机械设计--JXSJ5螺纹连接

1、第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动第5章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接的基本知识螺纹连接的预紧与防松单个螺栓连接的强度计算 螺栓组联接的设计与受力分析 螺纹连接件的材料和许用应力 提高螺栓联接强度的措施 滑动螺旋传动简介 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动一、螺纹的类型和应用 1 1、按螺纹的位置，螺纹分为内螺纹和外螺纹，二者、按螺纹的位置，螺纹分为内螺纹和外螺纹，二者共同组成螺纹副用于联接和传动。共同组成螺纹副用于联接和传动。（一）螺纹的类型第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动螺纹旋向判断螺纹旋向判断 旋向旋向(螺旋线方向螺旋线方向)：常用右旋，常用右旋

2、， 特殊要求时用左旋特殊要求时用左旋 旋向判断旋向判断: (1)轴线垂直放，右边高轴线垂直放，右边高右旋右旋 左左边高边高左旋左旋 (2)右手右手旋，前进旋，前进右旋右旋 左左手手旋，前进旋，前进左旋左旋 2 2、按螺旋线绕行方向，螺纹可分为左旋螺纹和右旋螺纹、按螺旋线绕行方向，螺纹可分为左旋螺纹和右旋螺纹第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 3 3、按螺旋线的数目，螺纹可分为单线螺纹（、按螺旋线的数目，螺纹可分为单线螺纹（n=1=1）、）、双线双线螺纹（螺纹（n=2=2）和多线螺纹（和多线螺纹（n22）第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 4 4、按牙型，螺纹可分为、

3、按牙型，螺纹可分为三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹主要用于联接主要用于传动第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动锯齿形螺纹锯齿形螺纹三角形螺纹三角形螺纹矩形螺纹矩形螺纹梯形螺纹梯形螺纹第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 d2 （二）（二） 主要参数主要参数 大径大径d、D：最大直径最大直径公称直径公称直径 小径小径d1：外螺纹的危险剖面直径外螺纹的危险剖面直径 强度直径强度直径 中径中径d2、D2：假想直径，牙型沟槽假想直径，牙型沟槽宽与牙的宽度相等宽与牙的宽度相等 计算直径计算直径 螺距螺距P：相邻两牙轴向距离相邻两牙轴向距离 导程导程S：同一条螺纹线的相邻两牙间

4、同一条螺纹线的相邻两牙间的轴向距离，的轴向距离，S = nP 接触高度接触高度h：旋合接触面的径向高度旋合接触面的径向高度 升角升角 ：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角 牙型角牙型角a a ：螺纹两侧边的夹角螺纹两侧边的夹角d1D, dSP第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动（三）常用螺纹的特点及应用管螺纹矩形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

5、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。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动1.螺栓联接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，可多个装拆，应用较广。主要用于被连

6、接件不厚、通孔、经常拆卸的场合。（一）螺纹联接的基本类型二、螺纹联接的类型和标准连接件螺纹余留长度l1，0.30.5d（静载荷）或0.75d（变载荷）或d（冲击载荷）螺纹伸出长度a，0.20.3d；螺栓轴线到连接件边缘e=d+（36）mm；d0=1.1d第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动b) 铰制孔螺栓联接装配后无间隙，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.第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 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

7、拆卸场合。2.双头螺柱联接拧入深度Hd（钢或青铜） 铸铁H=（1.251.5）d 铝合金H=（1.52.5）d第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动3.螺钉联接适用于被联接件之一较厚、盲孔、不经常装拆且受力不大的场合。拧入深度Hd（钢或青铜） 铸铁H=（1.251.5）d 铝合金H=（1.52.5）d第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动4.紧定螺钉联接 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，可传递不大的轴向力或扭矩。紧定螺钉联接地脚螺栓联接 吊环螺钉接第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动（二）标准螺纹联接件 通用螺纹紧固件已标准

8、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都已标准化，设计时可根据有关标准选用。1.螺栓 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。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动2.双头螺柱 两端带螺纹， 分A型（有退刀槽）和B型（无退刀槽）。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动3.螺钉 与螺栓区别：要求螺纹部分直径较粗；要求全螺纹。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动4.紧定螺钉锥 端适于零件表面硬度较低不常拆卸场合。 平 端接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适

9、于经常拆卸的场合。 圆柱端压入轴上凹坑中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动5.六角螺母 按厚度分为标准、薄型两种，精度与螺栓对应，分A、B、C三级，分别与同级别的螺栓配用。6.圆螺母： 圆螺母与带翅垫圈配用，螺母带有缺口，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.第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动7.垫圈 垫圈放在螺母与被连接件之间，保护支承面。分平垫和斜垫两者。斜垫用于倾斜的支承面。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动三、螺纹联接的预紧 一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，以增强联接的可

10、靠性、紧密性和防松能力。 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。0101(0.6 0.7)(0.5 0.6)ssFAFA碳素钢螺栓：合金钢螺栓：第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 螺母拧紧时螺母拧紧时预紧力预紧力F0 拧紧阻力矩拧紧阻力矩 T 的大小：的大小： 螺旋副间摩擦力矩螺旋副间摩擦力矩 T1 ： 螺母与支承面间摩擦力矩螺母与支承面间摩擦力矩 T2：螺栓螺栓预紧拉力预紧拉力F F0 0被联接件被联接件预紧压力预紧压力F F0 0施加在扳手上的力施加在扳手上的力FT21TTT210tan()2vdTF330020220013eDdT

11、f FDdTF0F0LFTTTT 21T1T2当量摩擦角varctan1.155vf第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动控制控制拧紧力矩拧紧力矩的的扳手扳手 定力矩扳手定力矩扳手 测力矩扳手测力矩扳手第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动控制控制拧紧力拧紧力臂臂 选择扳手长度选择扳手长度第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动1、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 。（1）三角形螺纹；（2）梯形螺纹；（3）锯齿形螺纹；（4）矩形螺纹；2、在常用的螺纹联接中，自锁性最好的螺纹是 。（1）三角形螺纹；（2）梯形螺纹；（3）锯齿形螺纹；（4）矩形螺纹；3、当两个被

12、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）紧定螺钉联接；4、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，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；4123第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动5、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；6、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如 。（1）增加拧紧力；（2）增加扳手力臂； （3）使用测力矩扳手或定力矩扳手；7、螺纹联接预紧的目的

13、之一是 。（1）增强联接的可靠性和紧密性；（2）增加被联接件的刚性； （3）减小螺栓的刚性；8、有一汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在02Mpa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为 。（1）对称循环变应力；（2）脉动循环变应力； （3）非对称循环变应力；（4）非稳定循环变应力；2313第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动54 螺栓联接的防松 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。 常用的防松方法摩

14、擦防松机械防松破坏螺旋副运动关系防松 防松原理：消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动1.摩擦防松 双螺母弹簧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第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动槽形螺母与开口销止动垫片2.机械防松圆螺母与带翅垫圈第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动串联钢丝3、其它方法防松如端铆防松、冲点防松、点焊防松、粘合防松、串联钢丝防松第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动5 55 5螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计在

15、设计螺栓组连接时，关键是连接的结构设计。它是根据被连接件的结构和连接的用途，确定螺栓数目和分布形式。为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通常连接接合面的几何形状都设计合面受力均匀，通常连接接合面的几何形状都设计成成一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计基本原则：基本原则：大多数机械中螺栓都是成组使用的。大多数机械中螺栓都是成组使用的。轴对称的简单几何形状轴对称的简单几何形状 圆形圆形 圆环形圆环形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动螺栓布置应使各螺栓的受力合理螺栓布置应使

16、各螺栓的受力合理FF(1) 对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均；成排地布置个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均； 合理不合理(2)当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近连接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。连接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 dhD螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间(3)当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时

17、，采用抗当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗 剪零件来承受横向载荷。剪零件来承受横向载荷。 60CCEE60扳手空间的尺寸见有关标准。AB第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动对于压力容器等紧密性要求较高的重要连接。螺栓的间距不大于下表对于压力容器等紧密性要求较高的重要连接。螺栓的间距不大于下表所推荐的取值。所推荐的取值。t0 螺栓间距t0工作压力/MPa7d 5d 4.5 4d 3.5 3d t0 /mm 1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 d为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分为了便于在圆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

18、成布在同一圆周上的螺栓数目取成 4、6、8等偶数。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 支承面倾斜支承面倾斜采用凸台或沉孔结构采用凸台或沉孔结构 支承面不平支承面不平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切削加工支承面切削加工支承面支承面倾斜支承面倾斜 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动二、螺栓组连接的受力分析二、螺栓组连接的受力分析受力分析的目的受力分析的目的: : 根据连接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所根据连接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所受的

