《螺纹联接螺与旋传动.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螺纹联接螺与旋传动.ppt（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 螺纹(screw)联接（screw link） n螺纹(screw)联接（screw link）是利用螺纹(screw)零件构成的联接，这种联接构造简单、拆装方便、工作可靠。由专业工厂大量生产的标准螺纹(screw)联接（screw link）件(也称螺纹(screw)紧固件)，购买方便，成本很低，故得到广泛应用。对螺纹(screw)联接（screw link）的主要工作要求是不松动并有足够的强度(intensity)。n 螺纹(screw)的牙型和主要参数(parameter)见本书第8章82节。常用的联接螺纹(screw)是三角形螺纹(screw)，因为它的螺纹(screw)牙根部
2、较厚，当量摩擦系数较大，所以强度(intensity)较大，自锁性能(self-locking capability)较好。此外，用于联接的螺纹(screw)常用单线、右旋、粗牙标准螺纹(screw)，它的大径即为公称(名义)直径(diameter)。如采用螺纹(screw)M10，即表示大径为10mm的单线、右旋、粗牙、标准的三角形螺纹(screw)，其小径、中径、螺距等可由国家标准(见机械设计(design)手册)中查到。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyri
3、ght 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12螺纹(screw)(screw)的类型(type)和特点Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12普通螺纹(screw)的主要参数(parameter)二、普通螺纹(screw)(comon screw)的主要参数(parameter)大径d即螺纹(screw)的公称直径(diameter)。小径d1常用于联接的强
4、度(intensity)计算。中径d2常用于联接的几何计算。螺距P螺纹(screw)相邻两个牙型上对应点间的 轴(shaft)向距离(distance)。牙型角a螺纹(screw)轴(shaft)向截面内，螺纹(screw)牙型两 侧边的夹角。升角y螺旋(volution)线的切线与垂直于螺纹(screw)轴(shaft)线 的平面间的夹角。线数n螺纹(screw)的螺旋(volution)线数目。导程 (lead)S (lead)螺纹(screw)上任一点沿同一条螺旋(volution)线转 一周所移动的轴(shaft)向距离(distance)，S=nP。升角y的计算式为： Evaluat
5、ion only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12 普通螺纹(screw)的主要参数(parameter)（续）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12单线和多线螺纹(screw)、螺纹(screw)效率和当
6、量摩擦角n螺纹(screw)效率（拧紧螺母时）：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.125.1 联接类型(type)与标准件15.1.1 螺纹(screw)联接（screw link）的类型(type)一、螺纹(screw)联接（screw link）的基本类型(type) 除上述联接的基本类型(type)外，在机器中，还有一些特殊结构(structure)的螺纹(screw)联接（scr
7、ew link）。如：T型槽螺栓(bolt)联接、吊环螺钉联接和地脚螺栓(bolt)联接等。说明 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12联接主要类型(type)n普通螺栓(bolt)（a)、铰制孔螺栓(bolt)(b)、双头螺栓(bolt)(c)和 螺钉(d)联接Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client
8、Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12 5.1.2 螺纹(screw)联接（screw link）用标准联接零件Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力(preload)的大小。通常可采用测力矩扳手或定力矩扳手，对于重要的螺栓(bolt)联接，也可以采用测定螺栓(bolt)
9、伸长的方法来控制预紧力。5.2.1 螺纹(screw)联接（screw link）的预紧和放松螺纹(screw)联接（screw link）的预紧和放松 大多数螺纹(screw)联接（screw link）在装配(assemble)时都需要拧紧，使之在承受工作载荷(load)之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力(preload)。 增强联接的可靠性(reliability)和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。 注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径(diameter)过小(M12)的螺栓(bolt)。预紧力(preload)限制 拧紧后螺纹(screw)联接（
10、screw link）件的预紧应力不得超过其材料(material)的屈服极限ss的80%。v 预紧力(preload)：v 预紧的目的：v 预紧力(preload)的确定原则：v 预紧力(preload)的控制：v 预紧力(preload)和预紧力(preload)矩之间的关系：详细推导 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12 5.2.2 螺纹(screw)联接（screw link）
11、的防松(表5-2,P355)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12螺纹(screw)联接（screw link）的防松(续)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.125.3 螺纹(sc
