机械基础教案

提示教学内容

§0-1引言

机械是人类进行生产劳动的主要工具,也是社会生产力发展水平的重

要标志。

就已知利用杠杆、滚子、绞盘等简单机械从事建筑和运输。

夏朝发明了车子；周朝有人利用卷筒原理制作辘耕；汉武帝时就能制

造水利方面用的筒车（即翻车）；东汉科学家张衡发明了测定地震方位的

地动仪和测定风向的候风仪；晋朝的记里鼓车已应有和了齿轮传动和轮

系，机碓和水碾甚至应用了凸轮原理。

在第一个五年计划期间，建立了一批大型机械制造厂，使机械工业由

过去只能进行零星的修配，跨跃到能自行制造飞机、汽车和各种机床，并

为我国机械工业今后的发展奠定了坚实的基础。

1956年我国制造出第一架喷气式歼击机“歼一5”，同年制造出第一

辆“解放牌”汽车。

在以后的几个五年计划期限间，又从制造一般的机械设备发展到制造

大型、精密、尖端的机械产品。

1958年我国制造的第一个原子反应堆和回旋加速器投入运行；

1962年制成第一架超音速歼击机“歼一7”；

1965年制成高精度万能外圆磨床。

1970年成功地发射了第一颗人造地球卫星“东方红”；

1971年制成第一台3X105kW双水内冷发电机。

提示教学内容

§0—2本课程的性质、任务和内容

机械基础是中等职业技术学校机械类专业的一门专业基础课，为学习

专业技术课程和今后在工作中合理使用、维护机械设备，以及进行技术革

新提供必要的理论基础知识。

通过学习，学生应熟悉和掌握机械传动、常用机构及轴系零件和液压

传动的基本知识、工作原理和应用特点；掌握分析机械工作原理的基本方

法；能作简单的有关计算；会查阅有关技术资料和选用标准件。

要理论联系实际，综合运用机械制图、工程力学、金属材料与热处理

等课程的基础知识，联系日常生活、专业工种中的具体实例，培养和提高

分析问题和解决问题的能力。

本课程主要内容如下：

1）常用机械传动：带传动、螺旋传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传

动和轮系。

2）常用机构：平面连杆机构、凸轮机构及其他常用机构。

3）轴系零件：常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器和制动器。

4）液压传动：液压传动的基本概念、常用液压元件、液压基本回路

和液压系统。

提示教学内容

§0—3机械基础概述

一、机器和机构

1.机器：（是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与

信息。）就是人为实体的组合，它的各部分之间具有确定的相对运动，并

能代替或减轻人类的体力劳动，完成有用的机械功或实现能量的转换。

2.机器特征：

1）任何机器都是由许多构件组合而成的。

2）各运动实体之间具有确定的相对运动。

3）能实现能量的转换、代替或减轻人类的劳动，完成有用的机械功。

3.机器的分类：

1）发动机：是将非机械能转换成机械能的机器。

2）工作机：是用来改变被加工物料的位置、形状、性能、尺寸和状

态的机器。

4.机构：是用来传递运动和力的构件系统。

1）与机器相同点：都是人为实体的组合，各实体间具有确定的相对

运动。

2）与机器相比不同点：机器可以做机械功，可以实现能量转换，机

构不能；但机构主要用于传递或转变运动的形式。

5.机器的组成：动力部分、工作部分和传动装置及自动控制部分。

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二、构件和零件

1.构件定义：是机构或机器中的运动单元体，即是相互之间能作相

对运动的物体。例如内燃机的连杆构件。

2.构件的分类：

按运动状况分：固定构件和运动构件。

运动构件可分成主动件和从动件。

3.零件：每一个单独制造的单元体。

