深圳大学：《机械设计 Mechanical Design》课程教学资源（PPT电子课件）第五章 螺纹连接与螺旋传动

您第五章螺纹连接与螺旋传动 §5-1螺纹 §5-2螺纹连接的类型与标准连接件 §5-3螺纹连接的预紧 §5-4螺纹连接的防松 §5-5螺纹连接的强度计算 §5-6螺纹连接组的设计 §5-7螺纹连接件的材料与许用应力 §5-8提高螺纹连接强度的措施 §5-9螺旋传动

第五章 螺纹连接与螺旋传动 §5-1 螺纹 §5-2 螺纹连接的类型与标准连接件 §5-3 螺纹连接的预紧 §5-6 螺纹连接组的设计 §5-5 螺纹连接的强度计算 §5-8 提高螺纹连接强度的措施 §5-7 螺纹连接件的材料与许用应力 §5-9 螺旋传动 §5-4 螺纹连接的防松

NWI 螺纹您 一、螺纹的分类 螺纹有外螺纹与内螺纹之分,它们共同组成螺旋副。 螺纹按工作性质分为连接用螺纹和传动用螺纹。 m 告迫 A生 矩感线 钱齿形 连接用螺纹的当量摩擦角较大,有利于实现可靠连接; 传动用螺纹的当量摩擦角较小,有利于提高传动的效率。 66

螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。 连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接； 传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。 螺纹按工作性质分为连接用螺纹和传动用螺纹。 一、螺纹的分类 螺 纹 螺纹的类型与特点1

NWI 螺纹您 ,、 、普通螺纹的主要参数 大径d一即螺纹的公称直径。 小径d1一常用于连接的强度计算。 ddd 中径d2-常用于连接的几何计算。 螺距尸一螺纹相邻两个牙型上对应点间的 P 轴向距离。 牙型角α一螺纹轴向截面内,螺纹牙型两 侧边的夹角。 升角y-螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线v 的平面间的夹角。 线数η一螺纹的螺旋线数目。 导程S一螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 周所移动的轴向距离,S=nP。 nP 升角v的计算式为:W= arctan = arctan T T

螺纹的类型与特点2 二、普通螺纹的主要参数 大径d－即螺纹的公称直径。 小径d1－常用于连接的强度计算。 中径d2－常用于连接的几何计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型上对应点间的 轴向距离。 牙型角a－螺纹轴向截面内，螺纹牙型两 侧边的夹角。 升角y－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。 线数n－螺纹的螺旋线数目。 导程S－螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 一周所移动的轴向距离，S=nP。 升角y的计算式为： 2 π 2 arctan π arctan d nP d S y = = 螺 纹

NNNN螺纹连接的类型与标准连接件 、螺纹连接的基本类型 I 善通春正主 控型刚 除上述连接的基本类型外,在机器中,还有一些特殊结构的螺纹连接。 如:ˆ型槽螺栓连接、吊环螺钉连接和地脚螺栓连接等。 说明→ 66

连接类型与标准件1 螺纹连接的类型与标准连接件 一、螺纹连接的基本类型 除上述连接的基本类型外，在机器中，还有一些特殊结构的螺纹连接。 如：T型槽螺栓连接、吊环螺钉连接和地脚螺栓连接等。 说明

NNNN螺纹连接的类型与标准连接件 二、标准螺纹连接件 螺纹连接的类型很多,在机械制造中常见的螺纹连接件的结构型式和 尺寸都已经标准化,设计时可以根据有关标准选用。 角头柱 头柱 量定醒们 虚拟现实中的螺纹连接件

连接类型与标准件2 螺纹连接的类型与标准连接件 二、标准螺纹连接件 螺纹连接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹连接件的结构型式和 尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。 虚拟现实中的螺纹连接件

NWI 螺纹连接的预紧您 预紧力 大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧,使之在承受工作载荷之前,预先受 到力的作用,这个预加作用力称为预紧力。 ☆预紧的目的: 增强连接的可靠性和紧密性,以防止受载后被连接件间岀现缝隙或发生相 对移动。 ◆预紧力的确定原则: 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限σ的80%。 ◇预紧力的控制: 预紧力限制→ 利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采用测力矩扳手或 定力矩扳手,对于重要的螺栓连接,也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预 紧力。 ☆预紧力和预紧力矩之间的关系:7≈0.2Fd 详细推导→ 注意:对于重要的连接,应尽可能不采用直径过小(<M12)的螺栓

利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采用测力矩扳手或 定力矩扳手，对于重要的螺栓连接，也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预 紧力。 纹连接的预紧 螺纹连接的预紧 大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受 到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。 增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相 对移动。 注意：对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。 预紧力限制 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。 ❖ 预紧力： ❖ 预紧的目的： ❖ 预紧力的确定原则： ❖ 预紧力的控制： ❖ 预紧力和预紧力矩之间的关系： T  0.2F0 d 详细推导