12、rew)联接（screw link）组的设计(design)15.3. 螺栓(bolt)组联接的设计(design) 在设计(design)螺栓(bolt)组联接时，关键是联接的结构(structure)设计(design)。它是根据被联接件的结构(structure)和联接的用途，确定螺栓(bolt)数目和分布形式。v为了便于加工制造和对称布置螺栓(bolt)，保证联接结合面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计(design)成轴(shaft)对称的简单几何形状。v螺栓(bolt)布置应使各螺栓(bolt)的受力合理。v螺栓(bolt)的排列应有合理的间距、边距。v 为了便于在圆周上钻孔
13、时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓(bolt)数目取成4、5、8等偶数。v避免螺栓(bolt)承受附加的弯曲载荷(load)。说明说明说明5.3.1 螺栓(bolt)组联接的结构(structure)设计(design) 各螺栓(bolt)之间的距离(distance)大小既要保证联接的可靠性(reliability)又要考虑装拆方便，还应留有足够的扳手空间。大多数机械中螺栓(bolt)都是成组使用的。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 200
14、4-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.125.3.2 螺纹(screw)联接（screw link）组的受力分析5.3.2 螺栓(bolt)组联接的受力分析1受横向载荷(load)2受转矩(torque) 3受轴(shaft)向载荷(load)4受倾覆力矩 受力分析的目的：根据联接的结构(structure)和受载情况，求出受力最大的螺栓(bolt) 及其所受的力，以便进行螺栓(bolt)联接的强度(intensity)计算。 受力分析时所作假设：所有螺栓(bolt)的材料(material)、直径(diameter)、长度和预紧力(preload)均相同； 受载后联接接
15、合面仍保持为平面。 受力分析的类型(type)：二、螺栓(bolt)组联接的受力分析螺栓(bolt)组的对称中心与联接接合面的形心重合； Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12受横向载荷(load)的螺栓(bolt)组联接 （1）对于铰制孔用螺栓(bolt)联接（图b），每个螺栓(bolt)所受工作剪力为： （2）对于普通螺栓(bolt)联接（图a） ，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力
16、必须大于或等于横向载荷(load)的要求，有： 式中：z为螺栓(bolt)数目。 图示为由四个螺栓(bolt)组成的受横向载荷(load)的螺栓(bolt)组联接。1受横向载荷(load)的螺栓(bolt)组联接或 Ks为防滑系数，设计(design)中可取Ks =1.11.3。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12受旋转力矩的螺栓(bolt)组联接Evaluation only.Cre
17、ated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12受轴(shaft)向载荷(load)的螺栓(bolt)组联接Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12受反转力矩的螺栓(bolt)组联接Evaluation only.Created
18、with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.125.4 单个螺栓(bolt)的强度(intensity)计算 受拉松螺栓(bolt)联接5.4 单个螺栓(bolt)的强度(intensity)计算 螺栓(bolt)联接的强度(intensity)计算主要与联接的装配(assemble)情况（预紧或不预紧）、外载荷(load)的性质和材料(material)性能等有关。 螺栓(bolt)联接强度(intensity)计算的目的是根据强度(inte
19、nsity)条件确定螺栓(bolt)直径(diameter)，而螺栓(bolt)和螺母的螺纹(screw)牙及其他各部分尺寸均按标准选定。一、松螺栓(bolt)联接强度(intensity)计算二、紧螺栓(bolt)联接强度(intensity)计算1仅受预紧力(preload)的紧螺栓(bolt)联接 2受轴(shaft)向载荷(load)的紧螺栓(bolt)联接3承受工作剪力的紧螺栓(bolt)联接 联接的失效(invalidation)形式：主要是指螺纹(screw)联接（screw link）件的失效(invalidation)。对于受拉螺栓(bolt)，其失效(invalidatio
20、n)形式主要是螺纹(screw)部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。对于受剪螺栓(bolt)，其失效(invalidation)形式可能是螺栓(bolt)杆被剪断或螺栓(bolt)杆和孔壁的贴合面被压溃。详细推导 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12仅受预紧力(preload)的紧螺栓(bolt)联接 仅受预紧力(preload)的紧螺栓(bolt)联接1仅受预紧力(preload)的紧螺
21、栓(bolt)联接预紧力(preload)引起的拉应力：螺牙间的摩擦力(friction force)矩引起的扭转剪应力：强度(intensity)条件：当联接承受较大的横向载荷(load)F时，由于要求F0Ff（f=0.2），即F05F ，因而需要大幅度地增加螺栓(bolt)直径(diameter)。为减小螺栓(bolt)直径(diameter)的增加，可采用减载措施。说明根据第四强度(intensity)理论，螺栓(bolt)在预紧状态下的计算应力: Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile
22、 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12受轴(shaft)向载荷(load)的紧螺栓(bolt)联接单个螺栓(bolt)的强度(intensity)计算2受轴(shaft)向载荷(load)的紧螺栓(bolt)联接 螺栓(bolt)预紧力(preload)F0后，在工作拉力F 的作用下，螺栓(bolt)的总拉力F2 = ?这时螺栓(bolt)的总拉力为： 为使工作载荷(load)作用后，联接结合面间有残余预紧力(preload)F1存在，要求螺栓(bolt)联接的预紧力(preload)F0为：静强度(intensity)条件