19、力，以便进行螺栓连接的强度计算。受的力，以便进行螺栓连接的强度计算。受力分析时所作假设受力分析时所作假设: : (1) (1)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； (3)(3)受载后连接接合面仍保持为平面。受载后连接接合面仍保持为平面。受力分析的类型：受力分析的类型：(2)(2)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；受转矩受转矩受横向载荷受横向载荷受轴向载荷受轴向载荷受倾覆力矩受倾覆力矩M第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动（1）对于铰制孔用螺栓连接，每个螺栓所受工作剪力为）对于铰制孔用螺栓连

20、接，每个螺栓所受工作剪力为（2）对于普通螺栓连接）对于普通螺栓连接 ，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有等于横向载荷的要求，有式中式中 z z为螺栓数目。为螺栓数目。 图示为由四个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组连接。1 1受横向载荷受横向载荷的螺栓组连接的螺栓组连接zFF0SfFziK FKs为防滑系数，设计中可取为防滑系数，设计中可取Ks =1.11.3。 铰制孔螺栓铰制孔螺栓FFFF 普通螺栓S0K FFfzi或或第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 TO O采用普通螺栓和铰制孔用螺栓组成的螺栓组受转矩

21、时的受力情况是不同的。2受转矩的螺栓组连接受转矩的螺栓组连接01020zsF frF frF frK T1,zi iiFrT采用普通螺栓，是靠连接预紧后在接合采用普通螺栓，是靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。maxmax,iiFFrrm axm ax21ziiTrFrS01ziiK TFfrTrmaxFmaxr1f F0f F0r2riFi假设底板受载仍为平面，剪切力与距离r的比值为常数,iiFK r第第5章章 螺纹连接

22、与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 D3受轴向载荷的螺栓组连接受轴向载荷的螺栓组连接若作用在螺栓组上轴向总载荷若作用在螺栓组上轴向总载荷F F 作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为组的对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为通常，各个螺栓还承受预紧力通常，各个螺栓还承受预紧力F0的作用，的作用，当连接要有保证的残余预紧力为当连接要有保证的残余预紧力为F1时，每个螺时，每个螺栓所承受的总载荷栓所承受的总载荷F2为为zFF=F2 = F1 + FpFFF第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动

23、 4受倾覆力矩的螺栓组连接受倾覆力矩的螺栓组连接 倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已被拧紧并承受预紧力F0且被拉伸，地基有均匀的压缩。在作用M后，接触面绕0-0线转动一个角度，左边的地基被放松，而螺栓被进一步拉伸；右边的螺栓被放松，而地基被进一步压缩。单个螺栓拉力产生的单个螺栓拉力产生的力矩为力矩为F1F0 F0 p ( F 0引起引起)F2mp2( F1m引起引起)p1( F1引起引起)LiLmaxOOxxOMMMi=Fi Li iimaxmax=rFrF假设底板受载仍为平面，则螺栓受力与螺栓中心到螺栓组排列中心的距离成正比。ii=rKF螺栓承受的载

24、荷与距离成正比螺栓承受的载荷与距离成正比 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动单个螺栓的受力分析单个螺栓的受力分析1ziiiMF L未加倾覆力矩时。未加倾覆力矩时。Mi=0施加倾覆力矩施加倾覆力矩M时，时，作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡，即平衡，即iiLFLFmaxmax由：iiLLFFmaxmax求得最大工作载荷ZiLMLF12imaxmax第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动0PmaxPzFMAW00minPWMAzF为防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，要求为防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，要求连

25、接接合面材料的许用挤压应力材料 钢 铸铁 混凝土 砖(水泥浆缝) 木材p(MPa) 0.8 S (0.40.5)B 2.03.0 1.52.0 2.04.0第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动56 螺纹联接的强度计算 单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。 根据联接的的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓，两者失效形式是不同的。 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。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动（一）受拉螺

26、栓联接1.松螺栓联接强度条件：设计公式：421dFAF41Fd d1计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动2.紧螺栓联接（1）只受预紧力紧螺栓联接螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。螺栓危险截面上的拉伸应力为4210dF螺栓危险截面上的扭转剪切应力为0213311tan()/ 21616vFdTdd第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 对于常用的单线、三角形螺纹的普通螺栓，简化处理得,根据第四理论，可求出计算应力ca为222233(0.5 )1.3ca因此，强度条件为：1.3 ca即43 . 1210dF设计公式为3 . 140

