螺旋传动与螺纹联接.ppt

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1、第第8章章螺旋传动与螺纹联接螺旋传动与螺纹联接第一节第一节螺纹螺纹第二节第二节螺旋传动螺旋传动第三节第三节螺纹联接螺纹联接第一节、螺纹第一节、螺纹螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。一、螺纹形成一、螺纹形成加工方法：车制内外螺纹；加工方法：车制内外螺纹；直径小用碾压法；内螺纹先用钻头钻出光孔，然后丝锥攻螺纹直径小用碾压法；内螺纹先用钻头钻出光孔，然后丝锥攻螺纹螺螺旋旋线线一一动动点点在在一一圆圆柱柱体体的的表表面面上上，一一边边绕绕轴轴线线等等速旋转，同时

2、沿轴向作等速移动的轨迹。速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺螺纹纹一一平平面面图图形形沿沿螺螺旋旋线线运运动动，运运动动时时保保持持该该图图形形通通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹d2二、螺纹几何参数二、螺纹几何参数(3)中径中径d2d1d2d(1)大径大径d(2)小径小径d1(4)螺距螺距P(5)导程导程S(6)螺纹升角螺纹升角(7)牙型角牙型角 tg=d2nP 牙侧角牙侧角 d2SS=nPSPP/2P/2联接螺纹联接螺纹三、螺纹牙型特点和应用三、螺纹牙型特点和应用传动螺纹传动螺纹第二节、螺旋传动第二节、螺旋传动一、螺旋传动的类型、特点与应用一、螺旋传动的类

3、型、特点与应用 1、应用、应用螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力。转运动，同时传递运动或动力。优点优点：工作平稳，传动精度高，易于自锁，良好的减速性能：工作平稳，传动精度高，易于自锁，良好的减速性能.2、特点、特点缺点缺点：相对滑动大，磨损大，效率低：相对滑动大，磨损大，效率低3 3、传动形式：、传动形式：a)a)螺杆转螺母移螺杆转螺母移 b)b)螺杆又转又移（螺母固定）螺杆又转又移（螺母固定）用得多

4、用得多 c)c)螺母转螺杆移螺母转螺杆移 d)d)螺母又转又移（螺杆固定）螺母又转又移（螺杆固定）用得少用得少 按其按其用途用途，还可分为，还可分为传动螺旋、传导螺旋和调整螺旋传动螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型三种类型4、分类、分类千斤顶千斤顶（1）、传传动动螺螺旋旋：它它以以传传递递动动力力为为主主，要要求求用用较较小小的的转转矩矩产产生生较较大大的的轴轴向向推推力力。一一般般为为间间歇歇工工作作，工工作作速速度度不不高高，而而且且通通常常要要求求自自锁锁，如如千千斤斤顶顶，搬搬动动手手柄柄对对螺螺杆杆加加一一个个转转矩矩，则螺杆旋转并产生很大轴向力推力以举起重物则螺杆旋转并产生很大轴向力

5、推力以举起重物 （2 2）传传导导螺螺旋旋：它它以以传传递递运运动动为为主主，常常要要求求具具有有高高的的运运动动精精度度。一一般般在在较较长长时时间间内内连连续续工工作作，工工作作速速度度也也较较高高。例例如如用用于于机机床床进进给给机机构构的的传传导导螺螺旋旋，螺螺杆杆旋旋转转，推推动动螺螺母母连连同同滑滑板和刀架作直线运动。板和刀架作直线运动。微调镗刀杆微调镗刀杆右旋右旋导程导程SA右旋右旋导程导程SB能获得微小位移能获得微小位移螺杆转螺杆转螺杆右移螺杆右移螺母相对机架右移螺母相对机架右移若螺杆两段螺纹旋向相反若螺杆两段螺纹旋向相反快速移动快速移动(3)(3)、调调整整螺螺旋旋 它它用用

6、以以调调整整并并固固定定零零件件或或部部件件之之间间的相对位置。用于带传动张紧的调整螺旋的相对位置。用于带传动张紧的调整螺旋 1 1、滑动螺旋：、滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁便、传动平稳、工作可靠、易于自锁缺缺 点点 ：磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），：磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），摩擦损耗大，传动效率低（摩擦损耗大，传动效率低（3040%3040%）传动精度低）传动精度低按照按照摩擦摩擦性质分：性质分：滑动螺旋滑动螺旋 滚动螺旋滚动螺旋 静压螺旋静压螺旋（后两种结（后两种结构复杂，

