机械设计基础第十四章讲解

1、 任何机械均由若干零件按一定方式相互联接而成。如果相连接的零件其相任何机械均由若干零件按一定方式相互联接而成。如果相连接的零件其相 对位置在工作时按一定的规律进行变化，此种联接称对位置在工作时按一定的规律进行变化，此种联接称动联接动联接。如果相联接的零。如果相联接的零 件在工作时其相对位置固定不变，此种联接称件在工作时其相对位置固定不变，此种联接称静联接静联接。根据是否可拆卸，联接。根据是否可拆卸，联接 还可分为还可分为可拆联接可拆联接和和不可拆联接不可拆联接。 螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆联接，其结构简单，装拆方便，广泛螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆联接，其结构简单，装拆方便，广泛 应

2、用于各种机械设备中。应用于各种机械设备中。 一、一、螺纹的形成螺纹的形成 1 1、螺旋线、螺纹的形成、螺旋线、螺纹的形成 将一直角三角形将一直角三角形abcabc绕在直径为绕在直径为d d2 2的圆柱表面上，使三角形底边的圆柱表面上，使三角形底边abab与圆柱体与圆柱体 的底边重合，则三角形的斜边的底边重合，则三角形的斜边amcamc在圆柱体表面形成一条螺旋线在圆柱体表面形成一条螺旋线amam1 1c c1 1。三角形。三角形 abcabc的斜边与底边的夹角的斜边与底边的夹角，称为，称为螺纹升角螺纹升角。若取一平面图形，使其平面始终通。若取一平面图形，使其平面始终通 过圆柱体的轴线并沿着螺旋线

3、运动，则这平面图形在空间形成一个螺旋形体，过圆柱体的轴线并沿着螺旋线运动，则这平面图形在空间形成一个螺旋形体， 称为螺纹。称为螺纹。 14.1 机械制造中的常用螺纹机械制造中的常用螺纹 2 2、螺纹的类型螺纹的类型 (1)(1)按螺纹在轴向剖面内的形状，分为按螺纹在轴向剖面内的形状，分为矩形螺纹矩形螺纹、三角形螺纹三角形螺纹、梯形螺纹梯形螺纹及及锯齿锯齿 形螺纹。形螺纹。 (2)(2)按螺纹旋线绕行的方向，分为按螺纹旋线绕行的方向，分为右旋螺纹右旋螺纹和和左旋螺纹左旋螺纹。只有在特殊需要时，才。只有在特殊需要时，才 采用左螺纹。采用左螺纹。 (3)(3)按螺纹的线数，分为按螺纹的线数，分为单线

4、螺纹单线螺纹和多线螺纹。和多线螺纹。 1 1）外径外径（大径）（大径）d d（D D）与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱 面直径，亦称面直径，亦称公称直径公称直径 2 2）内径内径（小径）（小径）d d1 1(D(D1 1) ) 与外螺纹牙底相重合的假想圆柱与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径面直径 3 3）中径中径d d2 2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱 面的直径，面的直径，d d2 20.5(d+d0.5(d+d1 1) ) 二、二、螺纹的主要参数螺纹的主要参数 4 4）螺）螺 距距 P P 相邻两牙在中径圆柱面的

5、母线上对应两点间的轴向距离相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离 5 5）导程（）导程（S S）同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面母线上的对应两点同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面母线上的对应两点 间的轴向距离间的轴向距离 6 6）线）线 数数 n n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4n4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S =nP S =nP 7 7）螺旋升角）螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋 线轴线的平面的夹角线轴线的平面的夹角 tan tan = S/d= S/d2 2 = nP/d

6、= nP/d2 2 8 8）牙型角）牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角 9 9）牙型斜角）牙型斜角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角 按牙型按牙型: : 三角形螺纹、管螺纹三角形螺纹、管螺纹 联接螺纹联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹传动螺纹 三三. .几种常用螺纹的特点和应用几种常用螺纹的特点和应用 一、螺纹联接主要类型一、螺纹联接主要类型 1 1、螺栓联接、螺栓联接 a) a) 普通螺栓联接普通螺栓联接被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺

7、纹，螺 杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆 间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单 ，装拆方便，可多个装拆，应用较广。，装拆方便，可多个装拆，应用较广。 b) b) 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接装配后无间隙，主要承受横向载装配后无间隙，主要承受横向载 荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制 孔螺栓联接。孔螺栓联接。 d l1 d0 a (a)(b) d l1 d0 a (a)(b) d l1 d0 a (a)(b) d l1 d0 a (a)(b) d l1 d0 a (a)(

8、b) d l1 d0 a (a)(b) d l1 d0 a (a)(b) d l1 d0 a (a)(b) 14.2 14.2 螺纹联结的基本类型及其预紧和防松螺纹联结的基本类型及其预紧和防松 2 2、双头螺栓联接、双头螺栓联接螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联 接件，另一端配以螺母。适于常拆卸而被联接接件，另一端配以螺母。适于常拆卸而被联接 件之一较厚时。折装时只需拆螺母，而不将双件之一较厚时。折装时只需拆螺母，而不将双 头螺栓从被联接件中拧出。头螺栓从被联接件中拧出。 3 3、螺钉联接、螺钉联接适于被联接件之一较厚（上带适于被联接件

