项目五螺纹连接与螺旋传动学习教案

1、会计学1第一页，共55页。（一）教学要求1、熟悉螺纹的类型、主要参数、特点及应用2、掌握螺纹联接的主要类型及应用场合3、熟悉螺栓联接的预紧和防松4、掌握单个螺栓连接的强度计算5、掌握螺栓组结构设计方法，了解提高螺纹联接强度的常用(chn yn)措施和螺旋传动的设计第1页/共54页第二页，共55页。（二）教学(jio xu)的重点与难点1、螺纹联接的类型、特点及应用2、紧螺栓(lushun)联接的强度计算3、螺栓(lushun)组的结构设计第2页/共54页第三页，共55页。一、螺纹(luwn)联接的基本知识 按螺旋线绕行方向，螺纹(luwn)可分为左旋螺纹(luwn)和右旋螺纹(luwn) 按螺

2、纹的位置，螺纹分为内螺纹和外螺纹，二者共同组成(z chn)螺纹副用于联接和传动。（一）螺纹的类型 按螺旋线的数目，螺纹可分为单线螺纹（n=1）、双线螺纹（n=2）和多线螺纹（n2）第3页/共54页第四页，共55页。 按牙型，螺纹(luwn)可分为三角形螺纹(luwn)矩形螺纹(luwn)梯形螺纹(luwn)锯齿形螺纹(luwn)主要(zhyo)用于联接主要用于传动第4页/共54页第五页，共55页。锯齿形螺纹锯齿形螺纹(luwn)(luwn)三角形螺纹三角形螺纹(luwn)(luwn)矩形矩形(jxng)(jxng)螺螺纹纹梯形螺纹梯形螺纹第5页/共54页第六页，共55页。第6页/共54页第七

3、页，共55页。（二）螺纹(luwn)的主要参数d大径d1 小径d2中径P螺距S导程升角牙型角、 牙型斜角第7页/共54页第八页，共55页。（三）常用螺纹(luwn)的特点及应用管螺纹(luwn)矩形(jxng)螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹普通螺纹米制三角形螺纹，牙型角为60，同一公称直径下有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余为细牙螺纹。 英制螺纹，牙型角为55，公称直径是管子内径，可分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹，前者用于低压场合，后者用于高温、高压或密封性高的管连接。牙型为正方形，牙型角为0，传动效率最高，牙根强度低，传动精度低，常用于传力或传导螺旋，未标准化，逐渐被梯形螺纹所替代。牙型为等腰

4、梯形，牙型角为30，传动效率低于矩形螺纹，但牙根强度高，对中性好，广泛用于传力或传导螺旋，如机床的丝杠、螺旋举重器等。工作面的牙型斜角为3，非工作面的牙型斜角为30，综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点，但仅用于单向受力的传力螺旋。第8页/共54页第九页，共55页。1.螺栓(lushun)联接a) 普通螺栓联接被联接件不太厚，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，结构简单，装拆方便，可多个(du )装拆，应用较广。主要用于被连接件不厚、通孔、经常拆卸的场合。（四）螺纹(luwn)联接的基本类型螺栓连接动画展示第9页/共54页第十页，共55页。b) 铰制孔螺栓

5、联接(lin ji)装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制孔螺栓联接(lin ji). 铰制孔螺栓连接动画展示第10页/共54页第十一页，共55页。 螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。拆装时只需拆螺母，而不将双头螺柱从被联接件中拧出。适用于被联接件之一较厚、盲孔且经常(jngchng)拆卸场合。2.双头螺柱联接(lin ji)双头螺柱连接动画展示第11页/共54页第十二页，共55页。3.螺钉(ludng)联接适用(shyng)于被联接件之一较厚、盲孔、不经常装拆且受力不大的场合。螺钉连接动画展示第12页/共54页第十三页，共55页。4

