螺纹联接和螺旋传动.ppt

机械设计,第二篇 联接,概述,机械联接有两大类：类是机器工作时，被联接的零(部)件间可以有相对运动的联接，称为机械动联接，如机械原理课程中讨论的各种运动副；另一类则是在机器工作时，被联接的零(部)件间不允许产生相对运动的联接，称为机械静联接，这是本课程所要讨论的内容。应该说明，在机器制造中，“联接”这一术语实际上也只指机械静联接，故本书中除了指明为动联接外，所用到的“联接”均指机械静联接。 机械静联接又分为可拆联接和不可拆联接。可拆联接是不须毁坏联接中的任一零件就可拆开的联接，故多次装拆无损于其使用性能。常见的有螺纹联接、键联接(包括花键联接、无键联接)及销联接等，其中尤以螺纹联接和键联接应用较广。不可拆联接是至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，常见的有铆钉联接、焊接、胶接等。 此外，还有一种可以做成可拆或不可拆的过盈联接，在机器中也常使用。,第5章 螺纹联接和螺旋传动,学习目标,掌握螺纹联接的基本知识，包括螺纹联接的基本类型、结构特点及其应用场合，在设计时能正确地选用它们； 掌握螺栓组联接设计的基本方法，熟练掌握螺栓组联接的四种典型受力状态； 熟练掌握提高螺纹联接强度的各种措施； 了解滑动螺旋传动的主要失效形式和设计准则。,概述,螺纹联接和螺旋传动都是利用螺纹零件工作的，但两者的工作性质不同，在技术要求上也有差别。前者作为紧固件用，要求保证联接强度(有时还要求紧密性)：后者则作为传动件用，要求保证螺旋副的传动精度、效率和磨损寿命等。,51 螺纹,螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。起联接作用的螺纹称为联接螺纹。联接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠联接；起传动作用的螺纹称为传动螺纹。传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率 。 螺纹又分为米制和英制(螺距以每英寸牙数表示)两类。我国除管螺纹保留英制外，都采用米制螺纹。,一、螺纹的形成,螺旋线一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。,螺纹一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。,螺纹,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,矩形螺纹,牙型为正方形，牙型角 =0，其传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。为了便于铣、磨削加工，可制成10的牙型角。 矩形螺纹尚未标准化，推荐尺寸：d=1.25d1，P=0.25d1。,普通螺纹,牙型为等边三角形，牙型角为60，内外螺纹旋合后留有径向间隙。外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，联接强度高，因牙细不耐磨，容易滑扣。 一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中。细牙螺纹也可作为微调机构的调整螺纹用。,管螺纹,非螺纹密封的管螺纹,管螺纹,用螺纹密封的管螺纹,米制锥螺纹,梯形螺纹,牙型为等腰梯形，牙型角为 30，内外螺纹以锥面贴紧不易松动。与矩形螺纹相比，传动效率略低，但工艺性好，牙根强度高，对中性好。如用剖分螺母，还可以调整间隙。梯形螺纹是最常用的传动螺纹。,锯齿型螺纹,牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角为 3，非工作面的牙侧角为30，外螺纹牙根有较大的圆角,以减小应力集中。内、外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对中。这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率高、梯形螺纹牙根强度高的特点，但只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动中，如螺旋压力机。