数控螺纹连接与螺旋传动讲义PPT学习教案

1、会计学1数控螺纹连接与螺旋传动讲义数控螺纹连接与螺旋传动讲义 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动主要内容：主要内容： 7.1 7.1 螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本知识 7.2 7.2 螺纹连接的预紧与防松螺纹连接的预紧与防松 7.6 7.6 提高螺栓连接强度的措施提高螺栓连接强度的措施第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动第1页/共41页 7.1 7.1 螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本知识 为了便于机器的制造、安装、维修和运输，在机器为了便于机器的制造、安装、维修和运输，在机器和设备的各零部件间广泛采用各种连接。和设备的各零部件间广泛采用各种连接。 连接分可拆

2、连接和不可拆连接两种。连接分可拆连接和不可拆连接两种。 可拆连接：不损坏连接中的任一零件就可将被连接件可拆连接：不损坏连接中的任一零件就可将被连接件拆开的连接，如，螺纹连接，键连接和销连接。拆开的连接，如，螺纹连接，键连接和销连接。 不可拆连接：至少必须毁坏连接中的某一部分才能拆不可拆连接：至少必须毁坏连接中的某一部分才能拆开的连接，如，焊接，铆钉连接和粘接。开的连接，如，焊接，铆钉连接和粘接。本章主要讨论螺纹连接的结构、设计和计算，重点介绍本章主要讨论螺纹连接的结构、设计和计算，重点介绍单个螺栓连接的强度计算及提高螺纹连接强度的措施。单个螺栓连接的强度计算及提高螺纹连接强度的措施。第七章第七

3、章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动第2页/共41页 7.1.1 .1.1 螺纹的类型螺纹的类型 螺纹的种类很多，可以有不同的分类方法：螺纹的种类很多，可以有不同的分类方法： （1 1）内螺纹和外螺纹）内螺纹和外螺纹 在圆柱或圆锥外表面形成的螺纹称为外螺纹，在圆柱或圆锥在圆柱或圆锥外表面形成的螺纹称为外螺纹，在圆柱或圆锥内表面形成的螺纹称为内螺纹。内表面形成的螺纹称为内螺纹。 内螺纹和外螺纹，共同组成螺纹副，用于连接和传动。内螺纹和外螺纹，共同组成螺纹副，用于连接和传动。 螺纹轴向剖面的形状称为螺纹的牙型。常用的螺纹牙型有螺纹轴向剖面的形状称为螺纹的牙型。常用的螺纹牙型有：三角形、矩形、梯

4、形、锯齿形等。其中三角形螺纹主要用于：三角形、矩形、梯形、锯齿形等。其中三角形螺纹主要用于连接，其余则多用于传动。连接，其余则多用于传动。 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动第3页/共41页（2 2）右旋螺纹和左旋螺纹）右旋螺纹和左旋螺纹 根据旋向不同可以分为右旋和左旋螺纹。机械制造中常用根据旋向不同可以分为右旋和左旋螺纹。机械制造中常用右旋螺纹。旋向的判断：沿轴线方向看去，向右上升的为右右旋螺纹。旋向的判断：沿轴线方向看去，向右上升的为右旋，向左上升的为左旋。旋，向左上升的为左旋。第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹第4页/共41页第七章

5、第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动（3 3）单线螺纹和多线螺纹）单线螺纹和多线螺纹 按照螺纹螺旋线的数目不同，可将螺纹分为单线螺纹和按照螺纹螺旋线的数目不同，可将螺纹分为单线螺纹和多线螺纹，多线螺纹是指沿两条或两条以上的螺旋线形成的多线螺纹，多线螺纹是指沿两条或两条以上的螺旋线形成的螺纹，这些螺旋线在轴线方向等距离分布。螺纹，这些螺旋线在轴线方向等距离分布。 (4)(4)螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。 联接用螺纹联接用螺纹传动用螺纹传动用螺纹第5页/共41页第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 （1 1）大径）大径d

6、 d （ D D）与外）与外螺纹牙顶或内螺纹牙底螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假象圆柱体的相重合的假象圆柱体的直径，是螺纹的最大直直径，是螺纹的最大直径，标准中规定为螺纹径，标准中规定为螺纹的公称直径。外螺纹记的公称直径。外螺纹记为为d d， （2 2）小径）小径d1d1（ D1D1）与外螺纹牙底或内螺纹与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假象圆柱牙顶相重合的假象圆柱体的直径，是螺纹的最体的直径，是螺纹的最小直径，螺杆强度计算小直径，螺杆强度计算时的危险截面直径。时的危险截面直径。d1d2dSPP/2P/27.1.2 .1.2 螺纹的主要参数螺纹的主要参数 第6页/共41页 （3 3）中径）中径d

