螺旋机构

Fa=FE+FR
尚未 拧紧
F0 F0 δc0 δb0
螺母
F0 F0
拧紧
承受工 作载荷
FE
FR


FE
F
F
FE
§11-5 螺栓的材料和许用应力
一、螺栓的常用材料
二、螺栓联接的许用应力
三、螺栓的选择与强度校核
§11-5 螺栓的材料和许用应力
一、螺栓的常用材料
Q215、 Q235、10、45钢 15Cr、40Cr等合金钢
F
F Fw tan( ) d2 d2 T F Fw tan( ) 2 2
λ≤ψ自锁
二、非矩形螺纹 （≠0）
CMEE
Fa f 摩擦力 : f Fa f v Fa cosβ cosβ f 当量摩擦系数：f v tan v cosβ
二、非矩形螺纹
F Fw tan( v )
三、销 联 接
1.概述
主要用于定位，用于固定零件之间的相对位置
2.基本形式
圆柱销、圆锥销
四、其它联接方法
过盈配合联接
胀套联接
按体面分布： 内螺纹、外螺旋。
按母体形状： 圆柱螺纹、圆锥螺纹。
CMEE
CMEE
3. 螺纹的主要参数
大径d 小径d1 中径d2 螺距P 导程S=nP。 d 螺旋升角ψ tanψ=S/πd2 牙型角α 牙斜角β 对称牙型β =
CMEE
P
γ
d2
α
d1
λ
外螺纹
§4-2 螺旋副中的摩擦、效率和自锁
二、螺栓联接许用应力
安全系数
三、螺栓的选择与强度校核
计算时的注意事项：
1.根据装配情况确定螺栓的受力情况 2.确定螺栓的分布和数量 3.确定受力最大的螺栓的载荷 4.按强度条件确定危险剖面的尺寸
例题1：端部采用组牙普通螺纹联接，已知拉杆受最大 载荷F=15KN，载荷很少变化，拉杆材料为Q235（A3)钢， 试确定拉杆螺栓的直径。
2.紧螺栓联接：受力分析
主要失效形式：拉断或扭断
Fa
Fa Τ 1 Fa tan ( ρv ) d 2 2 σ 2 ,τ 3 3 πd 1 πd 1 πd 1 4 16 16
σ e σ 3τ σ 3( 0.5 σ)
2 2 2 2
σe 1.3σ
强度
T
Fa

关于花键？
花键联接的 类型和特点
矩形花键、渐开线花
键、三角形花键
承载较大、对中好、
导向性好
花键联接：动联接和静联接
静联接T Kz hl ' rm [ p ] 动联接T Kz hl rm [ p ]
'
Dd Dd rm ,h 2C 4 2
d d1
4Fa d1 π[σ]
查手册确定螺栓的规格
Fa
粗牙普通螺纹
公称直径 d
12 (14) 16
螺距 t
1.75 2 2
大径 d
12 14 16
中径 d2
小径 d1
10.963 10.106 12.701 11.835 14.701 13.835
如果d1 11.5m m M 14 取M 16(第一系列）
圆 头
方 头
半 圆 头
导向平键
半圆键
楔键
靠摩擦力传 递转矩 能承受单向 的轴向载荷 易产生偏心 多用于要求 不高和低速 场合

切向键
关于平键的尺寸确定
及强度问题
如何确定平键的截面尺寸(b×h）？
如何确定平键的长度？
平键的强度校核
平键联接的主要失效 形式：压溃和磨损
4T 平 键： p p dhl 4T 导向平键： p p dhl
3.初选螺栓直径16mm 4 1.3F0 4 1.3 8.64 d1 πσ 3.14 0.33 235 13.4mm
§11-6
一、概述
键联接和销联接
实现轴和轴上零件之间的周向固定 并传递转矩
二、键的主要类型
平键 半圆键 楔键 切向键 花键
平键联接（普通平键、导向平键）
三、螺纹联接的防松
1、摩擦防松
2、机械防松
3、其它方法
四、提高螺栓连接强度的方法
1、避免或减小附加应力
四、提高螺栓连接强度的方法
2、减小应力集中
§11-4 螺栓联接的强度计算
以失效形式为依据和出发点拟定零件的设 计方法。
一、 概述
1.螺栓的主要失效形式 螺纹的塑性变形、断裂、滑扣 螺栓杆剪断、压溃；
不是公称直径) 1.单个螺栓所受预紧力F0
4 1.3F0 d [ ] 由 [ ] F0 36110 N 2 d 4 1.3
2
2.求该螺栓组所能传递的载荷
由：zmfF0 CF zmfF0 2 2 0.2 36110 F 24073 C 1.2