7、用于结构复杂，精度高的重要传动中，构复杂，用于结构复杂，精度高的重要传动中，一般用滑动）一般用滑动）2 2、滚动螺旋传动、滚动螺旋传动摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球）螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按，当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：内循环、外循环两种循环方式有：内循环、外循环两种 特特点点：传传动动效效率率高高（可可达达90%90%），起起动动力力矩矩小小，传传动动灵灵活活平平稳稳，低低

8、速速不不爬爬行行，同同步步性性好好，定定位位精精度度高高，正正逆逆运运动动效效率率相相同同，可可实实现现逆逆传传动。动。缺缺点点：不不自自锁锁，需需附附加加自自锁锁装装置置，抗抗振振性性差差，结结构构复复杂杂，制制造造工工艺艺要要求求高，成本较高。高，成本较高。3 3、静压螺旋、静压螺旋液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开 特点：特点：摩擦系数小，效率高，工作稳定，无爬行现象，定位摩擦系数小，效率高，工作

9、稳定，无爬行现象，定位精度高，磨损小，寿命长。但螺母结构复杂（需密封）精度高，磨损小，寿命长。但螺母结构复杂（需密封），需一稳压供油系统、成本较高。适用于精密机床中，需一稳压供油系统、成本较高。适用于精密机床中进给和分度机构进给和分度机构 滚动螺旋滚动螺旋静压螺旋静压螺旋螺旋传动螺旋传动二二.滑动螺旋传动的工作能力分析滑动螺旋传动的工作能力分析主要失效主要失效螺纹的磨损螺纹的磨损耐磨性计算确定耐磨性计算确定螺杆直径螺杆直径d2螺母高度螺母高度H传力较大时传力较大时螺杆强度校核螺杆强度校核要求自锁时要求自锁时螺纹牙强度校核螺纹牙强度校核校核自锁条件校核自锁条件受压细长螺杆受压细长螺杆校核稳定性校

10、核稳定性1.失效形式与计算准则失效形式与计算准则1.1.耐磨性计算耐磨性计算螺纹接触处比压：螺纹接触处比压：承载螺纹的圈数承载螺纹的圈数一圈螺纹的承载面积一圈螺纹的承载面积螺母高度螺母高度螺距螺距令令设计式：设计式：注注(1)的选择的选择整体螺母整体螺母剖分螺母剖分螺母(2)螺纹牙接触高度螺纹牙接触高度对梯形和矩形螺纹对梯形和矩形螺纹对锯齿形螺纹对锯齿形螺纹(3)设计步骤设计步骤确定螺母高度确定螺母高度要求螺纹圈数要求螺纹圈数计算计算查标准：查标准：螺距螺距公称直径公称直径2.2.螺杆强度校核螺杆强度校核轴向力轴向力螺母材料比螺杆差、校核螺母的螺纹螺母材料比螺杆差、校核螺母的螺纹3.3.螺纹牙

11、的强度校核螺纹牙的强度校核力学模型：将螺母的一圈螺纹牙展开力学模型：将螺母的一圈螺纹牙展开悬臂梁悬臂梁螺纹牙受弯：螺纹牙受弯：螺纹牙受剪：螺纹牙受剪：转矩转矩为弯曲力臂为弯曲力臂为螺纹根部宽度为螺纹根部宽度矩形螺纹矩形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹第三节、螺纹联接第三节、螺纹联接一一.螺纹联接的类型、特点和应用螺纹联接的类型、特点和应用2.2.双头螺柱联接双头螺柱联接3.3.螺钉联接螺钉联接4.4.紧定螺钉联接紧定螺钉联接1.1.螺栓联接螺栓联接 常用的螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺常用的螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫片等。母和垫片等。这些零件都是标准件，结构、

12、形状、尺寸都制这些零件都是标准件，结构、形状、尺寸都制定有国家标准，设计时可根据有关标准选用。定有国家标准，设计时可根据有关标准选用。常见螺纹联接件常见螺纹联接件圆圆螺螺母母带带翅翅垫垫片片垫垫圈圈六六角角螺螺母母紧紧定定螺螺钉钉螺螺钉钉双双头头螺螺柱柱常见螺纹联接件图六六角角头头螺螺栓栓1.螺栓联接螺栓联接 在被联接件上开有通孔，在被联接件上开有通孔，被联接件孔中不加工螺纹被联接件孔中不加工螺纹。结构简单，装拆方。结构简单，装拆方便，使用时不受被联接件材料的限制，应用极便，使用时不受被联接件材料的限制，应用极广广。普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联

