哈工大机械设计课程(授课老师：赵小力)第2讲

连接螺纹连接键连接、花键连接、销连接弹性环连接等连接可拆连接不可拆连接粘接铆接焊接过盈连接通常所说的机械连接都是将被连接零件间的相互固定并且不能作相对运动，按照拆开时需要破坏连接件或被连接件分为：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？第二讲

第五章螺纹连接和螺纹传动

（章节：第五章第1-4节，页数：50-59）

5.1螺纹5.1螺纹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换，同时也传递力和转矩。比如一维、二维、三维平移台。5.1螺纹的主要参数d--螺纹大径公称直径d1-螺纹小径校核直径d2--螺纹中径基准直径p--螺距（中径线）相邻两牙n--线数螺旋线数S--导程（中径线）同一螺旋线ψ--螺纹升角（中径圆柱）

—牙型角--牙侧角旋向以普通圆柱外螺纹为例：右旋左旋单线双线三线头数与旋向左端高右端高5.1螺纹5.1.2螺纹副的受力关系、效率和自锁圆周力：效率：1.拧紧时圆周力：2.松开时效率3.自锁条件：5.1螺纹5.1.2螺纹副的受力关系、效率和自锁--当量摩擦因数，；f--摩擦因数；′--当量摩擦角，；F′--预紧力,N；--螺纹升角，度；

--牙侧角，度。5.1螺纹5.1.3常用螺纹的特点与应用按母体形状分：根据螺纹在螺杆轴向剖面上的形状：三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹管螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹普通螺钉木螺丝（俗称）5.1螺纹5.1.3常用螺纹的特点与应用螺纹是螺纹连接和螺旋传动的关键部分，须具备下列性能：足够的强度（牙根和杆的断面）和良好的工艺性；连接螺纹管螺纹调整螺纹及传递运动的螺纹起重螺纹自锁紧密性精度较高的工作行程效率&自锁性上述要求取决于合理选择螺纹的牙型与参数传动螺纹高效率+精度1、普通螺纹(代号：MGB192-81)5.1螺纹5.1.3常用螺纹的特点与应用结构特点：螺纹的牙型角=2=60适用场合：连接螺纹优点：当量摩擦系数大，自锁性能好细牙螺纹与粗牙螺纹的比较粗牙：常用细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣适用场合：冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置细牙的优点：螺杆强度较高，自锁性能更好5.1螺纹5.1螺纹5.1.3常用螺纹的特点与应用2、矩形螺纹缺点：螺母与螺杆的同心度差，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优点：牙形为正方形，=0，效率高5.1螺纹5.1.3常用螺纹的特点与应用3、梯形螺纹(代号：TrGB192-81)结构特点：=2=30

缺点：与矩形螺纹相比，效率要低些适用场合：螺旋传动优点：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5.1螺纹5.1.3常用螺纹的特点与应用4、锯齿形螺纹(代号：SJB923-66)结构特点：工作边=3，非工作边=30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），牙根处有相当大的圆角，牙根强度高，大径无间隙，易于对中，承受较大载荷5.1螺纹5.1.3常用螺纹的特点与应用5、圆柱管螺纹结构特点：用于管件连接的三角螺纹，=55适用场合：压强在1.6MPa以下的管路连接优点：螺纹面间没有间隙，密封性好（在密封面间加填料）5.1螺纹5.1.3常用螺纹的特点与应用6、圆锥管螺纹结构特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上，=55或60适用场合：高温高压系统的管路连接优点：螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.1螺纹连接的基本类型基本类型螺栓连接螺钉连接双头螺柱连接紧定螺钉连接普通螺栓连接铰制孔用螺栓连接5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.1螺纹连接的基本类型1、螺栓连接普通螺栓连接结构特点：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。受拉螺栓连接5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.1螺纹连接的基本类型1、螺栓连接铰制孔螺栓联接优点：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）受剪螺栓连接表达螺纹两条线摸得到的画粗线摸不到的画细线5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.1螺纹连接的基本类型2、螺钉连接螺钉连接拧入深度：铜或青铜：H=d铸铁：H=1.25~1.5d铝合金：H=1.5~2.5d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、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拧入深度钻孔深度螺纹长度5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.1螺纹连接的基本类型3、双头螺柱连接双头螺柱联接适用场合：需螺钉连接又需要经常拆卸或用螺钉无法安装的场合5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.1螺纹连接的基本类型4、紧定螺钉连接紧定螺钉连接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。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5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.1螺纹连接的基本类型其他螺纹情况5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.2标准螺纹连接件从螺纹连接的基本类型可知，螺纹连接零件主要有：螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉、螺母、垫圈及防松零件大多已标准化，建立国家标准。螺纹连接零件的制造精度分为A、B、C三级，其中A级精度最高，用于要求装配精度高及受振动、变载荷等重要连接；C级用于一般连接，最为常用。5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.2标准螺纹连接件1、螺栓一般受拉螺栓细杆螺栓，受冲击、载荷或变载荷处铰制孔用螺栓机械防松螺栓5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.2标准螺纹连接件2、螺钉头部形状多种多样，以适应不同的装配空间、拧紧程度、连接外观等方面的需要。5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.2标准螺纹连接件3、双头螺柱区分旋入端和螺母端两端的螺纹旋向？相同or相反？怎么拧紧旋入端？5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.2标准螺纹连接件4、紧定螺钉头部末端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平端用于被顶表面硬度较高或常需调整相对位置的连接

