-
螺纹校核计算
一、引用教材
1.
< br>《机械设计》第四版,高等教育出版社,邱宣怀主编,
1997
< br>年
7
月第
4
版,
1997
年
7
月第
1
次印刷。摘自
P120
。
2
.
p>
《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
p>
。
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
)
螺纹联接的参数解
释
;
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
螺纹联接计算表格
余表格计算机自行计算得出结果,见文件(双击打开)
。
1
、螺纹副抗挤压计算
<
/p>
把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁,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
,旋合螺
纹圈数为
z
,
则验算计算式为:
?
p
?
式中
?
?
?
F
?
p>
?
?
P
?
A
p>
?
?
d
2
hz
,取
[
?
p
]
?
[
?
]
A
?
p
p>
:挤压应力,单位
MPa
;
[
?
p
]
:许用挤压应力,单位
MPa
;
,单位
MPa
,其中
?
S
为屈服应力,单位
S
MPa
,
S
为安全系数,一般取
3
~
5
。
F
:轴向力,单位
N
;
[
?
]
:材料许用拉应力,<
/p>
[
?
]
?
?
S
?
?
?
p>
d
2
:外螺纹中径,单位
< br>mm
;
h
:螺纹工作高度,单位
mm
,
p<
/p>
为螺距,单位
mm
,
h
与
p
的关系为:
梯形螺纹:
h
=
0.5p
矩形螺纹:
h
=
0.5p
锯齿螺纹:
h=
0.75p
普通螺纹:
h
=
5
p>
3
p
=
0.541
p
16
?
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
< br>z
不宜大于
10
)
;
1
2
、抗剪切强度计算
对螺杆,应满足
?
?
对螺母,
应满足
?
?
F
?
?
?
?
;<
/p>
?
d
1
bz
F
?
?
?
?
。
?
Dbz
式中
?
F
:轴向
力,单位
N
;
?
d
1
p>
:
计算公扣时使用螺纹小径,单位
mm
p>
;
?
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:
b=
0.634p
矩形螺纹:
b
=
0.5p
< br>锯齿螺纹:
b=
0.736p
普通螺纹:
b=
0.75p
?
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
)
;
<
/p>
[
?
]
:许用剪
应力,单位
MPa,
?
对于材质为钢,一般可以取
[
?
< br>]
?
0
.
6
[
?
]
,
[
?
]
p>
为材料的许用拉应力,
[
?
]
?
?
S
S
,单位
MPa
,
其中
?
S
< br>为屈服应力,单位
MPa
,
<
/p>
S
为安全系数,一般取
3
~
5
。
3
、抗弯曲强度校核
对螺杆,应满足
对螺母,应满足
3
Fh
?
[
σ
b
]
;
2
π
d
1
b
p>
z
3
Fh
?
[
σ
b
]
。
2
π
Db
z
其推导过程如下:
<
/p>
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。
2
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