这个与螺丝的材料、性能等级、热处理是有关的。 如果按粗牙、碳钢： M4 2900- 4500 N M5 4600- 7300 N M8 12000-19000 N M10 19000-30000 N M12 27000-43000 N M14 38000-59000 N M16 51000-81000 N 这是常见螺丝的抗拉强度。 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺 栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如： 性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级 性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9GPa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） 如4.8级
李少波的螺纹外径公制和英制管螺纹标准螺纹换算标准 ①公称螺纹外径：分公制和英制两种 ZG是锥管的汉语拼音第一个字母。就是锥管螺纹的意思。3/4是四分之三英寸。是指管子的内径是3/4英寸。准确的来讲它的内径是19.05毫米，但这是老标准，现在已经不用了。现在的国标规定ZG3/4″螺纹内径是20毫米。它的表示方法应该是：ZG3/4″。其中（″）是英寸的代表符号。 一英寸等于25.4毫米。一英寸等于8应分。3/4的来历是6/8=3/4。俗称6分。同样ZG1/2″螺纹的管子内径≈15毫米。俗称4分。 ZG1″螺纹的管子内径≈25毫米。俗称1寸。 ZG11/2″螺纹的管子内径≈32毫米。俗称1寸半。.....。 锥管螺纹只用于液压系统连接；而管螺纹G3/4″只用于水管连接。锥管螺纹与管螺纹极为相似，区别只在锥度上。管螺纹都是英制的！！！！！ 英制螺纹1/2的大径就是1/2英寸,而管螺纹的1/2指的是管子的内孔 日本工业标准使用公制。JIS有明确的规定。 螺纹分二类，普通螺纹和管螺纹。UN是普通螺纹，他的螺压角为60度。GP 是管螺纹，他的螺压角为55度。 3/8"-20BSF ，表示是惠氏细牙螺纹，螺纹的公称直径是3/8"（单位：英寸），对应的每英寸牙数是20。BSF表示惠氏细牙，BSW 表示惠氏粗牙。
螺丝的英制与公制区别......用扣规量，与公制牙型吻合是公制螺纹，与英制螺纹吻合是英制螺纹。 也可以用卡尺量螺纹的外径，和螺距。 公制螺纹外径是以毫米为单位，如6，8，10，12，18，20毫米等等螺距也是以毫米为单位，如0.5,0.75,1,1.5,2,3,等等 英制螺纹外径是以英寸为单位，（每英寸等于25.4毫米）如3/16,5/8,1/4,1/2,等等所以用公制卡尺量外径读数常带不规则的小数。 英制螺距是用每英寸含多少个牙表示。把卡尺定在25.4毫米，把一个尺尖对齐螺纹牙尖，另一个尺尖如对齐螺纹牙尖就是英制螺纹，如对不齐螺纹牙尖应该是公制螺纹。 测量螺距时最好把螺纹的牙尖倒印在白粉笔上，粉笔上的印比较清晰，便于测量。测公制螺距应该测量一段长度，如10，15，20，毫米等等，数一下含多少牙，算出螺距。 英制分三系列：粗牙系列UNC，细牙系列UNF，特细牙系列UNFF，外加一个定螺距系列UN。 标注方法：螺纹直径—每英寸牙数系列代号—精度等级 比如：粗牙系列3/8—16 UNC—2A 细牙系列3/8—24 UNF—2A 特细牙系列3/8—32 UNFF—2A 定螺距系列3/8—20 UN—2A 第一位数字3/8表示螺纹外径，单位为英寸，转换为米制单位mm要乘以25.4，即3/8×25.4=9.525mm；第二、三位数字16、24、32、20为每英寸牙数(在
联接螺栓的强度计算方法
一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T= 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩 擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K* F* d 拧紧扳手力矩T= 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面 一般工表面 表面氧化 镀锌 粗加工表面- 取K＝，则预紧力 F＝T/*10*10-3＝17500N 3、承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm
计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 1s F A σ= =17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =1σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302= MPa 强度条件： =≤*=584 预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 4、 倾覆力矩 倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。 已知条件：电机及支架总重W1=190Kg ，叶轮组总重W2=36Kg ，假定机壳固定， () 2031 tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσ π =≤
公称直径× 螺距 大径中径小径螺胚直径最大最小最大最小最大最小最大 M3X0.35 2.981 2.896 2.754 2.687 2.602 2.71 2.73 M4X0.5 3.980 3.874 3.655 3.580 3.439 3.60 3.63 M5×0.5 4.980 4.874 4.655 4.580 4.439 4.60 4.63 M6×0.75 5.978 5.838 5.491 5.391 5.166 5.42 5.46 M8×0.75 7.978 7.838 7.491 7.391 7.166 7.42 7.46 M8×1 7.974 7.794 7.324 7.212 6.891 7.26 7.29 M10×0.75 9.978 9.838 9.491 9.391 9.166 9.42 9.46 M10×1 9.974 9.794 9.324 9.212 8.891 9.26 9.29 M10×1.25 9.972 9.760 9.160 9.042 8.619 9.08 9.12 M12×1 11.974 11.794 11.324 11.206 10.891 11.25 11.29 M12×1.25 11.972 11.760 11.160 11.028 10.619 11.08 11.12 M12×1.5 11.968 11.732 10.994 10.854 10.342 10.91 10.95 M14×1 13.974 13.794 13.324 13.206 12.891 13.25 13.29 M14×1.5 13.968 13.732 12.994 12.854 12.344 12.91 12.95 M16×1 15.974 15.794 15.324 15.206 14.891 15.25 15.29 M16×1.5 15.968 15.732 14.994 14.854 14.344 14.90 14.95 M18×1 17.974 17.794 17.324 17.206 16.891 17.25 17.29 M18×1.5 17.968 17.732 16.994 16.854 16.334 16.90 16.95 M18×2 17.962 17.682 16.663 16.503 15.797 16.58 16.62
美制细牙UNF2A外螺纹大（UN FUN）2B内螺纹小径（UN、UNF） 序号规格型号最大最小公差最小最大公差17/16"-2011.079 10.874 0.206 9.728 10.033 0.305 21/2"-2012.667 12.461 0.206 11.328 11.608 0.279 39/16"-1814.252 14.031 0.221 12.751 13.081 0.330 43/4"-1619.012 18.773 0.239 17.323 17.678 0.356 57/8"-1422.184 21.923 0.262 20.269 20.676 0.406 611/16-1226.944 26.655 0.290 24.689 25.146 0.457 715/16-1233.294 33.005 0.290 31.039 31.496 0.457 815/8-1241.229 40.940 0.290 38.989 39.446 0.457 917/8-1247.579 47.290 0.290 45.339 45.796 0.457 1021/2-1263.452 63.162 0.290 61.214 61.671 0.457 公制细牙6g外螺纹大径6H内螺纹小径 1M10*19.974 9.794 0.180 8.917 9.157 0.240 2M12*1.511.968 11.732 0.236 10.376 10.676 0.300 3M14*1.513.968 13.732 0.236 12.376 12.676 0.300 4M16*1.515.968 15.732 0.236 14.376 14.676 0.300 5M18*1.517.968 17.732 0.236 16.376 16.676 0.300 6M20*1.519.968 19.732 0.236 18.376 18.676 0.300 7M22*1.521.968 21.732 0.236 20.376 20.676 0.300 8M24*1.523.968 23.732 