13、接螺栓杆与被联接件孔壁之螺栓杆与被联接件孔壁之间有间隙。通孔加工精度低，间有间隙。通孔加工精度低，成本低，应用最广。成本低，应用最广。铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接 螺栓杆与被联螺栓杆与被联接件孔壁之间无间隙。接件孔壁之间无间隙。孔孔和螺栓杆多采用基孔制过和螺栓杆多采用基孔制过渡配合渡配合(H7(H7m6m6、H7H7n6)n6)，能能精确定位，精确定位，能承受横能承受横向载荷被联接件需钻孔、向载荷被联接件需钻孔、铰孔，成本高。铰孔，成本高。孔与螺杆之孔与螺杆之间留有间隙间留有间隙3.3.螺钉联接螺钉联接 被联接件之一为被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。光孔、另一个为螺纹孔。只用螺钉，不用

14、螺母，只用螺钉，不用螺母，直接把螺钉拧进被联接直接把螺钉拧进被联接件的螺钉中。件的螺钉中。适用于适用于载荷较轻，且不经常装载荷较轻，且不经常装拆的场合。拆的场合。螺钉联接螺钉联接双头螺柱联接双头螺柱联接2.2.双头螺柱联接双头螺柱联接 用两头均有螺用两头均有螺纹的螺柱和螺母把被联纹的螺柱和螺母把被联接件联接起来接件联接起来,被联接被联接件之一为光孔、另一个件之一为光孔、另一个为螺纹孔。适用于被联为螺纹孔。适用于被联接件之一厚度很大，而接件之一厚度很大，而又不宜钻通孔，但又经又不宜钻通孔，但又经常拆卸的地方。常拆卸的地方。4.4.紧定螺钉联接紧定螺钉联接 利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末端顶利用

15、拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面，以固定零件的相对位置，可传住另一零件的表面，以固定零件的相对位置，可传递不大的力或扭矩。递不大的力或扭矩。其它：地脚螺栓其它：地脚螺栓 吊环螺栓吊环螺栓 T T形槽螺栓形槽螺栓二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件两端螺纹可相同或不同，螺柱可带退刀槽或制成腰杆，两端螺纹可相同或不同，螺柱可带退刀槽或制成腰杆，也可制成全螺纹。也可制成全螺纹。双头螺柱双头螺柱二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件螺钉螺钉头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等。头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。头部起子槽

16、有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件紧定螺钉紧定螺钉端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中，较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中，适用于坚定空心轴上的零件位置。适用于坚定空心轴上的零件位置。二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件自攻螺钉自攻螺钉头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一字

17、槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件六角螺母六角螺母 根据厚度分为标准螺母和薄型螺母两种。制造精度分为根据厚度分为标准螺母和薄型螺母两种。制造精度分为A A、B B、C C三级，分别与相同级别的螺柱配合使用。三级，分别与相同级别的螺柱配合使用。二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件圆螺母与止动垫圈圆螺母与止动垫圈 圆螺母常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入圆螺母常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。

18、被锁紧。二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件垫圈垫圈 平垫圈分为平垫圈分为A A级和级和C C级两种。用于同一螺纹直径的垫圈级两种。用于同一螺纹直径的垫圈又分为特大、大、普通和小的四种规格，特大垫圈主要在又分为特大、大、普通和小的四种规格，特大垫圈主要在铁木结构上使用。斜垫圈只用于倾斜的支承面上。铁木结构上使用。斜垫圈只用于倾斜的支承面上。三、螺纹联接的预紧和防松三、螺纹联接的预紧和防松1 1螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧 拧紧的目的拧紧的目的 1.1.提高联接的紧密性提高联接的紧密性2.2.防止联接松动防止联接松动3.3.提高联接件强度提高联接件强度v 预紧力的控制：预紧力的控制：测力矩扳手测

19、力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧定力矩扳手定力矩扳手螺旋副的拧紧力螺旋副的拧紧力矩矩注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小(M12)的螺栓。的螺栓。v 预紧力和预紧力矩之间的关系：预紧力和预紧力矩之间的关系：弹簧垫圈防松弹簧垫圈防松2.2.螺纹联接的防松螺纹联接的防松1、摩擦防松、摩擦防松（保证螺纹副间有足够的轴向压力和摩擦力矩）（保证螺纹副间有足够的轴向压力和摩擦力矩）对顶螺母，弹簧垫圈对顶螺母，弹簧垫圈。结构简单、使用方便。结构简单、使用方便。限制螺旋副的相对转动；限制螺旋副的相对转动；以防止联接的松动，影响正常工作

