螺纹联接受力分析 ppt课件
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螺栓组的受力分析 PPT
一、选择题
大家好
14
1、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 4 。
（1）三角形螺纹；（2）梯形螺纹；（3）锯齿形螺纹；（4）矩 形螺纹；
2、在常用的螺纹联接中，自锁性最好的螺纹是 1 。
（1）三角形螺纹；（2）梯形螺纹；（3）锯齿形螺纹；（4）矩 形螺纹；
3、当两个被联接件不太厚时，宜采用 2 。
（1）螺栓联接；（2）螺钉联接；（3）双头螺柱联接；（4）紧 定螺钉联接；
6、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如 3 。
（1）增加拧紧力；（2）增加扳手力臂；（3）使用测力矩扳手 或定力矩扳手；
7、螺纹联接预紧的目的之一是 1 。
（1）增强联接的可靠性和紧密性；（2）增加被联接件的刚性； （3）减小螺栓的刚性；
对于一定公称直径d的螺栓，当所要求的预紧力 Qp已知时，即可 按上式确定扳手的拧紧力矩T。
控制预紧力的方法很多，有以下几种方法： 1、根据经验、伸长、圈数来判断拧紧力的大小； 2、用测力矩扳手、定力矩扳手；
图9-6 测力矩扳手 书P204
图9-6定力矩扳手 书P204
大家好
12
五、设计螺栓的方法
成组使用， FP总S ，应力均匀分布。
单线：S=t
d2
双线：S=2t
多线：S=nt
n——头数；
右旋
6）升角：螺旋线与水平线夹角；
S t
t
tg S d2
7）牙型角 牙型斜角
8）牙的工作高度h
大家好
S
d2
4
二、各种螺纹的特点、应用
自锁条件：升角<v（摩擦角）； 牙型斜角越小越不容易加工。
综合摩擦系数 f f ：
机械基础螺纹连接与螺旋传动的课件ppt
中径（D2）
在大径和小径之间的假想圆柱直径。
线数（n）
形成螺纹的螺旋线的数目。
螺距（P）
相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
导程（Ph）
同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴 向距离。
螺纹的强度与设计
1
螺纹的强度取决于牙型、材料、加工精度、使 用条件等因素。
2
设计时需要考虑螺纹的耐磨性、耐腐蚀性、抗 拉强度等因素。
螺旋传动的优化方案
优化材料选择
选择具有优良力学性能和抗摩擦性能的材料，以提高螺旋传动的 耐久性和稳定性。
优化结构设计
通过对结构的合理设计，减少摩擦、提高传动效率、降低噪音等 。
引入新技术
采用先进的制造工艺和新型材料，提高螺旋传动的性能和可靠性 。
螺旋传动的维护与保养
定期检查
定期检查螺旋传动的各项参数和性能指标，以及 润滑、清洁等情况。
机械基础螺纹连接与螺旋 传动的课件ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 螺纹连接的基本知识 • 螺旋传动的基本原理 • 螺纹连接的设计与计算 • 螺旋传动的应用与优化 • 螺纹连接与螺旋传动的实验方法 • 螺纹连接与螺旋传动的案例分析
01
螺纹连接的基本知识
螺纹的类型与特点
三角形螺纹
具有自锁性能好、牙根强度高、摩 擦阻力小等优点，常用于密封连接 。
描述了螺旋传动的角速度与输入转速之间的关系。根据不同 的螺旋传动类型，角速度与转速之间的关系会有所不同。
螺旋传动的动力学原理
螺旋传动的动力学方程
描述了螺旋传动在受力作用下的运动规律。通过求解方程，可以得到螺旋传 动的受力情况以及相应的运动状态。
螺旋传动的摩擦阻力矩
在大径和小径之间的假想圆柱直径。
线数（n）
形成螺纹的螺旋线的数目。
螺距（P）
相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
导程（Ph）
同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴 向距离。
螺纹的强度与设计
1
螺纹的强度取决于牙型、材料、加工精度、使 用条件等因素。
2
设计时需要考虑螺纹的耐磨性、耐腐蚀性、抗 拉强度等因素。
螺旋传动的优化方案
优化材料选择
选择具有优良力学性能和抗摩擦性能的材料，以提高螺旋传动的 耐久性和稳定性。
优化结构设计
通过对结构的合理设计，减少摩擦、提高传动效率、降低噪音等 。
引入新技术
采用先进的制造工艺和新型材料，提高螺旋传动的性能和可靠性 。
螺旋传动的维护与保养
定期检查
定期检查螺旋传动的各项参数和性能指标，以及 润滑、清洁等情况。