0.236 22.376 22.676 0.300 9M26*1.525.968 25.732 0.236 24.376 24.676 0.300 10M27*1.526.968 26.732 0.236 25.376 25.676 0.300 11M30*1.529.968 29.732 0.236 28.376 28.676 0.300 12M27*226.962 26.682 0.280 24.835 25.210 0.375 13M30*229.962 29.682 0.280 27.835 28.210 0.375 14M33*232.962 32.682 0.280 30.835 31.210 0.375 15M36*235.962 35.682 0.280 33.835 34.210 0.375 16M42*241.962 41.682 0.280 39.835 40.210 0.375 英制管螺纹 1G1/8-289.728 9.514 0.214 8.566 8.848 0.282 2G1/4-1913.157 12.907 0.250 11.445 11.890 0.445 3G3/8-1916.662 16.412 0.250 14.950 15.395 0.445 4G1/2-1420.955 20.671 0.284 18.631 19.172 0.541 5G3/4-1426.441 26.157 0.284 24.117 24.658 0.541 6G1-1133.249 32.889 0.360 30.291 30.931 0.640 7G11/4-1141.910 41.550 0.360 38.952 39.592 0.640 8G11/2-1147.803 47.443 0.360 44.845 45.485 0.640
关于螺纹联接的螺纹牙强度校核之根据 一、引用教材 (1) 二、适用范围 (1) 三、校核 (2) 1. 螺纹副抗挤压计算 (3) 2. 抗剪切强度校核 (4) 3. 抗弯曲强度校核 (4) 4. 自锁性能校核 (7) 5. 螺杆强度校核 (7)
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，印数0001—17094，定价23.60元，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。 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 余表格计算机自行计算得出结果，见文件（双击打开）螺纹联接计算表格 。 1. 螺纹副抗挤压计算 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 ，相旋合螺纹圈数为z ，则验算计算式为： p p []F = A σσ≤ 且 2F F A d hz π= 若取p [][]σσ=，则有2[]F d hz σπ≤ 式中 ● p σ：挤压应力，单位MPa ； ● p []σ：许用挤压应力，单位MPa ； ● F ：轴向力，单位N ； ● 2d ：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：
计算公式计算值注释1.5设计给出517.5设计给出235260设计给出38设计给出4.23设计给出50设计给出11.8203309693h = 0.541p 2.28843 3227.60672.8899376194 345计算结果合格剪切强度计算公式计算值备注235260设计给出35.5设计给出41.78设计给出11.8203309693设计给出1.5设计给出4.23设计给出B = 0.75p 3.1725 517.5设计给出34556.280613618 207安全系数n材料屈服强度（MPA）轴向力F（n）螺距D2（mm）螺纹工作长度L（mm）连接螺纹齿Z螺纹工作高度h（mm）挤压面积a（mm2）挤压应力（MPA）的计算允许将挤压小直径D1（mm）用于外螺纹时使用的挤压直径（MPA）轴向力F（n），使用大直径D（mm）连接的螺纹数Z安全系数s间距P（mm）螺纹底宽b（mm）屈服强度（MPA）螺钉的允许拉伸应力（MPA），计算剪切应力（MPA）表示螺母，如果合格，则计算螺母（MPA）允许剪应力（MPA）的剪应力（MPA）；否则，不合格。弯曲强度计算项目计算公式计算值的计算结果备注28.58 28.52 24.22 26.82 0.85 71.8724621016 B = 0.75p 2.38125 138112 3.175 H = 0.541p 1.717675 9.26 1.5517.5345 178.2251152336 151.0361193477计算结果自锁性能检查计算螺母大直径D（mm ）当使
