哈工大机械设计课程(授课老师：赵小力)第2讲

1、过盈连接过盈连接合页，表带，折叠椅，机械人组合桌椅，机床底座机械装置是由机械零部件组成，它们之间怎么实现连接？机械装置是由机械零部件组成，它们之间怎么实现连接？螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹按工作性质分为连接用螺纹和传动用螺纹螺纹按工作性质分为连接用螺纹和传动用螺纹螺纹连接：利用螺纹零件构成的连接；比如一般的螺钉、螺栓连接；螺纹连接：利用螺纹零件构成的连接；比如一般的螺钉、螺栓连接；螺旋传动：利用具有螺纹的零件来实现回转运动与直线运动之间的转螺旋传动：利用具有螺纹的零件来实现回转运动与直线运动之间的转 换，同时也传递力和转矩。比

2、如一维、二维、三维平移台。换，同时也传递力和转矩。比如一维、二维、三维平移台。5.1 5.1 螺纹的主要参数螺纹的主要参数d-螺纹大径螺纹大径 公称直径公称直径d1-螺纹小径螺纹小径 校核直径校核直径d2-螺纹中径螺纹中径 基准直径基准直径p-螺距螺距（中径线）（中径线）相邻两牙相邻两牙n-线数线数 螺旋线数螺旋线数S-导程导程 （中径线）（中径线） 同一螺旋线同一螺旋线-螺纹升角螺纹升角（中径圆柱中径圆柱） 牙型角牙型角 -牙侧角牙侧角 旋向旋向以普通圆柱外螺纹为例：以普通圆柱外螺纹为例：右旋右旋左旋左旋单线单线双线双线三线三线左端高左端高右端高右端高圆周力：圆周力：tan()FF效率：效率

3、：tantan()1.拧紧时拧紧时圆周力：圆周力：2.松开时松开时tan()FF效率效率tan()tan3.自锁条件：自锁条件：f arctan-当量摩擦因数，当量摩擦因数， ；f f -摩擦因数；摩擦因数；cosff -当量摩擦角，当量摩擦角， ；F -预紧力预紧力, N； -螺纹升角，度；螺纹升角，度； -牙侧角，度。牙侧角，度。按母体形状分：按母体形状分：根据螺纹在螺杆轴根据螺纹在螺杆轴向剖面上的形状：向剖面上的形状：三角形螺纹三角形螺纹矩形螺纹矩形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹管螺纹管螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹普通螺钉木螺丝（俗称）螺纹是螺纹连接和螺旋传动的关键部分

4、，须具备下列性能：螺纹是螺纹连接和螺旋传动的关键部分，须具备下列性能：连接螺纹连接螺纹管螺纹管螺纹调整螺纹及传递运动的螺纹调整螺纹及传递运动的螺纹起重螺纹起重螺纹自锁自锁紧密性紧密性精度精度较高的工作行程效率较高的工作行程效率 & 自锁性自锁性上述要求取决于合理选择上述要求取决于合理选择螺纹的牙型与参数螺纹的牙型与参数传动螺纹传动螺纹高效率高效率+ +精度精度结构特点：螺纹的牙型角结构特点：螺纹的牙型角 =2 =60 适用场合：连接螺纹适用场合：连接螺纹优点：当量摩擦系数大，自锁性能好优点：当量摩擦系数大，自锁性能好细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣细牙的缺点：牙小，相同载荷下

5、磨损快，易脱扣适用场合：冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及适用场合：冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置微调装置细牙的优点：螺杆强度较高，自锁性能更好细牙的优点：螺杆强度较高，自锁性能更好缺点：螺母与螺杆的同心度差，缺点：螺母与螺杆的同心度差，牙根强度弱，磨损不好补偿牙根强度弱，磨损不好补偿适用场合：传动，但没有标准化。经常被梯形螺纹所替代适用场合：传动，但没有标准化。经常被梯形螺纹所替代优点：优点：牙形为正方形，牙形为正方形， =0 ，效率高，效率高结构特点：结构特点： =2 =30 缺点：与矩形螺纹相比，效率要低些缺点：与矩形螺纹相比，效率要低些适用场合：螺旋传动适用场合

