第八章螺旋传动及螺纹联接 8-1答：根据牙型的不同可以将螺纹分为：普通螺纹、非密封管螺纹、密封管螺纹、 矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。 常用的联接螺纹有普通螺纹、非密封管螺纹、密封管螺纹。常用的传动螺纹有矩形螺纹、 梯形螺纹、锯齿形螺纹。 8-2答：将螺杆轴线置于与直立观察者身体轴线平行，观察者看到螺旋槽自左下方向 右上方升起为右旋螺纹，反之为左旋螺纹，如下图。机械中经常使用右旋螺纹。 左旋 右旋 8-3答：在大径，螺距相同的情况下，多线螺纹的升角1较大。由式3-39知，1在一 定范围内增大，效率提高，故多线螺纹多用于传动。普通螺纹牙型角较大，v较大，自锁 条件式3-37更易满足，故多用于联接。 84答：螺旋传动按功用可分为三类：传力螺旋，如螺旋压力机、螺旋千斤顶等：传 导螺旋，如车床工作台丝杆传动、螺旋测微器等：调整螺旋，如各类夹具、测量工具、张 紧装置等的调整螺旋等。 8-5答：见表8-5 8-6答：滑动螺旋工作时螺纹磨损是主要失效形式，耐磨性是保证螺旋传动正常工作 的主要依据。 8-7答：螺纹联接预紧的目的是使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，防 止受载后被联接件间出现缝隙或相对滑动，增强联接的可靠性和紧密性。过大的预紧力会 使螺栓在装配或偶尔过载时断裂，所以在重要联接中要控制预紧力大小。 8-8答：螺纹联接在装配时绝大多数必须拧紧，但过大的预紧力会使螺栓在装配或偶 尔过载时断裂，加套筒拧紧的方法会使预紧力过大而使螺栓联接失效。 8-9答：常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、和不可拆卸的防松。各种防松方法 的特点及应用见表8-9。 8-10答：螺旋副自锁条件是螺纹升角与当量摩擦角满足下式 1≤0、 GB5782-86规定之螺栓满足自锁条件，在静载、温度变化不大时，不需要采取防松措施。但 在冲击、振动及变载荷作用下，螺纹副间的摩擦力会瞬时减小或消失，使联接松动，甚至松 脱。轻者会影响机器正常运转，重者会造成严重事故。因此，螺纹联接仍须采取防松措施。 8-11解：(1)Tr60×10中径dk=55mm。 tg1=吧=1x10 d2π×55 1=3.31 9r=arctg-f =arctg-0.1 cos15 -=5.91 coSy 提升Q重，需施加力矩M为
1 第八章 螺旋传动及螺纹联接 8-1 答：根据牙型的不同可以将螺纹分为：普通螺纹、非密封管螺纹、密封管螺纹、 矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。 常用的联接螺纹有普通螺纹、非密封管螺纹、密封管螺纹。常用的传动螺纹有矩形螺纹、 梯形螺纹、锯齿形螺纹。 8-2 答：将螺杆轴线置于与直立观察者身体轴线平行，观察者看到螺旋槽自左下方向 右上方升起为右旋螺纹，反之为左旋螺纹，如下图。机械中经常使用右旋螺纹。 8-3 答：在大径，螺距相同的情况下，多线螺纹的升角 λ 较大。由式 3-39 知，λ 在一 定范围内增大，效率提高，故多线螺纹多用于传动。普通螺纹牙型角较大，φv 较大，自锁 条件式 3-37 更易满足，故多用于联接。 8-4 答：螺旋传动按功用可分为三类：传力螺旋，如螺旋压力机、螺旋千斤顶等；传 导螺旋，如车床工作台丝杆传动、螺旋测微器等；调整螺旋，如各类夹具、测量工具、张 紧装置等的调整螺旋等。 8-5 答：见表 8-5 8-6 答：滑动螺旋工作时螺纹磨损是主要失效形式，耐磨性是保证螺旋传动正常工作 的主要依据。 8-7 答：螺纹联接预紧的目的是使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，防 止受载后被联接件间出现缝隙或相对滑动，增强联接的可靠性和紧密性。过大的预紧力会 使螺栓在装配或偶尔过载时断裂，所以在重要联接中要控制预紧力大小。 8-8 答：螺纹联接在装配时绝大多数必须拧紧，但过大的预紧力会使螺栓在装配或偶 尔过载时断裂，加套筒拧紧的方法会使预紧力过大而使螺栓联接失效。 