用大直径D（mm）螺丝外螺纹时，小直径D1（mm）外螺纹螺距直径D2（mm）弯曲臂L（mm）单圈外螺纹截面弯曲模数w（mm）螺纹底宽b （mm）轴向力F（n）螺距P（mm）螺纹工作高度h（mm）连接螺纹数Z安全系数s屈服强度（MPA）允许的拉应力（MPA）对于螺钉，请计算以下值的弯曲应力（MPA）螺母，计算弯曲应力（MPA），允许弯曲应力（MPA），如果螺钉和螺母合格，则为不合格。备注：设计给出s = NP 30齿廓角150.15，螺丝对的当量摩擦系数为-0.19744950019，螺旋上升角为1.5617735831，当量摩擦角为-0.1949419593计算结果不合格的自锁性能检查计算项目计算公式计算值备注2.59807621141.5669872981 1.3333333333节距P（mm）导程s（mm）节距直径D2（mm）螺钉对滑动摩擦系数f 0.13-0.17轴向力F（n）外螺纹小直径D1（mm）节距P （mm）原始三角形高度h（mm）用于外螺纹DC（mm）普通螺纹螺栓断裂部分的安全系数s 屈服强度（MPA）允许拉应力（MPA）= 33 = 60梯形螺纹：矩形螺纹：锯齿螺纹：普通螺纹：NP = atan，如果＜，则为合格，否则为不合格。计算得出的拉应力为0.5187993114，计算结果合格。如果＜，则为合格，否则为不合格
1. 螺纹副抗挤压计算 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 ，相旋合螺纹圈数为z ，则验算计算式为： p p []F = A σσ≤ 且2F F A d hz π= 若取p [][]σσ=，则有 2[]F d hz σπ≤ 式中 ● p σ：挤压应力，单位MPa ； ● p []σ：许用挤压应力，单位MPa ； ● F ：轴向力，单位N ； ● 2d ：外螺纹中径，单位mm ； ● h ，h 与p 的关系为： ● z z 不宜大于10）；
2. 抗剪切强度校核 对螺杆，应满足 1[]F d bz ττπ=≤ ； 对螺母，应满足[]F Dbz ττπ=≤ 式中 ● F ：轴向力，单位N ； ● 1d ：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 ● z z 不宜大于10）； ● ][τ：许用剪应力，单位MPa ，对于材质为钢，一般可以取][6.0][στ=，][σ为 材料的许用拉应力，S []S σσ=，单位MPa ，其中S σ为屈服应力，单位MPa ， 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213[]b Fh σπd b z ≤； 对螺母，应满足23[]b Fh σπDb z ≤。 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：
1、一方形盖板用四个螺栓与箱体连接，其结构尺寸如图所示。盖板中心O 点的吊环受拉力F Q =20000N ，设剩余预紧力F ″=0.6F, F 为螺栓所受的轴向工作载荷。试求： （1）螺栓所受的总拉力F 。，并计算确定螺栓直径（螺栓材料为45号钢，性能等级为6.8级）。（2）如因制造误差，吊环由O 点移到O ′点，且 OO ′=52mm,求受力最大螺栓所受的总拉力F 。，并校核（1）中确定的螺栓的强度。 解题要点： （1）吊环中心在O 点时： 此螺栓的受力属于既受预紧力F ′作用又受轴向 工作载荷F 作用的情况。根据题给条件，可求出 螺栓的总拉力： F 0=F ″+F=0.6F+F=1.6F 而轴向工作载荷F 是由轴向载荷F Q 引起的，故有： 题15—7图 N N F F Q 50004 20000 4 == = ∴N N F F 800050006.16.10=?== 螺栓材料45号钢、性能等级为6.8级时，MPa s 480=σ ，查表11—5a 取S=3，则 σσ=][s /S=480/3MPa=160MPa ,故 [] mm mm F d 097.9160 8000 3.143.140 1=???= ?≥ πσπ 查GB196-81，取M 12（d 1=10.106mm ＞9.097mm ）。 （2）吊环中心移至O′点时： 首先将载荷F Q 向O 点简化，得一轴向载荷F Q 和一翻转力矩M 。M 使盖板有绕螺栓1和3中心连线翻转的趋势。 mm N mm N O O M F Q ?=??='?= 4.1414212520000 显然螺栓4受力最大，其轴向工作载荷为 N N r M F F F F Q M Q 550010010024.14142142000024 4 22=??? ? ??++=+ = += ∴ N N F F 880055006.16.10=?== ∴ []MPa MPa MPa d F e 1606.1424 /106.108800 3.14 /3.12210 =<=??= = σππσ 故吊环中心偏移至O ′点后，螺栓强度仍足够。 分析与思考： （1）紧螺栓连接的工作拉力为脉动变化时，螺栓总拉力是如何变化的？试画出其受力变形图，并加以说明。 答：总拉力F F F C C C F F +''=++ '=2 11 ，受力变形图见主教材图11-16。