9、之一较厚（上带 螺纹孔），不需经常装拆，一螺纹孔），不需经常装拆，一 端有螺钉头，不需螺母。端有螺钉头，不需螺母。 (b)(a) d H l2 d l3H l2 l1 (b)(a) d H l2 d l3H l2 l1 (b)(a) d H l2 d l3H l2 l1 (b)(a) d H l2 d l3H l2 l1 特殊联接：地脚螺栓联接特殊联接：地脚螺栓联接 吊环螺钉联接吊环螺钉联接 4 4、紧定螺钉联接、紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相 应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。应的缺口中以固定零

10、件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。 (a)(b) (a)(b) (a)(b) (a)(b) 二、二、螺纹联接件螺纹联接件 2 2）双头螺柱）双头螺柱两端带螺纹两端带螺纹 A A型型有退刀槽有退刀槽 B B型型无退刀槽无退刀槽 1 1）螺栓）螺栓 普通螺栓普通螺栓 六角头，小六角头，标准六角头，大六角六角头，小六角头，标准六角头，大六角 头头, , 内六角内六角 铰制孔螺栓铰制孔螺栓螺纹部分直径较小螺母螺纹部分直径较小螺母 r da ds kls kl lg d 1530 辗制末端 e s r da ds kls kl lg d 1530 辗制末端 e s bml b XX ds d 倒角

11、端 倒角端 辗制末端 辗制末端 ds d bml b XX A型 B型 bml b XX ds d 倒角端 倒角端 辗制末端 辗制末端 ds d bml b XX A型 B型 4 4）紧定螺钉）紧定螺钉 锥锥 端端适于零件表面硬度较低不常拆卸场合适于零件表面硬度较低不常拆卸场合 平平 端端接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适 于经常拆卸于经常拆卸 圆柱端圆柱端压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置. . 3 3）螺钉）螺钉 与螺栓区别与螺栓区别要求螺纹部分直径较粗要求螺纹部分直径较

12、粗; ;要求全螺纹要求全螺纹 n bX dk t l d R n bX dk t l d R l t n d 90 R l t n d 90 R 柱端紧定螺钉利用其端部小圆柱插入机件小孔（图柱端紧定螺钉利用其端部小圆柱插入机件小孔（图a a）或环槽（图）或环槽（图c c）中）中 起定位、固定作用，阻止机件移动。锥端紧定螺钉利用端部锥面顶入机件上起定位、固定作用，阻止机件移动。锥端紧定螺钉利用端部锥面顶入机件上 小锥坑（小锥坑（b b）起定位、固定作用。平端紧定螺钉则依靠其端平面与机件的摩）起定位、固定作用。平端紧定螺钉则依靠其端平面与机件的摩 擦力起定位作用。三种紧定螺钉能承受的横向力递减。擦

13、力起定位作用。三种紧定螺钉能承受的横向力递减。 有时也将紧定螺钉有时也将紧定螺钉“骑缝骑缝”旋入（将两机件装好，加工螺孔，使螺孔在两机旋入（将两机件装好，加工螺孔，使螺孔在两机 件上各有一半，再旋入紧定螺钉），起固定作用（图件上各有一半，再旋入紧定螺钉），起固定作用（图d d）。此时称为）。此时称为“骑缝骑缝 螺钉螺钉”。 6 6）螺母）螺母 六角螺母：标准，扁，厚六角螺母：标准，扁，厚 5 5）自攻螺钉）自攻螺钉由螺钉攻出螺纹由螺钉攻出螺纹 e ms d 3015 e ms d 3015 e ms d 3015 e ms d 3015 圆螺母圆螺母+ +止退垫圈止退垫圈带有缺口，应带有缺口，

14、应 用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌 嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。 DC1 120 b t H D1 d C45 30 b 30 30 30 30 15 d0 D1 h d1 d2 平垫圈斜垫圈 DC1 120 b t H D1 d C45 30 b 30 30 30 30 15 d0 D1 h d1 d2 平垫圈斜垫圈 DC1 120 b t H D1 d C45 30 b 30 30 30 30 15 d0 D1 h d1 d2 平垫圈斜垫圈 DC1 120 b t H D1 d C45 30 b 30 30 30 30

15、15 d0 D1 h d1 d2 平垫圈斜垫圈 7 7）垫圈）垫圈 DC1 120 b t H D1 d C45 30 b 30 30 30 30 15 d0 D1 h d1 d2 平垫圈斜垫圈 DC1 120 b t H D1 d C45 30 b 30 30 30 30 15 d0 D1 h d1 d2 平垫圈斜垫圈 螺纹联接件精度：螺纹联接件精度： A:A:精度最高，用于要求配合精度高，防止振动的重要联接精度最高，用于要求配合精度高，防止振动的重要联接 B:B:用于受载较大且经常装拆调整或承受变载荷的联接用于受载较大且经常装拆调整或承受变载荷的联接 C:C:一般联接，最常用。一般联接，最

16、常用。 1 1、预紧预紧 预紧目的预紧目的增加联接的可靠性与紧密性，防止受载后被联接件间出现缝隙增加联接的可靠性与紧密性，防止受载后被联接件间出现缝隙 与相对滑移。保持正常工作。与相对滑移。保持正常工作。 螺纹联接：松联接螺纹联接：松联接在装配时不拧紧，只在承载时才受到力的作用在装配时不拧紧，只在承载时才受到力的作用 紧联接紧联接在装配时需拧紧，即在承载时，螺栓已预先受力。在装配时需拧紧，即在承载时，螺栓已预先受力。 一般规定，拧紧后螺纹联接件的预紧力不应超过其材料屈服极限一般规定，拧紧后螺纹联接件的预紧力不应超过其材料屈服极限 s s 的的80%80%。 通常借助于测力矩扳手或定力矩扳手，利

17、用控制预紧力矩的方法来控通常借助于测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制预紧力矩的方法来控 制预紧力大小。制预紧力大小。 三三、螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松 螺纹联接在承受工作载荷之前预先受到的一个拧紧作用力叫预紧力。螺纹联接在承受工作载荷之前预先受到的一个拧紧作用力叫预紧力。 预紧力预紧力FQFQ的控制：的控制： 测力矩板手测力矩板手测出预紧力矩，如图测出预紧力矩，如图 定力矩板手定力矩板手达到固定的拧紧力矩达到固定的拧紧力矩T T时，弹簧受压将自动打滑，如图。时，弹簧受压将自动打滑，如图。 测量预紧前后螺栓伸长量测量预紧前后螺栓伸长量精度较高精度较高 12 图4-12 测力矩扳手 1

18、234 12 图4-12 测力矩扳手 1234 测力矩扳手的工作原理是根据扳手测力矩扳手的工作原理是根据扳手 上的弹性元件，在拧紧力的作用下所上的弹性元件，在拧紧力的作用下所 产生的弹性变形来指示拧紧力矩的大小。产生的弹性变形来指示拧紧力矩的大小。 为了便于计量，可将指示刻度直接以为了便于计量，可将指示刻度直接以 力矩值标出。力矩值标出。 12 图4-12 测力矩扳手 1234 12 图4-12 测力矩扳手 1234 定力矩扳手的工作原理是当拧紧力矩超过规定值时，弹簧被压缩，扳定力矩扳手的工作原理是当拧紧力矩超过规定值时，弹簧被压缩，扳 手卡盘与圆柱销之间打滑，如果继续转动手柄，卡盘即不再转动

19、。拧紧力手卡盘与圆柱销之间打滑，如果继续转动手柄，卡盘即不再转动。拧紧力 矩的大小可利用螺钉调整弹簧压紧力来加以控制。矩的大小可利用螺钉调整弹簧压紧力来加以控制。 重要联接若不能严格控制预紧力，而只靠安装经验来拧紧螺栓时，为重要联接若不能严格控制预紧力，而只靠安装经验来拧紧螺栓时，为 避免螺栓拉断，通常不宜采用小于避免螺栓拉断，通常不宜采用小于M12M12的螺栓，一般采用的螺栓，一般采用M12-M24M12-M24的螺栓的螺栓 1卡盘卡盘 2圆柱销圆柱销 3弹簧弹簧 4螺钉螺钉 (1) (1)、防松目的防松目的 螺纹联接一般都能满足自锁条件，拧紧后螺母和螺栓头部等支承面螺纹联接一般都能满足自锁

20、条件，拧紧后螺母和螺栓头部等支承面 上也有防松作用，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹联接不会自上也有防松作用，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹联接不会自 动松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情动松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情 况下，螺纹联接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致联况下，螺纹联接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致联 接失效。接失效。 螺纹联接一旦失效，将严重影响机器的正常工作，甚至造成事故。因螺纹联接一旦失效，将严重影响机器的正常工作，甚至造成事故。因 此，为保证联接安全可靠，设计时必须

21、采取有效的防松措施。此，为保证联接安全可靠，设计时必须采取有效的防松措施。 (2)(2)、防松原理防松原理 消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，消除（或限制）螺纹副之间的相对运动， 或增大相对运动的难度。或增大相对运动的难度。 (3)(3)、防松办法及措施防松办法及措施 上螺母 螺 栓 下螺母 上螺母 螺 栓 下螺母 1 1）摩擦防松）摩擦防松 加双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、加双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、 自锁螺母等自锁螺母等 2 2、螺纹防松螺纹防松 弹簧垫圈弹簧垫圈 自锁螺母自锁螺母 2 2）机械防松：）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，止动垫片、开槽螺母与开口销，

22、圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，止动垫片、串联串联 钢丝钢丝等。等。 3 3）永久防松：端铆、冲点、点焊）永久防松：端铆、冲点、点焊 4 4）化学防松）化学防松粘合粘合 (a )正 确 (b )不 正 确 (a )正 确 (b )不 正 确 开槽螺母开槽螺母 与开口销与开口销 圆螺母圆螺母 与止动垫圈与止动垫圈 串联钢丝串联钢丝 (a )正 确 (b )不 正 确 四、四、螺栓联接的失效形式、螺栓组的结构设计螺栓联接的失效形式、螺栓组的结构设计 普通螺栓的普通螺栓的主要失效形式主要失效形式是螺栓杆或螺纹部分的塑性变形和断裂；是螺栓杆或螺纹部分的塑性变形和断裂； 铰制孔用螺栓的失效形式是螺栓杆被剪断