20、。以防止联接的松动，影响正常工作。防松的实质防松的实质防松方法防松方法 （摩擦防松摩擦防松.机械防松机械防松.永久防松永久防松）自锁螺母防松自锁螺母防松对顶螺母防松对顶螺母防松2、机械防松、机械防松开口销与开槽六角螺母止动垫圈串联钢丝（在联接中加入其它机械元件（在联接中加入其它机械元件)开口销、止动垫圈，串联铁丝等。开口销、止动垫圈，串联铁丝等。适用于冲击振动载荷，重要场合使用，成本高。适用于冲击振动载荷，重要场合使用，成本高。机械防松机械防松止动垫片防松止动垫片防松机械防松机械防松止动垫片防松止动垫片防松机械防松机械防松串联钢丝防松串联钢丝防松机械防松机械防松焊接焊接 铆冲铆冲不可拆卸防松不

21、可拆卸防松3、永久防松、永久防松粘、铆、焊等。粘、铆、焊等。四、螺纹副的受力分析、效率和自锁四、螺纹副的受力分析、效率和自锁拧紧螺母时，可看作推动重物沿螺纹表面运动。将螺拧紧螺母时，可看作推动重物沿螺纹表面运动。将螺纹沿中径处展开，滑块代表螺母，螺母和螺杆间的运纹沿中径处展开，滑块代表螺母，螺母和螺杆间的运动可视为滑块在斜面上运动。动可视为滑块在斜面上运动。根据力的平衡条件可得：根据力的平衡条件可得：旋紧螺母时作用在螺纹中旋紧螺母时作用在螺纹中径上的水平推力径上的水平推力(圆周力圆周力)：转动螺纹需要的转矩为：转动螺纹需要的转矩为：若若，说明此时无论轴向载荷有多大，滑块（即螺母），说明此时无论

22、轴向载荷有多大，滑块（即螺母）都不能沿斜面运动，这种现象称为都不能沿斜面运动，这种现象称为自锁自锁滑块沿斜面等速下降时，摩擦力向上滑块沿斜面等速下降时，摩擦力向上螺旋副的效率螺旋副的效率若为三角螺纹，则若为三角螺纹，则F=(f/cos)Q,为当量摩擦角，为实际摩擦系数，为螺旋副所受的轴向力。1.当当f相同相同,三角形螺纹升角三角形螺纹升角小、当量摩擦系数小、当量摩擦系数大，自锁性大，自锁性好，主要用于联接；螺纹牙型角度多为好，主要用于联接；螺纹牙型角度多为60，55度三角形度三角形2.要提高传动效率，应适当提高要提高传动效率，应适当提高降低降低五五螺纹联接的选用计算螺纹联接的选用计算螺纹联接中

23、螺栓联接最具典型性。本届主要讨论螺栓组联接，单螺纹联接中螺栓联接最具典型性。本届主要讨论螺栓组联接，单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。螺栓受力螺栓受力横向受拉横向受拉（普通螺栓）（普通螺栓）横向受剪切横向受剪切（铰制孔用螺栓）（铰制孔用螺栓）螺栓杆螺纹部分发生断裂螺栓杆螺纹部分发生断裂螺栓杆剪断或者孔壁发生压溃螺栓杆剪断或者孔壁发生压溃主要失效方式主要失效方式实际工程应用中，普通场合，螺栓直径的选择用类比法或经验法实际工程应用中，普通场合，螺栓直径的选择用类比法或经验法重要场合，必须根据强度条件进行选用计算重要场合，必须根据强度条件进行选用计

24、算 设计准则：针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应部位进行相设计准则：针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应部位进行相应强度条件的设计计算（或强度校核）。应强度条件的设计计算（或强度校核）。螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d d1 1,然后按照标准选定螺纹然后按照标准选定螺纹的公称直径（大经）的公称直径（大经）d d等。等。其它对螺纹有特殊要求（如防腐、耐高温）时，应选择有其它对螺纹有特殊要求（如防腐、耐高温）时，应选择有特殊性能的材料。特殊性能的材料。一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215Q215、Q235Q

