夹紧力计算91159

单螺旋所产生的夹紧力计算

在图1中，螺纹可认为绕圆柱体上的一个斜

面，螺母看成是斜面上的一个滑块A ，因此

其夹紧力可根据楔的工作原理来计算。在手

柄的作用下，滑块A 沿螺旋斜面移动。已知

螺纹为方牙螺纹，手柄上的外加力为P ，手

柄长度为L ，螺纹中经为r ，则可求出作用在

滑块A 上的水平力Q1，即：r Q L P ⨯=⨯1，

r

L P Q ⨯=1。---（a ）挡滑块A 沿着斜面作匀速运动时，从图2中可求出水平力Q 1和夹紧

力W 之间的关系。若不考虑摩擦力时，则作

用在滑块A 上的力有三个，即夹紧力W 、斜面

反作用力N 和水平力Q 1。由于这三个力处于

平衡状态，所以可得：αtg W Q ⨯=1。若滑块A

与斜面有摩擦力，则反作用力R 与法线N 偏斜

一个摩擦角1β。（参看图3）根据平衡条件，由

三角形ARW 可得：()11βα+⨯=tg W Q 。------（b ）

将式（a ）代入式（b ），可以求出夹紧力W ，即：

()1βα+⨯⨯=tg r L P W ；式中：W-----工作夹紧力（公斤力）；α-----螺纹升角，r

t tg ⨯=πα2；β1----螺纹配合面的摩擦角（实际计算β1可取8.5°）;

t------螺纹螺距。

对于标准三角螺纹，升角不大于 3.5°，自索性良好，当使用力臂L=14d 平均的标准扳手时，上式可简化为W ≈130P 。

当螺钉头部为平端面或用螺母夹紧形式时，我们还必须考虑其旋转面间的摩擦力炬损失，此时夹紧力计算的一

般公式为：()1

1ϕβαtg r tg r L

P W ⨯'++⨯⨯=；式中：

1ϕ----旋转接触面的摩擦系数，可取

1ϕtg =0.15；r '----摩擦力炬的半径，与接触

处的形状有关（参见图4）。当用上述条件

同样简化，则得：（1）螺栓头部是平的则

W=90P; (2)螺母夹紧形式，则W ≈70R 。

图4