螺纹联接及螺旋机构

1、 螺纹联接及螺旋机构1 螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型2 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3 螺纹联接和螺纹联接件螺纹联接和螺纹联接件4 螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算5 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6 螺旋机构的类型及特点螺旋机构的类型及特点1 1螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹联接和螺旋机构都是利用螺纹零件工作的。螺纹联接和螺旋机构都是利用螺纹零件工作的。前者起紧固作用，要求保证联接强度及紧密性；前者起紧固作用，要求保证联接强度及紧密性；后者是传动零件，要求保证传动精度、效率

2、和后者是传动零件，要求保证传动精度、效率和磨损寿命等。磨损寿命等。联接联接不可拆联接：焊接、铆接、胶接等。不可拆联接：焊接、铆接、胶接等。可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等1 1螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型一、螺纹的形成一、螺纹的形成根据平面图形的形状，根据平面图形的形状，螺纹可分为三角形螺纹、螺纹可分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。锯齿形螺纹等。外螺纹、内螺纹外螺纹、内螺纹1 1螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型按螺旋线的绕行方向，按螺旋线的绕行方向，可分为左旋

3、和右旋。可分为左旋和右旋。按螺旋线的数目，可分按螺旋线的数目，可分为单线、双线、三线或为单线、双线、三线或多线螺纹。单线螺纹通多线螺纹。单线螺纹通常用于联接，也用于传常用于联接，也用于传动；双线、三线、四线动；双线、三线、四线螺纹多用于传动。螺纹多用于传动。1 1螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型1 1螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型二、螺纹的主要参数二、螺纹的主要参数大径大径d 与外螺纹牙顶与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体的直相重合的假想圆柱体的直径，亦称径，亦称公称直径公称直径，通常，通常以公称直径表示螺纹大小以公称直径表示螺纹大小,如：

4、如：M25 ；小径小径d1 与外螺纹牙底相重合的假想圆柱体的与外螺纹牙底相重合的假想圆柱体的直径直径,即即危险剖面直径危险剖面直径, (计算直径计算直径)；中径中径d2 在轴向剖面内，母线通过牙厚等于牙在轴向剖面内，母线通过牙厚等于牙槽宽的假想圆柱体直径槽宽的假想圆柱体直径,即即几何直径几何直径；1 1螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型螺距螺距P 相邻两牙对应相邻两牙对应两点间的轴向距离；两点间的轴向距离； 导程导程Ph 同一条螺旋同一条螺旋线上的相邻两牙对应两点间线上的相邻两牙对应两点间的轴向距离的轴向距离 (单线：单线：Ph=P，多线多线Ph=nP)； 螺旋升角螺

5、旋升角 在中径圆柱上螺旋线的切线与垂在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线平面的夹角直于螺纹轴线平面的夹角: 2tanhPd牙型角牙型角 轴向截面内，螺纹牙型相邻两侧边轴向截面内，螺纹牙型相邻两侧边的夹角；螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的的夹角；螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角21 1螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型主要用于联接主要用于联接1 1螺纹的形成、主要参数及常用类型螺纹的形成、主要参数及常用类型主要用于传动主要用于传动2 2螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁一、

6、矩形螺纹一、矩形螺纹等速上升等速上升tan()FQ等速下降等速下降tan()FQ当拧紧螺母时，螺母转一周所需的输入功为当拧紧螺母时，螺母转一周所需的输入功为122tan()AF dQd 等速上升等速上升等速下降等速下降2 2螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁此时举起重物所做的有效功为此时举起重物所做的有效功为22tanAQSQ d旋转螺母而举起重物时，螺旋副的效率为旋转螺母而举起重物时，螺旋副的效率为21tantan()AA令令tantan()0dddd当当 时，螺旋副的效率最高。一般取时，螺旋副的效率最高。一般取45220 45自锁条件：自锁条件：2 2螺旋副的受力分析