三、运动副：

1.定义；两个构件之间按一定的方式相互接触，从而形成的可动连

接。是两构件直接接触组成的可动连接。

2.分类：高副和低副。

3.低副：是指两构件以面接触的运动副。

1）转动副：组成运动副的两构件只能作相对转动。

2）移动副：组成运动副的两构件只能绕一轴线作相对移动。

3）螺旋副：组成运动副的两构件只能沿轴线作相对螺旋运动。

4.高副：是指两构件以点或线接触的运动副。

5.低副和高副特点：

1）低副接触表面一般为平面或圆柱面；易制造和维修，单位面积承

压低。但不能传递较复杂的运动。且效率低。

2）高副是点或线接触，单位面积承压高，易磨损，寿命较短，制造

提示教学内容

和维修较困难。但能传递较复杂的运动。

6.低副机构和高副机构：机构中所有运动副均为低副的机构为低副

机构；机构中至少有一个运动副是高副的机构。

四、机械传动的分类：

1.机械传动装置：用来传递运动和动力的机械装置。

2.按传递运动和动力方式分：摩擦传动和啮合传动。

3.按运动副构件的接触方式分：直接接触传动和有中间挠性件传动。

4.机械的一般分类。

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第一章摩擦轮传动和带传动

§1—1摩擦轮传动

一、摩擦轮传动的工作原理和传动比

1.摩擦轮传动工作原理

摩擦轮传动是利用两轮直接接触所产生的摩擦力来传递运动和动力

的一种机械传动。图1—la所示为最简单的摩擦轮传动，由两个相互压

紧的圆柱形摩擦轮组成。在正常传动时，主动轮依靠摩擦力的作用带动从

动轮转动，并保证两轮面的接触处有足够大的摩擦力，使主动轮产生的摩

擦力矩足以克服从动轮上的阻力矩。如果摩擦力矩小于阻力矩，两面三刀

轮面接触处在传动中会出现相对滑移现象，这种现象称为“打滑”。

增大摩擦力的途径，一是增大正压力，二是增大摩擦因数。增大正压

力可以在摩擦轮上安装弹簧或其他的施力装置。但这样会增加作用在轴与

轴承上的载荷，导致增大传动件的尺寸，使机构笨重。因此，正压力只能

适当增加。增大摩擦因数的方法，通常是将戎其中一个摩擦轮用钢或铸铁

材料制造。在另一个摩擦轮的工作表面，粘上一层石棉、皮革、橡胶布、

塑料或纤维材料等；其中轮面较软的作为主动轮，以免打滑。

2.传动比:

机构中瞬时输入速度与输出速度的比值。

表达式为1二川/0(1-1)

式中n,----主动轮转速，r/min；

n2从动轮转速，r/min。

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如图1一后所示，传动时如果两摩擦轮在接触点P点没有相对滑移，

则两轮在P点处的线速度相等，即V1=V2。

则有i=n1/n2=D1/D2（推导）

二、摩擦轮传动的特点

与其他传动相比较，摩擦轮传动具有下列特点：

I.结构简单，使用维修方便，适用于两轴中心距较近的传动。

2.传动时噪声小，并可在运转中变速、变向。

3.过载时，两轮接触处会产生打滑，因而可防止薄弱零件的损坏，

起到安全保护作用。

4.在两轮接触处有产生打滑的可能，所以不能保持准确的传动比。

5,传动效率较低，不宜传递较大的转矩，主要适用于高速、小功

率传动的场合。

三、摩擦轮传动的类型和应用场合

按两轮轴线相对位置摩擦轮传动可分为两轴平行和两轴相交两类。

1.两轴平行的摩擦轮传动

两轴平行的摩擦轮传动，有外接圆柱式摩擦轮传动（图1—la）和

内接圆柱式摩擦轮传动（图1一山）两种。前者两轴转动方向相反，后者

两轴转动方向相同。

2.两轴相交的摩擦轮传动

两轴相交的摩擦轮传动，其摩擦轮多为圆锥形，

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并有外接圆锥式（图l-2a）和内接圆锥式（图l-2b）两种。此外，