23、：式中F1为残余预紧力(preload)，为保证联接的紧密性，应使 F1 0，一般根据联接的性质确定F1的大小。式中：为螺栓(bolt)的相对刚度，其取值范围为 01。详细分析疲劳强度(intensity)校核 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12受轴(shaft)向载荷(load)螺纹(screw)联接（screw link）变形协调图解n螺栓(bolt)刚度 c1=tan1=Fp/
24、1; 被联件刚度 c2=tan2=Fp/2令 F0为螺栓(bolt)的总载荷(load); Fp为预紧力(preload); Fp为残余预紧力(preload)；F为外载荷(load)。 则 1=(F0-Fp)/c1; | 2|=(Fp- Fp)/c2; 1= | 2|; (F0-Fp)/c1= (Fp- Fp)/c2；又 F0= Fp+F ; 可得 F0= Fp+c1/(c1+c2)F ; Fp= Fp +c2/(c1+c2)F Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Cop
25、yright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12受轴(shaft)向载荷(load)螺纹(screw)联接（screw link）(续)n残余预紧力(preload)的推荐值见教材P359。螺栓(bolt)的相对刚度c1/(c1+c2)的推荐值见教材P359表5-5。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12受轴(shaft)向变载荷(load)的螺纹(s
26、crew)联接（screw link）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.125.4.2 铰制孔用螺栓(bolt)连接的强度(intensity)计算单个螺栓(bolt)的强度(intensity)计算3承受工作剪力的紧螺栓(bolt)联接 这种联接是利用铰制孔用螺栓(bolt)抗剪切来承受载荷(load)的。螺栓(bolt)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(bol
27、t)杆则受剪切。螺栓(bolt)杆与孔壁的挤压强度(intensity)条件为：螺栓(bolt)杆的剪切强度(intensity)条件为：式中：F螺栓(bolt)所受的工作剪力，单位为N；d0螺栓(bolt)剪切面的直径(diameter)（可取螺栓(bolt)孔直径(diameter)），单位为mm；Lmin螺栓(bolt)杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm；设计(design)时应使Lmin1.25d0 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004
28、-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12国家标准规定了螺纹(screw)联接（screw link）件的性能等级。螺栓(bolt)、螺柱、螺钉的性能等级分为10级，螺母的性能等级分为 7级。在一般用途的设计(design)中，通常选用4.8级左右的螺栓(bolt)，在重要的或有特殊要求设计(design)中的螺纹(screw)联接（screw link）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(bolt)。5.5 螺纹(screw)联接（screw link）件的材料(material)与许用应力5.5 螺纹(screw)联接（screw link）件的
29、材料(material)与许用应力一、螺纹(screw)联接（screw link）件材料(material)常用的螺纹(screw)联接（screw link）件材料(material)为Q215、Q235、35、45等碳素钢。当强度(intensity)要求高时，还可采用合金钢，如15Cr、40Cr等。性能等级二、螺纹(screw)联接（screw link）件的许用应力1螺纹(screw)联接（screw link）件的许用拉应力2螺纹(screw)联接（screw link）件的许用剪应力和许用挤压应力3螺纹(screw)联接（screw link）件的安全系数说明（被联接件为钢）（被
30、联接件为铸铁） Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.125.5 提高螺纹(screw)联接（screw link）强度(intensity)的措施5.5 提高螺纹(screw)联接（screw link）强度(intensity)的措施以螺栓(bolt)联接为例，螺栓(bolt)联接的强度(intensity)主要取决于螺栓(bolt)的强度(intensity)，因此，提高螺栓(bolt
31、)的强度(intensity)，将大大提高联接系统的可靠性(reliability)。影响螺栓(bolt)强度(intensity)的因素主要有以下几个方面，或从以下几个方面提高螺栓(bolt)强度(intensity)。改善螺纹(screw)牙上载荷(load)分布不均的现象降低影响螺栓(bolt)疲劳强度(intensity)的应力幅减小应力集中的影响采用合理的制造工艺 分析分析分析Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose
32、 Pty Ltd.2003.07.12改善螺牙载荷(load)分布不均现象Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12密封(airproof)方案比较和减小螺栓(bolt)刚度的方法Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose P
33、ty Ltd.2003.07.12第8章 螺旋(volution)传动(power screw)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.128.1 概述8.1.1 螺旋(volution)传动(power screw)的类型(type)和应用传力螺旋(volution)传导螺旋(volution) 调整螺旋(volution)螺旋(volution)传动(power screw)按其螺旋(vo