23、、螺栓杆或孔壁被压溃；经常铰制孔用螺栓的失效形式是螺栓杆被剪断、螺栓杆或孔壁被压溃；经常 拆卸时会因磨损产生滑扣。拆卸时会因磨损产生滑扣。 螺栓组的结构设计螺栓组的结构设计 主要目的主要目的：合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，：合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式， 力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。 设计时应注意的问题集中在设计时应注意的问题集中在螺栓组联接接合面的结构设计螺栓组联接接合面的结构设计和和螺栓排螺栓排 列布置结构设计列布置结构设计两个方面。两个方面。 联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称

24、的简单几何形状，如圆联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆 形、环形、矩形、框形、三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于形、环形、矩形、框形、三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于 对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保 证联接接合面受力比较均匀。证联接接合面受力比较均匀。 螺栓布置结构设计要注意以下几点：螺栓布置结构设计要注意以下几点： 1 1）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理 对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置对于铰制孔用螺栓

25、联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置8 8个个 以上的螺栓，以免载荷分布过于不均；以上的螺栓，以免载荷分布过于不均； 当螺栓联接受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边当螺栓联接受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边 缘，以减少螺栓的受力（见下图）；缘，以减少螺栓的受力（见下图）； 2 2）螺栓的排列应有合理的间距、边距）螺栓的排列应有合理的间距、边距 3 3）分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便于分度和画线）分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便于分度和画线 4 4）同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同）同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应

26、相同 5 5）结构设计上避免螺栓承受附加的弯曲载荷）结构设计上避免螺栓承受附加的弯曲载荷 保证被联接件、螺母和螺栓头支承面平整，并与螺栓轴线相互垂直。在保证被联接件、螺母和螺栓头支承面平整，并与螺栓轴线相互垂直。在 铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台（图铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台（图a a）或沉头座（图）或沉头座（图b b）。）。 当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈（图当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈（图c c）等。）等。 一、螺纹联接件的常用材料一、螺纹联接件的常用材料 制造螺栓的材料应具有足够的强度，一定的塑性和韧性，而且便于加工。制造螺栓的材料应具有足够

27、的强度，一定的塑性和韧性，而且便于加工。 制造一般螺栓常用的材料有制造一般螺栓常用的材料有1010，3535和和4545等钢。等钢。 对于承受冲击、振动或变载荷的螺纹联接件，可采用低合金钢、合金钢，对于承受冲击、振动或变载荷的螺纹联接件，可采用低合金钢、合金钢， 如如15Cr15Cr，40Cr40Cr，30CrMnsi30CrMnsi等材料制造。等材料制造。 对于特殊用途的螺纹联接件，可采用特种钢、铜合金、铝合金等材料制造。对于特殊用途的螺纹联接件，可采用特种钢、铜合金、铝合金等材料制造。 选择螺母的材料时，考虑到更换螺母比更换螺栓较经济、方便，所以应使螺母材选择螺母的材料时，考虑到更换螺母比

28、更换螺栓较经济、方便，所以应使螺母材 料的强度低于螺栓材料的强度。料的强度低于螺栓材料的强度。 国家标准规定了螺纹联接件的性能等级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级国家标准规定了螺纹联接件的性能等级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级 分为分为1010级，螺母的性能等级分为级，螺母的性能等级分为 7 7级。在一般用途的设计中，通常选用级。在一般用途的设计中，通常选用4.84.8级级 左右的螺栓，在重要的或有特殊要求设计中的螺纹联接件，要选用高的性能左右的螺栓，在重要的或有特殊要求设计中的螺纹联接件，要选用高的性能 等级，如在压力容器中常采用等级，如在压力容器中常采用8.88.8级的螺栓。级的螺栓。 14.3

29、 14.3 螺栓联接件的材料螺栓联接件的材料 一、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅一、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 理论和实践证明，变载荷工作时，在工作载荷和残余预紧力不变的情况下，理论和实践证明，变载荷工作时，在工作载荷和残余预紧力不变的情况下， 减小螺栓刚度或增大被联接件刚度都能达到提高螺栓疲劳强度的目的，但应适当减小螺栓刚度或增大被联接件刚度都能达到提高螺栓疲劳强度的目的，但应适当 增大预紧力，以保证联接的密封性。增大预紧力，以保证联接的密封性。 减小螺栓刚度的常用措施有：适当增加螺栓的长度、减小螺栓杆直径或做减小螺栓刚度的常用措施有：适当增加螺栓的长度、减小螺栓杆直径或做 成中空的结构成中