NWI 螺纹连接的防松 螺纹连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,或在高温或温度变化较大的情况下,螺纹连接中的预紧力和 摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失,导致连接失效。 防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。按工作原理的不同,防松 方法分为摩擦防松、机械防松等。此外还有一些特殊的防松方法,例如铆 冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等

螺纹连接的防松 螺纹连接的防松 螺纹连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，或在高温或温度变化较大的情况下，螺纹连接中的预紧力和 摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致连接失效。 防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。按工作原理的不同，防松 方法分为摩擦防松、机械防松等。此外还有一些特殊的防松方法，例如铆 冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等

NWI 螺纹连接的强度计算您 连接的失效形式:主要是指螺纹连接件的失效。对于受拉螺栓,其失效 形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杄的疲劳断裂。对于受剪螺栓,其失效 形式可能是螺栓杄被剪断或螺栓杄和孔壁的贴合面被压溃 15% 20%65% 螺栓连接强度计算的目的是根据强度条 件确定螺栓直径,而螺栓和螺母的螺纹牙及 其他各部分尺寸均按标准选定。 螺栓连接的强度计算主要与连接的装配 情况(预紧或不预紧)、外载荷的性质和材料性能等有关。 松螺栓连接强度计算口=≤[G]详细推导 md2/4 1.仅受预紧力的紧螺栓连接 紧螺栓连接强度计算{2.受轴向载荷的紧螺栓连接 3.承受工作剪力的紧螺栓连接

螺纹连接的强度计算1 螺纹连接的强度计算 螺栓连接的强度计算主要与连接的装配 情况（预紧或不预紧）、外载荷的性质和材料性能等有关。 螺栓连接强度计算的目的是根据强度条 件确定螺栓直径，而螺栓和螺母的螺纹牙及 其他各部分尺寸均按标准选定。 一、松螺栓连接强度计算 二、紧螺栓连接强度计算 1．仅受预紧力的紧螺栓连接 2．受轴向载荷的紧螺栓连接 3．承受工作剪力的紧螺栓连接 连接的失效形式：主要是指螺纹连接件的失效。对于受拉螺栓，其失效 形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。对于受剪螺栓，其失效 形式可能是螺栓杆被剪断或螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃。 详细推导 15% 20% 65% s   s =  / 4 2 d1 F

NWI 螺纹连接的强度计算您 仅受预紧力的紧螺栓连接 预紧力引起的拉应力:a 螺牙间的摩擦力矩引Ftan(W+g,) 起的扭转剪应力 ≈0.50F 根据第四强度理论, 16 螺栓在预紧状态下的G=√G2+3z2≈1.30 计算应力 3F 强度条件: 4 当连接承受较大的横向载荷F时,由于要求FG>F∥f(=0.2),即 F∞≥5F,因而需要大幅度地増加螺栓直径。为减小螺栓直径的增加, 可采用减载措施。说明→

螺纹连接的强度计算2 螺纹连接的强度计算 1．仅受预紧力的紧螺栓连接 2 1 0 4 d F  预紧力引起的拉应力： s = s  y   0.5 16 2 tan( ) 3 1 2 0 v  + = d d 螺牙间的摩擦力矩引 F 起的扭转剪应力： s   s =  2 1 0 ca 4 1.3 d F 强度条件： 当连接承受较大的横向载荷F时，由于要求F0≥F／f（f=0.2），即 F0≥5F ，因而需要大幅度地增加螺栓直径。为减小螺栓直径的增加， 可采用减载措施。 说明 s s 3 1.3s 2 2 ca = +  根据第四强度理论， 螺栓在预紧状态下的 计算应力: F0 F0 F F

NWI 螺纹连接的强度计算汤 2.受轴向载荷的紧螺栓连接 螺栓预紧力F后,在工作拉力F的作 用下,螺栓的总拉力F2=? f=f+F 详细分析→ 式中F1为残余预紧力,为保证连接的紧密 性,应使F1>0,一般根据连接的性质确定F1的大小 为使工作载荷作用后,连接结合面间有残余预紧力F1存在,要求螺栓 连接的预紧力F0为: F,+ 这时螺栓的总拉力为: F -C 式中:C+C为螺栓的相对刚度,其取值范围为O-1 静强度条件 1.3F2 疲劳强度校核→ nd1/4

螺纹连接的强度计算3 螺纹连接的强度计算 2．受轴向载荷的紧螺栓连接 F D D p 螺栓预紧力F0后，在工作拉力F 的作 用下，螺栓的总拉力F2 = ? F2 = F1 + F s   s =  / 4 1.3 2 1 2 ca d F F C C C F F b m b 2 0 + 这时螺栓的总拉力为： = + 为使工作载荷作用后，连接结合面间有残余预紧力F1存在，要求螺栓 连接的预紧力F0为： F C C C F F b m m 0 1 + = + 静强度条件： 式中F1为残余预紧力，为保证连接的紧密 性，应使 F1 ＞0，一般根据连接的性质确定F1的大小。 式中： b m b C C C + 为螺栓的相对刚度，其取值范围为 0~1。 详细分析 疲劳强度校核