第五章螺纹联接和螺旋传动课件

联接的分类动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。静联接可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。例如：铆接、焊接等。过盈联接第二篇联接第5章螺纹联接和螺旋传动螺纹的形成§5－1螺纹参数d2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。螺纹一、螺纹的类型和应用按平面图形的形状分：三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹等。按应用可分：联接螺纹和传动螺纹按几何参数可分：公英制螺纹；粗细牙螺纹；左右旋螺纹；单线及多线螺纹。按螺纹的位置分：内外螺纹。按母体形状分：圆柱螺纹和圆锥螺纹。二、螺纹的主要参数

大径d，小径d1，中径d2线数n，螺距P，导程S升角牙型，牙型角α、牙侧角β§5-2螺纹联接的类型和标准联接件一、螺纹联接的基本类型1.螺栓联接：普通螺栓联接：应用广泛，两被联接件不太厚，便于从两边装配。铰制孔用螺栓联接：受横向载荷。2.双头螺栓联接：常拆卸。3.螺钉联接：被联接件之一较厚，不常拆卸。螺栓联接螺柱联接螺钉联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接螺栓联接4.紧定螺钉联接

地脚螺栓

吊环螺栓T形槽螺栓

二、标准螺纹联接件（查阅手册）

螺栓：也应用于螺钉联接双头螺柱：螺钉、紧定螺钉：头部和尾部形状螺母：外形垫圈：形状和作用§5-3螺纹联接的预紧对M12以下的螺栓，应注意控制预紧力，以防过载拉断。一、拧紧力矩支撑面摩擦半径fc——螺母与被联接件支承面之间的摩擦系数（一）预紧的目的1.提高联接的紧密性2.防止联接松动3.提高联接件强度

控制预紧力的方法控制应力或应变控制拧紧力臂控制拧紧力矩控制拧紧力矩螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动。以防止联接的松动，影响正常工作。螺纹联接的防松按工作原理可分为三类（P68表5-3）：

1.摩擦防松2.直接锁住（机械防松）3.不可拆卸防松（铆冲；粘接；焊接）§5-4螺纹联接的防松摩擦防松

弹簧垫圈防松自锁螺母防松对顶螺母防松2.机械防松止动垫片防松止动垫片防松串联钢丝防松3.不可拆卸

焊接铆冲§5-5螺栓联接的强度计算螺栓联接大多工作之前应预紧，称为紧螺栓联接；螺栓联接设计计算的一般步骤：螺栓组受力和失效分析找出受力最大的螺栓；单个螺栓受力和失效分析单个螺栓强度计算确定螺栓的尺寸（直径、长度）。失效分析：普通螺栓主要为螺纹部分的断裂、螺纹的压溃和剪断、磨损滑扣；螺栓组和单个螺栓的失效有联系又有区别。

受力分类仅受预紧力作用的螺栓受预紧力和工作载荷作用的螺栓紧螺栓松螺栓紧螺栓铰制孔用螺栓联接受轴向载荷螺栓联接受横向载荷螺栓联接

普通螺栓联接一、松螺栓联接的计算1.受载荷形式—轴向拉伸2.失效形式—螺栓拉断3.计算4.螺栓材料和许用应力5.查手册确定d，及其它有关尺寸。二、紧螺栓联接

1.受横向工作载荷的螺栓强度

（1）普通螺栓联接

（2）铰制孔用螺栓联接两种情况的工作原理不同！（1）普通螺栓联接单个螺栓受力螺栓组受力减载装置（2）铰制孔螺栓联接失效形式：压溃、剪断。2.受轴向工作载荷的螺栓联接单个螺栓的受力：预紧力F0

工作力F?单个螺栓的总拉力：F2＝F0+FFp图5-15载荷与变形的示意图受力变形线图受预紧力受工作载荷后F1——残余预紧力用上式计算螺栓的总拉力时，防止受载后接合面产生缝隙，残余预紧力可参考：紧密性有冲击不稳定载荷稳定地脚螺栓1.5~1.8F1.0~1.5F0.6~1.0F0.2~0.6FF所以：用式（5-18）计算螺栓的总拉力时，螺栓的相对刚度可参考P74；为降低螺栓的受力，提高承载能力应使螺栓的相对刚度值尽量小些，取较硬的垫片。

——相对刚度§5-6螺栓组联接的设计1.被联接件形状应简单对称；2.根据载荷，合理布置螺栓位置；受力矩作用时应适当远离对称轴；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，以免载荷分布过于不均3.布置螺栓应留有合理的间距、边距，方便装配压力容器的螺栓间距（P77表5-5）普通螺栓联接4.分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4、6、8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同。5.避免螺栓承受附加的弯曲载荷。

