《机械设计》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 螺纹联接与螺旋传动

第五章螺纹联接与螺旋传动 §5-0引言 §5-1螺纹 §5-2螺纹联接 §5-3单个螺栓联接的强度计算 §5-4螺栓组联接受力分析与计算 §5-5提高螺栓联接强度的措施 §5-6螺旋传动

第五章 螺纹联接与螺旋传动 §5-1 螺纹 §5-2 螺纹联接 §5-3 单个螺栓联接的强度计算 §5-6 螺旋传动 §5-5 提高螺栓联接强度的措施 §5-4 螺栓组联接受力分析与计算 §5-0 引言

NWI 85-0弓 言 由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因,机器中很 多零件需要彼此联接。机械零件之间的联接分为: 静联接:被联接件之间相互完全固定。 动联接:被联接件之间能产生一定的相对运动。例如:运动副。 本课程介绍的联接主要是静联接。 ■联接的类型: 螺纹联接 可拆联接键联接、花键联接、销联接 联接过盈联接 弹性环联接等 (介于两者之间) 铆接 不可拆联接 焊接 粘接

引言 §5-0 引 言 由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很 多零件需要彼此联接。 机械零件之间的联接分为： 被联接件之间相互完全固定。 被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。 静联接： 动联接： 本课程介绍的联接主要是静联接。 联接的类型： 螺纹联接 键联接、花键联接、销联接 弹性环联接等 铆接 焊接 粘接 联接 可拆联接 不可拆联接 过盈联接 （介于两者之间）

NNM§51螺纹 、螺纹的主要参数 大径d一一是螺纹的公称直径 小径d1--常用于强度计算。 ddd 中径d2--常用于几何计算 王P 线数n-一螺纹的螺旋线数目。 h 螺距P一一相邻两螺纹牙上对应点 间的轴向距离。 导程S一一沿螺纹上同一条螺旋线 转一周所移动的轴向距离,S=nP。 牙型角α一一在轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角 牙型斜角β一一在轴向截面内,螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂 线之间的夹角

§5-1 螺纹 §5-1 螺 纹 一、螺纹的主要参数 大径d －－是螺纹的公称直径。 小径d1－－常用于强度计算。 中径d2－－常用于几何计算。 螺距P －－相邻两螺纹牙上对应点 间的轴向距离。 导程 S －－沿螺纹上同一条螺旋线 转一周所移动的轴向距离，S = nP。 线数 n －－螺纹的螺旋线数目。 牙型角a－－在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。 牙型斜角β－－在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂 线之间的夹角。 

NWI 螺纹您 螺纹升角ψ-一螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 s nP tan 二、螺纹的类型 螺纹分为外螺纹 圆柱螺纹 左旋 内螺纹 圆锥螺纹 右旋常用右旋 普通螺纹:效率低,易自锁,多用于联接。 按牙型的不同分为 矩形螺纹 梯形螺纹效率较高,主要用于螺旋传动 (详见表5-1) 锯齿形螺纹 详细介绍 此外,还有管螺纹:主要用于管路的联接

螺纹的类型 螺纹升角y－－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 螺 纹 π 2 π 2 tan d nP d S y = = 二、螺纹的类型 螺纹分为 外螺纹 内螺纹 圆柱螺纹 圆锥螺纹 左旋 右旋 常用右旋 效率较高，主要用于螺旋传动 此外，还有 管螺纹： 主要用于管路的联接。 按牙型的不同分为 普通螺纹： 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 （详见表5－1） 效率低，易自锁，多用于联接。 详细介绍

NWI 85-2螺纹联接 、螺纹联接的基本类型 )螺栓联接「受故螺联(普通螺径联 受剪螺栓联接(铰制孔用螺栓联接) 2)双头螺柱联接 (详见表5-2)详细说明→ 3)螺钉联接 4)紧定螺钉联接 螺栓、螺柱、螺钉、螺母等称为螺纹联接件。在机械制造中常 用螺纹联接件的结构型式和尺寸都已经标准化,设计时可以根据有 关标准选用。 虚拟现实中的螺纹联接件

§5-2 螺纹联接 §5-2 螺纹联接 一、螺纹联接的基本类型 受拉螺栓联接（普通螺栓联接） 受剪螺栓联接（铰制孔用螺栓联接） 1）螺栓联接 2）双头螺柱联接 3）螺钉联接 4）紧定螺钉联接 （ 详见表5－2 ） 详细说明 螺栓、螺柱、螺钉、螺母等称为螺纹联接件。在机械制造中常 用螺纹联接件的结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有 关标准选用。 虚拟现实中的螺纹联接件

NWI 螺纹联接 二、螺纹联接的拧紧 大多数螺纹联接在装配时就已经拧紧,称之为预紧。预紧使联 接中的零件所受的力称为预紧力,用F表示 预紧的目的:增大联接的刚性;提高紧密性;防松。 预紧力的控制: 通常,通过控制拧紧力矩M来控制预紧力。 预紧力和预紧力矩之间的关系: A≈0.2Ft 可采用测力矩扳手或定力矩扳手控制拧紧力矩。对于重要的螺 栓联接,也可以通过控制螺栓的伸长量来控制预紧力。 注意:对于重要的联接,尽可能不采用直径过小(<M12)的螺栓