8-9 答：常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、和不可拆卸的防松。各种防松方法 的特点及应用见表 8-9。 8-10 答：螺旋副自锁条件是螺纹升角与当量摩擦角满足下式 λ≤φv GB5782-86 规定之螺栓满足自锁条件，在静载、温度变化不大时，不需要采取防松措施。但 在冲击、振动及变载荷作用下，螺纹副间的摩擦力会瞬时减小或消失，使联接松动，甚至松 脱。轻者会影响机器正常运转，重者会造成严重事故。因此，螺纹联接仍须采取防松措施。 8-11 解：(1) Tr60×10 中径 d2＝55mm。 55 1 10 tg 2 × × = = π π λ d np λ=3.31° o o 5.91 cos15 0.1 arctg cos = arctg = = γ ϕ f V 提升 Q 重，需施加力矩 M 为 左旋 右旋
M=Og ()d 2 =1200Nxtg3.31°+5.91°)x 2mm =53566.56N·mm 由题意：150N×mm=53566.56N·mm 得到：1=357mm (2)由式(3-35a)松退螺距M'为 M'=0g(a-9,)4=FL 12000×tg(3.31°-5.91°)x55=Fx357 2 得到F=42N 8-12解：本问题属松螺栓联接承载能力计算问题。 1.选螺栓材料、性能等级，定机械性能 由表8-12，取Q235,0=410MPa,0=240MPa。 由表8-13，取S=16,[o]==240NMPa=150MPa. S1.6 2.确定螺纹直径，外载荷F=Q=15000N, 由表8-11，有 4F 4×15000N 4,=oπx150MPa =11.28mm 查GB193-81,M14螺纹小径d=11.835mm>11.28mm,螺栓直径M14。 8-13解： 1.采用普通螺栓联接 1)确定许用拉应力[σ]。查表8-12、表8-13，当螺栓材料为Q215,直径为12mm时， o=220MPa,取S=3,则 [o]=os/S=220/3=73.33MPa 2)计算单个螺栓的预紧力Qo。查机械设计手册得M12螺栓的螺纹小径d,=10.11mm。 由表8-11得 1.30≤] 0二 4叫 4 得到：Q,-4]_x101x73.3-452825N 5.2 5.2 3)计算单个螺栓可承受最大横向载荷Fs'。由题8-13图知m=1,接合面间摩擦因数 0.15,安全因数取S=12,有 F=m-452825x1x0.15、 N=566.03N S 1.2 4)单个螺栓可传递最大扭矩T'为 2
2 M＝Qtg（λ＋φv） 2 2 d ＝12000N×tg(3.31°+5.91°)× 2 55 mm ＝53566.56 N·mm 由题意：150N×lmm＝53566.56 N·mm 得到：l＝357mm (2) 由式(3-35a)松退螺距 M′为 M′＝Qtg（λ－φv） 2 2 d ＝FL 12000×tg(3.31°-5.91°)× 2 55 ＝F×357 得到 F＝42N 8-12 解：本问题属松螺栓联接承载能力计算问题。 1．选螺栓材料、性能等级，定机械性能 由表 8-12，取 Q235，σb＝410MPa，σs＝240MPa。 由表 8-13，取 S＝1.6，［σ］＝ 150MPa 1.6 240MPa S = = S σ 。 2．确定螺纹直径，外载荷 F＝Q＝15000N， 由表 8-11，有 [ ] 11.28mm 150MPa 4 4 15000 N 2 = × × = = π σ π F d 查 GB193－81，M14 螺纹小径 d1＝11.835mm＞11.28mm，螺栓直径 M14。 8-13 解： 1．采用普通螺栓联接 1）确定许用拉应力[σ]。查表 8-12、表 8-13，当螺栓材料为 Q215，直径为 12mm 时， σb=220MPa，取 S=3，则 [σ]= σS/S=220/3=73.33MPa 2) 计算单个螺栓的预紧力 Q0。查机械设计手册得 M12 螺栓的螺纹小径 d1＝10.11mm。 由表 8-11 得 [ ] σ πd Q σ = ≤ 2 1 0 4 1 1.3 得到： [ ] 4528.25N 5.2 10.11 73.33 5.2 Q 2 2 1 0 = π× × = π σ = d 3）计算单个螺栓可承受最大横向载荷 FS′。由题 8-13 图知 m＝1，接合面间摩擦因数 f=0.15，安全因数取 S＝1.2，有 N 566.03N 1.2 Q 4528.25 1 0.15 ' 0 S = × × = = S mf F 4）单个螺栓可传递最大扭矩 T′为
