)緊力為F1時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷F2為：F2=F1

+Fp潘存云教授研制DF∑

FF第五十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制（1）對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為：（2）對(duì)于普通螺栓連接，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：式中：z為螺栓數(shù)目。

圖示為由四個(gè)螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組連接。2．受橫向載荷的螺栓組連接或Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取Ks=1.1~1.5。鉸制孔螺栓F∑F∑F∑F∑普通螺栓第六十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制TO潘存云教授研制O采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時(shí)的受力情況是不同的。3．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接

采用普通螺栓，是靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。

采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩T。TrmaxFmaxr1fF0fF0r2riFi假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓的剪切變形量與距離成正比，F(xiàn)=Kri剪切力與距離r的比值為常數(shù)第六十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制4．受傾覆力矩的螺栓組連接

傾覆力矩M作用在連接接合面的一個(gè)對(duì)稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已被擰緊并承受預(yù)緊力F0且被拉伸，地基有均勻的壓縮。在作用M后，接觸面繞o-o線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進(jìn)一步壓縮。單個(gè)螺栓拉力產(chǎn)生的力矩為：F’1F0

F0σp

(

F0引起)F’2σp2(

F’2引起)σp1(

F’1引起)LiLmaxOOxxOMMMi=FiLi假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓受力與螺栓中心到螺栓組排列中心的距離成正比。螺栓承受的載荷與距離成正比：F1F2第六十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制F1m

強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力Fm

F2m

F1

F

F2

C2

單個(gè)螺栓的受力分析：Om

力變形Ob

作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩M平衡，即：未加傾覆力矩時(shí)，工作點(diǎn)在A?！芃i=0施加傾覆力矩M時(shí):左邊的螺栓，工作點(diǎn)移至：B1

和C1

右邊的螺栓，工作點(diǎn)移至：B2

和C2

左邊螺栓總拉力增加，右邊螺栓總拉力減小。C1

B2

B1

求得最大工作載荷A

F0

第六十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二螺栓的總拉力：

為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求：表3-5連接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力材料鋼鑄鐵混凝土磚(水泥漿縫)木材[σ]p(Mpa)0.8σs(0.4~0.5)σb2.0~3.01.5~2.02.0~4.0直接引用前面的結(jié)論第六十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二

當(dāng)螺栓組連接受橫向或軸向載荷時(shí)，認(rèn)為各螺栓均勻承載；

當(dāng)螺栓組連接受扭矩T時(shí)，認(rèn)為離形心距離最遠(yuǎn)的螺栓受力最大；

當(dāng)螺栓組連接受傾覆力矩M時(shí)，認(rèn)為離傾覆軸線距離最遠(yuǎn)的受拉側(cè)的螺栓受力最大；第六十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二5．組合受力情況

在實(shí)際連接中，螺栓組所受的工作載荷常常是以上四種簡(jiǎn)單狀態(tài)的不同組合。應(yīng)根據(jù)具體情況作具體分析。對(duì)受拉螺栓：按軸向載荷或傾覆力矩確定螺栓的工作載荷F；按橫向載荷或扭矩確定螺栓的預(yù)緊力F0；對(duì)受剪螺栓：按橫向載荷或扭矩確定工作剪力F

，求出受力最大的螺栓。第六十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二§3－5提高螺栓連接強(qiáng)度的措施承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞形式：疲勞斷裂容易斷裂部位：一、降低螺栓總拉伸載荷F2的變化范圍軸向工作載荷F的變化范圍:0~FCb+CmCbF0~F0+F總拉伸載荷的F2變化范圍:

Cb

↓

或

Cm↑→F2變化范圍?F

↓提高螺栓連接強(qiáng)度的措施有哪些呢？

以螺栓連接為例，螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，因此，提高螺栓的強(qiáng)度，將大大提高連接系統(tǒng)的可靠性。65%20%15%第六十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制F0θm

θb措施一：降低螺栓剛度（

C’b<Cb,θ’b

<θb

）措施二：提高被連接件剛度（C’m>Cm,θ’m

>θm

）

措施三：綜合措施（

C’b<Cb,C’m>Cm,F’1

>F’

）?FFF1

F2

θ’bF’0θm

雖然F’=F但有?F’<?F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小F’=F，F(xiàn)1’

=F1?F’<?F前兩種措施會(huì)導(dǎo)致殘余預(yù)緊力減小，使密封性能降低。為保證可靠工作，可適當(dāng)增大預(yù)緊力。F’2F’?F’F1’

θ’b

F’F1’?F’雖然F’=F但有?F’<?F強(qiáng)調(diào)殘余預(yù)緊力減小F0θb?FFF1

F2

θm

F0θm

θb?FFF1F2

F’2F’

?F’