还有圆柱圆盘式结构，如图1一3所示。

圆锥形摩擦轮安装时，应使两轮的锥顶重合，以保证两轮锥面上各接

触点处的线速度相等。

图1―3所示为滚子平盘式机械无级变速机构的示意图。当动力源带

动轴I上的滚子1以恒定的转速nl回转时，因滚子紧压在平盘2上，靠

摩擦力的作用，使平盘转动并带动从动轴n以转速n2回转，假定滚子与

平盘接触线AB的中点C处无相对滑移，为纯滚动，则滚子与平盘在点C

处的线速度相等，可得

vic=v2cgp2jir]n1=27tr2n2

r1n】=r2n2

听以从动轴n的转速为n2=rxnjr2

传动比为i=njn2=r2/rx

若将滚子1沿平盘2表面作径向移动，改变J,从动轴n的转速电

随之改变。由于七可在一定范围内任意改变，所以轴II可以获得无级变

速。

直接接触的摩擦轮传动一般应用于摩擦压力机、摩擦离合器、制动

器、机械无级变速器及仪器的传动机构等场合。

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§1—2带传动

一、带传动的工作原理和传动比

带传动是由带和带轮组成传递运动和（或）动力的传动，分摩擦传

动和啮合传动两类。

属于摩擦传动类的带传动有平带传动、v带传动和圆带传动（图1

—4a,b,c）;属于啮合传动类的带传动有同步带传动（图l-4d）。

带传动是一种常用的机械传动，广泛应用在金属切削机床、输送机

械、农业机械、纺织机械、通风机械等。常用的带传动有V带传动和平

带传动。

1.带传动的工作原理

带传动是利用带作为中间挠性件，依靠带与带轮之间的摩擦力或啮

合来传递运动和（或）动力的。如图1—4所示。

2.带传动的传动比

带传动的传动比i就是带轮角速度之比，或带轮的转速之比。用公

式表示为：

=

i=（d1/»2n1/n2

式中孙——主动轮的角速度，rad/S;

»2从动轮的角速度，rad/So

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二、平带传动

平带传动是由平带和带轮组成的摩擦传动，带的工作面与幸轮的轮

缘表面接触。

1.平带传动的形式

(1)开口传动：开口传动是带轮两轴线平行、两轮宽的对称平面重

合、转向相同的带传动(图1一5)。这种形式在平带传动中应用最为广泛。

(2)交叉传动：交叉传动是带轮两轴线平行、两轮宽的对称平面

重合、转向相反的带传动(图1—6)。这种形式在平带传动中应用也较广泛。

(3)半交叉传动：半交叉传动是带轮两轴线在空间交错的带传动，

交错角度通常为90度。(图1—7)。

(4)角度传动角度传动是带轮两轴线相交的带传动(图1—8)o

2.平带传动的主要参数

(1)包角a：包角a是指带与带轮接触弧所对的圆心角，如图1-4所

示。包角的大小，反应带与带轮轮缘表面间接触弧的长短。包角越小，接

触弧长越短，接触面间所产生的摩擦力总和也就越小。为了提高平带传动

的承载能力，包角就不能太小，一般要求包角150度。

由于大带轮上的包角总是比小带轮上的包角大，因此只须验算小带轮

上的包角是否满足要求即可，小带轮包角a,的计算方法如下：

开口传动：a«180°-((D2-DJ/a)X6O°

交叉传动：a«180°+(D2+DJ/a)X6O°

半叉传动：a«180°+(D/a)X6O°

提示教学内容

Di小带轮直径，mm;

D2大带轮直径，mm；

a-----中心距，mm。

(2)带长L：平带的带长是指带的内周长度，其计算方法如下：

2

开口传动：L=2a+7i(D2+D1)/2+(D2-D1)/(4a)(1-7)

交叉传动：L=2a+jr(D2+D1)/2+(D2+D1)7(4a)(1—8)

22

半交叉传动：L=2a+7r(D2+D1)/2+(D2+D1)/(2a)(1—9)

在实际使用中，按上式计算所得带长还须考虑平带在带轮上的张紧

量、悬垂量(中心距较大时)和平带的接头量。

(3)传动比i:在不考虑传动中的弹性滑动时，平带传动的传动比

可用从动轮和主动轮直径之比计算，即：

i=n1/n2=D2/Di(1—10)

