螺纹联接受力分析.ppt

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。 FQ—轴向力 自锁：即指没有外力作用时，物体自己不会下滑。 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。 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： 方牙螺纹受力的情况： 三角螺纹、梯型螺纹螺旋副中力的关系式: 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； 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。 常用螺纹紧固件联接 的设计计算 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。 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。 强度公式： 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。 此时在FQO的作用下，产生的拉伸应力为： 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。 对于M10-M68的普通螺纹 强度条件 从受横向力载荷的普通螺栓联接，当f=0.15，c=1.2， m=1时， 剪切应力 螺纹紧固件的材料一般为Q235A、10、35、45钢和合金钢。 为材料的强度极限。 * 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？ FQ0 螺旋副的受力分析、 效率和自锁 1）受力分析 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。 ? 仅与摩擦系数f有关 FN —支反力 fFN —摩擦力 f — 摩擦系数 ? V FQ Ft fFN FN FR FR Ft FQ ? ?+? Ph=nP ?d2 Ft—旋转螺母的水平推力 由平衡条件可知： 螺纹力矩： 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。 FR Ft FQ ?+? 当滑块上升时， FR与FQ的夹角是?+?， 则： 2）自锁 滑块在FQ力作用下有下滑趋势时，摩擦力fN将反向。 ? V FQ Ft fFN FN FR FR Ft FQ ? Ph=nP ?d2 ? -? ? ?-? 当 ? = ? 时 自锁条件： 当 ? ? 时 FR Ft FQ ?-? 由此可见，细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能好。 输入功 输出功一部分举起重物，另一部分克服摩擦力 有用功 则效率 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。 当?不变时，效率? 是? 的函数。 对?求导? ’=0，得 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 一般取?=6o，为了保证自锁，可取? ? 4.5o,故?50%，所以自锁螺纹的效率较低。 ? ? 0 ? ’=0 效率分析 摩擦力： FN F’N 4）方牙螺纹受力分析 三角型楔面的法向反力： 摩擦力： 令 当量摩擦系数 当量摩擦角 FN F’N FN1 ?1 5）三角螺纹受力分析 三角螺纹斜角 螺纹力矩： 自锁条件： 效率： 6）三角螺纹受力分析讨论 FQ0 1、结构设计问题 FQ0 2、 松螺栓联接的受力分析 FQ0 Mpa 设计公式： mm FQO ：最大载荷 N； 材料的许用应力 Mpa； d1: 螺栓的最小直径 mm。 FQ0 FQ0 3、受横向力普通螺栓联接受力分析 受横向力普通螺栓联接受力分析 FQ 0 Mpa 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 由此产生的扭转剪应力 d1：危险截面的直径，一般为螺纹小径。