螺纹连接NXPowerLite研究PPT课件

1、长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 一、螺纹的形成一、螺纹的形成7 71 螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本知识d2螺旋线螺旋线一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹螺纹一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹第1页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的

2、内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹第2页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 螺纹的牙型螺纹的牙型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锯齿形螺纹锯齿形螺纹1530330第3页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹

3、第4页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹 一般: n 4双线螺纹双线螺纹单线螺纹单线螺纹PSS = 2PPSPS =Pn线螺纹: S = n P第5页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺

4、纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹螺纹副第6页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云外螺纹内螺纹第7页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹

5、锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹联接螺纹传动螺纹螺旋传动第8页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 联接螺纹传动螺纹第9页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹联接螺纹传动螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹第10页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教

6、授 圆柱螺纹圆锥螺纹管螺纹第11页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云(3)中径中径d2 也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。设计：潘存云d1d2d(1)大径d 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)相重合的假想圆柱体的直径。(4) 螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(5) 导程S(6) 螺纹升角 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角 (7)牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。tan=d2 nP 牙侧角 d

7、2SS = nP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P二、螺纹的主要几何参数二、螺纹的主要几何参数SPP/2P/2第12页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 三、三、机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹三角形三角形螺纹螺纹普通普通螺纹螺纹 = 60管管螺纹螺纹 = 55普通螺纹以大径普通螺纹以大径d为为公称直径公称直径，同一公称直径可以有多，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹粗牙螺纹，其余的统称为，其余的统称为细牙螺纹。细牙螺纹。60Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙粗牙螺纹应用最广细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好

8、、强度高，缺点：不耐磨易滑扣。应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。第13页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 用螺纹密封的管螺纹普通细牙普通细牙螺纹螺纹管管螺纹螺纹非螺纹密封管非螺纹密封管螺纹螺纹（圆柱管壁 = 55）用螺纹密封管用螺纹密封管螺纹螺纹（圆锥管壁 = 55）60圆锥管圆锥管螺纹螺纹公称直径管子的公称通径。强调与普通螺纹不同55 55 非螺纹密封的管非螺纹密封的管螺纹螺纹d dd d2 2d d1 1P Pd dd d2 2d d1 1P P2第14页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云梯形梯形螺纹：螺纹：梯梯 形形锯齿形锯齿形30330为

9、了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角比三角形螺纹的要小得多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙，应用较广。锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。锯齿形螺纹:常用于传动。= 15= 3粗牙普通螺纹的基本尺寸见粗牙普通螺纹的基本尺寸见P135表表10-1 后面有图螺纹的基本尺寸：细牙普通螺纹的基本尺寸见细牙普通螺纹的基本尺寸见P136表表10-2梯形螺纹的基本尺寸见梯形螺纹的基本尺寸见P136表表10-3第15页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 表7-1 7-1 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mmmm3 0.5 2.675 2.459 3 0.5 2.

10、675 2.459 公称直径（大径） 粗 牙 细 牙 D d D d 螺距P P 中径 D D2 2 d d2 2 小径 D D2 2 d d2 2 螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545 4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 1

11、2 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 (14) 2 12.701 11.835 (14) 2 12.701 11.835 1.5, 11.5, 116 2 14.701 13.835 16 2 14.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294 (18) 2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 20 2.5 18.376 17.294 (20) 2.5 20.376 19.294 (20) 2.5 20.376 19.294 24

12、3 22.052 20.752 24 3 22.052 20.752 (27) 3 25.052 23.752 (27) 3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2, 1.5, 12, 1.5, 1注：括号内的公称直径为第二系列 H=0.866P dH=0.866P d2 2=d-0.6495P d=d-0.6495P d1 1=d-1.0825P=d-1.0825PD D1 1、d d1 1-内、外螺纹小径 D D2 2、d d2 2-内、外螺纹中径 D D、d d -内、外螺纹大径 P-P-螺距 标记示例：M24(

