第五章 螺纹联接与螺旋机构

1、1 1、可拆联接：可拆联接：多次装拆而不损坏零件的联接，多次装拆而不损坏零件的联接，包括螺纹联接、键联接和销联接；包括螺纹联接、键联接和销联接；2 2、不可拆联接：不可拆联接：拆开时至少损坏联结中的一个零件的联接，拆开时至少损坏联结中的一个零件的联接，包括铆钉联接、焊接和粘接等。包括铆钉联接、焊接和粘接等。第五章第五章 螺纹联接及螺旋机构螺纹联接及螺旋机构 紧固紧固传动传动螺纹的主要用途螺纹的主要用途: :一、螺纹的形成一、螺纹的形成 将将直角三角形直角三角形abcabc绕在直径为绕在直径为d d1 1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与圆柱体的底边重合，斜边与圆柱体

2、的底边重合，斜边acac在圆柱体表面形成一条在圆柱体表面形成一条螺旋线螺旋线amam1 1c c1 1。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运动，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运动，这平面图形在空间形成一个螺旋形体称为这平面图形在空间形成一个螺旋形体称为螺纹螺纹。第一节第一节 螺纹的形成、参数和类型螺纹的形成、参数和类型外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹按螺纹旋线按螺纹旋线绕行方向绕行方向，分为右旋螺纹和左旋螺纹。，分为右旋螺纹和左旋螺纹。右旋右旋左旋左旋按螺旋线的按螺旋线的数目数目，分为单线螺纹和多线螺纹。，分为单线螺纹和多线螺纹。

3、 沿一条螺旋线所形成沿一条螺旋线所形成的螺纹为的螺纹为单线螺纹单线螺纹。单。单线螺纹多用于联接。线螺纹多用于联接。沿两条或两条以上在沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹为所形成的螺纹为多线螺多线螺纹纹。多用于传动。多用于传动。多线螺纹由于加工制多线螺纹由于加工制造的原因，线数一般不造的原因，线数一般不超过超过4 4条。条。（1 1）外径外径（大径）（大径）d d 螺纹的最大直径，螺纹的最大直径，公称直径公称直径（2 2）内径内径（小径）（小径）d d1 1 螺纹的最小直径，螺纹的最小直径，危险截面危险截面（3 3）中径中径 d d2 2 位于大小径中间的假想圆

4、柱直径，牙厚与牙宽相等位于大小径中间的假想圆柱直径，牙厚与牙宽相等二、螺纹的主要参数二、螺纹的主要参数（4 4）螺螺 距距 P P 相邻两螺纹牙相邻两螺纹牙对应两点间的对应两点间的轴向距离轴向距离（5 5）导程（导程（P Ph h） 同一螺旋线同一螺旋线上相邻两牙对上相邻两牙对应两点间的轴向距离应两点间的轴向距离（6 6）线线 数数 n n 螺纹螺旋线数目，螺纹螺旋线数目，一般为便于制造一般为便于制造n4 n4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系： P Ph h =nP =nP （7 7）螺旋升角螺旋升角 螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线平面间的夹角螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线平面

5、间的夹角 22/StandPdh（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 传动螺纹传动螺纹三角形三角形 矩形矩形 梯形梯形 锯齿形锯齿形 普通（三角形）螺纹普通（三角形）螺纹 = 60= 60 矩形螺纹矩形螺纹 = 0= 0 梯形螺纹梯形螺纹 = 30= 30 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 = 3= 3 , , = 30 = 30 三、螺纹的类型三、螺纹的类型 联接螺纹联接螺纹一、矩形螺纹一、矩形螺纹（ 牙型角牙型角 ）1 1、滑块沿斜面等速上升：受轴向力、滑块沿斜面等速上升：受轴向力Q Q，水平驱动力，水平驱动力F F，总反力总反力R R)tan(