受小带轮的包角和带传动外廓尺寸的限制，平带传动的传动比i<5o

(4)平带传动主要参数计算举例

例1一1在平带开口传动中，已知主动轮直径D】=200mm,

从动轮直径D2=600mm,两传动轴中心距a=1200mm。试计算其传

动比、验算包角和求出带长。

3.平带的类型和接头方式

(1)平带的主要类型有：皮革平带、帆布芯平带、编织平带和复

合平带等。其中以帆布芯平带(以帆布为抗拉体的平带)使用最为广泛。

提示教学内容

（2）平带的接头方式常用的有：胶合、缝合、钱链带扣等（图1—9）。

经胶合或缝合的接头，传动时冲击小，传动速度可以高一些。钱链带

扣式接头传递的功率较大，但传动速度不能太高，以免引起强烈的冲击和

振动。

当传动速度高时（可＞25m/S）,可应用轻而薄的高速平带；

传递功率较小时可用编织平带（编织平带是由纤维线编织成的无接头

平带）；

传递功率较大时可采用由锦纶片或涤纶绳作承载层、工作面贴馅鞍革

或挂胶帆布的无接头复合平带。

三、V带传动

V带传动是由一条或数条V带和V带轮组成的摩擦传动。V带安装

在相应的轮槽内，仅与轮槽的两侧接触，而不与槽底接触。

1.V带的结构和类型

V带是横截面为等腰梯形或近似为等腰梯形的传动带，其工作面

为两侧面。

V带的结构分为帘布结构和线绳结构两种（图1—10）。两种结构

均由伸张层、强力层、压缩层和包布层组成。伸张层和压缩层在V带与

带轮接触工作时因弯曲而分别被伸张和压缩，这两层材质一般为胶料。强

力层是V带的主要承力层，两种结构分别使用胶帘布和胶线绳，常用V

带主要采用帘布结构；线绳结构比较柔软，抗弯曲疲劳性能也较好，但拉

提示教学内容

伸强度低，仅适用于载荷不大、小直径带轮和转速较高的场合。包布层用

胶帆布制成，对V带起保护作用。

常用的V带主要类型有：普通V带、窄v带、宽v带、半宽V

带等，它们的楔角(V带两侧边的夹角a)均为40度。

其他还有楔角为60度的大楔角V带、专用于汽车和拖拉机内燃机的

V带、具有均布横向齿的齿形V带、由几条相同的普通V带或窄V带在

顶面联成一体的联组V带等。

2.普通V带传动的主要参数

(1)普通V带的截面尺寸普通v带分Y,z,A,B,C,D,E

七种型号，其截面形状如图i—ii所示。各型号普通V带的截面尺寸见

表1~■1O

Y型v带的截面积最小,E型V带的截面积最大。V带的截面积愈大，

其传递的功率也愈大。

当V带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的任意一条

周线叫做v带的节线。由全部节线构成的面叫做节面。节宽6。就是带的

节面宽度。当带垂直其底边弯曲时，该宽度保持不变。V带横截面中梯形

轮廓的最大宽度叫做顶宽6,梯形轮廓的高度叫做带的高度ho

带的高度与其节宽之比叫做带的相对高度h/bp。对于普通V带，其

相对高度约为0.7,窄V带、半宽V带、宽V带的相对高度分别约为0.9,

0.5,0.3o

提示教学内容

（2）v带轮的轮槽截面V带轮的轮槽截面形状如图1—12所示。其主

要参数如下：

1）基准宽度bd:通常基准宽度和所配用v带的节面处于同一位置，

也就是基准宽度等于节宽，bd=bp。。

2）基准直径dd：指轮槽基准宽度处带轮的直径。带轮的基准直径

不能太小，基准直径越小，传动时带在带轮上弯曲变形越严重，弯曲应力

越大。因此，对各型号的普通V带带轮都规定有最小基准直径dmm。

普通v带传动带轮的基准宽度bd和最小基准直径dmin见表1一2。

3）槽角中：轮槽横截面两侧边的夹角。

由于V带与带轮接触时处于弯曲状态，除节线的周长和节宽bp

保持不变外，V带节面与顶面间的伸张层在弯曲时周线被拉长，横截面内

宽度变窄；V带节面与底面间的压缩层在弯曲时周线被压短，横截面内宽

度变宽。因此，处于弯曲状态的V带横截面内两侧边的夹角（楔角）a会变

小。带轮直径越小，V带弯曲越严重，楔角a越小。为了保证变形后的V

带两侧工作面与轮槽工作面紧密贴合，轮槽的槽角甲应比V带的楔角a

略小，对于楔角a=40度的v带传动，槽角中常取38度，36度，34度。

小带轮上V带变形严重，ip取小一些，大带轮则中取较大值。

（3）传动比：

i=n1/n2=dp2/dpl（1一11）

式中dpl——小带轮的节圆直径，mm；

dp2——大带轮的节圆直径，mm。

提示教学内容

轮槽上与配用V带的节宽bp尺寸相同的宽度叫做轮槽节宽lpO轮槽

节宽处的带轮直径叫做节径(节圆直径)dp。轮槽的节宽与基准宽度的位置

不一定重合，因此节径不一定等于基准直径。只有在V带的节面与带轮

的基准宽度重合时，基准宽度才等于节宽。

通常，带轮的节圆直径可视为基准直径dd。V带传动的传动比注7。

(4)带的基准长度Ld带的基准长度是V带在规定的张紧力下，

位于测量带轮基准直径上的周线长度。

GB/T13575.1—1992《带传动——普通V带传动》对普通

V带的基准长度系列作了具体规定(表1一3)。

带的基准长度按设计(或按机械结构传动需要初定)中心距a0进

行计算：

2

Ld0=2a0+7i(ddl+dd2)/2+(ddl-dd2)/(4a0)

