第六章螺纹连接

1、第六章第六章连 接 机械连接：机械连接：指实现机械零（部）件之间指实现机械零（部）件之间互相联接功能的方法。互相联接功能的方法。 机械连接分为两大类：机械连接分为两大类：2）机械静连接，即被连接零（部）件之间）机械静连接，即被连接零（部）件之间不允许有相对运动的连接。不允许有相对运动的连接。 1）机械动连接，即被连接的零（部）件间可以）机械动连接，即被连接的零（部）件间可以有相对运动的连接，如各种运动副；有相对运动的连接，如各种运动副；螺纹连接螺纹连接 ：螺纹连接是采用螺纹和螺纹连接螺纹连接是采用螺纹和螺纹连接件来实现的机械静连接件来实现的机械静连接。一、螺纹的类型与应用一、螺纹的类型与应用螺

2、纹螺纹: :螺旋线螺旋线在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的的、具有特定截面的连续凸起连续凸起部分部分。 右旋右旋左旋左旋1 螺纹的基本知识螺纹的基本知识车外螺纹车外螺纹车内螺纹车内螺纹工件工件卡盘卡盘车刀车刀工件旋转工件旋转车刀沿轴向移动车刀沿轴向移动螺纹加工方法螺纹加工方法圆柱体圆柱体外表面外表面加工的螺纹叫加工的螺纹叫外螺纹外螺纹。圆柱体圆柱体内表面内表面加工出螺纹叫加工出螺纹叫内螺纹内螺纹。1）普通螺纹：）普通螺纹：牙型角为牙型角为60（螺纹牙型两侧边的夹（螺纹牙型两侧边的夹角），同一直径按螺距大小分为粗牙和细牙，角），同一直径按螺

3、距大小分为粗牙和细牙，一般一般连接多用粗牙；细牙用于薄壁零件和微调装置连接多用粗牙；细牙用于薄壁零件和微调装置。 常用的螺纹牙型有普通螺纹、管螺纹（圆柱、圆常用的螺纹牙型有普通螺纹、管螺纹（圆柱、圆锥）、梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹。锥）、梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹。2）管螺纹：用于有）管螺纹：用于有紧密性紧密性要求的管件联接，要求的管件联接，牙型角牙型角为为55，公称直径近似于管子内径，属细牙三角螺纹。，公称直径近似于管子内径，属细牙三角螺纹。 3）梯形螺纹：）梯形螺纹：牙型角为牙型角为30，内径和外径处有相等间隙。，内径和外径处有相等间隙。广泛用于传动。广泛用于传动。4）锯齿型螺纹：

4、）锯齿型螺纹：两侧牙型角分别为两侧牙型角分别为3和和30，3的一侧的一侧用来承受载荷，可得到较高效率；用来承受载荷，可得到较高效率；30一侧用来增加牙一侧用来增加牙根强度，适用于单向受载的传动螺纹。根强度，适用于单向受载的传动螺纹。5）矩形螺纹：）矩形螺纹：牙型角为牙型角为0，牙型为正方形，牙厚为螺，牙型为正方形，牙厚为螺距的一半，适于作传动螺纹。距的一半，适于作传动螺纹。 1）大径）大径：与：与外螺纹牙顶外螺纹牙顶或或内螺纹牙底内螺纹牙底相切的相切的 假想圆柱面的直径。假想圆柱面的直径。D、d2）小径）小径：与：与外螺纹牙底外螺纹牙底或或内螺纹牙顶内螺纹牙顶相切的相切的 假想圆柱面的直径。假

5、想圆柱面的直径。D1、d1牙顶牙顶牙顶牙顶牙底牙底牙底牙底小径小径大径大径二、螺纹要素二、螺纹要素 外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹牙顶牙顶牙底牙底牙底牙底牙顶牙顶大径大径 D、d小径小径D1、d1中径中径D2、d23）螺纹的中径）螺纹的中径：在轴向剖面内，螺纹牙厚度与牙间：在轴向剖面内，螺纹牙厚度与牙间宽度相等处的宽度相等处的假想圆柱直径假想圆柱直径。 D2、d24）螺距）螺距P和导程和导程Ph 螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离轴向距离P 称为螺距。称为螺距。 同一条螺纹上同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离