30、空的结构柔性螺栓。柔性螺栓受力时变形大，吸收能量作用强，也适于柔性螺栓。柔性螺栓受力时变形大，吸收能量作用强，也适于 承受冲击和振动。在螺母下面安装弹性元件，当工作载荷由被联接件传来时，由承受冲击和振动。在螺母下面安装弹性元件，当工作载荷由被联接件传来时，由 于弹性元件的较大变形，也能起到柔性螺栓的效果。于弹性元件的较大变形，也能起到柔性螺栓的效果。 为了增大被联接件的刚度，不宜采用刚度小的垫片。为了增大被联接件的刚度，不宜采用刚度小的垫片。 H H 用加高螺母 用普通螺母 14.4 14.4 提高螺纹联接强度的措施提高螺纹联接强度的措施 二、改善螺纹牙间载二、改善螺纹牙间载 荷分布不均状况荷

31、分布不均状况 a)悬置螺母b)环槽螺母c)内斜螺母 d)环槽内斜 1 01 5 1 01 5 分析 三.减小应力集中和附加应力 d r d r 0.51.0 d r2 h r1 r= 0.2dr0.2d r10.15d ; r21.0d ; h0.5d ; 1）加大过渡处圆角(图1)2）改用退刀槽 3）卸载槽，(图2)4）卸载过渡结构。（图3） 避免附加弯曲应力 a）被联接件支承面不平突起 b）表面与孔不垂直 c）钩头螺栓联接 防偏载措施：a）凸合；b）凹坑（鱼眼坑）；c）斜垫片 说明 四、四、采用合理的制造工艺采用合理的制造工艺 制造工艺对螺栓疲劳强度有很大影响。制造工艺对螺栓疲劳强度有很大

32、影响。 1 1）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度提高）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度提高3040% 3040% 2 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）冷作硬化，表层有残余应力（压）、氰化、氮化、喷丸等可提高疲劳 强度强度 3 3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度提高）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度提高70100 %70100 %，此法具有，此法具有 优质、高产、低消耗功能优质、高产、低消耗功能 4 4）控制单个螺距误差和螺距累积误差）控制单个螺距误差和螺距累积误差 14.414.4 螺纹零件的其他用途螺纹零件的其他用途 螺纹零件不仅可用于

33、联接，而且也可用于传动。螺旋传动由螺杆和螺母组螺纹零件不仅可用于联接，而且也可用于传动。螺旋传动由螺杆和螺母组 成，主要用于将旋转运动变为直线移动，同时传递运动和动力。根据用途成，主要用于将旋转运动变为直线移动，同时传递运动和动力。根据用途 不同，螺旋传动可分为：不同，螺旋传动可分为： 1.1.传力螺旋传力螺旋 传力螺旋以传递动力为主，要求用较小的转矩产生较大的轴向力。传力螺旋以传递动力为主，要求用较小的转矩产生较大的轴向力。 2.2.传导螺旋传导螺旋 以传递运动为主，要求具有较高的传动精度。如车床进给机构中的螺旋以传递运动为主，要求具有较高的传动精度。如车床进给机构中的螺旋 传动。传动。 3

34、.3.调整螺旋调整螺旋 用于调整并固定零件或部件之间的相对位置。用于调整并固定零件或部件之间的相对位置。 第十五章第十五章 机械的平衡及调速机械的平衡及调速 回转体平衡和机械调速是两个不同的机械动力学问题。在机械设计中，回转体平衡和机械调速是两个不同的机械动力学问题。在机械设计中， 特别是设计高速机械和精密机械时必须予以考虑。特别是设计高速机械和精密机械时必须予以考虑。 15.1 15.1 机械平衡的目的、分类及方法机械平衡的目的、分类及方法 1.1.目的：机械运动时，各运动构件由于制造、装配误差，材质不均等原因目的：机械运动时，各运动构件由于制造、装配误差，材质不均等原因 造成质量分布不均，

35、质心做变速运动将产生大小及方向呈周期性变化的惯造成质量分布不均，质心做变速运动将产生大小及方向呈周期性变化的惯 性力。性力。 （1 1）在构件运动副中引起附加动压力。）在构件运动副中引起附加动压力。 （2 2）加剧运动副磨损，降低机械效率。）加剧运动副磨损，降低机械效率。 （3 3）降低构件有效承载能力，缩短寿命。）降低构件有效承载能力，缩短寿命。 （4 4）引起机器及基础产生强迫振动，影响机械工作质量。）引起机器及基础产生强迫振动，影响机械工作质量。 （5 5）当震动频率接近系统的共振范围时，将会波及到周围的设备及厂）当震动频率接近系统的共振范围时，将会波及到周围的设备及厂 房建筑。房建筑。

36、 对于高速、重型和精密机械，惯性力的不良影响更为严重。为了完全对于高速、重型和精密机械，惯性力的不良影响更为严重。为了完全 或部分消除这些不良影响，需设法减少或消除惯性力，这就是机械的平衡或部分消除这些不良影响，需设法减少或消除惯性力，这就是机械的平衡 问题，也是机械平衡的目的所在问题，也是机械平衡的目的所在 。 2.2.分类：分类： 1).1).转子平衡转子平衡 转子平衡问题：绕固定轴线回转的构件的惯性力和惯性力矩的平衡问题。转子平衡问题：绕固定轴线回转的构件的惯性力和惯性力矩的平衡问题。 2)2)机构平衡机构平衡 机构的平衡问题：对整个机构而言，所有构件的惯性力和惯性力矩，可机构的平衡问题