,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,思考：,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹 多线螺纹,一般: n 4,双线螺纹,单线螺纹,S = 2P,S =P,n线螺纹: S = n P,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹 多线螺纹,外螺纹 内螺纹,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹 多线螺纹,外螺纹 内螺纹,联接螺纹 传动螺纹,螺旋传动,联接螺纹,传动螺纹,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹 多线螺纹,外螺纹 内螺纹,联接螺纹 传动螺纹,圆柱螺纹 圆锥螺纹,圆柱螺纹,圆锥螺纹,管螺纹,(3)中径d2 也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。,(1)大径d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。,(2) 小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。,(4) 螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。,(5) 导程S,(6) 螺纹升角 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角,(7)牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。,（8）牙侧角 ,S = nP,同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P,三、螺纹的主要几何参数,牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。,一、 螺纹联接的基本类型,螺栓联接,基本类型,可承受横向载荷。,螺纹余留长度l1,铰制孔螺栓,孔与螺杆之间留有间隙,静载荷l1=(0.30.5)d;,变载荷l1=0.75d;,冲击载荷或弯曲载荷l1 d;,铰制孔用螺栓l1 d;,螺纹伸出长度a=(0.20.3)d;,螺栓轴线到边缘的距离 e=d+(36) mm,用于经常拆装易磨损之处。,52 螺纹联接的基本类型及标准联接件,一、 螺纹联接的基本类型,螺栓联接,基本类型,螺钉联接,座端拧入深度H，当螺孔材料为：,双头螺柱联接 联接件厚，允许拆装。,52 螺纹联接的基本类型及标准联接件,钢或青铜 H=d;,铸铁 H=(1.251.5)d,铝合金 H=(1.52.5)d,螺纹孔深度 H1=H+(22.5)P;,钻孔深度 H2=H1+(0.51)d;,参数l1 、e、a与螺栓相同,结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。,一、 螺纹联接的基本类型,螺栓联接,基本类型,螺钉联接,双头螺柱联接,紧定螺钉联接,52 螺纹联接的基本类型及标准联接件,52 螺纹联接的基本类型及标准联接件,螺钉除作为联接和紧定用外，还可用于调整零件位置，如机器、仪器的调节螺钉等。 除上述四种基本螺纹联接型式外，还有一些特殊结构的联接。例如专门用于将机座或机架固定在地基上的地脚螺栓联接，装在机器或大型零、部件的顶盖或外壳上便于起吊用的吊环螺钉联接，用于工装设备中的T型槽螺纹联接等。,二、螺纹紧固件,螺栓,螺纹紧固件,螺栓的结构形式,双头螺柱,二、螺纹紧固件,螺栓,螺纹紧固件,螺钉、紧定螺钉,双头螺柱,二、螺纹紧固件,螺栓,螺纹紧固件,末端结构,头部结构,自攻螺钉,螺母,螺钉、紧定螺钉、自攻螺钉,双头螺柱,二、螺纹紧固件,螺栓,螺纹紧固件,用于经常拆装易磨损之处。,用于尺寸受限制之处。,国标罗列有六十余种不同结构的螺母,其它螺母：,其它螺母：,垫圈,平垫圈,薄平垫圈,螺母,螺钉、紧定螺钉,双头螺柱,二、螺纹紧固件,螺栓,螺纹紧固件,斜垫圈,弹簧垫圈,圆螺母用止动垫圈,作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。,根据GBT 3103.11982的规定，螺纹联接件分为三个精度等级，共代号为A、B、C级。