13、M24(粗牙普通螺纹、直径2424、螺距3) 3) M24X1.5(M24X1.5(细牙普通螺纹, ,直径24,24,螺距1.5) 1.5) P PP/8P/8P/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 第16页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 表表7-2 7-2 细牙普通螺纹基本尺寸细牙普通螺纹基本尺寸 mmmm螺距螺距P P 中径中径D D2 2、d d2 2 小径小径D D1 1、d d1 10.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.35 d-1+0

14、.773 d-1+0.621 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 2 d-2+0.701 d-3+0.835 2 d-2+0.701 d-3+0.835 3 d

15、-2+0.052 d-4+0.752 3 d-2+0.052 d-4+0.752 第17页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云表7-3 7-3 梯形螺纹基本尺寸 mmmm标记示例：Tr48X8Tr48X8( (梯形螺纹，直径4848，螺距8)8)P hP h3 3=H=H4 4 a ac c 第1 1系列 第2 2系列 D D2 2 d d2 2 D D1 1 螺距 螺纹牙高 牙顶间隙 公称直径d d 中 径 内螺纹小径 12 6.5 0.5 9012 6.5 0.5 90、100 85100 85、95 d-6 d-12 95 d-6 d-12 10 5.5 0.5

16、4010 5.5 0.5 40、7070、80 3880 38、4242、65 d-5 d-10 65 d-5 d-10 8 6.5 0.5 488 6.5 0.5 48、52 4652 46、50 d-4 d-8 50 d-4 d-8 4 2.25 0.25 164 2.25 0.25 16、20 18 d-2 d-4 20 18 d-2 d-4 5 2.75 0.25 245 2.75 0.25 24、28 2228 22、26 d-2.5 d-5 26 d-2.5 d-5 6 2.25 0.5 326 2.25 0.5 32、36 3036 30、34 d-3 d-6 34 d-3 d-

17、6 内螺纹外螺纹d dP PR R1 1R R2 2D D1 1D D4 4H H1 1D D2 2 d d2 2d d3 3a ac ca ac c3030 H H4 4R R2 2第18页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云设计：潘存云四、四、 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基本类型eaal1 1l1 1可承受横向载荷。螺纹余留长度螺纹余留长度l1 铰制孔螺栓孔与螺杆之间留有间隙静载荷静载荷l1=(0.30.5)d;变载荷变载荷l1=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l1 d;铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓l1 0;螺纹伸出长度螺纹伸出

18、长度a=(0.20.3)d; 螺栓轴线到边缘的距离螺栓轴线到边缘的距离e=d+(36) mm用于经常拆装易磨损之处。dd第19页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云设计：潘存云四、四、 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基本类型螺钉联接螺钉联接座端拧入深度座端拧入深度H，当螺孔材料为：，当螺孔材料为：ae ee e双头螺柱联接双头螺柱联接 联接件厚，允许拆装。钢或青铜钢或青铜 H=d;铸铁铸铁 H=(1.251.5)d铝合金铝合金 H=(1.52.5)d螺纹孔深度螺纹孔深度 H1=H+(22.5)P;钻孔深度钻孔深度 H2=H1+(0.51)d;参数参

19、数l1 、e、a与螺栓相同与螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。d第20页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云四、四、 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基本类型螺钉联接螺钉联接双头螺柱联接双头螺柱联接紧定螺钉联接紧定螺钉联接紧定螺钉第21页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 五、五、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件LL0d六角头LdL0小六角头螺栓的结构形式第22页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 双头螺柱五、五、螺

20、纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件设计：潘存云dL0L1LL1 -座端长度L0 -螺母端长度第23页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 螺钉、紧定螺钉双头螺柱五、五、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件末端末端结构结构头部头部结构结构第24页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角厚螺母设计：潘存云圆螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱五、五、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件用于经常拆装易磨损之处。用于尺寸受限制之处。国标罗列有六十余种不同结构的螺母第25页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 其它螺母：第26页/共47页长沙航空职院专用 作

21、者： 潘存云教授 其它螺母：第27页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 垫圈平垫圈薄平垫圈A型平垫圈B型平垫圈螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱五、五、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺纹紧固件斜垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。第28页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 一、一、 拧紧力矩拧紧力矩一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，这时螺纹联接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹联接，应控制其预紧力，因为的大小对螺纹联接的可靠性，强度和密封均有很大影响。T T1 1 克服螺纹副相对转动的阻力矩；克服螺纹副相对转动的阻力矩；T T2 2 克服