37、：对整个机构而言，所有构件的惯性力和惯性力矩，可 以合成为通过机构总重心的总惯性力和总惯性力矩。它们可被部分或完全以合成为通过机构总重心的总惯性力和总惯性力矩。它们可被部分或完全 地平衡。有关它们的平衡问题即为机构的平衡问题。地平衡。有关它们的平衡问题即为机构的平衡问题。 机构的平衡机构的平衡：为了减小或消除机构中各构件的惯性力和惯性力矩所引起的：为了减小或消除机构中各构件的惯性力和惯性力矩所引起的 振动、附加动压力和减小输入转矩波动而采用的改善质量分布、附加机构振动、附加动压力和减小输入转矩波动而采用的改善质量分布、附加机构 等的措施，称为机构的平衡。等的措施，称为机构的平衡。 3.3.研究

38、机械平衡的方法研究机械平衡的方法 计算法计算法： 图解法与解析法图解法与解析法：图解法简单方便；解析法计算结果准确，它们皆用在：图解法简单方便；解析法计算结果准确，它们皆用在 各不平衡质量大小及质心位置已知的情况下。各不平衡质量大小及质心位置已知的情况下。 试验法试验法则适用于各平衡质量大小及质心位置未知的情况下或虽经计算法则适用于各平衡质量大小及质心位置未知的情况下或虽经计算法 加平衡配重平衡，但实际由于材质不均匀、安装制造误差等原因，往往加平衡配重平衡，但实际由于材质不均匀、安装制造误差等原因，往往 仍达不到预期的要求时，可用试验法平衡之。仍达不到预期的要求时，可用试验法平衡之。 p机械的

39、润滑与密封机械的润滑与密封 一、一、润滑润滑 （一）润滑的作用和润滑技术（一）润滑的作用和润滑技术 机械中的可动零、部件，在压力下接触而作相对运动时，其接触表面机械中的可动零、部件，在压力下接触而作相对运动时，其接触表面 间就会产生摩擦，造成能量损耗和机械磨损，影响机械运动精度和使用寿间就会产生摩擦，造成能量损耗和机械磨损，影响机械运动精度和使用寿 命。因此，在机械设计中，考虑降低摩擦，减轻磨损，是非常重要的问题，命。因此，在机械设计中，考虑降低摩擦，减轻磨损，是非常重要的问题， 其措施之一就是采用润滑。其措施之一就是采用润滑。 润滑的作用主要是：润滑的作用主要是： （1 1）减少摩擦，减轻磨

40、损减少摩擦，减轻磨损 加入润滑剂后，在摩擦表面形成一层油膜，可加入润滑剂后，在摩擦表面形成一层油膜，可 防止金属直接接触，从而大大减少摩擦磨损和机械功率的损耗。防止金属直接接触，从而大大减少摩擦磨损和机械功率的损耗。 （2 2）降温冷却降温冷却摩擦表面经润滑后其摩擦因数大为降低，使摩擦发热量减摩擦表面经润滑后其摩擦因数大为降低，使摩擦发热量减 少；当采用液体润滑剂循环润滑时，润滑油流过摩擦表面带走部分摩擦热少；当采用液体润滑剂循环润滑时，润滑油流过摩擦表面带走部分摩擦热 量，起散热降温作用，保证运动副的温度不会升得过高。量，起散热降温作用，保证运动副的温度不会升得过高。 （3 3）清洗作用清洗

41、作用润滑油流过摩擦表面时，能够带走磨损落下的金属磨屑和润滑油流过摩擦表面时，能够带走磨损落下的金属磨屑和 污物。污物。 （4 4）防止腐蚀防止腐蚀润滑剂中都含有防腐、防锈添加剂，吸附于零件表面的油润滑剂中都含有防腐、防锈添加剂，吸附于零件表面的油 膜，可避免或减少由腐蚀引起的损坏。膜，可避免或减少由腐蚀引起的损坏。 （5 5）缓冲减振作用缓冲减振作用润滑剂都有在金属表面附着的能力，且本身的剪切阻润滑剂都有在金属表面附着的能力，且本身的剪切阻 力小，所以在运动副表面受到冲击载荷时，具有吸振的能力。力小，所以在运动副表面受到冲击载荷时，具有吸振的能力。 （6 6）密封作用密封作用润滑脂具有自封作用

42、，一方面可以防止润滑剂流失，另一润滑脂具有自封作用，一方面可以防止润滑剂流失，另一 方面可以防止水分和杂质的侵入。方面可以防止水分和杂质的侵入。 润滑技术包括正确地选用润滑剂、采用合理的润滑方式并保持润滑剂润滑技术包括正确地选用润滑剂、采用合理的润滑方式并保持润滑剂 的质量等。的质量等。 （二）（二）润滑剂及其选用润滑剂及其选用 生产中常用的润滑剂包括润滑油、润滑脂、固体润滑剂、气体润滑剂及生产中常用的润滑剂包括润滑油、润滑脂、固体润滑剂、气体润滑剂及 添加剂等几大类。其中矿物油和皂基润滑脂性能稳定、成本低，应用最广。添加剂等几大类。其中矿物油和皂基润滑脂性能稳定、成本低，应用最广。 固体润滑