A级精度的公差小，精度最高，用于要求配合精确、防止振动等重要零件的联接；B级精度多用于受载较大且经常装拆、调整或承受变载荷的联接；C级精度多用于一般的螺纹联接。常用的标准螺纹联接件(螺栓、螺钉)，通常选用C级精度。,53 螺纹联接的预紧,一、 预紧的目的 1.提高联接的可靠性、紧密性 2.防止联接松动 二、控制预紧力的方法 1.控制拧紧力矩 2.控制拧紧力臂,拧紧后螺纹连接件在预紧力作用下产生的预紧应力不得超过其材料屈服极限s的80,测力矩扳手,工程上常采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。,联接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可能松动。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。,定力矩扳手,采用测力矩扳手或定力矩扳手控制预紧力，准确性较差，也不适用与大型的螺栓联接。为此，可以采用测量螺栓伸长量的方法来控制预紧力。,测量螺栓伸长量,三、 拧紧力矩,一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，这时螺纹联接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹联接，应控制其预紧力，因为其大小对螺纹联接的可靠性，强度和密封均有很大影响。,T1克服螺旋副相对转动的阻力矩；,T2克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；,设轴向力为Fa 或预紧力（不受轴向载荷）,fc摩擦系数。 无润滑时取： fc =0.15,rf支撑面摩擦半径。 rf =(dw+d0)/4,简化公式： 适用于M10M60的粗牙螺纹， f=0.15, fc=0.15,T 0.2 Fa d,预紧应力：,=(0.50.7) s,Fa是由联接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧 可靠，应取：,通常螺纹联接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。,总力矩：,54、 螺纹联接的防松,螺纹联接防松的实质在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。,1. 利用附加摩擦力防松,弹簧垫圈,对顶螺母,常用的防松方法：,自锁螺母,开口方向：与螺纹旋向相反,串联钢丝,2. 机械防松,圆螺母用止动垫圈,止动垫圈,开口销与槽形螺母,3. 其他方法防松,涂粘合剂,55 螺栓联接的强度计算,螺栓联接的主要失效形式：,螺栓拉断,螺纹压溃或剪断,滑扣 因经常拆装,螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。,螺栓联接的强度计算内容： 1、分析失效形式确定设计准则； 2、根据强度计算确定螺栓危险截面直径；或校核螺栓的强度。 3、螺栓其它部分和其它螺纹联接件的结构尺寸，均按螺栓螺纹的公称直径由标准选定。,一、松螺栓联接 装配时不须要拧紧,强度条件：,式中:d1-螺纹小径， mm,二、紧螺栓联接 装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。,仅承受预紧力的紧螺栓联接 螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩T的双重作用。,拉应力：,力除以面积,切应力：,对于M10M64的普通螺纹，取d1、d2和的平均值， 并取： tg = f =0.15,得： 0.5 ,当量应力：,强度条件：,分母为抗剪截面系数,按第四强度理论得：,2. 受横向工作载荷的螺栓强度,当普通螺栓联结承受横向载荷时，由于预紧力的作用，将在接合面间产生摩擦力来抵抗工作载荷（见下图），这时螺栓仅承受预紧力的作用，而且预紧力不受工作载荷的影响，在联结承受工作载荷后仍保持不变。预紧力F0的大小，根据接合面不产生滑移的条件确定 。,靠摩擦力抵抗工作载荷的紧螺栓联接，要求保持较大的预紧力，会使螺栓的结构尺寸增加。此外，在振动、冲击或变载荷下，由于摩擦系数的变动，将使联接的可靠性降低，有可能出现松脱。,螺栓危险截面的强度条件为：,改进措施： 1. 采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用,2. 