机械基础螺纹连接与螺旋 传动的课件ppt
xx年xx月xx日
目 录
• 螺纹连接的基本知识 • 螺旋传动的基本原理 • 螺纹连接的设计与计算 • 螺旋传动的应用与优化 • 螺纹连接与螺旋传动的实验方法 • 螺纹连接与螺旋传动的案例分析
01
螺纹连接的基本知识
螺纹的类型与特点
三角形螺纹
具有自锁性能好、牙根强度高、摩 擦阻力小等优点，常用于密封连接 。
描述了螺旋传动的角速度与输入转速之间的关系。根据不同 的螺旋传动类型，角速度与转速之间的关系会有所不同。
螺旋传动的动力学原理
螺旋传动的动力学方程
描述了螺旋传动在受力作用下的运动规律。通过求解方程，可以得到螺旋传 动的受力情况以及相应的运动状态。
螺旋传动的摩擦阻力矩
螺纹连接PPT课件
第七章 螺纹联接
联接分机械动联接和机械静联接
机械静联接分可拆联接和不可拆 联接
§7-1 螺纹的主要参数、类型及 应用
1
一、螺纹：
1 螺旋线的形成
2 螺纹的主要类型
3 联接螺纹、传动螺纹；米制螺纹、英制 螺纹；外螺纹、内螺纹；单线螺纹、多 线螺纹；右旋螺纹、左旋螺纹
4 按轴面牙形分： 三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯 齿形螺纹、管螺纹等
强度条件式
ca 4 1d.132Q
d1
4 1.3Q
由d1查d
3、承受工作剪力的紧螺栓联接
假设螺栓均匀受载，不计Qp
剪切强度条件：
F
1 4
d
2 0
挤压强度条件
F
pd0Lmin p
42
§7-6 螺纹联接件的材料及许用 应力（自学）
例 图示凸缘式刚性联轴器，用4个M16螺栓联 接，螺栓中心圆直径D1 = 155mm。联轴器传 递的转距M = 500Nm 。螺栓材料为45钢，σs = 360MPa,接触面摩擦系数f =0.15，安装时不控 制预紧力。试校核螺栓强度。
5、螺距P
6、导程S----- S=Np
7、螺纹升角----- arctaSnarctnanP
8、牙型角-------牙侧角=
d2 /2
d2
9、接触高度h-----旋合后接触面的径向高度
9
§7-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹 （=0º）
10
F' : 螺母所受轴向载荷 Ft: 由T1产生的圆周力
危险应力
1.3F 01.31.9 213011 .6M 1 P1a1 .8M 8
4d1 2
1.8 33 2 5 4
联接分机械动联接和机械静联接
机械静联接分可拆联接和不可拆 联接
§7-1 螺纹的主要参数、类型及 应用
1
一、螺纹：
1 螺旋线的形成
2 螺纹的主要类型
3 联接螺纹、传动螺纹；米制螺纹、英制 螺纹；外螺纹、内螺纹；单线螺纹、多 线螺纹；右旋螺纹、左旋螺纹
4 按轴面牙形分： 三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯 齿形螺纹、管螺纹等
强度条件式
ca 4 1d.132Q
d1
4 1.3Q
由d1查d
3、承受工作剪力的紧螺栓联接
假设螺栓均匀受载，不计Qp
剪切强度条件：
F
1 4
d
2 0
挤压强度条件
F
pd0Lmin p
42
§7-6 螺纹联接件的材料及许用 应力（自学）
例 图示凸缘式刚性联轴器，用4个M16螺栓联 接，螺栓中心圆直径D1 = 155mm。联轴器传 递的转距M = 500Nm 。螺栓材料为45钢，σs = 360MPa,接触面摩擦系数f =0.15，安装时不控 制预紧力。试校核螺栓强度。
5、螺距P
6、导程S----- S=Np
7、螺纹升角----- arctaSnarctnanP
8、牙型角-------牙侧角=
d2 /2
d2
9、接触高度h-----旋合后接触面的径向高度
9
§7-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹 （=0º）
10
F' : 螺母所受轴向载荷 Ft: 由T1产生的圆周力
危险应力
1.3F 01.31.9 213011 .6M 1 P1a1 .8M 8
4d1 2
1.8 33 2 5 4
第14章螺纹联接 91页PPT文档
t
R
°
l
n d
5.自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹
6.螺母 六角螺母：标准，扁，厚
°°
e d
s
m
圆螺母+止退垫圈——带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入 轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧
t d D1