43、剂如石墨、二硫化钼等耐高温、高压能力强，常用在高压、低速、固体润滑剂如石墨、二硫化钼等耐高温、高压能力强，常用在高压、低速、 高温处或不允许有油、脂污染的场合，也可以作为润滑油或润滑脂的添加剂高温处或不允许有油、脂污染的场合，也可以作为润滑油或润滑脂的添加剂 使用。气体润滑剂包括空气、氢气及一些惰性气体，其摩擦因数很小，在轻使用。气体润滑剂包括空气、氢气及一些惰性气体，其摩擦因数很小，在轻 载高速时有良好的润滑性能。当一般润滑剂不能满足某些特殊要求时，往往载高速时有良好的润滑性能。当一般润滑剂不能满足某些特殊要求时，往往 有针对性地加入适量的添加剂来改善润滑剂的粘度、油性、抗氧化、抗锈、有针对

44、性地加入适量的添加剂来改善润滑剂的粘度、油性、抗氧化、抗锈、 抗泡沫等性能。抗泡沫等性能。 1润滑油润滑油 润滑油的特点是：流动性好，内摩擦因数小，冷却作用较好，可用于高速机械，润滑油的特点是：流动性好，内摩擦因数小，冷却作用较好，可用于高速机械， 更换润滑油时可不拆开机器。但它容易从箱体内流出，故常需采用结构比较复杂的更换润滑油时可不拆开机器。但它容易从箱体内流出，故常需采用结构比较复杂的 密封装置，且需经常加油。密封装置，且需经常加油。 常用润滑油主要分为矿物润滑油、合成润滑油和动植物润滑油三类。矿物润滑常用润滑油主要分为矿物润滑油、合成润滑油和动植物润滑油三类。矿物润滑 油主要是石油制品

45、，具有规格品种多、稳定性好、防腐蚀性强、来源充足且价格较油主要是石油制品，具有规格品种多、稳定性好、防腐蚀性强、来源充足且价格较 低等特点，因而应用广泛。主要有机械油、齿轮油、汽轮机油、机床专用油等。合低等特点，因而应用广泛。主要有机械油、齿轮油、汽轮机油、机床专用油等。合 成润滑油具有独特的使用性能，主要用于特殊条件下，如高温、低温、防燃以及需成润滑油具有独特的使用性能，主要用于特殊条件下，如高温、低温、防燃以及需 要与橡胶、塑料接触的场合。动植物油产量有限，且易变质，故只用于有特殊要求要与橡胶、塑料接触的场合。动植物油产量有限，且易变质，故只用于有特殊要求 的设备或用作添加剂。的设备或用作

46、添加剂。 润滑油的性能指标有：润滑油的性能指标有：粘度、油性、闪点、凝点和倾点。粘度、油性、闪点、凝点和倾点。 粘度是润滑油最重要的物理性能指标。它反映了液体内部产生相对运动时粘度是润滑油最重要的物理性能指标。它反映了液体内部产生相对运动时 分子间内摩擦阻力的大小。润滑油粘度越大，承载能力也越大。润滑油的分子间内摩擦阻力的大小。润滑油粘度越大，承载能力也越大。润滑油的 粘度并不是固定不变的，而是随着温度和压强而变化的。当温度升高时，粘度并不是固定不变的，而是随着温度和压强而变化的。当温度升高时， 粘度降低；压力增大时，粘度增高。润滑油的粘度分为动力粘度、运动粘粘度降低；压力增大时，粘度增高。润

47、滑油的粘度分为动力粘度、运动粘 度和相对粘度，各粘度的具体含义及换算关系可参看有关标准。度和相对粘度，各粘度的具体含义及换算关系可参看有关标准。 油性又称润滑性，是指润滑油润湿或吸附于摩擦表面构成边界油膜的能力。油性又称润滑性，是指润滑油润湿或吸附于摩擦表面构成边界油膜的能力。 这层油膜如果对摩擦表面的吸附力大，不易破裂，则润滑油的油性就好。这层油膜如果对摩擦表面的吸附力大，不易破裂，则润滑油的油性就好。 油性受温度的影响较大，温度越高，油的吸附能力越低，油性越差。润滑油性受温度的影响较大，温度越高，油的吸附能力越低，油性越差。润滑 油在火焰下闪烁时的最低温度称为闪点。它是衡量润滑油易燃性的一

48、项指油在火焰下闪烁时的最低温度称为闪点。它是衡量润滑油易燃性的一项指 标，另一方面闪点也是表示润滑油蒸发性的指标。油蒸发性越大，其闪点标，另一方面闪点也是表示润滑油蒸发性的指标。油蒸发性越大，其闪点 越低。润滑油的使用温度应低于闪点越低。润滑油的使用温度应低于闪点20203030。 凝点是指在规定的冷却条件下，润滑油冷却到不能流动时的最高温度，润滑油的使凝点是指在规定的冷却条件下，润滑油冷却到不能流动时的最高温度，润滑油的使 用温度应比凝点高用温度应比凝点高57。 倾点是润滑油在规定的条件下，冷却到能继续流动的最低温度，润滑油的使用温度倾点是润滑油在规定的条件下，冷却到能继续流动的最低温度，润

