螺栓強度 計算

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1、第三章螺紋聯(lián)接（含螺旋傳動）3-1基礎(chǔ)知識一、螺紋的主要參數(shù)現(xiàn)以圓柱普通螺紋的外螺紋為例說明螺紋的主要幾何參數(shù)，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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(shù)和配合性質(zhì)的直徑。４）線數(shù)——螺紋的螺旋線數(shù)目。常用的聯(lián)接螺紋要求自鎖性，故多用單線螺紋；傳動螺紋

2、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(shù)≤４。５）螺距——螺紋相鄰兩個牙型上對應(yīng)點間的軸向距離。６）導(dǎo)程——螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)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(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角稱為牙側(cè)角，對稱牙型的牙側(cè)角＝/2。9）螺紋接觸高度——內(nèi)外螺紋旋合后的接觸面的徑向高度。二、螺紋聯(lián)接的類型螺紋聯(lián)接的主要類型有：1

3、、螺栓聯(lián)接常見的普通螺栓聯(lián)接如圖3-2a所示。這種聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點是被聯(lián)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(lián)接。這種聯(lián)接能精確固定被聯(lián)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(lián)接如圖3-3a所示，這種聯(lián)接適用于結(jié)構(gòu)上不能采用螺栓聯(lián)接的場合，例如被聯(lián)接件之一太厚不宜制成通孔，且需要經(jīng)常拆裝時，往往采用雙頭螺柱聯(lián)接。圖3-33、螺釘聯(lián)接這種聯(lián)接的特點是螺栓（或螺釘）直接擰入被聯(lián)接件的螺紋孔中，不用螺母，在結(jié)構(gòu)上比雙頭螺柱聯(lián)接簡單、緊湊。4、緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接是利用擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另

4、一零件的表面（圖3-4a）或釘入相應(yīng)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(zhuǎn)矩。圖3-4三、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接件的類型很多，在機械制造中常見的螺紋聯(lián)接件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊圈等。這類零件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計時可以根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。四、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊在實用上，絕大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都必須擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的在于增強聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移。為了保證聯(lián)接所需要的預(yù)緊力，

5、又不使螺紋聯(lián)接件過載，對重要的螺紋聯(lián)接，在裝配時要控制預(yù)緊力。通常規(guī)定，擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限的80％。對于一般聯(lián)接用的鋼制螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力，推薦按下列關(guān)系確定：碳素鋼螺栓　　　?。?-2）合金鋼螺栓　　　　　　　　　　?。?-3）式中：——螺栓材料的屈服極限；——螺栓危險截面的面積，?？刂祁A(yù)緊力的方法很多，通常是借助側(cè)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(yù)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，由于擰緊力矩（）的作用，使螺栓和被聯(lián)接件之間產(chǎn)生預(yù)緊力。對于M10M64

6、粗牙普通螺紋的鋼制螺栓，螺紋升角；螺紋中徑；螺旋副的當(dāng)量摩擦角（f為摩擦系數(shù)，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(shù)，可推導(dǎo)出　　　　　　　　　　　　　?。ǎ?4）對于一定公稱直徑d的螺栓，當(dāng)所要求的預(yù)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(lián)接的防松螺紋聯(lián)接件一般采用單線普通螺紋。螺紋升角（）小于螺旋副的當(dāng)量摩擦角（）。因此，聯(lián)接螺紋都能滿足自鎖條件（）。螺紋聯(lián)接一旦出現(xiàn)松脫，輕者會影響機器的正常運轉(zhuǎn)，重者會造成嚴(yán)重事故。因此，為了防止聯(lián)接松脫，保證聯(lián)接安全可靠，設(shè)計時必須采取有

7、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(zhuǎn)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(lián)接，特別是機械內(nèi)部不易檢查的聯(lián)接，應(yīng)采用機械防松。常用的防松方法見下表。表3-1螺紋聯(lián)接常用的防松方法防松方法結(jié)構(gòu)型式特點和應(yīng)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(jié)構(gòu)簡單，適用于平穩(wěn)、低

8、速和重載的固定裝置上的聯(lián)接。彈簧墊圈螺母擰緊后，靠墊圈壓平而產(chǎn)生的彈性反力使旋合