第5章螺纹连接和螺旋传动机械设计

第5章螺纹连接和螺旋传动§5-1

螺纹的主要参数和常用类型§5-2螺旋副的受力分析、效率和自锁§5-3

螺纹连接和螺纹连接件§5-4

螺栓连接的强度计算§5-5

设计螺纹连接时应注意的问题联接的分类：动联接静联接

机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动一、螺纹的形成将一倾斜角为的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋线。取一平面图形，使它沿着螺旋线运动，同时保证平面图形运动时始终通过圆柱体的轴线，就得到螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹BAC5-1螺纹的主要参数和常用类型机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动d2螺旋线----一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹----一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动二、螺纹的分类按螺纹的牙型分：螺纹的分类按螺纹的旋向分：按螺旋线根数分：按回转体的内外表面分：按螺旋的作用分：按母体的形状分：矩形螺纹、三角形螺纹梯形螺纹、锯齿形螺纹右旋螺纹、左旋螺纹单线螺纹、多线螺纹外螺纹内螺纹螺纹副联接螺纹、传动螺纹圆柱螺纹、圆锥螺纹机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动螺纹的牙型矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动左旋螺纹和右旋螺纹左旋右旋机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动双线螺纹单线螺纹PSS=2PPSPS=P一般:n≤4n线螺纹:S=n

P单线螺纹、多线螺纹机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动外螺纹内螺纹螺纹副机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动联接螺纹传动螺纹机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动圆柱螺纹圆锥螺纹管螺纹机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动三、主要参数(以圆柱螺纹为例)d--螺纹大径d1--螺纹小径d2--螺纹中径P--螺距n--线数S--导程（S=nP）--螺纹升角，--牙型角，牙侧角机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动一、矩形螺纹

5.2螺旋副的受力分析、效率和自锁FnFRv展开中径d2

圆柱面得一斜面.Fπd2SF----水平推力Fn----法向反力Fa----轴向载荷F’=fFn----摩擦力f----摩擦系数ρ

----摩擦角d2FFaFF’ρ

FaFR

----总反力v机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动FnFRvFπd2S滑块在F、FR、Fa三力作用下处于平衡状态d2FFaF

F’ρ

Fa

作力多边形得：F=Fatan(

+ρ

)

驱动力矩：FaFFR

+ρ

列出力平衡方程：FR+

Fa

+F=0∠FRFa

=

+ρ

F’

=fFnFa---为阻力，F为驱动力，摩擦力F’沿斜面朝下。当螺纹拧紧(滑块上升)时：FR=

Fn+F’机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动

-ρ

FFaFa---为驱动力，F成为阻力，摩擦力F’沿斜面朝上。ρ

FRvFRFa当螺纹拧松(滑块下滑)时：∠FRFa

=

-ρ

滑块在F、FR、Fa三力作用下处于平衡状态

作力多边形可得：

F=Fatg(

-ρ

)

驱动力矩：d2FFaFFnF’

-ρ

列出力平衡方程：FR+

Fa

+F=0F机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动若

>ρ

，则T为正值，其方向与螺母运动方向相反，是阻力；若

≤ρ

，则T为负值，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。提问：当

≤ρ时，若没有力矩T，螺母在Fa的作用下会运动吗？不会！--这种现象称为自锁。Td2FaFFd2FaFFT机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动螺母α螺杆轴线轴线螺杆螺母FnFa二、非矩形螺纹矩形螺纹忽略升角的影响时有：Fn=Fa当

≠0º时，摩擦力为：摩擦系数为f的非矩形螺纹所产生的摩擦力与摩擦系数为fv，的矩形螺纹所产生的摩擦力相当。称ρv为当量摩擦角FaβFnFa故称fv为当量摩擦系数。机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动引入参数f’和ρ’就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。

滑块上升：

滑块下降：非矩形螺旋的自锁条件：ψ≤ρv

对于联接螺纹必须满足自锁条件机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动1.

螺栓连接一、螺纹连接的基本类型5.3螺纹连接和螺纹连接件机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动2.

双头螺柱联接机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动3.螺钉联接机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动4.

紧定螺钉联接机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动二、螺纹连接件螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓螺纹紧固件垫圈机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动LL0d六角头LdL0小六角头螺栓的结构形式机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动dL0L1LL1

-----座端长度L0

-----螺母端长度双头螺柱的结构形式机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动末端结构头部结构螺钉的结构形式机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动螺母的结构形式六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圆螺母垫圈的结构形式A型平垫圈B型平垫圈机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动一、螺栓连接的防松原因：在冲击、振动或变载的情况下连接产生松脱。本质：螺纹连接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。常用的防松方法:

摩擦防松

机械防松

永久防松

弹簧垫圈

对顶螺母

尼龙圈锁紧螺母

开口销

带翅垫片

止动垫片机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动5.5设计螺纹连接时应注意的问题二、连接面平整三、扳手空间螺栓的失效形式：

1)螺栓杆拉断；

2)螺纹的压溃和剪断；

3)磨损滑扣。螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。螺栓联接的计算:

1)主要是确定螺纹小径d1;

2)然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动5.6螺旋传动机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递动力。1.按其用途不同，可分为:传力螺旋：传递动力为主传导螺旋：传递运动为主调整螺旋：调整零件间相对位置机械设计基础——螺纹连接和螺旋传动2.按其螺旋副摩擦性质的不同，