27、1Fd0.5第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动（2）受轴向外载荷的紧螺栓联接 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。螺栓内部危险截面上同样既有拉应力s，又有扭转剪应力 。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动强度条件: 设计公式:式中F2为螺栓受载后所受的轴向总拉力(N)，F为单个螺栓的轴向载荷, F1为残余轴向预紧力2211.3 / 4Fd214 1.3 Fd F2=F+ F1有密封要求时 F1 =（1.51.8）F 一般联接 F1 =（0.20.6）F 载荷稳定 F1 =（0.61.0）F 载荷不稳定地脚螺栓联接 F1 F第第5章章 螺纹连接与

28、螺旋传动螺纹连接与螺旋传动（3）受剪切螺栓联接 螺栓受载前后不需预紧，横向载荷靠螺栓杆与螺栓孔壁之间的相互挤压传递。挤压强度条件剪切强度条件0minppFd L20 / 4FdFF第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动57 螺纹联接件的材料和许用应力（一）螺纹联接件的材料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。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5-8、9（二）螺纹连接的许用应力螺栓材料的

29、许用应力和安全系数见表5-10。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动58 提高螺栓联接强度的措施 螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺栓强度有以下几种措施：1.改善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 工作中螺栓牙受拉伸长，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。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动2.减小螺栓的应力变化幅度 受变载荷作用的螺栓，其应力也在一定的幅度内变动，减小螺栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。降低螺栓刚度 适当增加螺栓长度

30、、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、降低螺栓刚性第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动3.减小应力集中加大过渡处圆角改用退刀槽卸载槽卸载过渡结构第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动4.避免附加弯曲应力 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，从而使螺栓杆产生很大的附加弯曲应力。防偏载措施：第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用一、螺旋传动的类型和应用调整螺旋调整螺旋

31、静压螺旋静压螺旋类类型型运动形式有运动形式有5 59螺旋传动螺旋传动螺母固定，螺杆转动并移动螺母固定，螺杆转动并移动 螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动的。作用：回转运动作用：回转运动 直线运动，同时传递动力。直线运动，同时传递动力。螺杆转动，螺母移动螺杆转动，螺母移动 溜板溜板 按用按用途分途分传力螺旋传力螺旋传导螺旋传导螺旋滑动螺旋滑动螺旋滚动螺旋滚动螺旋按摩擦按摩擦性质分性质分传递动力传递动力 传递运动传递运动, ,要求精度高要求精度高调整相对位置调整相对位置应用实例为车床刀架溜板第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 调整螺旋调整螺旋调整螺旋调整螺旋第第5章章 螺

32、纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动机床的进给机构机床的进给机构 应用实例应用实例: 机床的进给机构、起重设备（千机床的进给机构、起重设备（千斤顶）斤顶） 、锻压机械、锻压机械(压力机压力机)、测、测量仪器（千分尺）、夹具、玩量仪器（千分尺）、夹具、玩具、机器人及其他工业装备中。具、机器人及其他工业装备中。 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动应用实例应用实例 起重设备（起重设备（千斤顶千斤顶）锻压机械锻压机械(压力机压力机) 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动应用实例应用实例 工件夹紧装置(锯床) 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动应用实例应用实例 钳工

33、虎钳钳工虎钳 千分尺千分尺 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动整体螺整体螺母母组合螺组合螺母母剖分螺剖分螺母母螺母结构螺母结构 组合螺母组合螺母 调整楔快调整楔快固定螺钉固定螺钉调整螺钉调整螺钉二、滑动螺旋的结构和材料二、滑动螺旋的结构和材料 滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。螺旋传滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系。动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系。1. 结构结构 剖分螺母剖分螺母第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 螺旋副材料要求：足够的强度、耐磨性、摩擦因子小螺旋副

34、材料要求：足够的强度、耐磨性、摩擦因子小2. 滑动螺旋的材料滑动螺旋的材料螺杆材料螺杆材料: : Q257、45、50钢，或钢，或T12、40Cr、65Mn 螺母材料螺母材料: : ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuAl10Fe3.螺杆螺杆- -螺母材料螺母材料 滑动速度滑动速度 m/min m/min 许用压力许用压力/MPa/MPa 摩擦因子摩擦因子 低速低速 181825 25 3 11 3 1118 18 6 61212 7 710 10 1515 1 12 淬火钢青铜淬火钢青铜 钢青铜钢青铜 钢铸铁钢铸铁 钢钢钢钢 6 61212 10 1013 0.060.08

