螺纹校核计算.docx

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螺纹校核计算

螺纹校核计算

螺纹校核计算

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。

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

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、螺杆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。

5、螺杆强度校核

还需要校核螺杆的强度，若为实心螺杆，则有：

但对普通螺纹，其计算公式为：

（参见《机械设计》课本P105）

若不是实心螺杆，则按实际情况校核。

式中：

●F：

轴向力，单位N；

●

：

普通螺纹螺栓拉断截面，是一个经验值，其经验计算公式为

，H为原始三角形高度，单位mm，对于普通螺纹

；

●

：

计算公扣时使用螺纹小径，单位mm；

●

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。