6、：螺旋传动优点：优点：牙根强度高，易于对中，易于制造（车、铣、磨削均牙根强度高，易于对中，易于制造（车、铣、磨削均 可），剖分螺母可用径向位移消除磨损间隙可），剖分螺母可用径向位移消除磨损间隙结构特点：工作边结构特点：工作边 =3 ，非工作边，非工作边 =30 缺点：只能单向传动，实际中如何应用？缺点：只能单向传动，实际中如何应用？适用场合：起重螺旋、螺旋压力机、大型螺栓连接（如水压机立柱）等单适用场合：起重螺旋、螺旋压力机、大型螺栓连接（如水压机立柱）等单向受力的传动和连接机构中。向受力的传动和连接机构中。优点：传动效率高，便于加工（车、铣削），牙根处有相当大优点：传动效率高，便于加工（车、

7、铣削），牙根处有相当大的圆角，的圆角，牙根强度高，大径无间隙，易于对中，承受较大载荷牙根强度高，大径无间隙，易于对中，承受较大载荷 结构特点：用于管件连接的三角螺纹，结构特点：用于管件连接的三角螺纹， =55 适用场合：压强在适用场合：压强在1.6MPa以下的管路连接以下的管路连接优点：优点：螺纹面间没有间隙，密封性好（在密封面间加填料）螺纹面间没有间隙，密封性好（在密封面间加填料）结构特点：螺纹均布在锥度为结构特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上，的管上， =55 或或60 适用场合：高温高压系统的管路连接适用场合：高温高压系统的管路连接优点：优点：螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封

8、性好螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好结构特点：用螺栓穿过被连接件的光孔后拧紧螺母实现连接结构特点：用螺栓穿过被连接件的光孔后拧紧螺母实现连接适用场合：连接两个都不太厚的零件适用场合：连接两个都不太厚的零件优点：被连接件的孔不需要加工螺纹，且不受被连接件材料限优点：被连接件的孔不需要加工螺纹，且不受被连接件材料限制，结构简单，装拆方便，损坏后容易更换，应用广泛。制，结构简单，装拆方便，损坏后容易更换，应用广泛。优点：承受横向载荷，兼顾两被连接件的精确定位作用优点：承受横向载荷，兼顾两被连接件的精确定位作用缺点：由于采用基孔制过渡配合，故孔需精制（铰孔）缺点：由于采用基孔制过渡配合，

9、故孔需精制（铰孔）表达螺纹两条线摸得到的画粗线摸不到的画细线：铜或青铜：H=d铸 铁：H=1.251.5d铝 合 金： H=1. 52.5d当被连接件受结构限制，不能在其上穿通孔、或希望结构紧凑、当被连接件受结构限制，不能在其上穿通孔、或希望结构紧凑、或希望有光整的外露表面或无法装拆螺母时，可采用螺钉连接或希望有光整的外露表面或无法装拆螺母时，可采用螺钉连接适用场合：不宜用于经常装拆的场合，以免磨损被连接件的螺孔适用场合：不宜用于经常装拆的场合，以免磨损被连接件的螺孔拧入深度钻孔深度螺纹长度适用场合：需螺钉连接又需要经常拆卸或用螺钉无法安装的场合适用场合：需螺钉连接又需要经常拆卸或用螺钉无法安

10、装的场合利用紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，其末端顶紧另一零件的表利用紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，其末端顶紧另一零件的表面或顶入相应的凹坑中。面或顶入相应的凹坑中。用于固定两个零件的相对位置，有时可传递较小的力或力矩用于固定两个零件的相对位置，有时可传递较小的力或力矩一般受拉螺栓一般受拉螺栓细杆螺栓，细杆螺栓，受冲击、载荷或变载荷处受冲击、载荷或变载荷处铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓机械防松螺栓机械防松螺栓头部形状多种多样，以适应不同的装配空间、拧紧程度、连头部形状多种多样，以适应不同的装配空间、拧紧程度、连接外观等方面的需要。接外观等方面的需要。区分旋入端和螺母端区分旋入端和螺母端两端的螺纹旋向？