采用无间隙的铰制孔螺栓。,3. 受轴向工作载荷的螺栓强度,这种受力形式在紧螺栓联接中比较常见，因而也是最重要的一种。这种紧螺栓联接承受轴向拉伸工作载荷F后，由于螺栓和被联接件的弹性变形，螺栓所受的总拉力F2并不等于预紧力F0和工作拉力F之和(即F2F0+F)。根据理论分析，螺栓的总拉力F2除了与预紧力F0、工作拉力F有关外，还受到螺栓刚度Cb及被联接件刚度Cm等因素的影响。因此，应从分析螺栓联接的受力和变形的关系入手，分析螺栓所受总拉力的大小。,特别注意，轴向载荷：,Fa F0+FE,加预紧力后螺栓受拉伸长b0,被联接件受压缩短C0,加载FE后:,螺栓总伸长量增加为:,总拉力为：,被联接件压缩量减少为：,残余预紧力减少为： FR,很显然: FRF0,+b0,C0 - ,被联接件放松了,FE= Fb +Fc,=(cb +cm ) ,FR= F0- Fc,= F0 - cm ,F a= F0 + Fb,= F0 +cb ,代入得：,有密封要求：,一般连接：,稳定载荷：,不稳定载荷：,螺栓的相对刚度的大小与螺栓和被联接件的结构尺寸、材料以及垫片、工作载荷的作用位置等因素有关，其值在0l之间变动。若被联接件的刚度很大，而螺栓的刚度很小(如细长的或中空螺栓)，则螺栓的相对刚度趋于零。此时，工作载荷作用后，使螺栓所受的总拉力增加很少。反过来，当螺栓的相对刚度较大时，则工作载荷作用后，将使螺栓所受的总拉力有较大的增加。为了降低螺栓的受力，提高螺栓联接的承载能力，应使相对刚度值尽量小些。,设计时，可先根据联接的受载情况，求出螺栓的工作拉力F，再根据联接的工作要求选取FR值，然后按式(532)计算螺栓的总拉力Fa。求得Fa值后即可进行螺栓强度计算。考虑到螺栓在总拉力Fa的作用下可能需要补充拧紧，故仿前将总拉力增加30以考虑扭转切应力的影响。于是螺栓危险截面的拉伸强度条件为：,或：,若工作载荷为变载荷：,当工作载荷在F1F2变化时，螺栓总拉力在F01F02之间变化,变载荷下螺栓失效：Fa作用下的疲劳拉断,Fa拉力变幅：,应力幅：,即：变载荷下螺栓，应力幅越小，疲劳强度越高。,应力幅：,4. 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，螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压；在联接接合面处，螺栓杆则受剪切。因此，应分别按挤压及剪切强度条件计算。 计算时，假设螺栓杆与孔壁表面上的压应力分布是均匀的，又因这种联接所受的预紧力很小，所不考虑预紧力的影响。因此有 ：,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,56 螺栓组联接的设计,螺栓组联接设计的步骤： 确定螺栓数目及布置形式确定螺栓联接的结构尺寸受力分析找出受力最大的螺栓进行强度校核,一、螺栓组联接的结构设计,1、联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形、环形、矩形、框形等。,主要目的：合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。,螺栓布置结构设计要注意以下几点：,2、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。,3、螺栓的排列应有合理的间距、边距。,1）布置螺栓时，各螺栓轴线之间以及螺栓轴线与机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸（下图）应根据有关标准确定。,2）对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接。螺栓的间距不大于下表所推荐的取值。,4、分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便于分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同。,5、结构设计上避免螺栓承受附加的弯曲载荷,二、螺栓组联接的受力分析,目的：根据螺栓组联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行单个的螺栓强度计算。