35、 2.42.4 13 1318 6 61212 4 47 低速低速 7.57.513 0.11 0.110.170.17 0.080.080.1 0.120.120.15 滑动螺旋副材料的许用压力滑动螺旋副材料的许用压力pp及摩擦因子及摩擦因子 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 三、滑动螺旋传动的设计计算三、滑动螺旋传动的设计计算承受载荷承受载荷: 转矩、轴向力转矩、轴向力 设计准则：按耐磨损确定直径，选择螺距设计准则：按耐磨损确定直径，选择螺距校核螺杆、螺母强度等。校核螺杆、螺母强度等。主要失效形式主要失效形式: 螺牙的磨损螺牙的磨损滑动螺旋副材料的许用应力滑动螺旋副材料的许

36、用应力许用应力许用应力/MPa螺旋副材料螺旋副材料螺杆螺杆 钢钢 /(35)螺母螺母青铜青铜 4060 3040铸铁铸铁 4555 40钢钢 (0.10.2) 0.6 b 注：注：1) s 为材料的屈服极限；为材料的屈服极限； 2)载荷稳定时，许用应力取大值。载荷稳定时，许用应力取大值。第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动对螺旋传动的要求对螺旋传动的要求: : 强度足够强度足够, , 耐磨耐磨, , 摩擦因子小摩擦因子小. .螺杆材料螺杆材料: : Q257、45、50钢，或钢，或T12、40Cr、65Mn螺母材料螺母材料: : ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZC

37、uAl10Fe3。失效形式失效形式: : 磨损磨损 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它失效一一校核。耐磨性计算耐磨性计算校核公式：校核公式：影响磨损的原因很多，目前还没有完善的计算方法，通常是限制螺纹接触处的压强。p = p d2 huFF为轴向力；为轴向力； u为参加接触的螺纹圈数；为参加接触的螺纹圈数； d2为螺纹中为螺纹中径；径；h h为螺纹的工作高度；为螺纹的工作高度； p p 为许用压强。为许用压强。速度速度v4 精密螺杆或水平安装精密螺杆或水平安装螺杆的稳定性条件为螺杆的稳定性条件为螺杆长度系数，由下表确定。螺杆长度系数，

38、由下表确定。I 为螺杆危险截面的惯性矩 l(2)当螺杆一端以螺母支承时，当螺杆一端以螺母支承时， l 取从螺取从螺母中部到另一支点上的距离。母中部到另一支点上的距离。l 为螺杆的工作长度为螺杆的工作长度:(1) 当螺杆两端支承时，当螺杆两端支承时， l 取两支点间的取两支点间的距离；距离；lcrscSFSSF2cr2,()E IFl4164dI 第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动(1)若采用滑动支承时，则以轴承长度若采用滑动支承时，则以轴承长度l0与直径与直径d0的比值来确定：的比值来确定： l0 / d0 3 为固定支承。为固定支承。(3) 若以剖分螺母作为支承时，可作为不完全

39、固定支承。若以剖分螺母作为支承时，可作为不完全固定支承。(2) 若以整体螺母作为支承时，仍按上述方法确定。但取若以整体螺母作为支承时，仍按上述方法确定。但取 l /H 判断螺杆端部支承情况的方法：判断螺杆端部支承情况的方法：(4) 若采用滚动轴承支承，且有径向约束时，可作为铰支；若采用滚动轴承支承，且有径向约束时，可作为铰支； 有径向和轴向约束时，可作为固定支承。有径向和轴向约束时，可作为固定支承。螺杆长度系数螺杆长度系数两端支承情况两端支承情况 长度系数长度系数 两端固定两端固定 0.50一端固定，一端不完全固定一端固定，一端不完全固定 0.60一端铰支，一端不完全固定一端铰支，一端不完全固定 0.70两端不完全固定两端不完全固定 0.75两端铰支两端铰支 1.00一端固定，一端自由一端固定，一端自由 2.0第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动临界载荷临界载荷F Fcrcr与材料、螺杆长细比与材料、螺杆长细比=l / i 有关。有关。（1 1）当）当100100时时, , 临界载荷为临界载荷为Fcr = N(l)22EIi 螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=d12/4则则 i = I/A =d1/4E螺杆的弹性模量螺杆的弹性模量, ,对于钢对于