6、 QF驱动力：驱动力： 摩擦角摩擦角第二节第二节 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁输入功：螺母旋转一周输入功：螺母旋转一周21dFA螺旋副效率：螺旋副效率：hQPA 2输出功：螺母上升一导程输出功：螺母上升一导程)tan(tan12AA= 0= 0 2 2、滑块沿斜面等速下滑：、滑块沿斜面等速下滑：F F为支持力，维持滑块匀速下降的平衡力为支持力，维持滑块匀速下降的平衡力)( QtgF力：力：输入功：输入功：22dFA螺旋副效率：螺旋副效率：hQPA 1输出功：输出功：tan)tan(12AA自锁的条件：自锁的条件： 无论驱动力多大，都无法消耗摩擦，滑块不能运动。无论驱

7、动力多大，都无法消耗摩擦，滑块不能运动。1 1、 螺栓联接螺栓联接铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接 普通螺栓联接普通螺栓联接 螺栓和孔壁有间隙，孔的螺栓和孔壁有间隙，孔的加工精度低加工精度低螺杆与孔用过渡配合，无间螺杆与孔用过渡配合，无间隙、需精制，可起定位作用。隙、需精制，可起定位作用。第三节第三节 螺纹联接和螺纹联接件螺纹联接和螺纹联接件一、螺纹联结的基本类型一、螺纹联结的基本类型承受载荷方向？轴向承受载荷方向？轴向/ /横向横向轴向轴向横向横向 无钉头，两端螺纹，无钉头，两端螺纹，一通孔的结构一通孔的结构经常拆装经常拆装 不常拆装不常拆装 3 3、螺钉联接、螺钉联接 2 2、双头螺柱联接、双

8、头螺柱联接 无螺母无螺母4 4、紧定螺钉联接、紧定螺钉联接 利用紧定螺钉旋入一零件，以其末端顶紧另一零件来固定相对利用紧定螺钉旋入一零件，以其末端顶紧另一零件来固定相对位置，可以传递不大的力和扭矩。位置，可以传递不大的力和扭矩。二、二、 螺纹联接件螺纹联接件受力：受力：轴向轴向受拉和受拉和横向横向受剪受剪普通螺栓？绞制孔螺栓？普通螺栓？绞制孔螺栓？目的：确定危险直径，目的：确定危险直径，然后按标准选择公称直然后按标准选择公称直径和其他参数，其他部径和其他参数，其他部分按经验值确定分按经验值确定第四节第四节 螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算65%20%15%一、一、松松螺栓联接的计算螺栓联接

9、的计算螺栓所受拉力螺栓所受拉力= =工作载荷工作载荷危险截面的强度条件：危险截面的强度条件：AQ214dQMPad d1 1螺纹小径；螺纹小径；设计式：设计式：mmQd41许用拉应力，表许用拉应力，表5-25-2装配时不必把螺母拧紧装配时不必把螺母拧紧n n 结合面数目；结合面数目；f f 摩擦系数；摩擦系数；S S 防滑安全系数；防滑安全系数；F F 横向工作载荷横向工作载荷应使接合面应使接合面摩擦力摩擦力大于工作载荷大于工作载荷F F：预紧力预紧力QQ0 0应满足的条件？应满足的条件？1 1、受横向工作载荷、受横向工作载荷F F时时nfSFQSFnfQ00工作载荷作用之前，拧紧螺栓产生的工

10、作载荷作用之前，拧紧螺栓产生的预紧力预紧力QQ0 0 压紧被联接件。压紧被联接件。二、二、紧紧螺栓联接的计算螺栓联接的计算强度条件：强度条件：MPadQc3.143.1210拧紧螺母时，螺栓既受拉又受扭矩拧紧螺母时，螺栓既受拉又受扭矩hhFR12d21剪断破坏挤压破坏被连接件FRa)受剪螺栓联接b)螺栓被挤压螺栓剪切强度条件螺栓剪切强度条件4/20dFd d0 0 杆直径杆直径m m 抗剪面数目抗剪面数目 许用剪应力许用剪应力挤压强度条件挤压强度条件min0jcjhdFh h 最小受压高度；最小受压高度；j j 许用挤压应力许用挤压应力F F 螺栓所受挤压力（螺栓所受挤压力（N N）2 2、受