6、.紧定螺钉(ludng)联接 利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置(wi zhi)，可传递不大的轴向力或扭矩。紧定螺钉(ludng)联接地脚螺栓联接 吊环螺钉接第13页/共54页第十四页，共55页。（五）标准(biozhn)螺纹联接件 通用螺纹紧固件已标准化。常用的有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母和垫圈等，这类零件的结构型式和尺寸(ch cun)都已标准化，设计时可根据有关标准选用。1.螺栓(lushun) 有普通螺栓和铰制孔螺栓，精度分A、B、C三级，通常多用C级，杆部可以全是螺纹或只有一段螺纹。第14页/共54页第十五页，共55页。第15页/共54页第

7、十六页，共55页。第16页/共54页第十七页，共55页。4.紧定螺钉(ludng)锥 端适于零件表面(biomin)硬度较低不常拆卸场合。 平 端接触面积大、不伤零件表面(biomin)，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸的场合。 圆柱端压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板。第17页/共54页第十八页，共55页。6.圆螺母： 圆螺母与带翅垫圈配用，螺母带有缺口(quku)，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧.第18页/共54页第十九页，共55页。第19页/共54页第二十页，共55页。二、螺纹(luwn)联接的预紧和防松 一般(ybn)螺纹联

8、接在装配时都必须拧紧，以增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。（一）螺栓(lushun)联接的预紧 对于一般联接，可凭经验来控制预紧力F0的大小，对于重要的联接就要严格控制其预紧力。T=T1+T2=KF0d拧紧时扳手力矩为 式中F0 0是预紧力，K为拧紧力矩系数,可查表7-2，第20页/共54页第二十一页，共55页。（二）螺栓(lushun)联接的防松 防松目的：实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变(r bin)等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。 常用的

9、防松方法摩擦防松机械防松其它方法防松 防松原理：消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大(zn d)相对运动的难度。第21页/共54页第二十二页，共55页。弹簧(tnhung)垫圈自锁螺母螺母一端做成非圆形收口或开峰后径向收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧第22页/共54页第二十三页，共55页。槽 形 螺 母(lum)与开口销止动垫片(din pin)2.机械(jxi)防松圆螺母与带翅垫圈第23页/共54页第二十四页，共55页。串联(chunlin)钢丝3、其它(qt)方法防松如端铆防松、冲点防松、点焊防松、粘合防松、串联(chunlin)钢丝防松第24页/共54页第二

10、十五页，共55页。三、单个螺栓(lushun)联接的强度计算 单个螺栓联接(lin ji)的强度计算是螺纹联接(lin ji)设计的基础。 根据联接的的工作情况，可将螺栓按受力形式(xngsh)分为受拉螺栓和受剪螺栓，两者失效形式(xngsh)是不同的。 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）。 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的公称直径（大经）d等。第25页/共54页第二十六页，共55页。（一）受拉螺栓(lushun)联接1.松螺栓(lushun)联接强度(qingd)条件：设计公式：421dFAF41Fd d1计

11、算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。第26页/共54页第二十七页，共55页。2.紧螺栓(lushun)联接（1）只受预紧力紧螺栓(lushun)联接螺栓(lushun)螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。螺栓危险界面上的拉伸应力为4210dF螺栓危险界面上的扭转剪切应力为162/)tan(163120311ddFdTv第27页/共54页第二十八页，共55页。 对于常用的单线、三角形螺纹的普通(ptng)螺栓，取fv=0.15，简化处理的t=0.5,.根据第四理论，可求出当量应力e为3 . 1)5 . 0(332222e因此(ync)，强度条件为：3 . 1e即43 . 1210dF设计(sh

12、j)公式为3 . 1401Fd第28页/共54页第二十九页，共55页。（2）受横向外载荷(zi h)的紧螺栓联接 载荷与螺栓轴向垂直，靠被联接件间的摩擦力传递。螺栓内部危险(wixin)截面上既有轴向预紧力F0形成的拉应力，又有因螺栓与螺纹牙面间的摩擦力矩T1而形成的扭转剪应力。螺栓(lushun)预紧力mfFKFRf0当f=0.15、Kf=1.1、m=1时，可得RRFFF7115. 01 . 10第29页/共54页第三十页，共55页。 载荷方向与螺栓(lushun)轴向一致，螺栓(lushun)受载前需预紧，受载前后受力不同。螺栓(lushun)内部危险截面上同样既有拉应力s，又有扭转剪应力