22、螺母支撑面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；设轴向力为设轴向力为F Fa a 或预紧力（不受轴向载荷） fc c 摩擦系数。摩擦系数。 无润滑时取：无润滑时取： fc c =0.15 =0.15rf f 支撑面摩擦半径。支撑面摩擦半径。 rf =( =(dw w+ +d0 0)/4)/4dd0dwT简化公式：简化公式： 适用于M10M60的粗牙螺纹， f=0.15, fc=0.15, T 0.2 F 0.2 Fa a d预紧应力：预紧应力：=(0.5=(0.50.7) s s7 72 螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松F Fa aFa是由联接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力

23、和保证预紧 可靠，应取：通常螺纹联接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。总力矩：第29页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云测力矩扳手工程上常采用工程上常采用测力矩扳手测力矩扳手或或定力矩扳手定力矩扳手来控制预紧力来控制预紧力的大小。的大小。二、二、 螺纹联接的防松螺纹联接的防松联接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可能松动。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。防松的方法1.

24、 利用附加摩擦力防松尼龙圈锁紧螺母尼龙圈锁紧螺母F F弹簧垫圈对顶螺母定力矩扳手设计：潘存云第30页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 开口销与六开口销与六角开槽螺母角开槽螺母串联钢丝串联钢丝2. 采用专门防松元件防松圆螺母用止动垫圈潘存云教授研制止动垫圈潘存云教授研制潘存云教授研制第31页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 3. 其他方法防松11.5P用冲头冲用冲头冲23点点冲点防松法冲点防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合剂第32页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 7 73 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算螺栓联接螺栓联接的主要失的主要失效形式

25、：效形式：螺栓拉断螺栓拉断螺纹压溃或剪断螺纹压溃或剪断滑扣滑扣 因经常拆装螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。 一、松螺栓联接一、松螺栓联接 装配时不须要拧紧强度条件：强度条件：式中式中:d1 螺纹小径，螺纹小径， mm二、紧螺栓联接二、紧螺栓联接 装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。螺栓受轴向拉力螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩和摩擦力矩T的双重作用。的双重作用。拉应力：拉应力：FaFa力除以面积第33页/共47页长沙航空职院

26、专用 作者： 潘存云教授 切应力：切应力：对于对于M10M68的普通螺纹，取的普通螺纹，取d1、d2和和的平均值，的平均值，并取：并取： tan = f =0.15 得： 0.5 当量应力：强度条件：强度条件：分母为抗剪截面系数第34页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云设计：潘存云1. 受横向工作载荷的螺栓强度受横向工作载荷的螺栓强度螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力Fa导致接合面所导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷产生的摩擦力应大于横向载荷F。C 可靠性系数，常取可靠性系数，常取C=1.11.3预紧力Fa ： f 摩擦系数，对钢与铸

27、铁，取摩擦系数，对钢与铸铁，取: f =0.10.15m 结合面数 上图m=1,下图m=2若取若取 f =0.15， C=1.2, m=1, 则：则：Fa 8F结构尺寸大结构尺寸大FFFF/2F/2FaFaFaFa第35页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云FF/2F/22. 受轴向工作载荷的螺栓强度受轴向工作载荷的螺栓强度改进措施：改进措施： 1. 采用键、套筒、销承担横向工作载荷。采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用2. 采用无间隙的铰制孔螺栓。采用无间隙的铰制孔螺栓。设流体压强为设流体压强为p，螺栓数目为，螺栓数目为Z，则，则缸体周围每个螺栓的平均载荷为：缸体周围每个螺栓的平均载荷为：p D2/4FE = =Z设计：潘存云pFEFE设计：潘存云D第36页/共47页长沙航空职院专用 作者： 潘存云教授 设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云松弛松弛状态状态受载受载变形变形特别注意，轴向载荷：特别注意，轴向载荷：Fa F0+FE加预紧力后加预紧力后螺栓受拉伸长螺栓受拉伸长b0被联接件受压缩短被联接件受压