θ’m

F1’第六十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制潘存云教授研制0.8d0.7dd采用柔性結(jié)構(gòu)：加彈性元件、或采用柔性螺栓。2.有密封要求時(shí)，采用金屬薄墊片3.或者采用O形密封圈宜采取措施:因密封采用軟墊片將降低被連接件的剛度，這時(shí)可采用第六十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制二、改善螺紋牙間的載荷分布措施:采用均載螺母。加厚螺母不能提高連接強(qiáng)度。普通螺母螺栓桿螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F510圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。螺栓桿F螺栓桿F螺母體均載螺母均載原理螺母和螺桿均為拉伸變形，有助于減小兩者螺距變化，使受載均勻。加厚螺母第七十頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制10~15?懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母10~15?內(nèi)斜與環(huán)槽螺母均載原理相同螺母也受拉內(nèi)斜螺母因力的作用點(diǎn)外移可使載荷較大的頭幾圈螺紋牙容易變形，使載荷上移而改善載荷分布不均。均載元件懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺與環(huán)槽螺母都是改變螺母旋合部分的變形性質(zhì)，使之和螺栓變形性質(zhì)相同，均為拉伸變形，從而使螺紋牙上載荷分布趨于均勻；鋼絲螺套加工復(fù)雜，僅限于用在重要場(chǎng)合或大型連接。第七十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二第七十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平三、減小應(yīng)力集中1.增大過(guò)渡圓角2.切制卸載槽r四、避免或減小附加應(yīng)力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面潘存云教授研制被連接件變形太大3.卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。第七十三頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制五、采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高30%比車(chē)削表面處理：氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。球面墊圈采用球面墊圈和腰環(huán)螺栓可以保證螺栓的裝配精度。腰環(huán)螺栓第七十四頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、螺旋傳動(dòng)的類型和應(yīng)用調(diào)整螺旋靜壓螺旋類型運(yùn)動(dòng)形式有：§3－6螺旋傳動(dòng)螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)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)的。作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)按用途分傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋按摩擦性質(zhì)分傳遞動(dòng)力傳遞運(yùn)動(dòng),要求精度高調(diào)整相對(duì)位置螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿移動(dòng)第七十五頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二第七十六頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋第七十七頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二內(nèi)循環(huán)螺旋在螺旋和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充以滾珠，這樣就使螺旋面的滑動(dòng)摩擦成為滾動(dòng)摩擦。外循環(huán)滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦組成：螺桿、螺母、滾珠返回通道類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)返回通道返回通道不離開(kāi)螺旋表面，每圈有一個(gè)反向器反向器（返回通道）第七十八頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二優(yōu)點(diǎn)：1)摩擦損失小、效率在90%以上；缺點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；應(yīng)用實(shí)例：飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人。2)磨損很小，傳動(dòng)精度高；3)不自鎖，可實(shí)現(xiàn)直線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；2)有些機(jī)構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機(jī)構(gòu)。第七十九頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制應(yīng)用:

機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、起重設(shè)備（千斤頂）、鍛壓機(jī)械(壓力機(jī))、測(cè)量?jī)x器（千分尺）、工具（老虎鉗）、夾具、玩具、機(jī)器人及其他工業(yè)裝備中。二、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料

滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動(dòng)的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。壓力機(jī)1、結(jié)構(gòu)千斤頂?shù)诎耸?yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制潘存云教授研制整體螺母組合螺母剖分螺母螺母結(jié)構(gòu)潘存云教授研制組合螺母調(diào)整楔快固定螺釘調(diào)整螺釘剖分螺母第八十一頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制螺旋副材料要求：足夠的強(qiáng)度、耐磨性、摩擦系數(shù)小2．滑動(dòng)螺旋的材料螺桿材料:Q257、45、50鋼，或T12、40Cr、65Mn螺母材料:ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3.螺桿-螺母材料滑動(dòng)速度m/min許用壓力/Mpa摩擦系數(shù)低速18~25≤311~186~127~10>151~2

淬火鋼-青銅

鋼-青銅

鋼--鑄鐵

鋼—鋼

6~1210~130.06~0.08

<2.413~18

6~124~7

低速7.5~130.11~0.170.08~0.1

0.12~0.15

表3-4滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力[p]及摩擦系數(shù)

第八十二頁(yè)，共九十頁(yè)，編輯于2023年，星期二潘存云教授研制三、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算承受載荷:

轉(zhuǎn)矩、軸向力設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按抗磨損確定直徑，選擇螺距；校核螺桿、螺母強(qiáng)度等。主要失效形式:

螺牙的磨損表3-5

滑動(dòng)螺旋副材料的許用應(yīng)力許用應(yīng)力/MPa螺旋副材料螺桿鋼

[σs]/(3~5)螺母青銅

40~6030~40鑄鐵

45~5540鋼

(0.1~0.2)[σ]0.6[σ][σ][σb][τ]注：1)σs

為材料的屈服極限；

2)載荷穩(wěn)定時(shí)，許用應(yīng)力取大值。第