(二)螺栓组联接的受力分析螺栓组受力和失效分析找出受力最大的螺栓1．受横向载荷的螺栓组联接两种情况的工作原理不同！

2.受转矩的螺栓组联接（1）普通螺栓联接（2）铰制孔用螺栓联接变形量越大，则工作剪力越大

3.受轴向载荷的螺栓组联接每个螺栓所受的轴向载荷为

F0

4.受倾覆力矩的螺栓组联接假定底板为刚体，倾覆力矩作用在螺栓组的联接形心受载后绕O—O转动仍保持平面在M的作用下，左侧螺栓拉力增大；右侧螺栓拉力减小而地面压力增大失效分析：1.螺栓拉断；2.底板左侧出现间隙；3.底板右侧压溃。

螺栓所受的工作拉力与距离成正比在翻转力矩作用下，接合面挤压应力分布图受翻转力矩前，接合面挤压应力分布图底板受力分析Fp

接合面的强度计算受复合载荷的螺栓组联接横向荷载+轴向载荷+翻转力矩受复合载荷的螺栓组联接横向载荷+旋转力矩受复合载荷的螺栓组联接计算时应求出受力最大螺栓的受力§5-7螺纹联接件的材料和许用应力（自学）

1.降低螺栓总拉伸载荷的变化范围螺栓的总拉力与螺栓和被联接件的刚度有关，减小螺栓刚度或增大被联接件刚度都能降低应力幅。

§5-8提高螺纹联接强度的措施腰状杆螺栓和空心螺栓减小螺栓的刚度汽缸采用密封环密封，增加被联接件的刚度2.改善螺纹牙载荷分布不均的现象第一圈螺纹承担约三分之一的载荷

采用均载螺母

3.减小应力集中圆角和卸载结构4.避免附加应力结构上：凸台、沉头座、斜面垫圈、球面垫圈5.采用合理的制造工艺冷镦螺栓头部和滚压螺纹；表面硬化工艺：氮化；氰化；碳氮共渗等处理；§5-9螺旋传动一.螺旋传动的特点

1.传动比大，能得到较大的轴向推力；2.精度高，能准确地调整直线运动的距离和位置；3.易实现自锁；4.效率较低，适于中小功率传动

二.螺旋传动的应用功能特点传力螺旋以传递动力为主，受力大，速度低，间歇工作，通常要求自锁。传导螺旋以传递运动为主，要求较高的运动速度和精度，调整螺旋承载小，工作时间短，有些要求较高的调整精度，有些要求较高的调整速度。

三.螺旋传动的类型螺杆转动并移动，螺母固定：千斤顶螺杆转动，螺母移动：机床进给机构；螺母转动并移动；螺母转动，螺杆移动。

§5-9螺旋传动（一）螺旋传动的类型和应用结构复杂，空间占用大车床改拉床直线旋转结构简单，调整精度低显微镜高度调整固定旋转直线空间占用小结构复杂机床进给旋转直线结构简单，空间占用大千斤顶，千分尺旋转直线固定特点应用螺杆螺母

按螺旋副的摩擦可分为：摩擦阻力小，传动效率高，结构复杂，需要专门的液压系统供油。静压螺旋摩擦阻力小，传动效率高，结构复杂，滚动螺旋结构简单，便于制造，易于自锁，摩擦阻力大，效率低，磨损快，滑动螺旋特点摩擦性质镗刀差动螺旋微调结构.正、反螺旋快速调整结构（二）滑动螺旋的结构和材料1、滑动螺旋的结构

整体螺母：结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的螺旋中使用。

组合螺母或剖分螺母：对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除铀向间隙和补偿旋合螺纹的磨损，避免反向传动时的空行程，常采用组合螺母或剖分螺母。滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形。其中以梯形和锯齿形螺纹应用最广。螺杆常用右放螺纹，只有在某些特殊的场台，如车床横向进给丝杠，为了符合操作习惯，才采用左旋螺纹。传力螺旋和调整螺旋要求自锁时，应采用单线螺纹。对于传导螺旋，为了提高其传动效率及直线运动速度，可采用多线螺纹(线数n=3~4，甚至多达6)。2．螺杆和螺母的材料

螺杆材料要有足够的强度和耐磨性。螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦系数小和耐磨。（三）滑动螺旋传动的设计计算

滑动螺旋工作时，主要承受转矩及轴向拉力(或压力)的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。其失效形式主要是螺纹磨损。因此，滑动螺旋的基本尺寸(即螺杆直径与螺母高度)，通常是根据耐磨性条件确定的。其它失效形式对于受力较大的传力螺旋，还应校核螺杆危险截面以及螺母螺纹牙的强度，以防止发生塑性变形或断裂；对于要求自锁的螺杆应校核其自锁性；对于精密的传导螺旋应校核螺杆的刚度(螺杆的直径应根据刚度条件确定)，以免受力后由于螺距的变化引起传动精度降低；对于长径比很大的螺杆，应校核其稳定性，以防止螺杆受压后失稳；对于高速的长螺杆还应校核其临界转速，以防止产生过度的横向振