5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.2标准螺纹连接件5、螺母六角螺母应用最普遍，其厚度有标准的和薄的两种。防松5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.2标准螺纹连接件6、垫圈用以保护被连接件的支承表面防松7、防松零件5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件5.2.3常用材料和力学性能等级选择材料普通连接：低碳钢，中碳钢，如:Q215、Q235和10、15、35、45号钢变载荷或有冲击、振动的重要连接：合金钢，如:15Cr、20Cr、40Cr、15MnVB、30CrMnSi防腐蚀或导电：铜或其他有色金属螺母材料一般较相配合的螺栓的硬度低20~40HBS，以减少螺栓磨损？5.2螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件表3.2螺栓、螺钉、螺柱和螺母的力学性能等级5.3螺纹连接的预紧多数螺纹连接必须在装配时将螺母拧紧，称为预紧，其中螺栓所受到的轴向力，称为预紧力。5.3螺纹连接的预紧预紧的目的：预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F’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间隙或横向滑移。预紧也可以防松。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σs

的80%。预紧力过大，会使连接超载。预紧力不足，可能导致连接失效，重要的螺栓要控制预紧力。5.3螺纹连接的预紧拧紧螺母时，拧紧力矩需要克服两个力：1、螺纹副的摩擦力矩T12、螺母与支承面间的摩擦力矩T2故拧紧力矩T：

T=T1+T25.3螺纹连接的预紧螺纹副的摩擦力矩T1螺母与支承面间的摩擦力矩T2拧紧力矩T钢制M10-M68普通螺栓5.3螺纹连接的预紧控制拧紧力矩的方法：测力矩扳手5.3螺纹连接的预紧控制拧紧力矩的方法：定力矩扳手5.4螺纹连接的防松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，如此反复多次就使螺纹逐渐松脱，甚至脱落。轮胎脱落5.4螺纹连接的防松防松——防止螺纹副间的相对转动防松摩擦防松机械防松永久性防松双螺母弹簧垫圈锁紧螺母开口销与六角开槽螺母止动垫圈串联钢丝5.4螺纹连接的防松5.4.1摩擦防松摩擦防松，使螺纹副中始终存在不随连接所受外载荷变化的正压力，从而保证螺纹副间总存在足以阻止相对运动的摩擦力。双螺母优点：结构简单，使用方便缺点：结构尺寸大，可靠性不高适用场合：平稳、低速和重载的固定装置上的连接5.4螺纹连接的防松5.4.1摩擦防松弹簧垫圈拧紧螺母时，弹簧垫圈被压平，其弹力使螺纹副间保持一定的压力，从而保证了摩擦力的存在，较为常用。垫圈切口尖端逆着旋松的方向，在一定程度上阻止了螺母反转。适用场合：一般用于不太重要的连接缺点：使载荷向一侧偏移，在冲击振动的情况下不太可靠5.4螺纹连接的防松5.4.1摩擦防松锁紧螺母拧紧螺母时利用嵌在螺母内的尼龙圈挤入旋合螺纹中，增大螺纹副间的摩擦力；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压紧。可多次拆卸而不降低防松性能，适用于较重要的连接。横向切口螺母上的螺钉被拧紧时，切口上下两部分变形靠拢，压紧在螺栓的螺纹面上而防止松动5.4螺纹连接的防松5.4.1摩擦防松横向切口螺母自锁螺母5.4螺纹连接的防松5.4.2机械防松开口销与六角开槽螺母采用专门的防松止动元件约束螺纹副而阻止其相对运动适用场合：可用于冲击、载荷变化较大的连接缺点：由于槽数少，栓杆销孔不易与螺母最佳锁紧位置的槽口吻合，故装配困难5.4螺纹连接的防松5.4.2机械防松止动垫圈上折上折下折下折圆螺母止动垫圈5.4螺纹连接的防松5.4.2机械防松止动垫圈上折上折5.4螺纹连接的防松5.4.2机械防松串联钢丝串联钢丝仅适用于螺钉组使用时应注意钢丝穿入孔中的方向5.4螺纹连接的防松5.4.3永久性防松焊接将螺栓尾部与螺母焊在一起，其防松可靠，不能拆卸在螺母拧紧后，利用冲头在螺栓尾部与螺母旋合的末端打冲，当d＞