式中Ld0——计算基准长度，mm；

a0设计或初定中心距，mm；

ddl——小带轮基准直径，mm；

dd2大带轮基准直径，nlm0

计算基准长度Ld°确定后，按表1—3规定系列确定普通V带的

基准长度Ldo

(5)传动实际中心距a：

(6)小带轮包角a：

对于V带传动，小带轮的包角一般要求：a>120度。

提示教学内容

3.普通V带传动的选用要点

与平带传动比较，普通V带传动传动平稳，不易振动，摩擦力

大，传递功率较大。在相同的条件下，普通V带的传动能力为平带的三

倍。所以，普通v带传动应用最为广泛。

选用普通v带传动时,首先根据所需传递的功率和主动轮的转速

选择普通V带的型号和v带的根数，其次选用带轮基准直径dd,并保证

dd~ddmin(表1—2),然后确定带的基准长度Ld,并进行各项验算。选用时

应注意以下问题：

(1)两带轮直径要选用适当，如小带轮直径太小，则V带在带轮

上弯曲严重，传动时弯曲应力大，影响V带的使用寿命。

(2)普通v带的线速度应验算并限制在5m/s4u&25m/s范

围内。V带的线速度越大，v带作圆周运动时，所产生的离心惯性力也越

大，这使V带拉长，V带与带轮之间的压力减小，导致摩擦力减小，降

低传动时的有效圆周力。但V带的线速度也不宜过小，因为速度过小，

在传递功率一定时，所需有效圆周力便过大，会引起打滑。

(3)v带传动的中心距应适当，中心距越大，传动结构也越大，传

动时还会引起V带颤动；中心距太小，小带轮上包角也越小，使摩擦力

减小而影响传递的有效拉力，此外，由于单位时间内带在带轮上挠曲次数

增多，使V带容易疲劳，影响V带的寿命。

提示教学内容

4.普通v带传动的正确使用

正确的安装、调整、使用和维护是保证V带传动正常工作和延

长寿命的有效措施。

因此必须注意下列几点：

（1）选用普通v带时，要注意带的型号和基准长度不要搞错，以

保证V带在轮槽中的正确位置。

v带顶面和带轮轮槽顶面取齐，如图l—13a所示（新安装时V带顶面

可略高出）。这样v带和轮槽的工作面之间可充分接触。如高出轮槽顶面

太多（图l—13b）,则工作面的实际接触面积减小，使传动能力降低；如

低于轮槽顶面过多（图l-13c）,会使V带底面与轮槽底面接触，从而导

致V带传动因两侧工作面接触不良而使摩擦力锐减甚至丧失。

⑵安装带轮时，各带轮轴线应相互平行，各带轮相对应的V形

槽的对称平面应重合，误差不得超过20分（图l-14）o带轮安装在轴上

不得摇晃摆动，轴和轴端不应有过大的变形，以免传动时V带的扭曲和

工作侧面过早磨损。

（3）v带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。过松，不能保证足

够的张紧力，传动时容易打滑，传动能力不能充分发挥；过紧，带的张紧

力过大，传动中磨损加剧，使带的使用寿命缩短。实践经验表明在中等中

心距情况下，v带安装后，用大拇指能将带按下15mm左右，则张紧程

度合适（图1—15）。

⑷对V带传动应定期检查并及时调整。

提示教学内容

如发现有不宜继续使用的V带，应及时更换。更换时应一组同时更

换，而且使一组V带中各根带的实际长度尽量接近相等，以使各根V带

在传动时受力均匀。

(5)v带传动必须安装防护罩，这样既可防止伤人事故，又可防止

润滑油、切削液及其他杂物等飞溅到V带上而影响传动，还可避免v带

在露天作业下受烈日曝晒而过早老化变质。

四、平带传动和v带传动的特点

1.结构简单，使用维护方便，适用于两轴中心距较大的传动场

合。平带传动比V带传动可允许更大的中心距。

2.由于传动带(平带或V带)富有弹性，能缓冲、吸振.所以带

传动平稳，噪声低。

3.在过载时，传动带在带轮上会打滑，可以防止薄弱零件的损

坏，起到安全保护作用。

4.属于摩擦传动类的带传动，带在传动中受力是周期变化的。

带处于紧边位置时，受到拉力大，带的拉伸变形量也大；带处于松边位置

时，受到拉力小，带的拉伸变形量也小。

因此带在传动中存在伸长和缩短的弹性变形，在带与带轮接触区内会

因弹性变形而引起带相对带轮的弹性滑动。所以属于摩擦传动类的带传动

不能保持准确的传动比，不适于要求传动准确的场合。

5.外廓尺寸大，传动效率较低。

提示教学内容

五、带传动的张紧装置

带传动中，由于带长期受到拉力的作用，会产生永久变形而伸长，

