第三讲
一、教学目标
(一）能力目标
掌握提高螺栓联接强度的措施
(二)知识目标
1.熟悉螺纹连接件的材料和许用应力
2.了解提高螺纹联接强度的常用措施和螺旋传动的设计
二、教学内容
1.螺纹连接件的材料和许用应力
2.提高螺栓联接强度的措施
3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松
三、教学的重点与难点
(一）重点
提高螺栓联接强度的措施。
(二)难点
提高螺栓联接强度的措施。
四、教学方法与手段
多媒体教学，结合工程实际分组讨论。
7.5 螺纹连接件的材料和许用应力
7.5.1螺纹连接件的材料
一般条件下，螺纹连接件的常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35和45钢，受冲击、振动和变载荷作用的螺纹连接件可采用合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnSi和15CrVB等；有腐蚀、防磁、导电、耐高温等特殊要求时采用1Cr13、2Cr!3、CrNi2等。螺纹连接件的常用材料的力学性能见表7－7。
7.5.2螺纹连接的许用应力
螺纹连接的许用应力见表7－8。
7.6 提高螺栓联接强度的措施
影响联接强度的因素很多，如材料、结构、尺寸、工艺、螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能，而螺栓联接的强度又主要取决于螺栓的强度。
1、改善螺纹牙间载荷分布不均状况
工作中螺栓牙要抗拉伸长，螺母牙受压缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈（螺距P）依次递减。
a) 悬置螺母——强度↑40%（母也受拉，与螺栓变形协调，使载荷分布均匀）
b) 环槽螺母——强度↑30%（螺母接近支承面处受拉）
c) 内斜螺母——强度↑20%（接触圈减少，载荷上移）
d) （b）(c)结合螺母——强度↑40%
e) 不同材料匹配——强度↑40%
2、降低螺栓应力幅（
）
由前知，↓，
↓有两种办法，或同时使用效果最佳
（1）降低螺栓刚性——作图法分析
即
（2）获得：
，抗疲劳强度提高
（3）措施：用竖心杆、细长杆、柔性螺栓联接等。
（2）增大凸缘刚性
即
——螺栓联接耐疲劳强度↑
2）使得：
，提高螺栓联接耐疲劳强度
3）措施：采用高硬度垫片、或直接拧在铸铁
3、同时使用Cb↓,Cm↑:增大凸缘刚性、减小，螺栓刚性，且适当增加
↑
即同时θm↑(Cm↑), θb↓(Cb↓),则ΔF↓↓，σa↓↓,使螺栓联接耐疲劳强度大大提高↑↑
条件：Q、Q'P、F不变，QP↑，
使得：
，
，增大了螺栓联接抗耐劳强度
措施：提高被联接件刚性Cm↑，降低螺栓刚性Cb↓,同时QP2>QP2——理想方法。
3、减小应力集中
螺纹牙根、收尾、螺栓头部与螺栓杆的过渡处等均可能产生应力集中。
1）加大过渡处圆角
2）改用退刀槽↑20~40%（螺纹收尾处）
3）卸载槽
4）卸载过渡结构。
4、采用合理的制造工艺
1）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度↑30~40%
2）冷作硬化，表层有残余应力（压）、氰化、氮化、喷丸等。可提高疲劳强度
3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度↑70~100%，此法具有优质、高产、低消耗功能。
4）控制单个螺距误差和螺距累积误差。
7.7 滑动螺旋传动简介
螺旋传动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力的场合。
7.7.1螺旋传动的类型
传动形式：a) 螺杆转螺母移
b) 螺杆又转又移（螺母固定）——用得多
c) 螺母转螺杆移
d) 螺母又转又移（螺杆固定）——用得少
螺旋传动类型，按用途分三类：
1）传力螺旋——举重器、千斤顶、加压螺旋。特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、自锁
2）传导螺旋——机床进给汇杠—传递运动和动力，特点：速度高、连续工作、精度高
3）调整螺旋——机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。其特点是受力较小且不经常转动
按摩擦副的性质分：
1）滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁。
缺点：磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），摩擦损耗大，传动效率低（30~40%）传动精度低。
滑动螺旋的这些致命缺点，使之不能适应现代工业发展的需要。
2）滚动螺旋传动——摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：内循环、外循环，滚动螺旋两种。
3）静压螺旋——液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开。
7.7.2螺旋传动的结构及材料
1、螺母结构
（1）整体螺母
（2）组合螺母
（3）对开螺母
2、螺杆结构
传动螺旋通常采用牙型为矩形、梯形、锯齿形的右旋螺纹。特殊情况下也采用左旋螺纹，如为了符合操作习惯，车床横向进给丝杠螺纹即采用左旋螺纹。
3、材料
螺杆材料的选用原则：（1）高精度传动时多选碳素工具钢。（2）需要较高硬度，如50～56HRC时，可采用铬锰合金钢；当需要硬度为35～45HRC时，采用65Mn钢。（3）一般情况下采用45、50钢。
螺母材料可用铸造锡青铜，重载低速的场合可许选用强度高的铸造铝铁青铜，而轻载低速时也可选用耐磨铸铁。
小结：
1.螺纹连接件的材料和许用应力
2.提高螺栓联接强度的措施
3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松
作业与思考：
1、螺栓组联接受力分析中，联接受什么载荷？采用什么螺栓时，螺栓只受预紧力F′？联接受何种载荷时，螺栓同时受到预紧力F′和工作载荷F？
2、受翻转力矩M作用的螺栓组联接，保证其可靠工作的条件有哪些？怎样决定螺栓的预紧力F′？如果受M的同时还受到轴向力FQ，怎么决定预紧力F′？
3、在紧螺栓联接中，为何把预紧力F′（或总拉力）加大30％后按纯拉伸计算螺栓的螺纹直径d1？
4、在受轴向力FQ的紧螺栓联接中、保持一定的剩余预紧力F”有何意义？
5、用力-变形关系图分析受轴向工作载荷FQ作用的紧螺栓联接中、单个螺栓受到的F0与F′、F、F”的关系以及F′与F”、F的关系？
6、螺栓和被联接件的刚度对螺栓的总拉力F0有何影响？采用什么措施可以减小螺栓的刚度和提高被联接件的刚性？
7、联接螺纹都是自锁的，为何螺纹联接中大多数联接仍采用防松措施？说明各种防松方法的原理和常用结构。
8、当工作载荷F及剩余预紧力F”不变时，如何提高轴向变载荷螺栓的疲劳强度。