7、、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁二、三角形螺纹二、三角形螺纹2sin2cosQQN2cosfvfFfNQf Q当量摩擦系数当量摩擦系数cosvff三角形螺纹的摩擦阻力三角形螺纹的摩擦阻力大于矩形螺纹大于矩形螺纹各力之间的关系及效率公式等都与矩形螺纹中的分析相似，各力之间的关系及效率公式等都与矩形螺纹中的分析相似，只需将只需将f和和 相应的改为相应的改为 和和 即可。即可。vfv力的关系力的关系tan()vFQ自锁条件自锁条件v效率效率tantan()v3 3螺纹联接和螺纹联接件螺纹联接和螺纹联接件一、螺纹联接的基本类型一、螺纹联接的基本类型1、螺栓联接、螺栓联接铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓

8、联接普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接多采用基孔制多采用基孔制过渡配合过渡配合被联接件必须被联接件必须打成通孔打成通孔3 3螺纹联接和螺纹联接件螺纹联接和螺纹联接件2、双头螺柱联接、双头螺柱联接3、螺钉联接、螺钉联接4、紧定螺钉联接、紧定螺钉联接3 3螺纹联接和螺纹联接件螺纹联接和螺纹联接件4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算 螺栓联接的计算，通常是先根据联接的装配螺栓联接的计算，通常是先根据联接的装配情况、外载荷的大小和方向以及是否需要在外情况、外载荷的大小和方向以及是否需要在外载荷作用下补充拧紧等来确定螺栓的载荷作用下补充拧紧等来确定螺栓的受

9、力受力，然，然后再按强度条件确定螺栓后再按强度条件确定螺栓危险截面的尺寸危险截面的尺寸。 螺栓的其他尺寸以及螺母、垫圈的尺寸均螺栓的其他尺寸以及螺母、垫圈的尺寸均可随之由标准选定。可随之由标准选定。4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算一、松螺栓联接一、松螺栓联接强度条件为强度条件为214QQAd14Qd 4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算二、紧螺栓联接二、紧螺栓联接1.受横向载荷的紧螺栓联接受横向载荷的紧螺栓联接为防止相对滑动，要满足如下条件：为防止相对滑动，要满足如下条件：pspsfQ ziK FQK FfziFF4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算拧紧螺母时，危险截面上

10、既有拧紧螺母时，危险截面上既有拉应力拉应力，又有，又有扭转切扭转切应力应力，根据第四强度理论，对于普通螺栓，其螺纹，根据第四强度理论，对于普通螺栓，其螺纹部分的部分的强度条件强度条件：FF设计式为设计式为： pQd3 . 141 214 1.3()cpQd校核式为校核式为：4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算min0d铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接pspdFmin0 4/20dmF剪切强度剪切强度失效形式失效形式：挤压强度挤压强度d d0 0杆抗剪面直径杆抗剪面直径mm抗剪面数目抗剪面数目 许用剪许用剪应力应力pp - -螺栓或孔壁较弱的材料螺栓或孔壁较弱的材料螺栓剪断螺栓剪断接触表面压溃

11、接触表面压溃4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算减荷装置减荷装置4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算2.受轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接 虽然，这种螺栓是在受预紧力虽然，这种螺栓是在受预紧力Qp的基础上，又受的基础上，又受工作拉力工作拉力Q。但。但是，是，螺栓的总拉力螺栓的总拉力 pQQFp气缸螺栓连接图气缸螺栓连接图DFPQ2/4p DFz预紧力预紧力QpQp单个螺栓工作拉力单个螺栓工作拉力Q Q：4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算LTLTPQ预紧时预紧时受工作载荷后受工作载荷后()LLQ )(TTpQQp残余预紧力残余预紧力螺栓：螺栓：被联接件被联接件：Tp

12、QFQFPQ螺栓的总拉力为螺栓的总拉力为aLpQQFQpPQPQPQFQ0QPQPQ强度条件验算公式强度条件验算公式： 211.34caQd11.34Qd 设计公式设计公式： 4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算可用载荷变形图分析各力之间的关系。可用载荷变形图分析各力之间的关系。螺栓的刚度螺栓的刚度 ： CL 被联接件的刚度被联接件的刚度：CTTT力变形LPQ力变形o力变形oPQQ0QTTLbPQLLCtanTTCtanQCCCQTLLLLL变形协调条件：变形协调条件：螺栓总拉力：螺栓总拉力：TLpQFQ4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算