标准螺纹螺距螺纹、螺距、标准默认分类 公制标准牙的牙距： M1.6*0.35 M2*0.4 M2.5*0.45 M3*0.5 M4*0.4 M5*0.8 M6*1.0 M8*1.25 M10*1.5 M12*1.75 M14*2.0 M16*2.0 M18*2.5 M20*2.5 M22*2.5 M24*3.0 M27*3.0
M30*3.5 M33*3.5 M36*4.0 车螺纹简介 将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹。螺纹按牙型分有三角螺纹、梯形螺纹、方牙螺纹等（图1）。其中普通公制三角螺纹应用最广。 图1 螺纹的种类 1. 普通三角螺纹的基本牙型 普通三角螺纹的基本牙型如图2所示，各基本尺寸的名称如下： 图2 普通三角螺纹基本牙型 D—内螺纹大径（公称直径）； d—外螺纹大径（公称直径）； D2 —内螺纹中径； d2—外螺纹中径；
D1 —内螺纹小径； d1—外螺纹小径； P—螺距； H—原始三角形高度。 决定螺纹的基本要素有三个： 牙型角α螺纹轴向剖面内螺纹两侧面的夹角。公制螺纹α=60o，英制螺纹α=55o。 螺距P 它是沿轴线方向上相邻两牙间对应点的距离。 螺纹中径D2(d2) 它是平螺纹理论高度H的一个假想圆柱体的 直径。在中径处的螺纹牙厚和槽宽相等。只有内外螺纹中径都一致时，两者才能很好地配合。 2. 车削外螺纹的方法与步骤 （1）准备工作 1）安装螺纹车刀时，车刀的刀尖角等于螺纹牙型角α=60o，其前角γo=0o才能保证工件螺纹的牙型角，否则牙型角将产生误差。只有 粗加工时或螺纹精度要求不高时，其前角可取γo=5o～20o。安装螺纹车刀时刀尖对准工件中心，并用样板对刀，以保证刀尖角的角平分线与工件的轴线相垂直，车出的牙型角才不会偏斜。如图3所示。 图3 螺纹车刀几何角度与用样板对刀 2）按螺纹规格车螺纹外圆，并按所需长度刻出螺纹长度终止线。
丝杠螺母副设计计算及校核 每个轴承座单边采用两个丝杠进行锁紧，故每根丝杠承受 KN F F 915.432 3 5== 2、螺纹副耐磨性计算 《机械设计（第四版）》公式（6.20），螺纹中径计算公式： ] [2P h Fp d φπ≥ 式中， N F 轴向力，- 2.1=-φφ整体式螺母取 1.3,81][表许用压强MPa P - 6mm 螺距，-p mm p h h 365.05.0=?==-螺纹工作高度， 螺母为整体式并且磨损后间隙不能调整，2.1,5.22.1=-=φφ取；该螺旋机构为人力驱动，因此][P 提高20%，MPa P 6.212.118][=?=。 mm P h FP d 3.296 .212.1314.36 49153][2=????=≥ φπ 表3.1 滑动螺旋副材料的许用压力[ P] 螺杆—螺母的材料 滑动速度 许用压力 钢—青铜 低速 18-25 ≤3.0 11-18 6 12 7-10 >15 1-2 钢—钢 低速 10-13 钢—铸铁 <2.4 13-18 6 12 4-7 注：当ф＜2.5或人力驱动时，[p]值可提高20％；若为剖分螺母时则[p]值应降低15～20％。
图3.？ 螺旋副受力图 牙型角α=30°，螺距P 由螺纹标准选择P=6mm 牙顶间隙ac ;25.0,55.1=-=ac p ;5.0,126=-=ac p ;1,4414=-=ac p 外螺纹 大径(公称直径)，根据各企业自行制定的行业标准（或自行设计加工)取d=44mm 中径mm p d d 415.02=-= 小径mm h d d 37231=-= 牙高mm ac p h 5.35.03=+= 内螺纹 大径mm ac d D 452=+= 中径mm d D 1422== 小径mm p d D 381=-= 牙高mm h H 5.334== 牙顶宽mm p f 196.2366.0==
螺母螺纹牙的强度计算 螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。 如图5－47所示，如果将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径D处展开，则可看作宽度为πD的悬臂梁。假设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为Q/u，并作用在以螺纹中径D 为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面a－a的剪切强度条件为 2 【5－50】 螺纹牙危险截面a－a的弯曲强度条件为 【5－51】 式中： b——螺纹牙根部的厚度， mm，对于矩形螺纹，b＝0.5P对于梯形螺纹，b一0.65P,对于30o锯齿形螺纹，b=0.75P，P为螺纹螺距； l——弯曲力臂；mm参看图 , l=(D-D )/2； 2 [τ]——螺母材料的许用切应力，MPa，见表；
[σ] b ——螺母材料的许用弯曲应力，MPa，见表。 当螺杆和螺母的材料相同时，由于螺杆的小径d l 小于螺母螺纹的大径D，故应校 核杆螺纹牙的强度。此时，上式中的D应改为d 1 。 螺母外径与凸缘的强度计算。 在螺旋起重器螺母的设计计算中，除了进行耐磨性计算与螺纹牙的强度计算外，还要进行螺母下段与螺母凸缘的强度计算。如下图所示的螺母结构形式，工作时，在螺母凸缘与底座的接触面上产生挤压应力，凸缘根部受到弯曲及剪切作用。螺母下段悬置，承受拉力和螺纹牙上的摩擦力矩作用。 设悬置部分承受全部外载荷Q，并将Q增加20～30％来代替螺纹牙上摩擦力矩的作用。则螺母悬置部分危险截面b－b内的最大拉伸应力为 式中[σ]为螺母材料的许用拉伸应力，[σ]=0.83[σ] b ，[σ] b 为螺母材料的许用 弯曲应力，见表5－15。 螺母凸缘的强度计算包括： 凸缘与底座接触表面的挤压强度计算 式中[σ] p 为螺母材料的许用挤压应力，可取[σ] p =（1.5 1.7）[σ] b 凸缘根部的弯曲强度计算
1、螺纹副耐磨性计算 《机械设计（第四版）》公式（6.20），螺纹中径计算公式： ] [2P h Fp d φπ≥ 式中， N F 轴向力，- 2.1=-φφ整体式螺母取 1.3,81][表许用压强MPa P - 6m m 螺距， -p mm p h h 365.05.0=?==-螺纹工作高度， 螺母为整体式并且磨损后间隙不能调整，2.1,5.22.1=-=φφ取；该螺旋机构为人力驱动，因此][P 提高20%，MPa P 6.212.118][=?=。 mm P h FP d 3.296 .212.1314.36 49153][2=????=≥ φπ 6 12 6 12 注：当ф＜2.5或人力驱动时，[p]值可提高20％；若为剖分螺母时则[p]值应降低15～20％。
图3.？ 螺旋副受力图 牙型角α=30°，螺距P 由螺纹标准选择P=6mm 牙顶间隙ac ;25.0,55.1=-=ac p ;5.0,126=-=ac p ;1,4414=-=ac p 外螺纹 大径(公称直径)，根据各企业自行制定的行业标准（或自行设计加工)取d=44mm 中径mm p d d 415.02=-= 小径mm h d d 37231=-= 牙高mm ac p h 5.35.03=+= 内螺纹 大径mm ac d D 452=+= 中径mm d D 1422== 小径mm p d D 381=-= 牙高mm h H 5.334==
牙顶宽mm p f 196.2366.0== 牙槽底宽mm ac p w 9145.10563.366.0=-= 螺纹升角4470.0tan 2 == d np πψ 因此选用644?T 的螺杆，其参数为： 公称直径（mm ） d 螺距（mm ） P 中径（mm ） 22D d = 大径（mm ） D 小径（mm ） 1d 1D 44 6 41 45 37 38 2、螺纹牙强度计算 螺纹牙的剪切和弯曲破坏多发生在螺母。 螺纹牙底宽 mm p t 8.36634.0634.01=?== 螺母旋合长度94.3143.22'=?==d H φ
第三章 螺纹联接（含螺旋传动） 3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，见图3-1，主要有： 1）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。 2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 3）中径2d ——通过螺纹轴向界面牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，2d ≈ 11 ()2 d d +。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 ４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （3-1） 8）牙型角α——螺纹轴向截面，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2。 9）螺纹接触高度h ——外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有： 图3-1
1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3-3 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓（或螺钉）直接拧入被联接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上
螺牙受力计算 1. M1225.1?: τ＝μπb D F ?0 ——螺纹牙根面上的最大剪应力 (其中：0F ——拧紧力； D ——螺纹大径； b ——螺纹牙根宽度； μ ——工作圈数 ) 1465 .0 ;12 61800 ) p p b mm D N F ＝ ；； ＝（牙距 μ= = 25 . 1 12 ? τ ＝p P 14 65. 12 61800 ?? ?π ＝ 65.0 168 61800? ?π ＝ 06. 34361800＝180.1 ) (Mpa ——螺纹牙根面上的最大剪应力 25. 1 12 ?σ = μ π2 06 Db l F =μ π 22 26 Db D D F - ——螺纹牙根处的最大弯曲拉应力 ( 其 中 ： N F 6 1 8 0= , ,14 188.1112((2牙距） 中径）大径＝，＝，＝p mm D mm D μ ,20D D l -＝弯管 ) 25.112?σ=p P 14)65.0(122188 .11126180062???-? ?π=1465.012812.06180032??????P π=7378.2988.150544=540.1)(Mpa 根据第四强度理论： ca σ＝225.112225.1123???+τσ ＝)(7.62303.9730801.2917081.18031.54022Mpa =+=?+ 2. 5.112?M : τ＝μ πb D F ?0 ——螺纹牙根面上的最大剪应力 (其中：0F = 61800N ——拧紧力；D=12mm ——螺纹大径；b=0.65P （牙距）——螺纹牙根宽度； 5 .11414(=牙距）＝p μ——工作圈数)
公制粗螺纹公制细螺纹 规格标准径最大最小规格标准径最大最小规格标准径最大最小 M1.0*0.250.750.7850.729M1.0*0.20.80.8210.783M15*1.01414.35313.917 M1.1*0.250.850.8850.829M1.1*0.20.90.9210.883M16*1.514.514.67614.376 M1.2*0.250.950.9850.929M1.2*0.21 1.0210.983M16*1.01515.15314.917 M1.4*0.3 1.1 1.142 1.075M1.4*0.2 1.2 1.221 1.183M17*1.515.515.67615.376 M1.6*0.35 1.25 1.321 1.221M1.6*0.2 1.4 1.421 1.383M17*1.01616.15315.917 M1.7*0.35 1.35 1.421 1.321M1.7*0.2 1.45 1.5 1.46M18*2.01616.2115.835 M1.8*0.35 1.45 1.521 1.421M1.8*0.2 1.6 1.621 1.583M18*1.516.516.67616.376 M2.0*0.4 1.6 1.679 1.567M2.0*0.25 1.75 1.785 1.729M18*1.01717.15316.917 M2.2*0.45 1.75 1.888 1.713M2.2*0.25 1.95 1.985 1.929M20*2.01818.2117.835 M2.3*0.4 1.9 1.979 1.867M2.3*0.25 2.05 2.061 2.001M20*1.518.518.67618.376 M2.5*0.45 2.1 2.138 2.013M2.5*0.35 2.2 2.221 2.121M20*1.01919.15318.917 M2.6*0.45 2.2 2.238 2.113M2.5*0.35 2.2 2.246 2.186M22*2.02020.2119.835 M3.0*0.5 2.5 2.599 2.459M3.0*0.35 2.7 2.721 2.621M22*1.520.520.67620.376 M3.0*0.6 2.4 2.44 2.28M3.5*0.35 3.2 3.221 3.12122*1.02121.15320.917 M3.5*0.6 2.9 3.01 2.85M4.0*0.5 3.5 3.599 3.459M24*2.02222.2121.835 M4.0*0.7 3.8 3.422 3.242M4.5*0.54 4.099 3.959M24*1.522.522.67622.376 M4.0*0.75 3.25 3.326 3.106M5.0*0.5 4.5 4.599 4.459M24*1.02323.15322.917 M4.5*0.7 3.8 3.878 3.688M5.5*0.55 5.099 4.959M25*2.02323.2122.835 M5*0.8 4.2 4.334 4.134M6.0*0.75 5.3 5.378 5.188M25*1.523.523.67623.376 M5*0.9 4.1 4.17 3.98M6.0*0.5 5.5 5.55 5.4M25*1.02424.15323.917 M6*1.05 5.153 4.917M7.0*0.75 6.3 6.378 6.188M26*1.524.524.67624.876 M7*1.06 6.153 5.917M7.0*0.5 6.5 6.55 6.4M27*2.02525.2124.735 M8*1.25 6.8 6.912 6.647M8.0*177.153 6.917M27*1.525.525.67625.376 M9*1.257.87.9127.647M8.0*0.757.37.3787.188M27*1.02626.15325.735 M10*1.58.58.6768.376M8.0*0.57.57.527.4M28*2.02626.2125.835 M11*1.59.59.6769.376M9.0*188.1537.917M28*1.52626.67626.376 M12*1.7510.310.2410.106M9.0*0.758.38.3788.188M28*1.02727.15326.917 M14*2.01212.2111.835M10*1.258.88.9128.647M30*3.02727.25226.752 M16*2.01414.2113.835M10*1.099.1538.917M30*2.02828.2127.835 M18*2.51515.14415.294M10*0.759.39.3789.188M30*1.02828.67628.376 M20*2.51717.74417.294M10*0.59.59.529.4M32*2.03029.15328.917 M22*2.51919.74419.294M11*1.01010.1539.917M32*1.53030.2129.835 M24*3.02121.25220.752M11*0.7510.310.37810.188M33*3.03030.67630.376 M27*3.02424.25223.752M12*1.510.510.67610.376M33*2.03130.25229.752 M30*3.526.526.77126.211M12*1.2510.810.91210.647M33*1.531.531.2130.835 M12*11111.15310.917M35*1.533.533.67631.376 M12*0.511.511.52311.4M36*3.03333.25232.752 M14*0.512.512.67612.376M36*2.03434.2133.835 M14*1.01313.15312.917M36*1.53434.67634.376 M15*1.5013.513.67613.376
螺纹强度校核公式 国际上航空航天、消防救助和民用等诸多工业领域使用的储气瓶,正朝着工作压力高,储气量大并且更加安全可靠的方向发展。缠绕气瓶作为 国内外储气瓶的先进科学技术,较好地满足气瓶发展的需要。铝合金内胆作为缠绕气瓶的内衬,同普通的钢质内胆相比减轻了气瓶的重量,此外,铝 合金固有的氧化膜使该内胆具有较强的耐蚀性,延长了气瓶的使用寿命。 目前对该产品还没有相应的国家标准和行业标准,只有各企业制定的企业标准,企标中未能对内胆端部螺纹的强度提出明确计算方法。为了保 证安全,端部螺纹的强度需要进行校核计算。本文针对铝合金内胆端部螺纹的强度校核给出了3种计算方法。 1 计算方法简介 1.1 方法1 铝合金内胆端部内螺纹和螺塞外螺纹的旋合情况见图1,计算取值见图2。根据螺纹联接章节中螺纹牙强度校核的计算公式,内、外螺纹计算 公式分别如下: (1)
其中,[τps] =0.5Rps (3) [τp] =0.5Rp (4) 式中:τ内、τ外为螺纹承受的内、外切应力,MPa; [τps]为瓶阀螺塞螺纹许用切应力,MPa; [τp]为内胆端部螺纹许用切应力,MPa; Rps为瓶阀螺塞材料的抗拉强度,MPa; Rp为内胆材料的抗拉强度,MPa; F为最大轴向载荷,N; kz为载荷不均系数; z为旋合螺纹牙数; d1为外螺纹小直径,mm; D为内螺纹大直径,mm; d为螺纹公称直径,mm; b为螺纹牙根部宽度,mm; h为螺纹牙工作高度,mm; 普通螺纹的螺纹牙根部宽度b=0.87P(P为螺距)mm。 将式(1)～式(2)变化后得出内、外螺纹计算公式: πDbz[τp]≥F(5) πd1bz[τps]≥F(6) 当内胆端部开口处的内螺纹为直螺纹时, 直螺纹不少于6个螺距,并且在缠绕气瓶试验压力下,剪切安全系数不低于10,螺纹必须贯通
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 余表格计算机自行计算得出结果，见文件（双击打开）螺纹联接计算表格 。 1、螺纹副抗挤压计算 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 p A F σσ≤= hz d A 2π= ，取p [][]σσ= 式中 ● p σ：挤压应力，单位MPa ； ● p []σ：许用挤压应力，单位MPa ； ● ][σ：材料许用拉应力，S []S σσ=，单位MPa ，其中S σ为屈服应力，单位MPa ，S 为安全系数，一般取3～5。 ● F ：轴向力，单位N ； ● 2d ：外螺纹中径，单位mm ； ● h h 与p 的关系为： ● z 不均，因而z 不宜大于10）；