6、点之间的轴向距离Ph称为导程。称为导程。单线螺纹单线螺纹: :Ph= =P多线螺纹：多线螺纹：Ph= nP螺距螺距 =导程导程螺距螺距导程导程5）螺纹升角）螺纹升角螺纹升角螺纹升角：在中径：在中径d2的圆柱面上，螺纹线的切线的圆柱面上，螺纹线的切线与垂直轴线的平面间夹角。与垂直轴线的平面间夹角。22tandnPdPh升角与导程关系：升角与导程关系：6）螺纹的线数）螺纹的线数n 沿沿一条螺旋线一条螺旋线形成的螺纹形成的螺纹叫做叫做单线螺纹单线螺纹；沿；沿两条或两两条或两条以上条以上在轴向等距分布的螺在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做旋线所形成的螺纹叫做多线多线螺纹螺纹。单线螺纹单线螺纹双线螺

7、纹双线螺纹7）旋向）旋向 螺纹旋进的方向，一般常用右旋螺纹。螺纹旋进的方向，一般常用右旋螺纹。三、螺纹标记三、螺纹标记 螺纹代号螺纹代号公称直径公称直径螺距螺距( (导程导程/ /线数线数) )旋向旋向 公差带代号公差带代号 旋合长度代号旋合长度代号粗牙螺纹允许不标注螺距；粗牙螺纹允许不标注螺距；旋合长度为中等时，旋合长度为中等时，“N”可省略。可省略。单线螺纹允许不标注导程与线数；单线螺纹允许不标注导程与线数；右旋螺纹省略右旋螺纹省略“右右”字，左旋时则标注字，左旋时则标注LH; ;右旋右旋左旋左旋长长：L 中等中等：N短短：S 中径和顶径中径和顶径 公差带代号公差带代号M 20 2 LH

8、-5g6g - s普通螺纹普通螺纹大径大径d20螺距螺距P=2 (细牙细牙)短旋合长度短旋合长度顶径公差带代号顶径公差带代号左旋左旋中径公差带代号中径公差带代号例例1：例例2：Tr407(14/2)7HL梯形螺纹梯形螺纹大径大径D40螺距螺距P=7导程导程14线数线数2中径公差带代号中径公差带代号长旋合长度长旋合长度右旋右旋2 螺纹连接的类型及应用螺纹连接的类型及应用一、螺纹连接的类型一、螺纹连接的类型1、螺栓联接、螺栓联接2、双头螺柱联接、双头螺柱联接3、螺钉联接、螺钉联接4、紧定螺钉联接、紧定螺钉联接5、特殊联接、特殊联接地脚螺栓联地脚螺栓联接接 吊环螺钉联接吊环螺钉联接二、螺纹连接的应用

9、实例二、螺纹连接的应用实例 螺纹连接在机械应用极为广泛，可用于紧固、螺纹连接在机械应用极为广泛，可用于紧固、定位或用于零件位置调整。定位或用于零件位置调整。1）紧固）紧固 见教材图见教材图6-4、5、7、10、112）定位）定位 见教材图见教材图6-93）调整）调整 见教材图见教材图6-6、8课堂练习：课堂练习：见教材图见教材图-123 螺纹连接螺纹连接的防松的防松与预紧与预紧一、螺纹连接的防松一、螺纹连接的防松 连接螺纹在变载荷、冲击、振动下，连接螺纹在变载荷、冲击、振动下，螺纹副螺纹副之间的之间的摩擦力会出现瞬时消失或减小；在高温或温度变化较摩擦力会出现瞬时消失或减小；在高温或温度变化较大

10、时，材料发生蠕变和应力松弛，也会使摩擦力减小。大时，材料发生蠕变和应力松弛，也会使摩擦力减小。因而在多次作用下就会造成连接的逐渐松脱。因而在多次作用下就会造成连接的逐渐松脱。 机械中连接的失效（松脱），轻者会造成工作不正机械中连接的失效（松脱），轻者会造成工作不正常，重者要引起严重事故。因此，螺纹连接的防松是工常，重者要引起严重事故。因此，螺纹连接的防松是工程工作中必须考虑的问题之一。程工作中必须考虑的问题之一。常用的防松方法常用的防松方法: : 摩擦防松摩擦防松 机械防松机械防松: : 永久防松永久防松弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母自锁螺母自锁螺母开口销开口销带翅垫片带翅垫片止动垫片止动垫

11、片机械、摩擦防松为可拆卸防松，永久防松为不可拆卸防松。机械、摩擦防松为可拆卸防松，永久防松为不可拆卸防松。点焊点焊铆接铆接粘合粘合常见摩擦防松：常见摩擦防松：利用弹簧垫圈、自锁螺母及对顶螺母等利用弹簧垫圈、自锁螺母及对顶螺母等。 弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母尼龙圈自锁螺母尼龙圈自锁螺母常见机械防松常见机械防松：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。开口销开口销止动垫片止动垫片冲边法冲边法常见永久防松常见永久防松：利用冲边、粘接及点焊等：利用冲边、粘接及点焊等。粘合法粘合法焊点法焊点法二、螺纹连接的预紧二、螺纹连接的预紧 在实用中，大多数螺纹联接在装配时都必须拧

12、在实用中，大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧，使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作紧，使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。这个力称为预紧力。用。这个力称为预紧力。 预紧目的是保证联接的可靠性和密封性，防止预紧目的是保证联接的可靠性和密封性，防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。碳素钢螺栓：碳素钢螺栓：合金钢螺栓：合金钢螺栓： 式中：式中：A1为螺栓的危险剖面面积。为螺栓的危险剖面面积。1)7 . 06 . 0(AQsp1)6 . 05 . 0(AQsp 螺栓在装配时，对于一般普通螺栓连接，预紧力靠螺栓在装配时，对于一般普通螺栓连接，预紧力

13、靠生产经验控制，对于较重要的普通螺栓连接，则借助于生产经验控制，对于较重要的普通螺栓连接，则借助于测力矩扳手或定力矩扳手控制。测力矩扳手或定力矩扳手控制。 拧紧时扳手力矩为拧紧时扳手力矩为T=T1+T2=KF0d式中式中K为拧紧力矩系数为拧紧力矩系数T 可由测力矩扳手测定。可由测力矩扳手测定。预紧力控制方法：预紧力控制方法： 螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺栓强度有以下几种措施：栓强度有以下几种措施：改善螺纹牙间载荷分配改善螺纹牙间载荷分配内斜螺母内斜螺母环槽螺母环槽螺母悬置螺母悬置螺母螺纹连接强度提高措施螺纹连接强度提高措施减小螺栓应力变化

14、幅度减小螺栓应力变化幅度 减小螺栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓减小螺栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。的应力变化幅度减小。减小螺栓刚度的方法减小螺栓刚度的方法a.柔性螺栓柔性螺栓b.弹性元件弹性元件增大被连接件刚度方法增大被连接件刚度方法a.金属垫片金属垫片b.密封环密封环减小应力集中减小应力集中避免附加弯曲应力避免附加弯曲应力 1、刚性凸缘联轴器用四只铰制孔螺栓联接，、刚性凸缘联轴器用四只铰制孔螺栓联接， 螺栓螺栓 中心的圆直径中心的圆直径D=200mm，轴传递扭矩，轴传递扭矩T=180N.m，则作用在每个螺栓上的力则作用在每个螺栓上的力?课堂练习课堂练习2、