11、轴向工作载荷时、受轴向工作载荷时FDDp螺栓总拉力螺栓总拉力Q Q等于等于工作载荷工作载荷F F与与剩余预紧力剩余预紧力QQ之和。之和。FQQ这种螺栓是在受预紧力这种螺栓是在受预紧力QQ0 0的基础上，又受的基础上，又受工作拉力工作拉力F F。但是，螺栓的总拉力。但是，螺栓的总拉力: : FQQ0如图所示的气缸盖上的联接即属此种类型。如图所示的气缸盖上的联接即属此种类型。bCT0Q0QQQF预紧时预紧时受工作载荷后受工作载荷后QQ残余预紧力残余预紧力FF0FF 螺栓的总拉力为螺栓的总拉力为: :FQQ刚接触时刚接触时MPadQc3.143.121防止螺旋副在受载时发生相对转动。防止螺旋副在受载

12、时发生相对转动。一、螺纹联接的防松一、螺纹联接的防松 第五节第五节 设计螺纹联接时应注意的问题设计螺纹联接时应注意的问题常用方法常用方法利用摩擦利用摩擦防松元件防松元件破坏螺纹副破坏螺纹副在静载荷温度不变的情况下，螺纹联接能满足在静载荷温度不变的情况下，螺纹联接能满足自锁自锁的条件，但在的条件，但在冲击、振动、变载或温度变化很大时，螺纹副间的摩擦阻力会出冲击、振动、变载或温度变化很大时，螺纹副间的摩擦阻力会出现瞬时消失或减小的现象，这种现象多次出现，联接就会松开。现瞬时消失或减小的现象，这种现象多次出现，联接就会松开。1 1、 摩擦防松摩擦防松（1 1）对顶螺母）对顶螺母 （2 2）弹簧垫圈）

13、弹簧垫圈（3 3）自锁螺母）自锁螺母 （1 1）六角开槽螺母与开口销）六角开槽螺母与开口销 开口销与六角开槽螺母开口销与六角开槽螺母2 2、 机械防松机械防松（2 2）止动垫圈）止动垫圈 止动垫圈止动垫圈（3 3）串联钢丝）串联钢丝3 3、变成不可拆卸、变成不可拆卸（2 2）联接面几何形状尽量设计成）联接面几何形状尽量设计成对称对称，方便加工，并使螺栓组的，方便加工，并使螺栓组的对称中心与接合面的形心重合，对称中心与接合面的形心重合，以使接合面受力比较均匀。以使接合面受力比较均匀。 螺栓一般螺栓一般成组使用成组使用，直径相等，设计中找到，直径相等，设计中找到受力最大受力最大的螺栓进行的螺栓进行

14、强度计算确定公称直径，其余螺栓型号相同。强度计算确定公称直径，其余螺栓型号相同。二、螺纹联接时应注意的问题二、螺纹联接时应注意的问题（1 1）保持支承平面表面平整。）保持支承平面表面平整。（3 3）当螺栓联接承受弯矩和转矩时，还须将螺栓尽可能地）当螺栓联接承受弯矩和转矩时，还须将螺栓尽可能地布置在靠近接合面边缘，以减少螺栓中的载荷。布置在靠近接合面边缘，以减少螺栓中的载荷。 （5 5）在一般情况下，同一组螺栓均采用同样的材料和规格尺）在一般情况下，同一组螺栓均采用同样的材料和规格尺寸，并注意留有扳手空间。寸，并注意留有扳手空间。（4 4）分布在同一圆周上的螺栓数，应取为）分布在同一圆周上的螺栓数，应取为4 4、6 6、8 8等易等易于