7、d2 2（ D D2 2）在螺纹的轴向剖面内，牙厚和牙槽宽相等）在螺纹的轴向剖面内，牙厚和牙槽宽相等的假想圆柱体的直径。是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。的假想圆柱体的直径。是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 （4 4）线数）线数n n：螺纹的螺旋线数目，可分为单线、双线、三线：螺纹的螺旋线数目，可分为单线、双线、三线 （5 5）螺距）螺距P P：相邻两牙在中径线上对应点之间的轴向距离。：相邻两牙在中径线上对应点之间的轴向距离。 （6 6）导程）导程S S：同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应点之间：同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应点之间的轴向距离。对于单线螺纹，的轴向距离。对于单线螺

8、纹，S=PS=P，对于多线螺纹，对于多线螺纹，S=nPS=nP。 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动第7页/共41页 （7 7）升角）升角：中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直与垂直于：中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，用来表示螺旋线倾斜的角度。螺纹轴线的平面间的夹角，用来表示螺旋线倾斜的角度。 tan =S/dtan =S/d2 2 =nP/d =nP/d2 2 （8 8）牙型角）牙型角：在轴向剖面内螺纹牙型两侧边的夹角。其：在轴向剖面内螺纹牙型两侧边的夹角。其侧边与轴线的垂线间的夹角侧边与轴线的垂线间的夹角，称为牙侧角。常见的螺纹牙，称为牙侧角。常见的

9、螺纹牙型有：三角形、矩形、梯形和锯齿型。型有：三角形、矩形、梯形和锯齿型。 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动第8页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动联接螺纹联接螺纹第9页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动传动螺纹传动螺纹第10页/共41页 7.1.3 常用螺纹的特点及应用 1.普通螺纹（三角形螺纹）： 普通螺纹即米制三角形螺纹，牙型角为60，螺纹大径为公称直径，以mm为单位。同一直径的普通螺纹按螺距大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹，普通螺纹自锁性能好，螺纹压根的强度高，广泛应用于各种紧固连接。一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺纹螺距

10、小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，但螺牙强度低、耐磨性较差、易滑脱，常用于小零件、薄壁零件或受冲击、振动和受交变载荷的连接和微调机构的调整。第11页/共41页 2.管螺纹： 管螺纹是英制螺纹，牙型角为55，公称直径为管子的内径。按螺纹是制作在柱面上还是锥面上，可将管螺纹分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹。前者适用于低压场合，后者适用于高温、高压或密封性要求较高的管连接。 3.矩形螺纹： 牙型为正方形，牙型角为0，其传动效率最高，但精加工较困难，压根强度低，且螺旋副磨损后的间隙难以补偿，使传动精度降低。常用于传力或传导螺旋。矩形螺纹未标准化，已逐渐被梯形螺纹所替代。 第12页/共41页 4.

11、梯形螺纹： 牙型为等腰梯形，牙型角为30o ，其传动效率略低于矩形螺纹，但工艺性好，压根强度高，螺旋副对中性好，可以调节间隙。是应用最为广泛的传动螺纹。 5. 锯齿形螺纹： 工作面的牙型斜角为3，非工作面的牙型斜角为30o ，它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙强度高的特点，但仅能用于单向受力的传动螺旋。 7.1.4 7.1.4 螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型1.1.螺栓联接螺栓联接 在被联接件上开有通孔，被联接件孔中不加工螺纹。结构简在被联接件上开有通孔，被联接件孔中不加工螺纹。结构简单，装拆方便，使用时不受被联接件材料的限制，应用极单，装拆方便，使用时不受被联接件材料的限制，应用极 广

12、广 。第13页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 普通螺栓联接普通螺栓联接 螺栓杆与被联接件孔壁螺栓杆与被联接件孔壁之间有间隙。通孔加工精度低之间有间隙。通孔加工精度低，成本低，应用最广。，成本低，应用最广。铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接 螺栓杆与被联接件孔壁之螺栓杆与被联接件孔壁之间无间隙。孔和螺栓杆多采用间无间隙。孔和螺栓杆多采用基孔制过渡配合基孔制过渡配合(H7 m6、H7n6)，能精确定位，能承，能精确定位，能承受横向载荷被联接件需钻孔、受横向载荷被联接件需钻孔、铰孔，成本高。铰孔，成本高。孔与螺杆之孔与螺杆之间留有间隙间留有间隙铰制孔用螺栓联铰制孔用螺栓

13、联普通螺栓联接普通螺栓联接第14页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动2.2.双头螺柱联接双头螺柱联接 用两头均有螺纹的用两头均有螺纹的螺柱和螺母把被联接件联螺柱和螺母把被联接件联接起来接起来, , 被联接件之一为被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。光孔、另一个为螺纹孔。适用于被联接件之一厚度适用于被联接件之一厚度很大，而又不宜钻通孔，很大，而又不宜钻通孔，但又经常拆卸的地方。但又经常拆卸的地方。3.3.螺钉联接螺钉联接 被联接件之一为光孔、另被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。只用螺钉，不一个为螺纹孔。只用螺钉，不用螺母，直接把螺钉拧进被联用螺母，直接把螺钉拧进被联

14、接件的螺钉中。接件的螺钉中。 适用于载荷较适用于载荷较轻，且不经常装拆的场合。轻，且不经常装拆的场合。 双头螺柱联双头螺柱联螺钉联螺钉联第15页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动4. 4. 紧定螺钉联接紧定螺钉联接 利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末端顶利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面，以固定零件的相对位置住另一零件的表面，以固定零件的相对位置，可传递不大的力或扭矩。，可传递不大的力或扭矩。第16页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动其它：其它：地脚螺栓地脚螺栓 吊环螺栓吊环螺栓 T T形槽螺栓形槽螺栓第17页/共41页

15、7.1.5 7.1.5 标准螺纹连接件标准螺纹连接件 （1 1）螺栓）螺栓 螺栓的头部有各种不同形状，但是我们最常见的是六角螺栓的头部有各种不同形状，但是我们最常见的是六角头，为了满足工程上的不同需要，六角头又有标准六角头和头，为了满足工程上的不同需要，六角头又有标准六角头和小六角头。一般情况下我们使用标准六角头，在空间尺寸受小六角头。一般情况下我们使用标准六角头，在空间尺寸受到限制的地方使用小六角头螺栓。但是，小六角头螺栓的支到限制的地方使用小六角头螺栓。但是，小六角头螺栓的支承面积较小，如果用于经常拆卸的场合时，螺栓头的棱角也承面积较小，如果用于经常拆卸的场合时，螺栓头的棱角也易于磨圆。易

16、于磨圆。 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动第18页/共41页 （2 2）双头螺柱）双头螺柱 双头螺柱的两端都制有螺纹，两端的螺纹可以相同，也可以不同。双头螺柱的两端都制有螺纹，两端的螺纹可以相同，也可以不同。螺柱可带退刀槽或制成腰杆，也可制成全螺纹。螺柱可带退刀槽或制成腰杆，也可制成全螺纹。其安装方式是一端旋入其安装方式是一端旋入被联接件的螺纹孔中，另一端用来安装螺母。被联接件的螺纹孔中，另一端用来安装螺母。 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动双头螺柱双头螺柱第19页/共41页 （3 3）螺钉）螺钉 螺钉的头部有各种形状。为了明确表示螺钉的特点，所以通常以其螺

17、钉的头部有各种形状。为了明确表示螺钉的特点，所以通常以其头部的形状来命名。头部的形状来命名。头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。头部起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动螺钉螺钉第20页/共41页 （4）紧定螺钉）紧定螺钉 螺钉的头部有各种形状。为了明确表示螺钉的特点，所以通常以其头部的形状来命名。螺钉的头部有各种形状。为了明确表示螺钉的特点，所以通常以其头部的形状来命名。头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有一字槽、

18、十字槽和内六角孔等形式。头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。 紧定螺钉紧定螺钉 锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；平端接锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中，适用于坚定空心轴上的零件位置。合；圆柱端压入轴上的凹坑中，适用于坚定空心轴上的零件位置。第21页/共41页 自攻螺钉自攻螺钉 部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有部形状有圆头、平头

