中国石油大学华东机械设计基础课件螺纹联接

1、 作业：作业：10.110.1，10.410.4，10.510.5（平时作业）（平时作业） 10.1410.14，10.1810.18（上交作业）（上交作业）10.1 螺纹联接螺纹联接10.2 键联接键联接0 0、概述、概述联接分类：联接分类：联接的分类动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。 例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对 运动的联接。静联接可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。 例如：螺纹联接、键联接。不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。 例如：铆接、焊接等。典型的多线螺纹：罐头瓶口的螺纹（非车削）

2、单头单头双头双头三头三头 直径大径d：公称直径。M20d=20mm小径d1：螺纹的最小直径。中径d2：牙厚=槽宽处的直径，几何计算用。 一般取：d2=(d+d1)/2 螺距p 线数n：n=1时用于联接；n1时用于传动； n，但为便于制造n4 牙形角：螺纹牙两侧面夹角。1、螺纹的主要参数102、螺纹的类型右旋左旋螺纹位置：内螺纹螺母；外螺纹螺钉。旋向判定：顺着轴线方向看，可见侧左边高则为左旋，右边高则为右旋。螺纹旋向：左旋螺纹，右旋螺纹（常用）。 中径升角：2arctandnp 导程s ：s=np联接：效率低、自锁性好。传动：效率高、自锁性差。螺纹牙形：三角形、矩形、梯形、锯齿形等3033060

3、三角形梯形锯齿形矩形单线，用于联接双线或多线，常用于传动粗牙：一般情况下使用。细牙：d相同，p小， 小，牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。 用于变载荷场合。 联接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。螺纹线数：单线（联接）；多线（传动）。三角螺纹三角螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 矩形螺纹矩形螺纹按螺旋的作用分：联接螺纹；传动螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹tg =Ff/Fn螺纹的拧松-螺母在F和Fa的联合作用下，顺着Fa等速向下运动。螺纹的拧紧-螺母在F和Fa的联合作用下，逆着Fa等速向上运动。1、矩形螺纹= 0二、螺旋副的受力分析、效率和自锁二、螺旋副的受力分析、效率和

4、自锁展开中径d2 圆柱面得一斜面.F -水平推力Fn -法向反力Fa -轴向载荷Ff=f Fn -摩擦力f -摩擦系数FR -总反力 =tg-1 f -摩擦角=f Fn/Fn =fRann 作力多边形得： F=Fatg(+ ) 驱动力矩：)(22tgFda22dFT 列出力平衡方程：FR + Fa +F =0 FRFa = + Fa -阻力，F - 驱动力，当螺纹拧紧(滑块上升)时：FR = Fn +Ff Ff -摩擦力, 沿斜面朝下。当螺纹拧松(滑块下滑)时：FRFa = - 作力多边形可得： F=Fatg(- )阻力矩：22dFT )(22tgFda 列出力平衡方程：FR + Fa +F

5、=0 Fa -驱动力，F -阻力，Ff -摩擦力, 沿斜面朝上。)(22tgFdTa若 ，则T为正值，其方向与螺 母运动方向相反，是阻力；若 ，则T为负值，方向相反，其方向与预先假定的方向相反，而与螺母运动方向相同，成为放松螺母所需外加的驱动力矩。当时，若没有力矩T，螺母在Fa的作用下会运动吗？不会！-这种现象称为。引入参数f 和 就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。2、非矩形螺纹摩擦阻力：fFfFFanfa) fFfFfFFbnf aacos) cosfff 当量摩擦系数，当量摩擦系数，式中：式中： cosaFFn arctgf 增压效应 滑块上升：) (2:) (:2tgFdTtg

6、FFaa驱动力矩水平推力 滑块下降：) (2) (2tgFdTtgFFaa非矩形螺旋的自锁条件： 对于联接螺纹必须满足自锁条件定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：TSFa22)(dStgFFaa当一定时，在=45-/2 处效率曲线有极大值。对于传动螺旋，一般取：对于联接螺纹，必须取：升角过大, 制造困难，且效率增高也不明显。 p，可采用如下措施：（1）键长L，但Lmax=（1.61.8)d，否则承载不均。（2）采用双键，按180布置，考虑承载不均，按1.5个计算。但对轴削弱大。 采用双键时，不能相隔180,应位于轴的同一母线上。 为什么？2、布置1、特性 1）键的摆动适应毂键槽的斜度； 2）