螺纹联接的拧紧 螺纹联接 二、螺纹联接的拧紧 大多数螺纹联接在装配时就已经拧紧，称之为预紧。预紧使联 接中的零件所受的力称为预紧力，用 F′表示 。 预紧的目的：增大联接的刚性；提高紧密性；防松。 预紧力的控制： 通常，通过控制拧紧力矩 M 来控制预紧力。 预紧力和预紧力矩之间的关系： M  0.2Fd 注意：对于重要的联接，尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。 可采用测力矩扳手或定力矩扳手控制拧紧力矩。对于重要的螺 栓联接，也可以通过控制螺栓的伸长量来控制预紧力

NWI 螺纹联接 螺纹联接的防松 螺纹联接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振 动或变载荷作用下,或在温度变化较大的情况下,螺纹联接可能会 产生松脱现象。 防松的本质在于防止螺旋副相对转动。 摩擦防松 按工作原理的不同,防松方法分三类:机械防松详细说明→ⅴ (详见表5-3)永久止动

纹联接的防松 螺纹联接 三、螺纹联接的防松 螺纹联接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振 动或变载荷作用下，或在温度变化较大的情况下，螺纹联接可能会 产生松脱现象。 防松的本质在于防止螺旋副相对转动。 按工作原理的不同，防松方法分三类： （详见表5－3） 摩擦防松 机械防松 永久止动 详细说明

NN§53“单个螺栓联接的强度计算 ■本节以螺栓联接为代表,讨论强度计算问题,其方法和结论也适 用于其他形式的螺纹联接。 螺栓联接强度计算的目的是:确定防止失效所需的螺栓直径。 联接的强度计算内容,根据其可能的失效形式而定。 螺纹联接的受载形式基本分为: ∫轴向载荷(沿轴线方向):采用受拉螺栓 横向载荷(⊥轴线方向):可用受剪螺栓,也可用受拉螺栓。 下面按螺栓类型和受载形式的不同,分别讨论其强度计算方法。 受剪螺栓联接的强度计算 其主要失效形式为: 螺栓被剪断 孔壁被压溃

§5-3 单个螺栓联接的强度 §5-3 单个螺栓联接的强度计算 本节以螺栓联接为代表，讨论强度计算问题，其方法和结论也适 用于其他形式的螺纹联接。 螺栓联接强度计算的目的是：确定防止失效所需的螺栓直径。 联接的强度计算内容，根据其可能的失效形式而定。 螺纹联接的受载形式基本分为： 采用受拉螺栓 可用受剪螺栓，也可用受拉螺栓。 轴向载荷（沿轴线方向）： 横向载荷（⊥轴线方向）： 下面按螺栓类型和受载形式的不同，分别讨论其强度计算方法。 一、受剪螺栓联接的强度计算 其主要失效形式为： 螺栓被剪断 孔壁被压溃

NWI 单个螺栓联接的强度计算 1)螺栓杆的剪切强度条件为: 4 h 式中:F一螺栓所受的工作剪力(N) d一螺栓剪切面的直径(mm) m一螺栓受剪面数; [z]一螺栓的许用切应力,见表5-9。 2)螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为: d h 式中:h-计算对象(即h[a最小者)的挤压面高度(mm); [p]-计算对象的许用挤压应力(Mpa),见表5-9

受剪螺栓的强度 2）螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为： 1）螺栓杆的剪切强度条件为：    P =   P d h F s s     =  d m F s s 2 4 s d h Fs 式中：F Fs s－螺栓所受的工作剪力（N）； ds－螺栓剪切面的直径（mm）； m－螺栓受剪面数；   －螺栓的许用切应力，见表5－9。 单个螺栓联接的强度计算 式中： h－计算对象（ 即 最小者）的挤压面高度（mm）； ［ p］－计算对象的许用挤压应力（Mpa)，见表5－9。 h［ p］

NWE 单个螺栓联接的强度计算 二、受拉螺栓联接的强度计算 螺纹部分的塑性变形 受拉螺栓的失效形式主要是: 螺杆的疲劳断裂。 松联接:不预紧的。 受拉螺栓联接 紧联接:预紧的。 15% 20%65% 1.松螺栓联接的强度计算 工作中,松螺栓只受工作拉力F。 F 强度条件为: d2/4 设计式为: d1 4F 实例→ 式中:d1-螺纹小径(m);[G]螺栓的许用拉应力(Mpa)

受拉螺栓的强度 单个螺栓联接的强度计算 二、受拉螺栓联接的强度计算 15% 20% 65% 受拉螺栓联接 松联接：不预紧的。 紧联接：预紧的。 1. 松螺栓联接的强度计算 工作中，松螺栓只受工作拉力 F 。  =    π / 4 2 d1 F 强度条件为： 设计式为： 1 d ≥   4F 式中：d1－螺纹小径（mm）；  －螺栓的许用拉应力（Mpa)。 实例 受拉螺栓的失效形式主要是： 螺纹部分的塑性变形。 螺杆的疲劳断裂