15、调整螺旋，采用双线粗牙螺纹，螺距为、调整螺旋，采用双线粗牙螺纹，螺距为3mm，为，为使螺母相对螺杆沿轴向移动使螺母相对螺杆沿轴向移动12mm，螺杆应转多少圈。，螺杆应转多少圈。4 其他连接其他连接一、键联接一、键联接 键主要用于连接轴和轴上零件（如齿轮、皮带轮键主要用于连接轴和轴上零件（如齿轮、皮带轮等）以传递扭矩。也有的键具有导向的作用。等）以传递扭矩。也有的键具有导向的作用。常用键有普通平键、半圆键和钩头楔键常用键有普通平键、半圆键和钩头楔键 普通平键主要用于静联接。普通平键按端部形状普通平键主要用于静联接。普通平键按端部形状不同分为不同分为A型（圆头）、型（圆头）、B型（平头）、型（平头

16、）、C型（半圆型（半圆头）三种型式，如图所示。头）三种型式，如图所示。 特点：键的两侧面是工作面，靠键与键槽的侧面特点：键的两侧面是工作面，靠键与键槽的侧面挤压来传递扭矩；平键联接不能承受轴向力，因而挤压来传递扭矩；平键联接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定作用。对轴上的零件不能起到轴向固定作用。1）平键联接）平键联接 半圆键用于静联接，其两侧面是工作面。键槽用半半圆键用于静联接，其两侧面是工作面。键槽用半圆圆 键铣刀铣出，键在槽中能绕其几何中心摆动以适应毂键铣刀铣出，键在槽中能绕其几何中心摆动以适应毂上键槽的倾斜度，工艺性好。缺点是键槽较深，对轴的上键槽的倾斜度，工艺性好。缺点

17、是键槽较深，对轴的强度影响较大。强度影响较大。2）半圆键联接）半圆键联接3）花键联接）花键联接 由具有多个凸齿的轴和相应凹槽的毂孔构成的连接由具有多个凸齿的轴和相应凹槽的毂孔构成的连接称为称为花键连接花键连接。工作面为齿的侧面，靠工作面挤压传递。工作面为齿的侧面，靠工作面挤压传递扭矩。因多齿传递载荷，具有承载力高、轴和毂受力均扭矩。因多齿传递载荷，具有承载力高、轴和毂受力均匀、定心性和导向性好等优点。匀、定心性和导向性好等优点。二、销连接二、销连接 销联接也是工程中常用的一种重要联接形式，主销联接也是工程中常用的一种重要联接形式，主要用来固定零件之间的相对位置，当载荷不大时也可要用来固定零件之

18、间的相对位置，当载荷不大时也可以用作传递载荷的联接，同时可作为安全装置中的过以用作传递载荷的联接，同时可作为安全装置中的过载剪断元件。载剪断元件。销连接分类销连接分类开口销开口销 圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销定位销：定位销： 用来固定零件之间的相对位置，它是组合加用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷或只工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于结构确定，数目一般不少于2个。个。安全销：安全销： 作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在过作为安全装置中的过

19、载剪切元件。安全销在过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。常可在安全销上加一个销套。连接销：连接销： 用来实现两零件之间的连接，可用来传递不大用来实现两零件之间的连接，可用来传递不大的载荷。其类型可根据工作要求选定，其尺寸可根的载荷。其类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据连接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按据连接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。剪切和挤压强度条件进行校核计算。三、铆接三、铆接 铆接就利用铆钉将两个或两个以上的物体连接在铆接就利用铆钉将两个或两个以上的物体连接在一起的方法一起的方法 。如一部分桥架、起重机架等。如一部分桥架、起重机架等。1）活动铆接。结合件可相互转动。不是刚性连接。）活动铆接。结合件可相互转动。不是刚性连接。 如：剪刀，钳子。如：剪刀，钳子。 2）固定铆接。结合件不能相互活动。刚性连接。）固定铆接。结合件不能相互活动。刚性连接。 如：角尺、三环锁上的铭牌、桥梁建筑。如：角尺、三环锁上的铭牌、桥梁建筑。 3）密缝铆接。铆缝严密，不漏气体、液体。刚体连接。）密缝铆接。铆缝严密，不漏气