带由张紧变为松弛，张紧力逐渐减小，导致传动能力降低，甚至无法传动，

因此，必须将带重新张紧。常用的张紧方法有两种，即调整中心距和使用

张紧轮。

1.调整中心距

调整中心距的张紧装置有带的定期张紧和带的自动张紧两种。带

的定期张紧装置一般利用调整螺钉来调整两带轮轴线间的距离。如图1-

16a所示，将装有带轮的电动机固定在滑座上，旋转调整螺钉使滑座沿滑

槽移动，将电动机推到所需位置，使带达到预期的张紧程度，然后固定。

这种张紧方式适用于水平传动或接近水平的传动。图1—16b所示为垂直

或接近垂直传动时采用的定期张紧方式。装有带轮的电动机安装在可以摆

动的托架上，旋转调节螺母使托架绕固定轴摆动，达到调整中心距使带张

紧的要求。

如图1—17所示，将装有带轮的电动机固定在浮动的摆架上，

利用电动机及摆架的自重，使带轮随同电动机绕固定轴摆动，自动保持张

紧力。这种方式多用在小功率的传动中。

2.使用张紧轮

张紧轮是为改变带轮的包角或控制带的张紧力而压在带上的随

动轮。当两带轮中心距不能调整时，可使用张紧轮张紧装置。

提示教学内容

图1—18所示为平带传动时采用的张紧轮装置，它是利用平衡

重锤使张紧轮张紧平带的。平带传动时,张紧轮应安放在平带松边的外侧,

并要靠近小带轮处，这样可以增大小带轮上的包角，提高平带传动的传动

能力。

图1-19所示为v带传动时采用的张紧轮装置。V带传动中使

用的张紧轮应安放在V带松边的内侧。张紧轮放在带外侧，带在传动时

受双向弯曲而影响使用寿命；放在带的内侧时，传动时带只受单方向的弯

曲，但会引起小带轮上包角的减小，影响带的传动能力，因此，应使张紧

轮尽量靠近大带轮处，这样可使小带轮上的包角不致减小太多。

提示教学内容

第二章螺旋传动

§2—1螺纹的种类及应用

一、螺纹的形成和种类

1.螺纹的形成

（1）螺旋线螺旋线是沿着圆柱或圆锥表面运动的点的轨迹，该点的

轴向位移和相应的角位移成定比（图2-l）o

（2）螺纹螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规

定牙型的连续凸起（图2—2、图2—3）。凸起是指螺纹两侧面间的实体部

分，又称为牙。在圆柱表面上所形成的螺纹称圆柱螺纹（图2—2a、图2

-3a）o在圆锥表面上所形成的螺纹称圆锥螺纹（图2—3b）

2.螺纹的种类

螺纹的种类较多。

在圆柱或圆锥外表面上所形成的螺纹称外螺纹;在圆柱或圆锥内表面

上所形成的螺纹称内螺纹。

按螺纹的旋向不同，顺时针旋转时旋入的螺纹称右旋螺纹；逆时针

旋转时旋人的螺纹称左旋螺纹。螺纹的旋向可以用右手来判定。如图2-

4a所示，伸展右手，掌心对着自己，四指并拢与螺杆的轴线平行，并指

向旋入方向，若螺纹的旋向与拇指的指向一致为右旋螺纹，反之则为左旋

螺纹。一般常用右旋螺纹。按螺旋线的数目不同，

又可分成单线螺纹（沿一条螺旋线所形成的螺纹）和多线螺纹（沿两条

或两条以上的螺旋线所形成的螺纹，该螺旋线在轴向等距分布）。

提示教学内容

图2—4中，图a为单线右旋螺纹、图b为双线左旋螺纹、图c为三

线右旋螺纹。

在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为螺纹牙型。

按螺纹牙型不同，常用的螺纹有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和

锯齿形螺纹（图2-5）o

二、螺纹的应用

螺纹在机械中的应用主要有连接和传动。因此，按其用途可分成连

接螺纹和传动螺纹两大类。

1.连接螺纹

内、外螺纹相互旋合形成的连接称为螺纹副。

连接螺纹的牙型多为三角形，而且多用单线螺纹，因为三角形螺

纹的摩擦力大，强度高，自锁性能好。

应用最广的是普通螺纹，其牙型角为60。，同一直径按螺距大小

可分为粗牙和细牙两类。一般连接用粗牙普通螺纹。细牙普通螺纹用于薄

壁零件或使用粗牙对强度有较大影响的零件，也常用于受冲击、振动或载

荷交变的连接和微调机构的调整。

细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性好，螺纹零件的强度削弱较少，但容易

滑扣。

用于管路连接的为管螺纹。管螺纹的牙型角为55。，分为非螺纹

密封和用螺纹密封的两类。非螺纹密封的螺纹副，其内螺纹和外螺纹都是

圆柱螺纹，连接本身不具备密封性能，若要求连接后具有密封性，可压紧

