机械设计基础课件第+9章+螺纹连接

1、2021-10-271武汉理工大学物流工程学院 机械设计与制造系罗齐汉 2021-10-272021-10-27Foundation of Machine Design n螺纹的类型及主要参数n螺纹副的受分分析、效率和自锁n螺纹联接的基本类型n螺纹联接的预紧与防松n单个螺栓联接的强度计算n提高螺栓联接强度的措施9-1 螺纹32021-10-279-1 螺纹螺纹一、一、螺纹的形成螺纹的形成及主要参数及主要参数 将一倾斜角为 的直角三角形绕在圆柱体上，则三角形的斜边就形成一条螺旋线(如图)。取图中右上角的任一平面图形，使它沿着螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱的轴线，则该图形的轨迹就是螺纹。 9

2、-1 螺纹42021-10-27一、一、螺纹的形成螺纹的形成及主要参数及主要参数 现以圆柱螺纹为例，说明螺纹的主要几何参数(如图)。(1)大径d （公称直径）与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。(2)小径d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)重合的假想圆柱体的直径。(3)中径d2 假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。(4)螺距P相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 (5)线数n 螺纹的螺旋线数。(6)导程S同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，则 S= nP。 (7)螺纹升角 中径d2 圆柱上，螺旋线的切线与垂直螺纹轴线的平面间的夹角。 a

3、rctg(S/d2)= arctg(nP /d2)(8)牙型角 轴向截面内构成螺纹牙型的两侧边的夹角称为牙型角。牙型侧边与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角称为牙侧角 。对于对称牙型， =/2。9-1 螺纹52021-10-27二、二、螺纹的螺纹的分类分类按螺纹牙型分：（1）三角形螺纹（普通螺纹）。牙型角为60。 粗牙：用于一般联接。 细牙：相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件的微调装置。（2）管螺纹。多用于有紧密性要求的管件联接。牙型角为55，属英制细牙三角螺纹。（3）梯形螺纹。牙型角为30，是应用最广泛的双向传动螺纹。（4）锯齿形螺纹。工作面牙型半角=

4、3，非工作面牙型半角=30，是单向传动螺纹。（=3 =30 根部强度）（5）矩形螺纹。牙型角0，传动螺纹。9-1 螺纹62021-10-27二、二、螺纹的螺纹的分类分类 按照螺旋线的旋向，螺纹分为左旋和右旋螺纹。机械制造中一般采用右旋螺纹。 按照螺旋线的数目，螺纹还分为单线螺纹和等距排列的多线螺纹(右下图)。为了制造方便，螺纹的线数一般不超过4。 螺纹有内螺纹和外螺纹之分，两者旋合组成螺旋副或称螺纹副。 按照母体形状，螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。 用于联接的螺纹称为联接螺纹；用于传动的螺纹称为传动螺纹，相应的传动称为螺旋传动。9-1 螺纹72021-10-27螺旋线方向及螺纹轴向力的判定螺旋线

5、方向及螺纹轴向力的判定一、螺旋线方向的判定一、螺旋线方向的判定 左(右)手自然展开成掌，使拇指与螺纹轴线平行，若左手四个指头的指向与螺纹牙走向一致，则螺纹为左旋螺纹；反之，若右手四个指头的指向与螺纹牙走向一致，则螺纹为右旋螺纹。(见右图中左旋螺纹的判定)二、螺纹轴向力的判定二、螺纹轴向力的判定 常识告诉我们，在螺母固定的情况下，旋动螺杆时，螺杆将沿轴线方向前进或后退，这说明螺杆受到了一个沿运动方向的作用力。该作用力方向的判定方法是对左、右旋螺纹分别采用左、右手定则。具体做法如下：拇指伸直，其余四指握拳，令四指弯曲方向与螺杆转动方向一致，拇指的指向即是螺杆前进的方向。9-2 螺纹副受力分析、效率

6、和自锁82021-10-279-2 螺纹副受力分析、效率和自锁螺纹副受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹一、矩形螺纹当滑块沿斜面等速上升时： FQ轴向载荷 F相当于旋转螺母时水平推动力。 Fn法向反力。 FfFf= Fnf 摩擦力 FRN和Ff的合力 FR和Fn的夹角，称为摩擦角 =arctgf 根据平衡条件作力封闭图有： F=FQtg(+ ) 则相应驱动力矩为:2)(F22Q21dtgdFTFtFQFtFtFQFtFQFfFRnFRvFR+92021-10-27摩擦角摩擦角返回9-2 螺纹副受力分析、效率和自锁102021-10-279-2 螺纹副受力分析、螺纹副受力分析、效率和自锁效率和自锁由

7、图9-5 效率曲线看出：25前，效率曲线增长明显；40时,效率最高,但过大加工困难，常取不超过25。螺母旋转一周所需输入功为：螺母上升一个导程S，有效功：传动效率为：112 TWSFWQ2)()(222122tgtgtgFtgdFWWdQQ9-2 螺纹副受力分析、效率和自锁112021-10-279-2 螺纹副受力分析、效率和自锁螺纹副受力分析、效率和自锁当滑块沿斜面等速下滑时，轴向载荷FQ变为驱动力，而F变为阻碍滑块下降的支持力,根据平衡条件作力封闭图有:F=FQtg(- )螺母反转一周时输入功: W1=FQs输出功:W2=Fd2效率:由上式，若，则 0，此时无论轴向力FQ有多大，滑块都无法运动，称为自锁。 =0表明螺旋副处于临界自锁状态， 28.768mm)413 . 121dF)(768.28100500003 . 143 . 141mmFd352021-10-272解：n计算每个螺钉的工作载荷FPS62.411000/6=4400(N)n求Fmin(若F过小，则F”达不到预紧要求，受到工作载荷后，不能密封） F”FKcF/(Kb+Kc) Kc=4Kb F”F0.8F F”1.2F F0.8F 1.2F F 2F =24400=8800(