25、235、1515、3535、4545等等受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如15Cr15Cr、40Cr40Cr、30CrMnSi30CrMnSi、15CrVB15CrVB等等螺纹联接件的材料螺纹联接件的材料FF/2F/2一、松螺栓联接强度计算一、松螺栓联接强度计算(不不受预紧力作用，受外载荷）受预紧力作用，受外载荷）或F工作拉力，单位为N；d1螺栓危险截面的直径，单位为mm；螺栓材料的许用拉应力，单位为MPa。二、紧螺栓联接强度计算二、紧螺栓联接强度计算1 1仅受预紧力的紧螺栓联接结合面的摩擦力来承受横向载荷，防止被仅受预紧力的紧螺栓联接结合

26、面的摩擦力来承受横向载荷，防止被联接件错动联接件错动 (1)螺栓的当量拉力螺栓的当量拉力螺栓受力螺栓受力拧紧力矩拧紧力矩螺栓预紧力螺栓预紧力受受产生拉应力产生拉应力当量拉力当量拉力联接面间摩擦力联接面间摩擦力(2)保证联接面不滑移的螺栓预紧力保证联接面不滑移的螺栓预紧力拧紧力矩拧紧力矩预紧力预紧力平衡横向力平衡横向力(3)强度条件强度条件摩擦系数摩擦系数螺栓数螺栓数接合面数接合面数可靠性系数可靠性系数摩擦力矩引起的剪应力摩擦力矩引起的剪应力2受轴向外载荷的紧螺栓联接受轴向外载荷的紧螺栓联接F1为残余预紧力，为残余预紧力，为保证联接的紧为保证联接的紧密性，应使密性，应使F10，一般根据联接，一般

27、根据联接的性质确定的性质确定F1的的大小。大小。载荷方向与螺栓轴向一致，螺栓受载前载荷方向与螺栓轴向一致，螺栓受载前需预紧，受载前后受力不同。螺栓内部危险需预紧，受载前后受力不同。螺栓内部危险截面上同样既有拉应力截面上同样既有拉应力s s，又有扭转剪应力，又有扭转剪应力t t。螺栓预紧力螺栓预紧力F0后，在工作拉力后，在工作拉力F 的作的作用下，螺栓的总拉力用下，螺栓的总拉力F2=?未拧紧未拧紧螺栓：螺栓：被联件：被联件：未受力、无变形未受力、无变形未受力、无变形未受力、无变形拧紧后拧紧后工作前工作前螺栓：螺栓：被联件：被联件：伸长伸长受受拉拉缩短缩短受受压压工作时工作时螺栓：螺栓：被联件：被

28、联件：再加再加总伸长总伸长联接面间受压联接面间受压总压缩量总压缩量对应拉力对应拉力或Q螺栓危险截面的拉伸强度条件拉伸强度条件为对于有密封性要求的联接，对于有密封性要求的联接，一般联接，工作载荷稳定时：一般联接，工作载荷稳定时：工作载荷不稳定时：工作载荷不稳定时：螺栓所受总拉力螺栓所受总拉力Q=工作拉力工作拉力F+剩余预紧力剩余预紧力F1Q3 3承受工作剪力的紧螺栓联接承受工作剪力的紧螺栓联接 这种联接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间这种联接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压。在联接结合面处，螺栓杆则受剪切。无间隙，接触表面受挤压。

29、在联接结合面处，螺栓杆则受剪切。螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：式中：式中：F螺栓所受的工作剪力，单位为螺栓所受的工作剪力，单位为N；d0螺栓剪切面的直径（可取螺栓孔直径），单位为螺栓剪切面的直径（可取螺栓孔直径），单位为mm；Lmin螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm；设计时；设计时应使应使Lmin1.25d0例题例题1已知汽缸工作压力已知汽缸工作压力p=1.2Mpa，汽缸内径，汽缸内径D2=250mm，螺栓数目，螺栓数目z=12，采用铜皮石棉垫。试计算汽缸盖螺栓直径。，采用

30、铜皮石棉垫。试计算汽缸盖螺栓直径。1.汽缸盖受气体压力汽缸盖受气体压力：P=pD2/4=3.142502/4=58875(N)2.单个螺栓工作载荷单个螺栓工作载荷：F=P/z=58875/12=4906.25(N)3.查表查表811，紧密因数，紧密因数K=2.7：螺栓所受总拉力：螺栓所受总拉力F=2.7F2=2.74906.25=13246.88(N)4.选择螺栓材料，计算需用应力选择螺栓材料，计算需用应力查表查表812，选择，选择Q215,屈服极限屈服极限ss=220Mpa，有表，有表813，安全因数，安全因数S1.4，许用应力，许用应力s=ss/S=220/1.4=157.143(Mpa)