提示教学内容

被连接件螺纹副外的密封面，也可在密封面间添加密封物。

用螺纹密封的螺纹副有两种连接形式：用圆锥内螺纹与圆锥外螺纹连

接；用圆柱内螺纹与圆锥外螺纹连接。这两种连接方式本身都具有一定的

密封能力，必要时也可以在螺纹副内添加密封物，以保证连接的密封性。

2.传动螺纹

用于传动的螺纹有梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹。

(1)梯形螺纹螺纹牙型为等腰梯形，牙型角a=30度(图2—6),

是传动螺纹的主要形式，广泛应用于传递动力或运动的螺旋机构中。梯形

螺纹牙根强度高，螺旋副对中性好，加工工艺性好，但与矩形螺纹比较，

效率略低。

(2)锯齿形螺纹承载牙侧的牙侧角(在螺纹牙型上，牙侧与螺纹

轴线的垂线间的夹角)为3度，非承载牙侧的牙侧角为30。(图2—7)。锯

齿形螺纹综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点o其外螺纹

的牙根有相当大的圆角，以减小应力集中。螺旋副的大径处无间隙，便于

对中。锯齿形螺纹广泛应用于单向受力的传动机构。

(3)矩形螺纹螺纹牙型为正方形，螺纹牙厚等于螺距的1/2。传

动效率高，但对中精度低，牙根强度弱。矩形螺纹精确制造较为困难，螺

旋副磨损后的间隙难以补偿或修复。主要用于传力机构中。

三、普通螺纹的主要参数

普通螺纹的基本牙型如图2-8所示。

普通螺纹的主要参数有：大径、小径、中径、螺距、导程、牙型

提示教学内容

角和螺纹升角等7个。

1.大径(D,d)

普通螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆

柱的直径(图2—9)o

内螺纹的大径用代号D表示，外螺纹的大径用代号d表示。螺

纹的公称直径是指代表螺纹尺寸的直径。普通螺纹的公称直径是大径(D,

d)o

2.小径(DI,dl)

普通螺纹的小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的

直径。内螺纹的小径用代号D1表示，外螺纹的小径用代号dl表示。

D1=D-2X5H/8

3.中径(D2,d2)

普通螺纹的中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的素线通过牙型上

沟槽和凸起宽度相等的地方。该假想圆柱称为中径圆柱(图2-9)o

内螺纹的中径用代号D2表示，外螺纹的中径用代号d2表示。

D2=D-2x3H/8(2—3)

d2=d-2X3H/8(2—4)

4.螺距P

螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离(图2—10),

用代号P表示。

提示教学内容

5.导程（Ph）

导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的

轴向距离（图2—10）,用代号Ph表示。

单线螺纹的导程就等于螺距；多线螺纹的导程等于螺旋线数与螺

距的乘积。

6.牙型角（a）及牙侧角

牙型角是指在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角（图2〜11）,用代号

a表示。

普通螺纹的牙型角a=60度。牙型半角是牙型角的一半，用代号a/2

表示。

牙侧角是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角（图2

-I2）o螺纹的两牙侧角用代号a、a2表示。对于普通螺纹，两牙侧角相

等，并等于螺纹半角，即：Q=a2=a/2=30度

7.螺纹升角（⑹

螺纹升角又称导程角，普通螺纹的螺纹升角是指在中径圆柱上，

螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角（图2-13）,用代号＜p表示。

四、螺纹代号与标记

1.普通螺纹的代号与标记

⑴普通螺纹代号：粗牙普通螺纹用字母M及公称直径表示；细

牙普通螺纹用字母M及公称直径X螺距表示。当螺纹为左旋时，在螺纹

提示教学内容

代号之后加"LH'’字。例如：

M24表示公称直径为24mm的粗牙普通螺纹；

M24X1.5表示公称直径为24mm、螺距为1.5mm的细牙

普通螺纹；.