13、t。第30页/共54页第三十一页，共55页。强度(qingd)条件: 设计(shj)公式:式中F为螺栓(lushun)受载后所受的轴向总拉力(N)，F为单个螺栓的轴向载荷, F0为残余轴向预紧力4/3 . 121dF3 . 141FdF=F+ F0有密封要求时 F0 =（1.51.8）F 一般联接 F0 =（0.20.6）F 载荷稳定 F0 =（0.61.0）F 载荷不稳定地脚螺栓联接 F0 F第31页/共54页第三十二页，共55页。（二）受剪切螺栓(lushun)联接 螺栓(lushun)受载前后不需预紧，横向载荷靠螺栓(lushun)杆与螺栓(lushun)孔壁之间的相互挤压传递。挤压(j

14、 y)强度条件剪切强度条件psRpdF4/2sRdmF第32页/共54页第三十三页，共55页。四、螺栓组联接(lin ji)的结构设计和受力分析要设计成轴对称的几何(j h)形状（一）螺栓(lushun)组联接的结构设计 工程中螺栓成组使用，单个使用极少。因此，必须研究栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提条件。螺栓的布置应使螺栓的受力合理螺栓的布置应有合理的间距、边距同一组螺栓联接中各螺栓的直径和材料均应相同避免螺栓承受偏心载荷第33页/共54页第三十四页，共55页。（二)螺栓组联接(lin ji)的受力分析 螺栓组受力分析的目的是，根据螺栓组联接的结构和受载情况，求出受载最大的螺栓

15、及其受力。受力分析是在作如下假设条件(tiojin)下进行的，即：同组中的各螺栓(lushun)都受相同的预紧力螺栓组的对称中心与被联接结合面的形心重合被联接件为刚体,联接结合面为刚性平面螺栓的变形在弹性范围内第34页/共54页第三十五页，共55页。螺栓(lushun)组受力可划分为4种典型情况：受横向载荷(zi h)的螺栓组联接受旋转力矩(l j)的螺栓组联接受轴向载荷的螺栓组联接受翻转力矩的螺栓组联接第35页/共54页第三十六页，共55页。五、螺纹(luwn)联接件的材料和许用应力（一）螺纹(luwn)联接件的材料其它对螺纹有特殊(tsh)要求（如防腐、耐高温）时，应选择有特殊(tsh)性

16、能的材料。一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35、45等受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnSi、15CrVB等螺纹连接件常用材料的力学性能见表7.77.5.2 螺纹连接的许用应力螺栓材料的许用应力和安全系数见表7.8和7.9。第36页/共54页第三十七页，共55页。六、提高螺栓联接(lin ji)强度的措施 螺栓联接的强度(qingd)主要取决于螺栓的强度(qingd)，提高螺栓强度(qingd)有以下几种措施：1.改善(gishn)螺纹牙间的载荷分配a) 悬置螺母 b) 环槽螺母 c)内斜螺母 d)环槽内斜 工作中螺

17、栓牙抗拉伸长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减。第37页/共54页第三十八页，共55页。2.减小螺栓的应力变化(binhu)幅度 受变载荷作用的螺栓，其应力也在一定的幅度内变动，减小螺栓刚度(n d)或增大被联接件刚度(n d)等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。降低(jingd)螺栓刚度 适当增加螺栓长度、减小螺栓光杆直径，也可以在螺母下装弹性元件以降低螺栓刚度。 增大被连接件的刚度 除可以从被连接件的结构和尺寸考虑外，还可以采用刚度较大的金属垫片或不设垫片。 理想方法 同时提高被联接件刚性、降低螺栓刚性第38页/共54页第三十