34、lution)副(helical pair)摩擦性质的不同，又可分为：说明滑动螺旋(volution) 滚动螺旋(volution) 静压螺旋(volution)说明 螺旋(volution)传动(power screw)是利用螺杆和螺母组成的螺旋(volution)副(helical pair)来实现传动的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递动力。螺旋(volution)传动(power screw)按其用途不同，可分为以下三种类型(type): 螺旋(volution)机构在机床的进给机构、起重设备、锻压机械、测量仪器、工具、夹具、玩具及其他工业装备中有着广泛的应用。 螺旋(vo
35、lution)传动(power screw)常见的运动形式有：螺杆转动，螺母移动或螺母固定，螺杆转动并移动。 8.1 概述Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.128.2 螺纹(screw)(略)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011
36、Aspose Pty Ltd.2003.07.128.3 螺旋(volution)传动(power screw)的设计(design)计算n8.3.1 螺旋(volution)副(helical pair)的受力及失效(invalidation)分析n滑动螺旋(volution)受轴(shaft)向拉(压)力和摩擦转矩(torque)，如螺旋(volution)起重器的螺杆受到轴(shaft)向压力F和转矩(torque)T的联合作用 (图8-5)。螺旋(volution)副(helical pair)之间磨损是其主要失效(invalidation)形式，应根据耐磨性计算来确定螺杆的直径(di
37、ameter)、螺距等。对受力较大的传力螺旋(volution)，还应对螺杆及螺母进行强度(intensity)计算。对于长径比很大的螺杆，应校核受压螺杆的稳定性。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.128.3.2 结构(structure)和材料(material)螺旋(volution)传动(power screw)8.3.2 滑动螺旋(volution)的结构(structure)和
38、材料(material)1滑动螺旋(volution)的结构(structure)整体螺母组合螺母剖分螺母螺母结构(structure): 滑动螺旋(volution)的结构(structure)主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构(structure)形式。螺旋(volution)传动(power screw)的工作刚度与精度等和支承结构(structure)有直接关系。 螺杆的材料(material)要有足够的强度(intensity)和耐磨性。螺母的材料(material)除了要有足够的强度(intensity)外，还要求在与螺杆材料(material)相配合时摩擦系数小和耐磨。2滑动螺
39、旋(volution)的材料(material)说明 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.128.3.3 滑动螺旋(volution)副(helical pair)的设计(design)1滑动螺旋(volution)副(helical pair)的设计(design)8.3.3 滑动螺旋(volution)传动(power screw)的设计(design)计算主要失效(invalidat
40、ion)形式: 螺牙的磨损 设计(design)准则：按抗磨损确定直径(diameter)，选择螺距； 校核螺杆、螺母强度(intensity)等。设计(design)方法和步骤：1耐磨性计算 滑动螺旋(volution)的耐磨性计算，主要是限制螺纹(screw)工作面上的压力，其强度(intensity)条件：设计(design)公式：令则得：一般值越大，螺母越厚，螺纹(screw)工作圈数越多。式中:30锯齿形螺纹(screw)矩形和梯形螺纹(screw)螺纹(screw)工作高度 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.
41、5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12滑动螺旋(volution)副(helical pair)的设计(design)(续)滑动螺旋(volution)副(helical pair)的设计(design)(续) 依据计算出的螺纹(screw)中径，按螺纹(screw)标准选择合适的直径(diameter)和螺距。验算：若不满足要求，则增大螺距。对有自锁性要求的螺旋(volution)传动(power screw)，应校核自锁条件：2螺杆的强度(intensity)计算 对于受力比较大的螺杆，需
42、根据第四强度(intensity)理论求出危险截面的计算应力：螺杆的强度(intensity)条件：式中，F为螺杆所受的轴(shaft)向压力（或拉力），T为螺杆所受的扭矩， Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12滑动螺旋(volution)副(helical pair)的设计(design)(续)滑动螺旋(volution)副(helical pair)的设计(design)(续)3螺
43、母螺牙的强度(intensity)计算螺牙上的平均压力为：F/u4螺母外径与凸缘的强度(intensity)计算5螺杆的稳定性计算详细说明详细说明 对于支撑螺母，需要校核螺母本体的强度(intensity)。 对于长径比较大的受压螺杆，需要校核压杆的稳定性，要求螺杆的工作压力F要小于临界载荷(load)Fcr传力螺旋(volution)传导螺旋(volution)精密螺杆或水平安装其危险截面 a a 的剪切强度(intensity)条件和弯曲强度(intensity)条件分别为： Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 C
44、lient Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.128.4 .1 滚动螺旋(volution)简介Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.128.4.2 静压螺旋(volution)传动(power screw)简介Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2003.07.12