M24X1.5LH表示公称直径为24mm、螺距为1.5mm、

方向为左旋的细牙普通螺纹。

(2)普通螺纹标记：普通螺纹的完整标记由螺纹代号、螺纹公差

带代号和螺纹旋合长度代号所组成。

螺纹公差带代号包括中径公差带代号与顶径(指外螺纹大径和内

螺纹小径)公差带代号。公差带代号是由表示其大小的公差等级数字和表

示其位置的字母所组成，例如6H,6g等。其中“6”为公差等级数字，

“H”或“g”为基本偏差代号。

螺纹公差带代号标注在螺纹代号之后，中间用“——”分开。如

果螺纹的中径公差带与顶径公差带代号不同，则分别注出。前者表示中径

公差带，后者表示顶径公差带。如果中径公差带与顶径公差带代号相同，

则只标注一个代号。例如：

M10X1—6HMIO—5g6g

内、外螺纹装配在一起，其公差带代号用斜线分开，左边表示内

螺纹公差带代号，右边表示外螺纹公差带代号。例如：

M20X2—6H/6g

M20X2LH—6H/5g6g

提示教学内容

螺纹旋合长度是指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋

合部分的长度(图2—14)。螺纹的旋合长度分为三组，分别称为短旋合长

度、中等旋合长度和长旋合长度，相应的代号为S,N,Lo

在一般情况下，不标注螺纹旋合长度，使用时按中等旋合长度确

定。必要时,在螺纹公差带代号之后加注旋合长度代号S或L,中间用“一”

分开。特殊需要时，可注明旋合长度的数值，中间用“一”分开。

例如：

MIO—5g6g—S

MIO—7H—L

M20X2—7g6g——40

2.管螺纹的标记

(1)用螺纹密封的管螺纹的标记：用螺纹密封的管螺纹的标记由

螺纹特征代号和尺寸代号组成。

螺纹特征代号有3个：字母Rc表示圆锥内螺纹；字母Rp表示圆柱

内螺纹；字母R表示圆锥外螺纹。当螺纹为左旋时，在尺寸代号后加注

“LH”，用“一”分开。

内、外螺纹装配在一起时，内、外螺纹的标记用斜线分开，左边表示

内螺纹，右边表示外螺纹。其标记示例如下：

Rl-R1-—LH

c22

R2-/R2-Rl-/R1-—LH

P22c44

提示教学内容

(2)非螺纹密封的管螺纹的标记：非螺纹密封的管螺纹的标记由螺

纹特征代号、尺寸代号和公差等级代号组成。螺纹特征代号用字母G表

示。螺纹公差等级代号，对外螺纹分A、B两级；对内螺纹则不标记。当

螺纹为左旋时，在公差等级代号后加注“LH”，用“一”分开。

内外螺纹装配在一起时，内、外螺纹的标记用斜线分开，左边表示内

螺纹，右边表示外螺纹。其标记示例如下：

3.梯形螺纹代号与标记：

(1)梯形螺纹代号：符合GB5796.1—1986标准的梯形螺纹用

“Tr表示。单线螺纹的尺寸规格用“公称直径X螺距”表示；多线螺

纹用“公称直径X导程(P螺距)”表示。

当螺纹为左旋时，在尺寸规格之后加注“LH”。示例如下：。〜

Tr40X7

Tr40X14(P7)LH

(2)梯形螺纹标记：梯形螺纹的标记由梯形螺纹代号、公差带代号

及旋合长度代号组成。

梯形螺纹的公差带代号只标注中径公差带(由表示公差等级的数

字及公差带位置的字母组成)。

旋合长度分N,L两组。当旋合长度为N组时，不标注组别代号

N;当旋合长度为L组时,应将组别代号L写在公差带代号后面,并用“一”

隔开。特殊需要时可用具体旋合长度数值代替组别代号Lo

提示教学内容

梯形螺旋副的公差带要分别注出内、外螺纹的公差带代号。前面

的是内螺纹公差带代号，后面的是外螺纹公差带代号，中间用斜线分开。

标记示例：

内螺纹：Tr40x7—7H

外螺纹：Tr40x7—7e

左旋外螺纹：Tr40x7LH—7e

螺旋副：Tr40x7—7H/7e

旋合长度为L组的多线外螺纹：

Tr40xl4(P7)—8e—L

旋合长度为特殊需要的外螺纹：

Tr4OX7-7-1