19、、半沉头及沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。（5）自攻螺钉）自攻螺钉第22页/共41页 （6）螺母与垫圈 螺母是和螺栓相配套的标准零件，其外形有：六角形、圆形、方形其厚度有厚的、标准的和扁的，其中以标准的应用最广 。 垫圈最常见的有平垫和弹簧垫两种。平垫主要是为了增加支承面积。弹簧垫主要是用于防止螺母和其它紧固件的自动松脱。所以凡是有振动的地方又未采取其它防松措施时，原则上都应该加装弹簧垫。六角螺母六角螺母第23页/共41页 圆螺母与止动垫圈圆螺母与止动垫圈 圆螺母常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入轴上圆螺母

20、常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。第24页/共41页 7.2 螺纹连接的预紧与防松 7.2.1螺纹连接的预紧 在零件未受工作载荷前需要将螺母拧紧，使组成联接的所有零件都产生一定的弹性变形（螺栓伸长、被联接件压缩），从而可以有效地保证联接的可靠。这样，各零件在承受工作载荷前就受到了力的作用，这种方式就称为预紧，这个预加的作用力就称为预紧力。对于重要的螺栓联接，在装配时需要控制预紧力。 预紧力的大小可根据螺栓的受力情况和连接的工作要求决定，一般规定拧紧后预紧力不超过螺纹连接件材料屈服极

21、限S的80%。第25页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动1.提高联接的紧密性提高联接的紧密性2.防止联接松动防止联接松动3.提高联接件强度提高联接件强度v 预紧力的控制：预紧力的控制：测力矩扳手测力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手拧紧的目的拧紧的目的第26页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动螺旋副的拧紧力矩螺旋副的拧紧力矩v 预紧力和预紧力矩之间的关系：预紧力和预紧力矩之间的关系：dFT02 . 0注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小径过小(M12)的螺栓。的螺栓。第27页/共41页 7.2.2螺纹

22、连接的防松 一般来说，联接螺纹具有一定的自锁性。但是，工作一般来说，联接螺纹具有一定的自锁性。但是，工作条件地存在冲击、振动、变载荷作用。在这些工况条件下，条件地存在冲击、振动、变载荷作用。在这些工况条件下，螺纹副之间的摩擦力会出现瞬时消失或减小的现象；同时在螺纹副之间的摩擦力会出现瞬时消失或减小的现象；同时在高温或温度变化比较大的场合，材料会发生蠕变和应力松弛高温或温度变化比较大的场合，材料会发生蠕变和应力松弛，也会使摩擦力减小。在多次的作用下，就会造成联接的逐，也会使摩擦力减小。在多次的作用下，就会造成联接的逐渐松脱。渐松脱。防松的实质防松的实质限制螺旋副的相对转动；限制螺旋副的相对转动；

23、以防止联接的松动，影响正常工作。以防止联接的松动，影响正常工作。防松方法防松方法 （摩擦防松摩擦防松.机械防松机械防松 .永久防松永久防松 ）第28页/共41页 （1）摩擦防松（保证螺纹副间有足够的轴向压力和摩擦力矩）（保证螺纹副间有足够的轴向压力和摩擦力矩） 对顶螺母，弹簧垫圈对顶螺母，弹簧垫圈 。 结构简单、使用方便。结构简单、使用方便。 a、弹簧垫片防松 弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松。弹簧垫圈防松弹簧垫圈防松第29页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动对顶螺母防松对顶螺母防松 b、对顶螺母防松 利用螺

24、母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一个螺母，并且工作不十分可靠，目前已经 和少使用了。 第30页/共41页 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 c、自锁螺母防松 螺母一端制成非圆形收口或开缝后径 向收口。当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧 。自锁螺母防松自锁螺母防松第31页/共41页 （2）机械防松（在联接中加入其它机械元件（在联接中加入其它机械元件) 开口销、止动垫圈，开口销、止动垫圈，串联铁丝等。适用于冲击振动载荷，重要场合使用，成本高。串联铁丝等。适用于冲击振动载荷，重要场合使用，成本高。 a、槽形螺母和开口销防松槽形螺母拧紧后

25、，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。 开口销与开槽六角螺母第32页/共41页 b、圆螺母和止动动垫片使垫圈内舌嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后将垫圈外舌之一褶嵌于螺母的一个槽内。止动垫圈第33页/共41页 c、串联钢丝：用于螺栓组、螺钉组连接的防松。串联钢丝机械防松机械防松第34页/共41页 （3 3）永久防松）永久防松 a a、冲边法防松、冲边法防松螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹。螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹。 第七章第七章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动 焊接焊接 铆冲铆冲 不可拆卸防松不可拆卸防松第35页/共41页 b b、粘合防松、粘合防松通常