18、九页，共55页。3.减小应力(yngl)集中加大过渡(gud)处圆角改用退刀槽卸载槽卸载过渡(gud)结构第39页/共54页第四十页，共55页。4.避免(bmin)附加弯曲应力 被联接件支承面不平突起、表面与孔不垂直，使螺栓承受偏心载荷，从而使螺栓杆产生(chnshng)很大的附加弯曲应力。防偏载措施(cush)：第40页/共54页第四十一页，共55页。七、滑动螺旋(luxun)简介 螺旋传动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求(yoqi)的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力的场合。（一）螺旋(luxun)传动的类型传力螺旋举重器、千斤顶、加压螺旋 特点：低速、间

19、歇工作，传递轴向力大、自锁传导螺旋机床进给汇杠传递运动和动力特点：速度高、连续工作、精度高调整螺旋机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。特点：是受力较小且不经常转动 第41页/共54页第四十二页，共55页。（二）螺旋(luxun)传动的结构及材料1.螺母(lum)结构整体螺母不能调整间隙，只能用在轻载且精度要求较低的场合组合螺母对开螺母这种螺母便于操作，一般用于车床溜板箱的螺旋传动中2.螺杆(lu n)结构 通常采用牙型为矩形、提醒或锯齿形的右旋螺纹。特殊情况下也采用左旋螺纹。第42页/共54页第四十三页，共55页。3.材料(cilio)一般螺杆(lu n)的选用原则如下：l高精度传动(chund

20、ng)时多选碳素工具钢l需要较高硬度，可采用铬锰合金钢或者采用65Mn钢l一般情况下可用45、50钢 螺母材料可采用铸造锡青铜，重载低速的场合可选用铸造铝铁青铜，而轻载低速时也可选用耐磨铸铁。第43页/共54页第四十四页，共55页。（一）滚珠(gnzh)丝杠的分类、特点和应用1.滚珠(gnzh)丝杠的分类（1）按用途(yngt)分定位滚珠丝杠传动滚珠丝杠通过旋转角度和导程控制轴向位移量，称P类滚珠丝杠用于传动动力的滚珠丝杠，称为T类滚珠丝杠八、滚动螺旋简介 在螺杆和螺母制建设有封闭循环的滚道，在滚道间填充钢珠，使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，提高传动效率，这种传动称为螺旋传动，又称为滚珠丝杠副

21、。第44页/共54页第四十五页，共55页。（2）按循环(xnhun)方式分（1）内循环(xnhun)滚珠丝杠（2）外循环(xnhun)滚珠丝杠第45页/共54页第四十六页，共55页。2.滚珠(gnzh)丝杠的特点及应用滚珠(gnzh)丝杠的优点滚动摩擦系数小，传动效率高启动扭矩接近运转扭矩，工作较平稳磨损小且寿命长，可用调整装置调整间隙，传动精度与刚度均得到提高不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动滚珠(gnzh)丝杠的缺点结构复杂，制造困难在需要防止逆转的机构中，要加字所机构承载能力不如滑动螺旋传动大第46页/共54页第四十七页，共55页。（二)滚珠丝杠副的特征代号(diho)及标注精度(j

22、n d)等级类型(lixng)(P/T)承载钢珠圈数螺纹旋向公称导程公称直径结构特征预紧方式循环方式第47页/共54页第四十八页，共55页。1、螺纹的类型(lixng)、主要参数、特点及应用2、螺纹联接的主要类型(lixng)及应用场合3、螺栓联接的预紧和防松4、单个螺栓连接的强度计算5、螺栓组结构设计，提高螺纹联接强度的常用措施第48页/共54页第四十九页，共55页。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(lushun)联接

23、 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(ludng)联接第49页/共54页第五十页，共55页。4常用联接的螺纹(luwn)是( )。 A 三角形螺纹(luwn) B 梯形螺纹(luwn) C 锯齿形螺纹(luwn) D 矩形螺纹(luwn)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 紧定螺钉联接第50页/共54页第五十一页，共55页。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(xyo)加工，这是为了 。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(lum)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. 60第51页/共54页第五十