解：松联接
Fa Fa σ [ ] 2 A πd 1 4

4Fa d1 π[σ]
[ ]
s
S S 1.2 ~ 1.7(0.6 ~ 0.83), 取S 1.5
, s 240MPa
d1 10.9(S 1.5)
取M16
例题2
解：查表得d1=17.294mm(注意
一、 矩形螺纹（ β ＝0 ）
CMEE
FR12
FN12
λ
ψ
FN12
ψ
f FN12
λ
f FN12
F Fw Fw
ψ+λ
FR12
F Fw tan( ) d2 d2 T F Fw tan( ) 2 2
F
FN12
FR12
λ-ψ
f FN12 λ- ψ
ψ
F FR12
Fw
λ
Fw
课堂练习：
CMEE
1.试计算粗牙普通螺纹M10和M30的螺纹升角，并 说明在静载荷作用下能否自锁？ （摩擦系数0.1～0.15）
2.两个牙型和中径相同的螺旋副，一个导程比另 一个大，而轴向载荷以及其它条件均相同，试 问旋转哪一个螺旋副的螺母所需要的力矩较？ 为什么？
3.思考题：为什么单线螺纹多用于联接，多线螺 纹多用于传动？
L1
紧定螺钉联接 多用于固定轴和 轴上零件的相对位 置，可传递不大的 力或扭矩。
三、 螺纹联接件的主要类型
1.螺栓
2.双头螺柱wenku.baidu.com
3.螺钉、紧定螺钉

3.螺钉、紧定螺钉
4.螺母
5.垫圈：平垫圈、斜垫圈
§11-3 螺纹联接的预紧与防松
一、螺纹联接的预紧 二、螺栓组连接问题 三、螺纹联接的防松
四、提高螺栓连接强度的方法
一、螺纹联接的预紧：预紧力与拧紧力矩
Fa
T
d
d0
T T1 T2
Fa
d2 Fa tan( v ) Fa f c rf 2
dw d0 rf 4
T
dw
§11-3 螺纹联接的预紧与防松
二、螺栓组连接问题
1、螺栓的数目和分布 2、装配空间 3、螺栓的强度和规格
§11-2
螺纹连接
一、机械制造中常见的连接螺纹 二、螺纹联接的基本类型 三、螺纹联接件的主要类型
§11-2
螺纹联接和螺纹联接件
一、机械制造中常见的连接螺纹
§11-2 螺纹联接和螺纹联接件 二、螺纹联接的基本类型（4种）
螺栓联接
双头螺柱联接
螺钉联接
紧定螺钉联接
e
有间隙
无间隙 普通螺栓联接：
螺栓杆与通孔间留有 间隙，故通孔加工精 度低。
例题3：一凸缘联轴器，用8只精制螺栓联接，材料为A3 钢；螺栓的中心圆直径D=195mm，联轴器传递的转矩 T=1.1KN.m，已知接合面间的摩擦系数f为0.2，可靠性 系数c=1.2，试确定螺栓的直径。 解：
FΣ 1 2T 1.F 8 8 D cF 1.2 1.41 2.F0 8.64KN mf 1 0.2
CMEE
第四章 螺旋机构
本章主要内容
1.掌握螺纹的基本知识； 2.掌握螺旋副的摩擦、效率和自锁。
CMEE
§4-1 一.螺纹
螺旋机构的组成和螺纹
1.螺纹的形成:螺旋线→螺纹
CMEE
2.螺纹的类型
螺纹轴向剖面：三角形、矩形、梯形、锯齿形。 螺旋线数目： 单线、双线、多线。 螺旋线方向： 右旋、左旋。
强度条件
4 1.3Fa σe σ 2 πd1
F
F
2.紧螺栓联接（铰制孔）
主要失效形式： 剪断、压溃 强度条件
h2 F/2
受横向载荷
M=2
4F τ τ 2 md0
h1
d0
F
F/2
h2
F σp σp d0lmin

3、紧螺栓联接（受轴向工作载荷）
4 1.3Fa e 2 d1
条件
4 1.3Fa σe σ 2 πd1
2.紧螺栓联接（普通）
受横向载荷
主要失效形式：拉断或扭断
m fFa CF Fa 预紧力， C 可靠性系数，
F
强度
m 结合面数，
F
f 结合面摩擦系数
条件
4 1.3Fa σe σ 2 πd1
m fFa CF Fa 预紧力， C 可靠性系数， m 结合面数， f 结合面摩擦系数
CMEE
d2 d2 T F Fw tan( v ) 结论：a , 2 2 f , v v F Fw tg ( v )
自锁性越好 d2 d2 T F Fw tg ( v ) 2 2
螺旋副自锁的条件:λ≤ψv
CMEE
三、螺旋副的效率
有效功 拧紧时： 输入功 Fw S Fw d 2 tan tan 2T 2 F d 2 tan( ) tan( ) w 2
L a
铰制孔螺栓联接： 螺栓杆与通孔采用过 渡配合，能固定相对 位置、承受横向载荷， 孔的加工精度高。
适用于被联接件都不太厚、承 受垂直于螺栓轴线的横向载荷
螺钉联接： 被联接件之一较厚不 便穿通孔，不宜经常 装拆。 L1 H H1 H 2
L2
双头螺柱联接： 被联接件之一较厚或 结构需要采用盲孔的 联接，允许多次装拆。
2.设计计算准则与思路 失效→相应的强度准则→确定螺纹 小径→按照标准选定螺纹其它尺寸
二、单个螺栓联接分类（受力和失效）
1、松螺栓联接 2、紧螺栓联接（受横向工作载荷） 普通螺栓联接 铰制孔螺栓联接 3、紧螺栓联接（受轴向工作载荷）
1.松螺栓联接
主要失效形式：拉断
Fa
Fa Fa σ [ ] 2 A πd 1 4