13、3.预紧力与拧紧力矩预紧力与拧紧力矩为获得一定的预紧力为获得一定的预紧力Q0，所需的，所需的拧紧力矩拧紧力矩T由两部分组成：一部由两部分组成：一部分由克服分由克服螺纹螺纹中的摩擦阻力矩中的摩擦阻力矩T1，另一部分用于克服另一部分用于克服螺母与支承面螺母与支承面的摩擦阻力矩的摩擦阻力矩Tf，即，即T=T1+Tf。2210tan()22vddTFQ0ffTQ fr200tan()2vfdTQQ fr4 4螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算12图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手1234预紧力预紧力Q QP P

14、的控制：的控制：测力矩板手测力矩板手测出预紧力矩，如上图测出预紧力矩，如上图定力矩板手定力矩板手达到固定的拧紧力矩达到固定的拧紧力矩T T时，弹簧受压将时，弹簧受压将自动打滑，如下图自动打滑，如下图测量预紧前后螺栓伸长量测量预紧前后螺栓伸长量精度较高精度较高 5 5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一、螺纹联接的防松一、螺纹联接的防松根本问题根本问题：防止螺纹副在受载时发生相对转动。：防止螺纹副在受载时发生相对转动。对顶螺母防松对顶螺母防松弹簧垫圈防松弹簧垫圈防松自锁螺母防松自锁螺母防松槽形螺母与开口销防松槽形螺母与开口销防松止动垫圈防松止动垫圈防松串联钢丝防松串联钢丝防松5

15、 5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5 5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5 5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5 5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5 5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 （1 1）螺栓组的布置应尽可）螺栓组的布置应尽可能对称，以使接合面受力比较能对称，以使接合面受力比较均匀，一般都将接合面设计成均匀，一般都将接合面设计成对称的简单几何形状，并应使对称的简单几何形状，并应使螺栓组的对称中心与接合面的螺栓组的对称中心与接合面的形心重合，如图所示形心重合，如图所示. . 1.螺纹连

16、接结构设计螺纹连接结构设计5 5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（2 2）螺栓布置要有合理的距离。在布置螺栓时，螺栓）螺栓布置要有合理的距离。在布置螺栓时，螺栓中心线与机体壁之间、螺栓相互之间的距离，要根据中心线与机体壁之间、螺栓相互之间的距离，要根据扳手活动所需的空间大小来决定扳手活动所需的空间大小来决定. .如下图如下图扳手空间扳手空间 （3 3）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等易于等分的数目，以便于加工。等易于等分的数目，以便于加工。 5 5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2.避免附加弯曲应

17、力避免附加弯曲应力a)螺栓受偏心载荷eFb)被联接件刚度不够5 5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5 5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3.采用均载螺母采用均载螺母第一圈：第一圈：pp最大，受力最大最大，受力最大第第810810圈后几乎不受力圈后几乎不受力各圈受载不均各圈受载不均P:P:螺距螺距5 5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 采用加高螺母不能采用加高螺母不能 提高联接强度。提高联接强度。 常用方法（变形一致）常用方法（变形一致） 减小螺栓螺母螺距变化差减小螺栓螺母螺距变化差5.55.5设计螺纹联接时应注意的问题设计螺纹联接时应

18、注意的问题4.降低螺栓刚度，增加被联接件刚度降低螺栓刚度，增加被联接件刚度措施：措施： 1 1）螺栓长度螺栓长度 光杆直径光杆直径 采用细长采用细长/ /空心螺栓空心螺栓2 2）增加被联接件刚度）增加被联接件刚度a)用 密 封 垫 片b)用 密 封 环密 封 垫 片密 封 环pQpQ0QpQQ5 5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减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，同时增加预紧力减小螺栓刚度、增大被连接件刚度，同时增加预紧力6 6螺旋机构的类型及特点螺旋机构的类型及特点1、应用、应用 螺旋传动是利用螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回转运动回转运动变为直线运动将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力。，同时传递运动或动力。 2、特点、特点 （1）减速比大。螺杆转动一周，螺母只移动一个导程。（2）机构效益大。在主动件上施加一个不大的扭矩，就可在从动件上得到很大推力。（3）可以使机构具有自锁性。当螺旋升角不大于螺旋副中的当量摩擦角时机构具有自锁性。（4）结构简单、传动平稳、无噪音。 滑动