螺栓的材料和许用应力.doc

　螺栓的材料和许用应力
六、螺栓的材料和许用应力
　　(1)螺栓材料
　　常用材料：Q215、Q235、25和45号钢，对于重要的或特殊用途的螺纹联接件，可选用15Cr ，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等机械性能较高的合金钢。
　　(2)许用应力
　　螺纹联接件的许用应力与载荷性质(静、变载荷) 、联接是否拧紧，预紧力是否需要控制以及螺纹联接件的材料、结构尺寸等因素有关。精确选定许用应力必须考虑上述各因素，设计时可参照表11-4选择。
表11-4　螺栓、螺钉、螺柱、螺母的性能等级

性 能 级 别
3.6
4.6
4.8
5.6
5.8
6.8

8.8
(≤M16)
8.8
(＞M16)
9.8
10.9
12.9
螺栓、螺钉、螺柱
抗拉强度极限
sb /MPa
公称
300
400
500
600
800
800
900
1000
1200
min
330
400
420
500
520
600
800
830
900
1040
1220
屈服强度极限
ss /MPa
公称
180
240
320
300
400
480
640
640
720
900
1080
min
190
240
340
300
420
480
640

660
720
940
1100
布氏硬度HB
min
90
109
113
134
140
181
232
248
269
312
365
推荐材料
10
Q215
15
Q235
10
Q215
25
35
15
Q235
45
35
35
35
45
40Cr
15MnVB
30CrMnSi
15MnVB
相配合螺母
性能级别
4或5
4或5
4或5
5
5
6
8或9
8或9
9
10
12
推荐材料
10
Q215
10
Q215
10
Q215
10
Q215
10
Q215
15
Q215
35
35
35
40Cr
15MnVB
30CrMnSi
15MnVB
　　注：9.8级仅适用于螺纹公称直径≤16mm 的螺栓、螺钉和螺柱。
表11-5紧螺栓联接的许用应力及安全系数
许用应力
不控制预紧力时的安全系数
控制预紧力时的安全系数S
[s]=ss /S
直径材料
M6～M16
M16～M30
M30～60
不分直径
碳钢合金钢
4～35～4
3～24～2.5
2～1.32.5
1.2～1.5
　　注：松螺栓联接时，取：[s]=ss/S，S=1.2～1.7。
表11-6　许用剪切和挤压应力及安全系数
许用应力及 安全系数 被联接件材料
剪 切
挤 压
许用应力
S
许用应力
S
钢
[t]=ss /S
2.5
[sp]=ss /S
1.25
铸铁

[sp]=sb /S
2～2.5
　例11-1　如例图11-1所示，一铸铁吊架用两个螺栓固紧在混凝土梁上。吊架所承受的静载荷为P=6000 N，吊架底面尺寸及其它有关尺寸如图所示。试求受力最大的螺栓所受的拉力。
　　解：该螺栓联接属受轴向载荷的普通螺栓联接(受拉螺栓联接)，螺栓受拉力

和螺纹间的摩擦力矩的作用。若将增加30%以考虑的影响，则可认为螺栓所受的当量拉力为
　　　　　　　　　　　　＝1.3
　　1、计算受力最大的螺栓所受的轴向工作载荷：
　　　　　　　F＝P/2+PL/500
　　　　　　　＝6000/2+6000×350/500=7200N
　　2、预紧力F' 的大小应能满足下面两个条件：
　　　　　受弯矩M=PL作用后，联接的右端不出现间隙；
　　　　　受弯矩M=PL作用后，联接的左端不被压溃。
　　为了满足第一个条件，应使：在接合面上，由预紧力F' 产生的压应力应比与由拉力P产生的拉应力与由弯矩M产生的弯曲应力之和要大。即

　　由此可求得F' ≥13500 N。
　　并校核是否满足联接的左端不被压溃的条件(一般可以满足，这里略去这一校核)
　　3、确定螺栓的相对刚度 由表11-2，查得相对刚度为
　　　　　　　　　　　　C1/(C1+C2)＝0.3
　　4、计算总拉力
　　　　　　　　　　　 N
　　5、计算考虑螺纹间的摩擦力矩T1时螺栓所受的当量拉力
　　　　　　　　　＝1.3＝1.3×15660＝20358 N
§11-3　螺旋传动
　　一、螺旋传动的类型
　　螺旋传动是用螺杆和螺母传递运动和动力的机械传动，主要用于把旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。螺旋传动按螺旋副摩擦的性质不同，可分滑动螺旋传动和滚动螺旋传动，滑动螺旋传动又可分为普通滑动螺旋传动和静压螺旋传动。
　　按相对运动关系，螺旋传动常用的运动形式有以下三种：
　　1、螺杆原位转动、螺母移动，多用于机床进给机构(图11-19a)；
　　2、螺母固定、螺杆转动和移动，多用于螺旋压力机构中(图11-19b)；
　　3、螺母原位转动、螺杆移动，用于升降装置(图11-19c)。　

图11-19a　螺杆转动，螺母移动

图11-19b　螺母固定，螺杆转、移动

图11-19c　螺母转动，螺杆移动
　　螺旋按其用途，还可分为传动螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型。
　　1、传动螺旋
　　它以传递动力为主，要求用较小的转矩产生较大的轴向推力。一般为间歇工作，工作速度不高，而且通常要求自锁，如千斤顶(图11-19c)，搬动手柄对螺杆加一个转矩，则螺杆旋转并产生很大轴向力推力以举起重物。左右螺旋提升机构也是一个主要的应用。
　　2、传导螺旋
　　它以传递运动为主，常要求具有高的运动精度。一般在较长时间内连续工作，工作速度也较高。例如用于机床进给机构的传导螺旋(图11-20)，螺杆旋转，推动螺母连同滑板和刀架作直线运动。

图11-20　机床进给螺旋
　　3、调整螺旋
　　它用以调整并固定零件或部件之间的相对位置。一般不在工作载荷作用下转动，要求能自锁，有时也要求有很高的精度。例如用于带传动张紧的调整螺旋(图11-21)。在调整带的张紧力时，先松开螺栓，旋转调整螺旋，把滑轨上的电动机推到所需的位置，然后再将螺栓拧紧。

图11-21　带传动用调整螺旋