° C× °
°
D
C1
b
H
° °
d0
°
D 1
°
b
°
7.垫圈
平垫圈
斜垫圈
h
d1 d2
14.2 螺纹联接的拧紧和防松
TT T T1 1
T T2 2
如果用这个预紧力 拧紧M12以下的钢制螺栓， 就很可能过载折断。因此， 对于重要的联接，应尽可 能不采用直径过小（例如 小于M12）的螺栓。必须 使用时，应严格控制其拧 紧力矩。
2.控制预紧力的方法
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，对于重要的螺栓联接，也可以采用测 定螺栓伸长的方法来控制预紧力。
°°
r
辗制末端
da ds d e
k' ls
s
lg
k
l
2.双头螺柱——两端带螺纹
d
A型——有退刀槽 B型——无退刀槽
倒角端
倒角端
ds
A型
X
X
b
bm
l
辗制末端
辗制末端
d
ds
B型
X
X
b
bm
l
3.螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗，全螺纹。
dk n d
R
t
X
b
l
4.紧定螺钉 锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合。 平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大 的平面，适于经常拆卸。 圆柱端——压入轴上凹坑中，适于紧定空心轴上零件的位置 轻材料和金属薄板。
螺纹连接原理ppt课件
上只选用性能等级即可。 • 螺母的性能等级分7个等级，从4到12。螺栓和螺母的性能等级应配合使用。
精品课件
螺纹联接的有效性
c) 防松 摩擦防松
1、螺纹联接原理
机械防松
破坏螺旋副的防松
注意： 提高螺栓拧紧扭矩，只可以提高两个零件的联接程度，但不能起到防松 作用，而且一味的提高扭矩，可能会造成紧固件拉伸变形，一旦超过屈
退刀槽、在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹等。 d-2) 减小螺栓的应力幅
精品课件
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精品课件
螺纹联接原理
精品课件
螺旋与螺旋副
外（阳）螺旋和内（阴）螺旋相互配合，通过旋转其中一个 就可以使两者沿螺旋移动，产生相对的螺旋运动——螺旋副
螺旋是一种简单机械，是斜面类机械的变形
螺旋副啮合条件
螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素，只有五要 素相同的内、外螺纹才能互相旋合。
将一与水平面倾斜角为的直线绕在圆柱体上，即可形成一条螺旋线。 如果用一个平面图形（梯形、三角形或矩形）沿着螺旋线运动，并保 持此平面图形始终在通过圆柱轴线的平面内，则此平面图形的轮廓在 空间的轨迹便形成螺纹。
服极限，就会造成紧固件断裂，联接失效，严重的还会引起其他事故的发生。
精品课件
1、螺纹联接原理
螺纹联接的有效性
d-1) 减轻应力集中 • 螺纹的牙根和收尾、螺栓头部与栓杆交接处都有应力集中，是产生疲劳断裂的危险部位。 • 为减轻应力集中，适当加大牙根圆角半径以可提高螺栓疲劳强度20～40%，或在螺纹收尾处用
精品课件
1、螺纹联接原理
螺纹联接的受力状态
对于整个联接而言，所受的载荷可能为轴向载荷、横向载 荷、弯矩和转矩等，但是对于当个螺栓而言，所受载荷为 轴向力和（或）横向力。 轴向力 —— 拉伸应力 —— 拉伸强度
精品课件
螺纹联接的有效性
c) 防松 摩擦防松
1、螺纹联接原理
机械防松
破坏螺旋副的防松
注意： 提高螺栓拧紧扭矩，只可以提高两个零件的联接程度，但不能起到防松 作用，而且一味的提高扭矩，可能会造成紧固件拉伸变形，一旦超过屈
退刀槽、在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹等。 d-2) 减小螺栓的应力幅
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螺纹联接原理
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螺旋与螺旋副
外（阳）螺旋和内（阴）螺旋相互配合，通过旋转其中一个 就可以使两者沿螺旋移动，产生相对的螺旋运动——螺旋副
螺旋是一种简单机械，是斜面类机械的变形
螺旋副啮合条件
螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素，只有五要 素相同的内、外螺纹才能互相旋合。