31、5确定螺栓小径确定螺栓小径：查标准，取查标准，取M16，其，其d113.8411.81，其公称直径，其公称直径16mms=11.81d=5.2F例例2.如图所示，凸缘连轴器，如图所示，凸缘连轴器，4个材料为个材料为Q235的的M12螺栓联螺栓联接，传递转距接，传递转距T=0.9106Nmm，螺栓中心所在圆直径，螺栓中心所在圆直径D=150mm，连轴器材料为，连轴器材料为HT300,b300MP，凸缘厚，凸缘厚h15mm。分别采用普通螺栓联接和铰制孔，分析螺栓直。分别采用普通螺栓联接和铰制孔，分析螺栓直径选择合适与否。径选择合适与否。解解1.采用普通螺栓联接采用普通螺栓联接（1）普通螺栓的主要失

32、效形式为螺纹部分断裂失效。）普通螺栓的主要失效形式为螺纹部分断裂失效。（2）螺栓受力分析）螺栓受力分析即每个螺栓的即每个螺栓的横向工作载荷横向工作载荷F=2T/D=2*0.9*106/150=12*103（3）普通螺栓联接，靠预紧力产生的摩擦力来传递横向力，其预紧力）普通螺栓联接，靠预紧力产生的摩擦力来传递横向力，其预紧力Q=SF/mfz，其中结合面，其中结合面m1，螺栓个数，螺栓个数z4，结合面摩擦系数，结合面摩擦系数f0.15，安全因数，安全因数S3,Q=SF/mfz=24103（4）确定许用拉应力）确定许用拉应力查表查表12，13。螺栓材料为。螺栓材料为Q235的的M12，s=240MP

33、,S=3,=s/S=80MP查机械手册，查机械手册，M12螺栓小径螺栓小径d110.106mm1.3424103/（10.1062）388.96=80故强度不足故强度不足2.采用铰制孔用螺栓联接采用铰制孔用螺栓联接（1）铰制孔用螺栓的主要失效形式为剪切和挤压失效。）铰制孔用螺栓的主要失效形式为剪切和挤压失效。（2）螺栓受力分析）螺栓受力分析每个螺栓所受的横向工作载荷每个螺栓所受的横向工作载荷F12*103s/S=240/2.5=96MP=b/s=300/2=150MP小结：通过以上两种情况的分析和计算，可以看出，虽然受到的外载荷相同，但小结：通过以上两种情况的分析和计算，可以看出，虽然受到的外

34、载荷相同，但由于螺栓联接的类型不同，单个螺栓的受力情况会有很大差异，致使所选螺栓直由于螺栓联接的类型不同，单个螺栓的受力情况会有很大差异，致使所选螺栓直径相差很大。为了避免采用普通螺栓时螺栓直径太大的缺点，可采用减载装置，径相差很大。为了避免采用普通螺栓时螺栓直径太大的缺点，可采用减载装置，来传递横向力，这样所需的预紧力较小，不但减小了螺栓直径，使结构紧凑，而来传递横向力，这样所需的预紧力较小，不但减小了螺栓直径，使结构紧凑，而且工作可靠。因此在机械设计中，结构设计的优劣必须给予足够重视。且工作可靠。因此在机械设计中，结构设计的优劣必须给予足够重视。其不同之其不同之处在于：普通螺栓联接，靠预紧

35、力产生的摩擦力来传递横向力处在于：普通螺栓联接，靠预紧力产生的摩擦力来传递横向力（4）计算；机械手册查铰制孔用螺栓）计算；机械手册查铰制孔用螺栓M12受剪处直径受剪处直径d13mm，查，查表表88螺栓杆与孔壁挤压面最小高度螺栓杆与孔壁挤压面最小高度LMIN=hl15312（3）求许用切应力和许用挤压应力）求许用切应力和许用挤压应力z22.696MPz19.23=150MP六、螺栓组联接的结构分析六、螺栓组联接的结构分析螺纹联接的形式应按被联接件的具体结构及螺纹联接的基本类型确定。螺纹联接的形式应按被联接件的具体结构及螺纹联接的基本类型确定。1）联接接合面的几何形状通常都设计成）联接接合面的几何