11、两端的螺纹旋向？相同相同or相反？相反？怎么拧紧旋入端？怎么拧紧旋入端？头部头部末端末端圆柱端顶入被顶零件的坑中，可传递一定的力或力矩。圆柱端顶入被顶零件的坑中，可传递一定的力或力矩。锥端用于被顶表面硬度较低或不常调整的场合锥端用于被顶表面硬度较低或不常调整的场合平端用于被顶表面硬度较高或常需调整相对位置的连接平端用于被顶表面硬度较高或常需调整相对位置的连接 防松防松用以保护被连接件的支承表面用以保护被连接件的支承表面防松防松低碳钢，中碳钢，如:Q215、Q235和10、15、35、45号钢合金钢，如: 15Cr、20Cr、40Cr、15MnVB、30CrMnSi铜或其他有色金属表表 3.2

12、螺栓、螺钉、螺柱和螺母的力学性能等级螺栓、螺钉、螺柱和螺母的力学性能等级预紧的目的：预紧的目的： 预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F的作用，的作用，增强连接的可靠性和紧密性，防止连接受载后被连接件间出现增强连接的可靠性和紧密性，防止连接受载后被连接件间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。间隙或横向滑移。预紧也可以防松。控制预紧力的原则：控制预紧力的原则： 拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s s 的的80%80%。预紧力过大，会使连接超载。预紧力不足，可能导。预紧力过大，会使连

13、接超载。预紧力不足，可能导致连接失效，重要的螺栓要控制预紧力。致连接失效，重要的螺栓要控制预紧力。1、螺纹副的摩擦力矩 T12、螺母与支承面间的摩擦力矩 T2 T= T1 + T22)tan(21dFT20213031231dDdDFfTdFkdFdDdDdfddTt32)tan(212021303120. 20. 2TFdTFd 连接螺纹须满足自锁条件，即螺纹升角小于螺纹副的当量摩擦角。当螺纹连接仅作用静载荷时，不会出现松脱。 当螺纹连接承受冲击、振动或变载荷下或温度变化大的情况下，螺纹副中的正压力就会发生变化，在某一瞬间可能消失，导致摩擦力为零，这样螺纹连接就会出现相对滑动，如此反复多次就

14、使螺纹逐渐松脱，甚至脱落。双螺母双螺母适用场合：平稳、低速和重载的固定装置上的连接适用场合：平稳、低速和重载的固定装置上的连接弹簧垫圈弹簧垫圈适用场合：一般用于不太重要的连接适用场合：一般用于不太重要的连接锁紧螺母锁紧螺母椭圆口自锁螺母的一端制成椭圆收口，椭圆口自锁螺母的一端制成椭圆收口，当拧紧螺母后收口胀开使螺纹副横向当拧紧螺母后收口胀开使螺纹副横向压紧。可多次拆卸而不降低防松性能，压紧。可多次拆卸而不降低防松性能，适用于较重要的连接。适用于较重要的连接。横向切口螺母上的横向切口螺母上的螺钉被拧紧时，切螺钉被拧紧时，切口上下两部分变形口上下两部分变形靠拢，压紧在螺栓靠拢，压紧在螺栓的螺纹面上而防止的螺纹面上而防止松动松动横向切口螺母横向切口螺母上折上折下折下折上折上折使用时应注意钢丝穿入孔中的方向使用时应注意钢丝穿入孔中的方向 用粘合剂涂在螺纹旋合表面，拧紧螺母待粘合剂自用粘合剂涂在螺纹旋合表面，拧紧螺母待粘合剂自行固化后粘结在一起。如果采用厌氧胶做粘合剂，行固化后粘结在一起。如果采用厌氧胶做粘合剂，拆卸时可通过加热至拆卸时可通过加热至200，使粘合剂失效后进行，使粘合剂失效后进行拆卸。拆卸。机械设计大作业指导书机械设计大作业指导书，2010.52010.5张峰、宋