将一与水平面倾斜角为的直线绕在圆柱体上，即可形成一条螺旋线。 如果用一个平面图形（梯形、三角形或矩形）沿着螺旋线运动，并保 持此平面图形始终在通过圆柱轴线的平面内，则此平面图形的轮廓在 空间的轨迹便形成螺纹。
服极限，就会造成紧固件断裂，联接失效，严重的还会引起其他事故的发生。
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1、螺纹联接原理
螺纹联接的有效性
d-1) 减轻应力集中 • 螺纹的牙根和收尾、螺栓头部与栓杆交接处都有应力集中，是产生疲劳断裂的危险部位。 • 为减轻应力集中，适当加大牙根圆角半径以可提高螺栓疲劳强度20～40%，或在螺纹收尾处用
精品课件
1、螺纹联接原理
螺纹联接的受力状态
对于整个联接而言，所受的载荷可能为轴向载荷、横向载 荷、弯矩和转矩等，但是对于当个螺栓而言，所受载荷为 轴向力和（或）横向力。 轴向力 —— 拉伸应力 —— 拉伸强度
螺纹联接的强度计算ppt课件.ppt
联接概述
铆接
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
联接概述
焊接
焊焊接接的的齿减轮速结箱构体
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸
mm
P/8
Dd D2 d2 D1 d1
P P/8
60˚
H=0.866P d2=d-0.6495P D、d ----内、外螺纹大径
D2、d2----内、外螺纹中径 D1、d1----内、外螺纹小径
d1=d-1.0825P
P/8
P/230˚
90˚
P/4
H/4
P----螺距
P 60˚
§5-1 螺 纹
P
P
粗牙
d
细牙 d
细牙 d
粗牙螺纹应用最广
细牙螺纹的优点：小径大、强度高、升角小、自锁性好， 缺点：不耐磨易滑扣。 应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
§5-2 螺纹联接的类型与标准联接件
孔与螺杆 之间留有
间隙
普通螺栓联接
相同：均为通孔，装拆较薄件 注意制图、结构的关系
螺杆与 孔壁接
触
铰制孔用螺栓联接
有配合， 成本高：螺杆精度、用铰刀铰孔
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
螺纹连接(机械设计)ppt课件
线数 n －－螺纹的螺旋线数目。
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。
§5-1 螺纹
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。 33
34
螺纹升角y－－螺
牙底
26
螺纹的中径：
一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通 过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
牙底
牙顶
小径D1、d1 中径D2、d2 大径 D、d
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
27
⑶ 螺纹的线数n
沿一条螺旋线形成的螺 纹叫做单线螺纹；沿两条或 两条以上在轴向等距分布的 螺旋线所形成的螺纹叫做多 线螺纹。
单线螺纹
10
螺纹
55°非密封管螺纹
11
螺纹
55°密封管螺纹（R）
55°
牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。螺纹分 布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合时 没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏， 拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间 隙。
12
螺纹
梯形螺纹(Tr)
30°
牙型为等腰梯型，牙型角为30。梯形 螺纹的效率比矩形螺纹低，但牙根的强度 较高，易于加工，对中性好，当采用剖分 式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的间 隙。
42
螺纹各种数据的 查表
标记 M30 M20× 1.5-6g-LTHr24× 10(p5)B40× 32(P8) G1
牙型 螺纹
三角形60
普通度粗牙
名称 螺纹
三角形60
普通度细牙 螺纹
梯形30度
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。
§5-1 螺纹
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。 33
34
螺纹升角y－－螺
牙底
26
螺纹的中径：
一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通 过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
牙底
牙顶
小径D1、d1 中径D2、d2 大径 D、d
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
27
⑶ 螺纹的线数n
沿一条螺旋线形成的螺 纹叫做单线螺纹；沿两条或 两条以上在轴向等距分布的 螺旋线所形成的螺纹叫做多 线螺纹。
单线螺纹
10
螺纹
55°非密封管螺纹
11
螺纹
55°密封管螺纹（R）
55°
牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。螺纹分 布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合时 没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏， 拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间 隙。
12
螺纹
梯形螺纹(Tr)
30°
牙型为等腰梯型，牙型角为30。梯形 螺纹的效率比矩形螺纹低，但牙根的强度 较高，易于加工，对中性好，当采用剖分 式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的间 隙。
42
螺纹各种数据的 查表
标记 M30 M20× 1.5-6g-LTHr24× 10(p5)B40× 32(P8) G1
牙型 螺纹
三角形60
普通度粗牙
名称 螺纹
三角形60
普通度细牙 螺纹
梯形30度
第四章-螺纹连接与螺纹传动PPT演示课件
*
11.图示螺钉联接有几处错误？
此平面应该为加工表面
孔壁与杆之间有间隙
螺钉螺纹部分过短
此处为螺纹孔
*
12.图示螺纹联接防松装置中，哪一种是靠摩擦力防松的？
带翅垫片 --机械式
开口销与开槽螺母 --机械式
对顶螺母 --摩擦力
冲点 --不可拆卸
*
1 螺纹连接基本类型
二、螺纹连接及标准件
螺栓连接
查看教材中P34页表4-1
普通螺纹:牙形角为60°三角形米制圆柱螺纹
联 接 螺 纹
传 动 螺 纹
M
G
Tr
B
粗牙
细牙
螺 纹
管 螺 纹
梯形螺纹
锯 齿 形 螺 纹
普 通
是最常用的连接螺纹
用于细小的精密或薄壁零件
用于水管、油管、气管等薄壁管子上，用于管路的连接。
用于各种机床的丝杠，做 传动用。
只能传递单方向的动力。
一、螺纹连接的基本知识
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。 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 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－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。
双头螺柱连接
螺钉连接
被连接件不太厚，能制成通孔的场合
被连接件之一较厚或较软，需经常拆装
被连接件之一较厚，无需经常拆装
*
四、单个螺栓连接强度计算
普通螺栓连接
螺纹联接受力分析ppt课件
故<50%，所以自锁螺纹的效率较低。
10
4）方牙螺纹受力分析
方牙螺纹受力的情况：
00
F 'N FN
摩擦力：
Ff F 'N f FN f
FN
F’N
11
5）三角螺纹受力分析
三角螺纹斜角
'1
2
FN
三角型楔面的法向反力：
F 'N FN
cos '1
摩擦力：
F'f
F
' N
螺旋升角 越小，力矩T就越小，越省力，但 效率 降低；
线数n 越少，则螺旋升角 越小，自锁性能 好，但效率 降低。
14
常用螺纹紧固件联接 的设计计算
FQ0
15
1、结构设计问题
螺栓紧固件设计是通过强度计算来 确定联接件中的螺栓直径尺寸。在设计 时，首先应考虑结构设计问题。 （1）布置要对称，受力要均匀； （2）不要使被联接件强度削弱太多； （3）螺母和螺栓头部支撑面应平整（凸 台、凹坑）； （4）注意扳手空间和装拆方便； （5）同一机器上的螺纹规格尽可能少。
16
2、 松螺栓联接的受力分析
以吊钩为例： 松螺栓联接
装配时，不需把螺栓拧紧， 螺栓在承受载荷前螺栓不 受力。
此时，一般按最大载 荷计算确定螺栓的直径或 校核危险截面的强度。
FQ0 FQ0
17
强度公式： FQ0
d12 4
设计公式：d1
4FQ0 mm
Mpa
FQ0
则：
Ft FQtg( )
螺纹力矩：
FR
FQ
+
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: 材料的许用应力 Mpa；
d1: 螺栓的最小直径 mm。
ppt课件
FQ180
3、受横向力普通螺栓联接受力分析
ppt课件
19
受横向力普通螺栓联接受力分析
ppt课件
20
用普通螺栓联接时， 承受横向载荷，靠拧紧 螺母时足够的预紧力FQO， 被联接件间产生足够的 摩擦力，使被联接件间 不产生相对滑动。
千斤顶为什么不会自动向下滑动？ 螺纹连接如受力作用，螺纹尺寸有何要求？
ppt课件
FQ0
1
螺旋副的受力分析、 效率和自锁
ppt课件
2
1）受力分析
以矩形螺纹为例：把螺母和重物简化为滑块FQ， 螺母处受推力Ft的作用，假想在螺纹中径处展开， 得一斜面，Ft为作用在中 径处的水平推力。
ppt课件
3
FQ—轴向力
此时在FQO的作用下， 产生的拉伸应力为：
FQ0 Mpa
d12 4
ppt课件
FQ 0
21
FQ0 f Fc
FQ 0
f:摩擦系数
c:防滑安全系数c=1.1-1.3
m:接触面数。
当摩擦面增加时，摩擦力
为mFQOf
mFQ0 f Fc
Fc FQ0 mf
ppt课件
22
在螺栓受拉的同时，为了拧紧螺母，螺栓受 到克服螺纹之间的相对转动阻力矩（螺纹力矩） M1的作用。
螺栓紧固件设计是通过强度计算来 确定联接件中的螺栓直径尺寸。在设计 时，首先应考虑结构设计问题。
（1）布置要对称，受力要均匀；
（2）不要使被联接件强度削弱太多；
（3）螺母和螺栓头部支撑面应平整（凸 台、凹坑）；
（4）注意扳手空间和装拆方便；
（5）同一机器上的螺纹规格尽可能少。
ppt课件
16
2、 松螺栓联接的受力分析
FR
Ft
V
fFN Ft
FQ
d2
ppt课件
7
滑块在FQ力作用下有下滑趋势时，摩擦 力fFN将反向，此时Ft变为支持力。
由平衡条件可知：
Ft
FQtg(
) FQ
-
当 = 时 Ft 0
FR
当 < 时 Ft 0
自锁条件：
Ft
由此可见，细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能好。
d2 2
FN tg(
')
自锁条件： '
效率：tg t( ')ppt课件
13
6）三角螺纹受力分析讨论
T d2 2
'
FN tg( ' )
tg tg(
')
当量摩擦系数’越小，力矩T就越小，越省力； 当量摩擦系数 ’越小，效率就越高；
以吊钩为例： 松螺栓联接
装配时，不需把螺栓拧紧， 螺栓在承受载荷前螺栓不 受力。
此时，一般按最大载 荷计算确定螺栓的直径或 校核危险截面的强度。
FQ0 FQ0
ppt课件
17
强度公式： FQ0
d12 4
设计公式：d1
4FQ0 mm
Mpa
FQ0
FQO ：最大载荷 N；
当量摩擦系数 ’与牙型角有关，牙型角 越小，效率就越高，越省力，但自锁性能降低；
螺旋升角 越小，力矩T就越小，越省力，但 效率 降低；
线数n 越少，则螺旋升角 越小，自锁性能 好，但效率 降低。
ppt课件
14
常用螺纹紧固件联接 的设计计算
FQ0
ppt课件
15
1、结构设计问题
ppt课件
9
效率分析
’=0
tg
tg( )
0
当不变时，效率 是 的函数。
对求导 ’=0，得 450
2
此时，效率 最大，但升角过大，制造困难，
一般取 25º 要满足自锁条件 ，则
tg tg tg( ) tg2
螺旋副自锁：无论轴向载荷FQ多大，如无外力矩 作用，螺母和螺杆都不会产生相对轴向移动。
当千斤顶举重物到一定的高度，螺母停止转动， 释去力矩T，螺母仍停在原处，而不因重物下滑。 这种现象称为自锁。
ppt课件
6
滑块在FQ力作用下有下滑趋势时， 摩擦力fN将反向。
Ph=nP
FN FR
-
FQ
-
一般取=6º，为了保证自锁，可取 4.5º,
故<50%，所以自锁螺纹ppt课的件 效率较低。
10
4）方牙螺纹受力分析
方牙螺纹受力的情况：
00
F 'N FN
摩擦力：
Ff F 'N f FN f
ppt课件
FN
F’N
11
5）三角螺纹受力分析
三角螺纹斜角
'1
2
FN
三角型楔面的法向反力：
M1
FQ0 tg(
')
d2 2
M1
由此产生的扭转剪应力
M1 d13 16
d1：危险截面的直径，一
般为螺纹小径。
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23
对于M10-M68的普通螺纹
tg' f ' 0.15
M1
FQ0 tg(
')
d2 2
M1
d13 16
0.44
当滑块上升时， FR与FQ的夹角是+，
则：
Ft FQtg( )
螺纹力矩：
FR
FQ
+
T
Ft
d2 2
d2 2
FQtg(
)
Ft
由此可以看出，螺纹力矩 T 随工作
载荷 FQ 、螺纹升角 和摩擦角 的增
大而增大。
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5
2）自锁
自锁：即指没有外力作用时，物体自己不会下滑。
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8
3）效率
当螺母旋转一周，滑块沿力Ft的方向移动 了d2的距离。
输入功 W1 d2Ft d2FQtg( )
输出功一部分举起重物，另一部分克服摩擦力
有用功 W2 FQ Ph FQd2tg
则效率 W2 FQd2tg tg W1 FQd2tg( ) tg( )
Ft—旋转螺母的水平推力 FN
FN —支反力
FR FR
fFN —摩擦力
FQ
+
V
Ph=nP
f — 摩擦系数
Ft
Ft fFN
FQ
d2
由FN和fFN合力构成的总反力FR， FR与FN之间夹角
称为摩擦角。
tg
fFN
arctgf
FN
仅与摩擦系数f有关 ppt课件
4
由平衡条件可知：
F 'N FN
cos '1
摩擦力：
F'f
F
' N
f
FN f
cos1
F’N 1 FN1
令
f'
f
cos '1
f ' : 当量摩擦系数
' arctgf '
' : 当量摩擦角
ppt课件
12
三角螺纹、梯型螺纹螺旋副中力的关 系式:
Ft FQtg( ')
螺纹力矩： T
d1: 螺栓的最小直径 mm。
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FQ180
3、受横向力普通螺栓联接受力分析
ppt课件
19
受横向力普通螺栓联接受力分析
ppt课件
20
用普通螺栓联接时， 承受横向载荷，靠拧紧 螺母时足够的预紧力FQO， 被联接件间产生足够的 摩擦力，使被联接件间 不产生相对滑动。
千斤顶为什么不会自动向下滑动？ 螺纹连接如受力作用，螺纹尺寸有何要求？
ppt课件
FQ0
1
螺旋副的受力分析、 效率和自锁
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2
1）受力分析
以矩形螺纹为例：把螺母和重物简化为滑块FQ， 螺母处受推力Ft的作用，假想在螺纹中径处展开， 得一斜面，Ft为作用在中 径处的水平推力。
ppt课件
3
FQ—轴向力
此时在FQO的作用下， 产生的拉伸应力为：
FQ0 Mpa
d12 4
ppt课件
FQ 0
21
FQ0 f Fc
FQ 0
f:摩擦系数
c:防滑安全系数c=1.1-1.3
m:接触面数。
当摩擦面增加时，摩擦力
为mFQOf
mFQ0 f Fc
Fc FQ0 mf
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22
在螺栓受拉的同时，为了拧紧螺母，螺栓受 到克服螺纹之间的相对转动阻力矩（螺纹力矩） M1的作用。
螺栓紧固件设计是通过强度计算来 确定联接件中的螺栓直径尺寸。在设计 时，首先应考虑结构设计问题。
（1）布置要对称，受力要均匀；
（2）不要使被联接件强度削弱太多；
（3）螺母和螺栓头部支撑面应平整（凸 台、凹坑）；
（4）注意扳手空间和装拆方便；
（5）同一机器上的螺纹规格尽可能少。
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2、 松螺栓联接的受力分析
FR
Ft
V
fFN Ft
FQ
d2
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滑块在FQ力作用下有下滑趋势时，摩擦 力fFN将反向，此时Ft变为支持力。
由平衡条件可知：
Ft
FQtg(
) FQ
-
当 = 时 Ft 0
FR
当 < 时 Ft 0
自锁条件：
Ft
由此可见，细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能好。
d2 2
FN tg(
')
自锁条件： '
效率：tg t( ')ppt课件
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6）三角螺纹受力分析讨论
T d2 2
'
FN tg( ' )
tg tg(
')
当量摩擦系数’越小，力矩T就越小，越省力； 当量摩擦系数 ’越小，效率就越高；