T=F号=56.03×195N-mm=551806N-mm 2 2 5)六个螺栓可传递最大转矩T为 T=6T=331128.38N-mm 2.采用铰制孔用螺栓联接 1)确定许用切应力[t]和许用挤压应力[op]。查表8-12、表8-13，当螺栓材料为Q215 时，os=220MPa,S=2.5:被联接件材料为HT200,o=200MPa,取S=2。则 [t]=os/S=220/2.5=88MPa [p]=o/S=200/2=100MPa 2)计算单个螺栓可承受最大横向载荷'。查机械设计手册得M12的铰制孔用螺栓 受剪处直径d=13mm。查表8-8可知，螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度1mnm=h-l,=30-3=27mm (取l=3mm),则有 a)按抗剪强度由表8-11有 Ehdm_88x元x132×1N=168044N 4 4 b)按挤压强度由表8-11有 Fs2'≤[bp]ds=100×13×27N-35100N 3)单个螺栓可传递最大扭矩T'为 T=R、D=16804x=1Π38842.9Nmm 2 4)联轴器可传递最大扭矩T为 T=6T′=6×1138842.9Nmm=6833057.4Nmm 8-14解： 每个螺栓受到轴向拉力作用而伸长， 每个螺栓上受到的拉力 pD24x5x1602 F= 4 8 4 8 —=I0kN 螺栓的材料：Q235,许用应力[o]=80MPa 故螺栓所需的最小直径d应满足 A=d2 、F_10x103-125mm2 42可80 得到d≥12.6mm 查机械设计手册取螺栓最小直径dmm=l6mm
3 N mm 55188.06 N mm 2 195 566.03 2 ' 1 S ′ = ⋅ = × ⋅ = ⋅ D T F 5）六个螺栓可传递最大转矩 T 为 T＝6 T′ ＝331128.38N·mm 2．采用铰制孔用螺栓联接 1)确定许用切应力[τ]和许用挤压应力[σP]。查表 8-12、表 8-13，当螺栓材料为 Q215 时，σS=220MPa，S=2.5；被联接件材料为 HT200，σb=200MPa，取 S=2。则 [τ]= σS/S=220/2.5=88MPa [σP]= σb/S=200/2=100MPa 2）计算单个螺栓可承受最大横向载荷 FS′。查机械设计手册得 M12 的铰制孔用螺栓 受剪处直径dS＝13mm。查表8-8可知，螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度lmin=h-l1=30-3=27mm （取 l1=3mm），则有 a)按抗剪强度 由表 8-11 有 [ ] N 11680.44 N 4 88 π 13 1 4 π ' 2 2 S S1 = × × × ≤ = τ d m F b)按挤压强度 由表 8-11 有 FS2 '≤ [ ] σP ⋅dSlmin =100×13× 27N = 35100N 3）单个螺栓可传递最大扭矩 T′为 1138842.9 N mm 2 195 11680.44 2 1 S1 ⋅ = × = ⋅ ′ ′ = D T F 4）联轴器可传递最大扭矩 T 为 T＝6 T′＝6×1138842.9Nmm＝6833057.4N·mm 8-14 解： 每个螺栓受到轴向拉力作用而伸长， 每个螺栓上受到的拉力 螺栓的材料：Q235 ，许用应力 故螺栓所需的最小直径 d 应满足 得到 查机械设计手册取螺栓最小直径 10kN 8 160 4 4 8 4 2 2 = × π × = π ⋅ = p D F [σ]= 80MPa [ ] 2 3 2 125 80 10 10 4 mm F A d = × = ≥ = σ π d ≥ 12.6mm dmin = 16mm