螺纹联接与螺旋传动.doc

第13章 螺纹联接与螺旋传动 13-1 概述 螺纹联接和螺旋传动都是利用螺纹零件进行工作的，但两者的工作性质并不相同，在技术要求上也存在差别。联接螺纹零件属于紧固件，要求保证联接强度（有时还要求紧密性）；传动螺纹零件是传动件，要求保证螺旋副的传动精度、效率和使用寿命。 13-2 螺纹联接的主要类型、特点和应用 螺纹联接的主要类型、特点及应用 螺纹联接的主要类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。常见螺纹联接的主要类型、特点及应用如表所示。 螺纹联接的主要类型 13-3 螺纹联接的预紧与防松 13．3．1 螺纹联接的预紧 螺纹联接预紧的目的在于增强联接的可靠性、紧密性和防松能力，防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。 拧紧螺母时，螺栓和被联接都受到预紧力F′的作用，拧紧螺母需要的预紧力矩T是螺纹副的阻力矩和螺母与支承面间的摩擦力矩的和，即。根据机械原理可以推得：，，则 13．3．2 螺纹联接的防松 在静载荷作用下，联接用螺纹能满足自锁条件，且螺母、螺栓头支承面的摩擦力矩也有防松作用。因此，联接一般不会自动松脱。但在变载荷 、冲击、振动以及温度变化较大的情况下，螺纹牙间和支承面间的摩擦阻力可能瞬间消失，经多次重复后，联接就可能松动，甚至松脱，造成严重事故。所以设计螺栓时，必须考虑防松问题。 防松的基本方法是防止螺纹工作时产生相对转动，凡满足这个要求的结构都能防松。按防松的原理可分为摩擦防松、机械防松、永久止动防松三种， 13-4螺栓组联接的设计 13．4．1 螺栓组联接的结构设计 螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间的受力均匀，便于加工和装配。 联接接合面的几何形状尽量简单，常常使螺栓组的形心和联接接合面的形心重合，成轴对称的简单几何形状。 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。 3．螺栓排列应有合理的边距和间距。 4．同一圆周上螺栓的数目，应尽量取4、6、8等偶数，便于加工时分度和划线。 的螺栓材料、直径、长度均应相同。 5．避免螺栓承受附加弯曲载荷。 13.4.2 螺栓组联接的受力分析 （1）、受横向载荷的螺栓组联接 受横向载荷的螺栓组联接，载荷的作用线通过螺栓组形心，并与螺栓轴线垂直， 1）、铰制孔用螺栓组联接的受力分析 横向载荷R靠螺栓杆受剪切或螺栓杆和孔壁接触表面的挤压来传递。 2）、普通螺栓组联接的受力分析 其横向载荷R靠接合面 间的摩擦力来传递。由力的平衡条件可得：，则螺栓的预紧力为： （2）受旋转力矩作用的螺栓组联接 转矩T作用在联接的接合面内。在转矩T的作用下，底板将绕通过螺栓组对称中心O并与接合面垂直的轴线转动。为防止底板转动，可用普通螺栓联接，也可用铰制孔用螺栓联接。其传力方式与受横向载荷的螺栓组联接类似。 1) 普通螺栓连接 各螺栓的预紧力F′： （12-4） 2）铰制孔用螺栓联接 旋转力矩T由各个螺栓上能受到剪力Ft对转动中心O的矩的和来平衡。则： 根据螺栓的变形协调条件，各螺栓的剪切变形量与螺栓杆中心到旋转中心O的距离成正比。由于各螺栓的剪切刚度相同，所以各螺栓受到的横向工作剪力也与这个距离成正比。 对第螺栓，则有： 当ri距离转动中心O越远，对应螺栓上的剪力就越大。 （3） 受轴向载荷的螺栓组联接 对每个联接螺栓来说，除了承受轴向工作载荷下以外，还有预紧力F′的作用，其总的轴向拉力并不等于F与F′的和，还必须考虑联接件的弹性变形。 （4）、受翻转力矩的螺栓组联接 根据螺栓的变形协调条件，各螺栓的拉伸变形量与其中心至底板翻转轴线的距离成正比。由于各螺栓的拉伸刚度相同，所以，左边螺栓的工作载荷和右边地基座在螺栓处的压力也与这个距离成正比： 联立以上两个式子，便可以得到受力最大的螺栓上的受力： （12-7） 为了保证联接接合面的最大受压处不被压溃或最小受压处不至于出现缝隙，接合面的压力必须满足： 13-5螺纹联接的强度计算 13．5．1 螺纹联接的失效形式 虽然螺栓组的受力形式多种多样 ，但对单个联接螺栓而言，其受力形式不外乎是受轴向力或受横向力两种形式。在轴向力作用下，螺栓受到拉伸，其主要的失效形式是螺栓杆螺纹部份发生断裂，因而其设计计算准则是保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。在横向力用下，铰制孔用螺