螺栓強度計算.doc

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1、.第三章螺紋聯接（含螺旋傳動）3-1基礎知識一、螺紋的主要參數現以圓柱普通螺紋的外螺紋為例說明螺紋的主要幾何參數，見圖3-1，主要有：1）大徑——螺紋的最大直徑，即與螺紋牙頂重合的假想圓柱面的直徑，在標準中定為公稱直徑。2）小徑——螺紋的最小直徑，即與螺紋牙底相重合的假想圓柱面的直徑，在強度計算中常作為螺桿危險截面的計算直徑。圖3-13）中徑——通過螺紋軸向界面內牙型上的溝槽和突起寬度相等處的假想圓柱面的直徑，近似等于螺紋的平均直徑，≈。中徑是確定螺紋幾何參數和配合性質的直徑。４）線數——螺紋的螺旋線數目。常用的聯接螺紋要求自鎖性，故多用單線螺

2、紋；傳動螺紋要求傳動效率高，故多用雙線或三線螺紋。為了便于制造，一般用線數≤４。５）螺距——螺紋相鄰兩個牙型上對應點間的軸向距離。６）導程——螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉一周所移動的軸向距離。單線螺紋＝，多線螺紋＝。７）螺紋升角——螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。在螺紋的不同直徑處，螺紋升角各不相同。通常按螺紋中徑處計算，即（3-1）8）牙型角——螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩側邊的夾角。螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角稱為牙側角，對稱牙型的牙側角＝/2。9）螺紋接觸高度——內外螺紋旋合后的接觸面的徑向高度。二、螺紋聯接的類型螺

3、紋聯接的主要類型有：..1、螺栓聯接常見的普通螺栓聯接如圖3-2a所示。這種聯接的結構特點是被聯接件上的通孔和螺栓桿間留有間隙。圖3-2b是鉸制孔用螺栓聯接。這種聯接能精確固定被聯接件的相對位置，并能承受橫向載荷，但孔的加工精度要求較高。圖3-22、雙頭螺柱聯接如圖3-3a所示，這種聯接適用于結構上不能采用螺栓聯接的場合，例如被聯接件之一太厚不宜制成通孔，且需要經常拆裝時，往往采用雙頭螺柱聯接。圖3-33、螺釘聯接..這種聯接的特點是螺栓（或螺釘）直接擰入被聯接件的螺紋孔中，不用螺母，在結構上比雙頭螺柱聯接簡單、緊湊。4、緊定螺釘聯接緊定螺釘聯

4、接是利用擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面（圖3-4a）或釘入相應的凹坑中（圖3-4b），以固定兩個零件的相對位置，并可傳遞不大的力或轉矩。圖3-4三、標準螺紋聯接件螺紋聯接件的類型很多，在機械制造中常見的螺紋聯接件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。這類零件的結構型式和尺寸都已標準化，設計時可以根據有關標準選用。四、螺紋聯接的預緊和防松1、螺紋聯接的預緊在實用上，絕大多數螺紋聯接在裝配時都必須擰緊，使聯接在承受工作載荷之前，預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力。預緊的目的在于增強聯接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯接件間出

5、現縫隙或發(fā)生相對滑移。為了保證聯接所需要的預緊力，又不使螺紋聯接件過載，對重要的螺紋聯接，在裝配時要控制預緊力。通常規(guī)定，擰緊后螺紋聯接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限的80％。對于一般聯接用的鋼制螺栓聯接的預緊力，推薦按下列關系確定：碳素鋼螺栓　　　?。?-2）合金鋼螺栓　　　　　　　　　　　（3-3）式中：——螺栓材料的屈服極限；——螺栓危險截面的面積，。控制預緊力的方法很多，通常是借助側力矩扳手（圖3-5）或定力矩扳手（3-6），利用控制擰緊力矩的方法來控制預緊力的大小。..圖３-5測力矩扳手圖3-6定力矩扳手如圖３-7所示，由于擰緊

6、力矩（）的作用，使螺栓和被聯接件之間產生預緊力。對于M10M64粗牙普通螺紋的鋼制螺栓，螺紋升角；螺紋中徑；螺旋副的當量摩擦角（f為摩擦系數，無潤滑時）；螺栓孔直徑；螺母環(huán)形支承面的外徑；螺母與支承面間的摩擦系數，可推導出　　　　　　　　　　　　　?。ǎ?4）對于一定公稱直徑d的螺栓，當所要求的預緊力已知時，即可按式（３-4）確定扳手的擰緊力矩。..圖3-7螺旋副的擰緊力矩2、螺紋聯接的防松螺紋聯接件一般采用單線普通螺紋。螺紋升角（）小于螺旋副的當量摩擦角（）。因此，聯接螺紋都能滿足自鎖條件（）。螺紋聯接一旦出現松脫，輕者會影響機器的正常運轉，

7、重者會造成嚴重事故。因此，為了防止聯接松脫，保證聯接安全可靠，設計時必須采取有效的防松措施。防松的根本問題在于防止螺旋副在受載時發(fā)生相對轉動。防松的方法，按工作原理可分為摩擦防松、機械防松以及鉚沖防松等。一般說，摩擦防松簡單、方便，但沒有機械防松可靠。對于重要聯接，特別是機械內部不易檢查的聯接，應采用機械防松。常用的防松方法見下表。表3-1螺紋聯接常用的防松方法防松方法結構型式特點和應用摩擦防松對頂螺母兩螺母對頂擰緊后，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用。工作載荷有變動時，該摩擦力仍然存在。旋合螺紋間的接觸情況如圖所示，下螺母螺紋牙受

8、力較小，其高度可小些，但為了防止裝錯，兩螺母的高度取成相等為宜。結構簡單，適用于平穩(wěn)、低速和重載的固定裝置上的聯接。彈簧墊圈螺母擰緊后，靠墊圈壓平而產