36、形状通常都设计成轴对称轴对称的简单几何形状，如圆的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保，从而保证接合面受力比较均匀。证接合面受力比较均匀。2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载

37、荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸承受横载荷的减载零件承受横载荷的减载零件(3).为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通为了便于在圆

38、周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成常分布在同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8等等偶数。偶数。(4)螺栓联接应该保证安装的可能性和拆装方便螺栓联接应该保证安装的可能性和拆装方便螺栓排列的要求螺栓排列的要求(5)(5)螺栓的排列应有合理的间距、边距。最小距离由扳手所需要的活螺栓的排列应有合理的间距、边距。最小距离由扳手所需要的活动空间来定动空间来定(6)(6)避免螺栓承受附加的弯曲载荷。避免螺栓承受附加的弯曲载荷。凸台凸台沉头座沉头座斜面垫圈斜面垫圈复习思考题复习思考题1在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是()。A.三角形螺纹 B.梯形螺纹 C.锯齿形螺纹 D.矩形螺纹

39、2当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆卸时，往往采用()。A 螺栓联接 B 螺钉联接 C 双头螺柱联接 D 紧定螺钉联接3.两被联接件之一较厚，盲孔且经常拆卸时，常用（）。A.螺栓联接 B.双头螺柱联接C.螺钉联接4常用联接的螺纹是()。A 三角形螺纹 B 梯形螺纹 C 锯齿形螺纹 D 矩形螺纹5承受横向载荷的紧螺栓联接，联接中的螺栓受()作用。A 剪切 B 拉伸 C 剪切和拉伸6当两个被联接件不厚,通孔，且需要经常拆卸时，往往采用()。A 螺钉联接 B 螺栓联接 C 双头螺柱联接 D 紧定螺钉联接9.在螺栓联接的结构设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触表面处需要加工，这是为

40、了 。A.不致损伤螺栓头和螺母 B.增大接触面积，不易松脱 C.防止产生附加偏心载荷 D.便于装配。7采用凸台或沉头座作为螺栓头或螺母的支撑面是为了()。A.减少预紧力 B.减少挤压力 C.避免螺栓受弯曲应力 D 便于放置垫圈8公制普通螺纹的牙型角为()。A.30 B.55 C.6011.设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了（）。A.美观 B.受力最小 C.联接方便 D.接合面受力较均匀 12.在确定紧螺栓联接的计算载荷时，预紧力F0比一般值提高30%，这是考虑了（）。A.螺纹上的应力集中 B.螺栓杆横截面上的扭转应力 C.载荷沿螺纹圈分布的不均匀性 D.螺纹毛刺的部

41、分挤压 13.螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？14.为什么螺纹连接通常要采用防松设施？常用的防松方法和装置有哪些？15.常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在何处？17.判断下列说法的对错：1）对于受轴向工作载荷的紧螺栓连接有：F=F+F0。2）紧螺栓连接的强度是按拉应力建立的，因此没有考虑剪切应力的影响。3）受拉螺栓连接只能承受轴向载荷。18.螺栓连接的结构设计要求螺栓组对称布置于连接接合面的形心，理由是什么？19.受横向载荷的普通螺栓联接有何缺点？20.为什么大多数螺纹联接都要预紧？预紧力QP过小后果是什么？预紧力QP过大有什么结果？21.简述提高螺纹联接

42、强度的四种措施。22.如下图所示，a、b、c三种螺纹联接，依次为_联接。（1）螺栓、螺柱、螺钉（2）螺钉、螺柱、螺栓（3）螺柱、螺钉、螺栓（4）螺栓、螺钉、螺柱（5）螺钉、螺柱、螺栓（6）螺柱、螺栓、螺钉23.在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是_。（1）三角形螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）矩形螺纹24.当两个被联接件不太厚时，宜采用_。（1）双头螺柱联接（2）螺栓联接（3）螺钉联接（4）矩形螺纹25.当两个被联接件之一不太厚，不宜成通孔，且需要经常拆装时，往往采用_。（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接26.当两个被联接件不太厚，不宜制成通孔，且联接

43、不需要经常拆装时，往往采用_。（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接27.试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图C4F7JaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+A2E5H9

44、KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhSkWnZ

45、r$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z0C4F

46、7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRiUm

47、Xp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVn%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3E6

48、I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlW

49、o#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePho#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8

50、KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZