关于螺纹联接的螺纹牙强度校核之根据.doc

关于螺纹联接的螺纹牙强度校核之根据 一、引用教材 1 二、适用范围 1 三、校核 2 1. 螺纹副抗挤压计算 3 2. 抗剪切强度校核 4 3. 抗弯曲强度校核 4 4. 自锁性能校核 7 5. 螺杆强度校核 7  一、引用教材 1.《机械设计》第四版，高等教育出版社，邱宣怀主编，1997年7月第4版，1997年7月第1次印刷，印数0001—17094，定价23.60元，该书是戊子庚上学时的教材。摘自P120。 2.《机械设计手册》第四版，第3卷，成大先主编，化学工业出版社，2005年1月北京第25次印刷。摘自12-3～12-9。 二、适用范围 螺纹联接可以使用普通螺纹、梯形、矩形、锯齿形等四种，且多用普通螺纹。下图1给出了螺旋副的可能螺纹种类、特点和应用。 图1 螺旋副的螺纹种类、特点和应用 三、校核 该文件仅讨论五个方面的校核：抗挤压、抗剪切、抗弯曲、自锁性、螺杆强度。 根据实践，由于螺母的材质软，螺纹副的破坏多发生在螺母；但当螺母和螺杆材料相同时，螺杆首先破坏，此时应校核螺杆。该文件中的各物理量及其含义和公式均可查阅文件（双击打开）； 该五项校核已编成excel计算表格以提高效率，使用时仅仅需要填写绿色表格，其余表格计算机自行计算得出结果，见文件（双击打开）。 1. 螺纹副抗挤压计算 把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁，见下图2、图3，抗挤压是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过许用挤压应力，否则便会产生挤压破坏。设轴向力为F，相旋合螺纹圈数为z，则验算计算式为： 且 若取，则有 式中 ：挤压应力，单位MPa； ：许用挤压应力，单位MPa； F：轴向力，单位N； ：外螺纹中径，单位mm； h：螺纹工作高度，单位mm，p为螺距，单位mm，h与p的关系为： 梯形螺纹： 矩形螺纹： 锯齿螺纹： 普通螺纹： z：结合圈数，无量纲，一般不要超过10（因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z不宜大于10）； 2. 抗剪切强度校核 对螺杆，应满足 ； 对螺母，应满足 式中 F：轴向力，单位N； ：计算公扣时使用螺纹小径，单位mm； D：计算母扣时使用螺纹大径，单位mm； b：螺纹牙底宽度，单位mm，b与p的关系为： 梯形螺纹： 矩形螺纹： 锯齿螺纹： 普通螺纹： z：结合圈数，无量纲，一般不要超过10（因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z不宜大于10）； ：许用剪应力，单位MPa，对于材质为钢，一般可以取，为材料的许用拉应力，，单位MPa，其中为屈服应力，单位MPa，S为安全系数，一般取3～5。 3. 抗弯曲强度校核 对螺杆，应满足； 对螺母，应满足。 其推导过程如下： 一般来讲，螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙抗弯和抗剪强度校核以螺母为对象，即校核母扣；但当螺母和螺杆材料相同时，则螺杆的强度要低于螺母，所以此时应校核螺杆强度，即校核公扣。 若将螺母的一圈螺纹沿螺纹大径处展开，即可视为一悬壁梁，危险截面为A-A，如下图2、图3所示。 图2 螺母的一圈螺纹展开 若将螺杆的一圈螺纹沿螺纹小径处展开，即可视为一悬壁梁，如图3所示。 图3 螺杆的一圈螺纹展开 以校核螺杆为例，每圈螺纹承受的平均作用力F/z作用在中径d2的圆周上，则螺纹牙根部危险剖面A-A的变曲强度条件为： 对螺杆，； 对螺母，。 式中： D：螺母大径，单位mm； d：螺杆大径，单位mm； L：弯曲力臂，单位mm，，∴； ：单圈外螺纹展开后的A-A截面的抗弯模量，单位mm3； ：弯曲应力，单位MPa； b：螺纹牙底宽度，单位mm；p为螺距，单位mm，则b与p的关系为： 梯形螺纹： 矩形螺纹： 锯齿螺纹： 普通螺纹： F：轴向力，单位N； h：螺纹工作高度，单位mm；p为螺距，单位mm，则h与p的关系为： 梯形螺纹： 矩形螺纹： 锯齿螺纹： 普通螺纹： z：结合圈数，无量纲，一般不要超过10（因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z不宜大于10）； ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，。 4. 自锁性能校核 自锁条件为： 式中： ：螺旋升角，在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角，单位度，，， ：当量摩擦角，单位度； p：螺距，单位mm； S：导程，单位mm； n：线数，或称头数，无量纲；螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4； 螺距、导程、线数之间关系：； d2：外螺纹中径，单位mm； ：牙型角，螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角， 梯形螺纹： 矩形螺纹： 锯齿螺纹： 普通螺纹： ：牙型斜角，螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角，对称牙型，梯形螺纹、矩形螺纹、普通螺纹都属于对称牙型，锯齿螺纹不是对称牙型； ：螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取0.13～0.17； ：螺旋副的当量摩擦系数，无量纲