螺杆根据螺杆（M20）力学性能推算螺纹有效长度最小值学术

【摘要】针对我公司的一种零件（如图示）在实际生产中出现的问题，即小径孔螺纹（有效长度为小径的4～5倍）攻丝，加工中会出现排销困难、导热性差，造成丝锥根部受耦合力矩加大，经常出现丝锥崩齿或折断的现象。根据此孔径处配合螺杆的力学性能，我提出了螺杆所需螺纹最小有效长度和丝锥强度校核的计算方法。
【关键词】小径孔螺纹；螺杆强度；丝锥强度

1. 推算方法

1.1对螺杆的受力性质（方向）进行分析。

1.2根据螺杆的受力方向和螺杆的力学性能（材料、热处理方式、外形结构尺寸）推算出螺杆承受的最大受力和方向。

1.3根据推算出来的受力情况来计算螺纹所需要的有效长度。

1.4根据螺纹的有效长度和丝锥工作时的受力来校核丝锥是否处于最大受力强度的安全范围。

2. 工件分析

此套筒内螺纹的原有长度是90mm，且螺纹的直径小，在攻丝的过程中由于加工热量很难导出和退销困难的原因，经常造成丝锥断裂和崩齿的现象，经过对此处螺纹和联接螺杆的力学性能进行分析校核和优化设计后，得出螺纹长度的有效值只需要4

6.25mm即可满足此处的力学要求，且在实际的工地试验中也完全满足。

随后设计将螺纹的长度近行了改进，既满足了设计力学强度的要求，在加工时又不会出现丝锥断裂的情况，效果很好。

3. 螺杆强度的校核

3.1分析强度的校核原理。

无论是挤出机螺杆还是注射机螺杆，从第一次加工物料开始，直到螺杆最后失效为止，它总是在变应力状态下工作的，它受的外载荷有克服物料阻力时承受的扭矩，推动物料前进时所承受的压力，以及螺杆与传动轴为刚性联接时由螺杆自重引起的弯矩。设计螺杆时都是要先选定螺杆的参数，确定结构和尺寸。在螺杆结构尺寸全部设计完成之后，再根据螺杆的材料和受载荷情况进行强度的校核。疲劳强度校核的过程是首先确定出螺杆的危险截面，危险截面大多数处在材料进料段螺杆的端部，再计算出危险截面的扭剪应力、压应力及螺杆自重引起的弯应力，以上这些参数不管是静强度校核还是疲劳强度校核都是必备的参数。
图1

3.2螺杆受力情况分析。

3.

2.1自重G。

3.

2.2克服物料阻力所需的扭矩M。

3.

2.3物料压力产生的轴向力P。

螺杆一般是因长期磨损，螺杆与料筒的间隙过大不能正常挤出而报废，但也有因设计或操作不当产生的工作应力超过强度极限而破坏的例子。因此，螺杆也应满足一定的强度要求。
3.

2.4螺杆的危险断面一般在加料段螺纹根径最小处。

螺杆受有轴向力Fa，因此在螺杆轴向产生压（或拉）应力；同时由于扭矩T使螺杆截面内产生扭切应力，T按螺杆实际的受力情况确定。根据压（或拉）应力和扭切应力，按第四强度理论可求出危险截面的当量应力σe ，强度条件为（见图1）：

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