49、滑油的使用温度 应高于倾点应高于倾点3以上。以上。 润滑油的选用原则是润滑油的选用原则是：载荷大或变载、冲击载荷、加工粗糙或未经跑合的表面，选粘：载荷大或变载、冲击载荷、加工粗糙或未经跑合的表面，选粘 度较高的润滑油；转速高时，为减少润滑油内部的摩擦功耗，或采用循环润滑、芯捻度较高的润滑油；转速高时，为减少润滑油内部的摩擦功耗，或采用循环润滑、芯捻 润滑等场合，宜选用粘度低的润滑油；工作温度高时，宜选用粘度高的润滑油。润滑等场合，宜选用粘度低的润滑油；工作温度高时，宜选用粘度高的润滑油。 2 2润滑脂润滑脂 润滑脂习惯上称为黄油或干油，是一种稠化的润滑油。其油膜强度高，润滑脂习惯上称为黄油或干

50、油，是一种稠化的润滑油。其油膜强度高， 粘附性好，不易流失，密封简单，使用时间长，受温度的影响小，对载荷粘附性好，不易流失，密封简单，使用时间长，受温度的影响小，对载荷 性质、运动速度的变化等有较大的适应范围，因此常应用在：不允许润滑性质、运动速度的变化等有较大的适应范围，因此常应用在：不允许润滑 油滴落或漏出引起污染的地方（如纺织机械、食品机械等），加、换油不油滴落或漏出引起污染的地方（如纺织机械、食品机械等），加、换油不 方便的地方、不清洁而又不易密封的地方（润滑脂本身就是密封介质），方便的地方、不清洁而又不易密封的地方（润滑脂本身就是密封介质）， 特别低速、重载或间歇、摇摆运动的机械等。

51、润滑脂的缺点是内摩擦大，特别低速、重载或间歇、摇摆运动的机械等。润滑脂的缺点是内摩擦大， 起动阻力大，流动性和散热性差，更换、清洗时需停机拆开机器。起动阻力大，流动性和散热性差，更换、清洗时需停机拆开机器。 润滑脂的主要性能指标有滴点和锥入度。滴点是指在规定的条件下，将润滑润滑脂的主要性能指标有滴点和锥入度。滴点是指在规定的条件下，将润滑 脂加热至从标准的测量杯孔滴下第一滴时的温度。它反映了润滑脂的耐高温脂加热至从标准的测量杯孔滴下第一滴时的温度。它反映了润滑脂的耐高温 能力。选择润滑脂时，工作温度应低于滴点能力。选择润滑脂时，工作温度应低于滴点15152020。锥入度是衡量润滑脂。锥入度是衡

52、量润滑脂 粘稠程度的指标。它是指将一个标准的锥形体，置于粘稠程度的指标。它是指将一个标准的锥形体，置于2525的润滑脂表面，在的润滑脂表面，在 其自重作用下，经其自重作用下，经5 5 后，该锥形体沉入脂内的深度（以后，该锥形体沉入脂内的深度（以0.1 0.1 为单位）。国产为单位）。国产 润滑脂都是按锥入度的大小编号的，一般使用润滑脂都是按锥入度的大小编号的，一般使用2 2、3 3、4 4号。锥入度越大的润号。锥入度越大的润 滑脂，其稠度越小，编号的顺序数字也越小。滑脂，其稠度越小，编号的顺序数字也越小。 根据稠化剂皂基的不同，润滑脂主要有：钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂根据稠化剂皂基的不同，润滑

53、脂主要有：钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂 基润滑脂、铝基润滑脂等类型。选用润滑脂类型的主要根据是润滑零件的工基润滑脂、铝基润滑脂等类型。选用润滑脂类型的主要根据是润滑零件的工 作温度、工作速度和工作环境条件。作温度、工作速度和工作环境条件。 （三）常用机械零部件的润滑（三）常用机械零部件的润滑 润滑方法有分散润滑和集中润滑两大类。分散润滑是各个润滑点用独立润滑方法有分散润滑和集中润滑两大类。分散润滑是各个润滑点用独立 的分散的润滑装置来润滑，这种润滑可以是连续的或间断的，有压的或无压的分散的润滑装置来润滑，这种润滑可以是连续的或间断的，有压的或无压 的；集中润滑则是一台机器或一个车间的许多润滑点由

54、一个润滑系统来同时的；集中润滑则是一台机器或一个车间的许多润滑点由一个润滑系统来同时 润滑。润滑。 选择润滑方法主要考虑机器零部件的工作状况、采用的润滑剂及供油量选择润滑方法主要考虑机器零部件的工作状况、采用的润滑剂及供油量 要求。要求。 低速、轻载或不连续运转的机械需要油量少，一般采用简单的手工定期加油、低速、轻载或不连续运转的机械需要油量少，一般采用简单的手工定期加油、 加脂、滴油或油绳、油垫润滑。加脂、滴油或油绳、油垫润滑。 中速、中载较重要的机械，要求连续供油并起一定的冷却作用，常用油浴中速、中载较重要的机械，要求连续供油并起一定的冷却作用，常用油浴 （浸油）、油环、溅油润滑或压力供油润滑。（浸油）、油