以吊钩为例： 松螺栓联接
装配时，不需把螺栓拧紧， 螺栓在承受载荷前螺栓不 受力。
此时，一般按最大载 荷计算确定螺栓的直径或 校核危险截面的强度。
FQ0 FQ0
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强度公式： FQ0
d12 4
设计公式：d1
4FQ0 mm
Mpa
FQ0
FQO ：最大载荷 N；
当量摩擦系数 ’与牙型角有关，牙型角 越小，效率就越高，越省力，但自锁性能降低；
螺旋升角 越小，力矩T就越小，越省力，但 效率 降低；
线数n 越少，则螺旋升角 越小，自锁性能 好，但效率 降低。
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常用螺纹紧固件联接 的设计计算
FQ0
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1、结构设计问题
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9
效率分析
’=0
tg
tg( )
0
当不变时，效率 是 的函数。
对求导 ’=0，得 450
2
此时，效率 最大，但升角过大，制造困难，
一般取 25º 要满足自锁条件 ，则
tg tg tg( ) tg2
螺旋副自锁：无论轴向载荷FQ多大，如无外力矩 作用，螺母和螺杆都不会产生相对轴向移动。
当千斤顶举重物到一定的高度，螺母停止转动， 释去力矩T，螺母仍停在原处，而不因重物下滑。 这种现象称为自锁。
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6
滑块在FQ力作用下有下滑趋势时， 摩擦力fN将反向。
Ph=nP
FN FR
-
FQ
-
一般取=6º，为了保证自锁，可取 4.5º,
故<50%，所以自锁螺纹ppt课的件 效率较低。
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4）方牙螺纹受力分析
方牙螺纹受力的情况：
00
F 'N FN
摩擦力：
Ff F 'N f FN f
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FN
F’N
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5）三角螺纹受力分析
三角螺纹斜角
'1
2
FN
三角型楔面的法向反力：
M1
FQ0 tg(
')
d2 2
M1
由此产生的扭转剪应力
M1 d13 16
d1：危险截面的直径，一
般为螺纹小径。
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对于M10-M68的普通螺纹
tg' f ' 0.15
M1
FQ0 tg(
')
d2 2
M1
d13 16
0.44
当滑块上升时， FR与FQ的夹角是+，
则：
Ft FQtg( )
螺纹力矩：
FR
FQ
+
T
Ft
d2 2
d2 2
FQtg(
)
Ft
由此可以看出，螺纹力矩 T 随工作
载荷 FQ 、螺纹升角 和摩擦角 的增
大而增大。
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2）自锁
自锁：即指没有外力作用时，物体自己不会下滑。
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3）效率
当螺母旋转一周，滑块沿力Ft的方向移动 了d2的距离。
输入功 W1 d2Ft d2FQtg( )
输出功一部分举起重物，另一部分克服摩擦力
有用功 W2 FQ Ph FQd2tg
则效率 W2 FQd2tg tg W1 FQd2tg( ) tg( )
Ft—旋转螺母的水平推力 FN
FN —支反力
FR FR
fFN —摩擦力
FQ
+
V
Ph=nP
f — 摩擦系数
Ft
Ft fFN
FQ
d2
由FN和fFN合力构成的总反力FR， FR与FN之间夹角
称为摩擦角。
tg
fFN
arctgf
FN
仅与摩擦系数f有关 ppt课件
4
由平衡条件可知：
F 'N FN
cos '1
摩擦力：
F'f
F
' N
f
FN f
cos1
F’N 1 FN1
令
f'
f
cos '1
f ' : 当量摩擦系数
' arctgf '
' : 当量摩擦角
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三角螺纹、梯型螺纹螺旋副中力的关 系式:
Ft FQtg( ')
螺纹力矩： T