7、侧面为工作面，传T，不能传轴向力； 3）特别适于锥形轴端； 4）对轴削弱大，用于轻载。三、半圆键三、半圆键四、斜键联接四、斜键联接键的一个工作面为斜面：斜度1:100 工作面：上下面，两侧面有间隙 靠摩擦和互压传载：T和单向轴向力 方便拆卸：钩头楔键1、楔键b)方头1:100c)钩头1:100a)圆头工作面轴毂1:100工作面：上、下两面靠互压传载，有一个面必须与轴线共面，双向T需用双键(120)。2、切向键：两个单面斜楔构成工作面毂1:100轴五、花键联接五、花键联接1、组成：内花键、外花键2、类型：齿形矩形花键Dd轴B毂C渐开线花键轴毂3、定心方式：矩形内径定心；渐开线齿面定心；4、特性：

8、 （1）齿对称布置，受载均匀； （2）齿浅，应力集中； （3）承载； （4）定心好； （5）可用于“动”、“静”；（6）渐开线较矩形根部， 承载， 定心精度高，宜用于 载荷大、尺寸大场合。 总结总结2.2.螺纹副的受力、效率和自锁螺纹副的受力、效率和自锁(1) (1) 螺纹副的效率螺纹副的效率()tgtg三角形螺纹效率低、用于联接三角形螺纹效率低、用于联接其余三种用于传动其余三种用于传动(2) (2) 螺纹的自锁条件螺纹的自锁条件三角形螺纹三角形螺纹最大，自锁性好最大，自锁性好用于联接用于联接细牙螺纹螺距细牙螺纹螺距小，升角小，升角p小小易满足自锁条件易满足自锁条件 F=Fatg(- )3.

9、3. 螺纹联接的主要类型螺纹联接的主要类型选用依据:1)被连接件厚度及是否经常拆卸2)主要承受的工作载荷3. 3. 螺纹防松螺纹防松防的是螺纹副之间的相对运动防的是螺纹副之间的相对运动串联金属丝串联金属丝机械防松开口销开口销止动垫片止动垫片摩擦防松摩擦防松双螺母（对顶螺母）双螺母（对顶螺母）自锁螺母弹性垫圈弹性垫圈防松防松破坏螺纹副关系冲点冲点点焊点焊胶接胶接10105 螺纹联接的强度计算螺纹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：效形式：滑扣滑扣 因经常拆装受拉螺栓受拉螺栓塑性变形塑性变形 螺纹部分疲劳断裂疲劳断裂受剪螺栓受剪螺栓 剪断剪断压溃压溃 螺杆和孔壁的贴合面经常拆卸经

10、常拆卸 -轴向变载荷轴向变载荷4.螺栓联接的失效螺栓联接的失效(2) (2) 受轴向载荷的普通螺栓联接受轴向载荷的普通螺栓联接1) 螺栓和被联接件的受力与变形螺栓和被联接件的受力与变形螺栓所受总拉力螺栓所受总拉力F0 = 工作拉力工作拉力F + 剩余预紧力剩余预紧力F”2) 强度条件强度条件)()3 . 1 (44/21021MPadFdFv3) 保证联接的紧密性保证联接的紧密性剩余预紧力剩余预紧力0F3. 紧螺栓联接的强度计算紧螺栓联接的强度计算214 (1.3 ) ()FMPad(1) (1) 受横向载荷的普通螺栓联接受横向载荷的普通螺栓联接1.3的意义的意义(3) (3) 受横向载荷的铰制孔螺栓联接受横向载荷的铰制孔螺栓联接强度条件强度条件420mdFS杆受剪：杆受剪：杆与壁受挤压：杆与壁受挤压：0PSPhdF4.4.螺纹联接主要参数螺纹联接主要参数螺纹的公称直径螺纹的公称直径大径大径10109 键联接和花键联接键联接和花键联接6 6、键联接的类型、键联接的类型类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。平键平键联接联接特点：定心好、装拆方便。特点：定心好、装拆方便。种类种类普通平键普通平键导向