螺牙强度校核.doc

螺接的螺牙强度校核一、引言1二、参考教材1三、适用范围1四、,通常分为两部分,一是针对螺栓小径圆柱体(简称螺栓本体)的抗拉强度、抗剪强度进行校核,在螺栓本体满足工况使用后,再进一步对螺牙的强度进行校核,而下文就螺牙强度校核展开了相关性能校核的过程步骤。二、参考教材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,,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。三、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、特点和应用四、力学性能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)。,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);,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。,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,。: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,~;:螺旋副的当量摩擦系数,无量纲。,若为实心螺杆,则有: