螺纹校核计算
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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，１9９
７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。
图错误!未定义书签。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exce ｌ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M Ｐａ,其中S σ为屈服应力,单位MP ａ，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 :螺纹工作高度,单位m ｍ,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：53h =p =0.541p 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ｚ不宜大于10）;
2、抗剪切强度计算 对螺杆，应满足[]τπτ≤=
bz d F 1； 对螺母,应满足[]τπτ≤=Dbz
F 。 式中
● F:轴向力，单位N ；
● ｄ１: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m ｍ;
● 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
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）;
●
][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。
b
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。
b
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,
2
22
11
3
2[]
6
b b
d d
F
M Fh
z
σσ
πd b
Wπd b z
-
⋅
===≤；
对螺母，23[]b b Fh σσπDb z
=≤。 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 ，22d d L -=,∴)d (d z F d d z F L z F M 2222-=-==; ● 216
πd b W =:单圈外螺纹展开后的A-Ａ截面的抗弯模量,单位mm 3; ●
b σ:弯曲应力,单位MP ａ； ● ｂ：螺纹牙底宽度,单位ｍm;p 为螺距,单位m ｍ,则b 与p 的关系为:
梯形螺纹：b =0.634p
矩形螺纹：b =0.5p
锯齿螺纹:b =0.736p
普通螺纹：b=0.75p
●
F ：轴向力,单位Ｎ; ● h ：螺纹工作高度，单位m ｍ；p 为螺距,单位mm ，则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:53h =p =0.541p 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ｚ不宜大于10）;
●
][b σ:螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[](11.2)[]b σσ=。