,受力分析时所作假设：,1、所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； 2、螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合； 3、受载后联接接合面仍保持为平面。,1、受横向载荷的螺栓组联接,下图所示为一由四个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组的对称中心。当采用普通螺栓联接时（图a），靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷；当采用铰制孔用螺栓联接时（图b），靠螺栓杆受剪切和挤压来抵抗横向载荷。在计算时可以近似认为，在横向载荷F的作用下，各螺栓承担的载荷是均等的。,对于铰制孔用螺栓联接，每个螺栓受到的横向剪力为F=F/Z（Z为螺栓数目）。,对于普通螺栓联接，应保证联接预紧后，接合面间所产生的最大摩擦力不应小于横向载荷。若各螺栓所受的预紧力均为F0，螺栓数目为Z，则其平衡条件为： fF0ziKsF 或 F0KsF/(f zi) 式中：f 为接合面的摩擦系数(见下表）； i为接合面数； Ks为防滑系数（常取1.11.3）,2、受转矩的螺栓组,如下图所示，转矩T 作用在联接结合面内，在转矩T 的作用下，底板将绕通过螺栓组对称中心O并与结合面相垂直的轴线转动。为防止底板转动，可采用普通螺栓联接，也可采用铰制孔用螺栓联接。 采用普通螺栓联接时，假设各螺栓的预紧力均为F0，则各螺栓联接处产生的摩擦力相等且集中作用在螺栓中心处。为阻止接合面发生相对移动，各摩擦力应与相应螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的连线（即力臂ri）相垂直（图a）。,由底板上的力矩平衡条件，得到各螺栓所需预紧力为：,采用铰制孔用螺栓联接时，各螺栓受到挤压和剪切作用，各个螺栓受到的横向载荷应与相应螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的连线（即力臂ri）相垂直（图b）。假设底板为刚体，受载后结合面仍保持为平面，则各螺栓的变形量与ri成正比。若用ri、rmax分别表示第i个螺栓和受力最大的螺栓的力臂；用Fi、Fmax分别表示第i个螺栓和受力最大的螺栓的工作剪力，则有：,或,根据作用在底板上的力矩平衡条件,可求得受力最大的螺栓的工作剪力为：,3、受轴向载荷的螺栓组联接,右图所示为一受轴向总载荷F的气缸盖螺栓组联接。力的作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心。计算时，认为螺栓平均受载，则每个螺栓所受的轴向工作载荷为：,应该指出的是，各螺栓除承受轴向工作载荷F外还受有预紧力F0的作用。因此,各螺栓在工作时所受的总拉力,并不等于F与F0之和，而是应按,计算总拉力F2。,4、受倾覆力矩的螺栓组联接,下图为一受倾覆力矩的底板螺栓组联接的示例。倾覆力矩M作用在通过xx轴并垂直与联接结合面的对称平面内。底板承受倾覆力矩作用前，由于螺栓已拧紧，螺栓承受预紧力F0，有均匀的伸长；地基在各螺栓的F0作用下，有均匀的压缩(图b),当底板受到倾覆力矩作用后，它绕轴线OO倾转一个角度。假定底板仍保持平面，此时，在轴线OO左侧，地基被放松，螺栓被进一步拉伸；在右侧，则螺栓被放松，地基被进一步压缩（见图c）。,上述受力过程，可用单个螺栓地基的受力变形图来表示（下图）。作用在O-O两侧底板上的两个总合力，对O-O形成一个力矩，这个力矩应与外加的倾覆力矩M平衡，即：,其中，Fmax为螺栓的最大工作载荷；z为螺栓个数；Li为各螺栓轴线到底板轴线O-O的距离；Lmax为Li中最大者。,在保证螺栓在Fmax作用时具有足够强度的前提下，为了防止结合面受压最大处被压碎或最小处出现间隙，应该检查受载后地基结合面压应力的最大值和最小值，即保证：,联接结合面材料的许用挤压应力表,实际使用中的螺栓组所受工作载荷可以是上述四种受力状态的不同组合。分析时可先将复杂受力状态分解为上述四种简单受力状态，再将其各自结果叠加。 对普通螺栓可按轴向载荷和倾覆力矩确定工作拉力；按横向载荷和转矩确定联接所需的最小预紧力，然后求出螺栓的总拉力。对于铰制孔用螺栓则按横向载荷和转矩确定螺栓的工作剪力。,57 螺栓联接件的材料和许用应力,一、螺纹联接件的材料,国家标准规定了螺纹联接按材料的力学性能分出的性能等级。 螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级，自3.6至12.9。小数点前的数字代表材料的抗拉强度极限的1/100，小数点后的数字代表材料的屈服极限与抗拉强度极限之比值(屈强比)的10倍。 螺母的性能等级分为七级。从4到12。数字粗略表示螺母保证(能承受的)最小应力的1/100。选用时须注意所用螺母的性能等级应不低于与其相配螺栓的性能等级。,在一般用途的设计中，通常选用4.8级左右的螺栓； 在重要的螺纹联接件，要选用高的性能等级，如在压力容器中常采用8.8级的螺栓。 标准螺纹联接件常用材料有： 低碳钢（Q215、10钢）、中碳钢（Q235、35钢、45钢）、合金钢（15Cr、40Cr、30CrMnSi） 普通垫圈的材料，推荐采用Q235、15钢、35钢； 弹簧垫圈用65Mn制造，并经热处理和表面处理。,二、螺纹联接件的许用应力,58 提高螺栓联接强度的措施,承受轴向变载荷时，螺栓的损坏形式：,疲劳断裂,容易断裂部位：,提高螺栓联接强度的措施,一、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅,受轴向变载荷的紧螺栓联接，在最小应力不变的条件下，应力幅越小，螺栓越不容易发生疲劳破坏，联接的可靠性越高。 由,可知，在保持预紧力F0不变的条件下，若减小螺栓的刚度Cb或增大被联接件刚度Cm，都可以达到减小总拉力F2的变动范围（即减小应力幅a）的目的。若在减小Cb或增大Cm的同时,适当增加预紧力F0，就可以使残余预紧力F1不致减小太多或保持不变。,1、减小螺栓刚度的措施：,适当增加螺栓的长度或采用腰状杆螺栓和空心螺栓。,在螺母下面安装弹性元件。,2、增大被联接件刚度的措施,不用垫片或采用刚度较大的垫片。 对于需要保持紧密性的联接，从增大被联接件的刚度的角度来看，采用较软的垫片并不合适。此时以采用刚度较大的金属垫片或密封环较好。,二、改善螺纹牙间的载荷分布,措施: a.采用悬置螺母。,加厚螺母不能提高联接强度。,F=F1+F2+F3+F4+F5,F1F2F3F4F5,螺母体,假设螺母为刚体，则螺纹牙变形与普通螺栓相同。 但实际上螺母也是弹性体，受载也被拉长，变形螺纹牙产生回弹，从而减小两者螺距变化，使受载均匀。,8圈以后，螺母牙几乎不承受载荷。,b.环槽螺母：使螺母内缘下端局部受拉，其作用和悬置螺母相似，但载荷均布的效果不及悬置螺母；,c.内斜螺母：将螺母下端受力大的几圈螺纹处制成的斜角,使螺纹牙的载荷向上转移从而载荷分布趋于均匀；,d.兼有b)和c)的作用，加工较为复杂，只用于重要的或大型的连接。,e.钢丝螺套：主要用于旋入轻合金的螺纹孔内,旋入后将安装柄根在缺口处折断，然后旋入螺栓。因为它具有一定的弹性,可以起到均载的作用,再加上它还有减振的作用,故能显著提高螺纹联接件的疲劳强度,支承面不平,三、减小应力集中,1.增大过渡圆角,2.切制卸载槽,四、避免或减小附加应力,采用凸台或沉孔结构,五、采用特殊制造工艺,冷镦头部、辗压螺纹,表面处理： 氰化、氮化、喷丸也能提高疲劳强度。,因为除可降低应力集中外，冷镦和滚压工艺不切断材料纤维，金属流线的走向合理(如下图)，而且有冷作硬化的效果，并使表层留有残余应力。,例题,如图所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷F=4800N，其作用线与垂直线的夹角=50，底板高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺栓组联接。,解,图示底板用8个螺栓与支架相连，受外力Q作用，Q作用于 包含X轴并垂直于底板接缝面，试计算此螺栓组联接。,（=30） 普通螺栓联接,设计图示螺纹联接：1.普通螺栓 （受拉螺栓） 2.铰制孔螺栓（受剪螺栓）,59 螺旋传动,作用: 将回转运动转变为直线移动.,分类:,传力螺旋,传导螺旋,调整螺旋,传递动力, 千斤顶, 压力机,传递运动,要求精度高.进给机构.,调整相对位置.,对螺旋传动的要求: 强度足够, 耐磨, 摩擦系数小.,螺杆材料: Q257、45、50钢，或T12、40Cr、65Mn,螺母材料: ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuAl10Fe3.,失效形式: 磨损 通常先由耐磨性条件，计算螺杆直径和螺母高度，再参照标准确定螺旋各主要参数，而后对可能发生的其他失效一一校核。,一、耐磨性计算,校核公式：,影响磨损的原因很