《机械设计基础》课件-第六章 螺纹连接和螺旋传动

第六章螺纹连接和螺旋传动第六章螺纹连接和螺旋传动【本章导读】为了便于机器的制造、安装、运输及维修，机器各零、部件间广泛采用着各种连接。连接按拆卸性质可分为可拆连接和不可拆连接。其中，可拆连接是不损坏连接中的任一零件，即可将被连接件拆开的连接，如螺纹连接、键连接及销钉连接等。不可拆连接是必须破坏或损伤连接件或被连接件才能拆开的连接，如焊接、铆接及粘接等。本章将讨论螺纹连接和螺旋传动。它们都是利用具有螺纹的零、部件进行工作的，前者是作为紧固连接件用，后者是作为传动件用。6.1螺纹的形成、主要参数与分类6.1.1螺纹的形成如图6-l所示，将一直角三角形abc绕在直径为d2的圆柱体表面上，使三角形底边ab与圆柱体的底边重合，则三角形的斜边am1c1在圆柱体表面形成一条螺旋线

。第六章螺纹连接和螺旋传动

图6-1螺纹的形成

如图6-2所示，根据螺纹轴向剖面的形状，常用的螺纹牙型有三角形、矩形、梯形和锯齿形等。三角形螺纹多用于连接，其他多用于传动。图6-2螺纹牙型第六章螺纹连接和螺旋传动根据螺旋线绕行的方向，螺纹可分为右旋螺纹和左旋螺纹，如图6-3所示。机械中一般常用右旋螺纹，有特殊需要时才采用左旋螺纹。按螺纹的线数（头数），可分为单线螺纹（参见图6-4（a））、双线螺纹（参见图6-4（b））和多线螺纹。双线螺纹有两条螺旋线，线头相隔180º。图6-3螺纹的旋向

图6-4单线螺纹和双线螺纹第六章螺纹连接和螺旋传动6.1.2螺纹的主要参数现以圆柱螺纹为例说明螺纹的主要参数，如图6-5所示。图6-5圆柱螺纹的主要参数第六章螺纹连接和螺旋传动第六章螺纹连接和螺旋传动6.1.3几种常用螺纹的特点和应用螺纹是螺纹连接和螺旋传动的关键部分，现将机械中几种常用螺纹（参见图6-2）的特性和应用分述如下：1．三角形螺纹

2．管螺纹3．矩形螺纹4．梯形螺纹5．锯齿形螺纹第六章螺纹连接和螺旋传动6.2螺纹连接的基本类型及螺纹连接件6.2.1螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接等。1．螺栓连接螺栓连接是将螺栓穿过被连接件上的光孔并用螺母拧紧使被连接件固连成一体的一种连接形式。螺栓连接有普通螺栓连接和铰制孔螺栓连接两种，如图6-8所示。

2．双头螺柱连接图6-9所示为双头螺柱连接。第六章螺纹连接和螺旋传动图6-8螺栓连接第六章螺纹连接和螺旋传动图6-9双头螺柱连接第六章螺纹连接和螺旋传动3．螺钉连接螺钉连接不使用螺母，而是将螺钉穿过一被连接件的通孔，直接拧入另一被连接件的螺纹孔内而实现连接，如图6-10所示。使用螺钉连接的结构比螺栓连接简单，但若经常装拆则易损坏螺纹。因此，螺钉连接适用于被连接件之一较厚，且不必经常拆装的场合。4．紧定螺钉连接紧定螺钉连接是利用紧定螺钉拧入一被连接件上的螺纹孔，并以螺钉末端直接顶住另一被连接件的表面或相应的孔穴，以固定两被连接件的相对位置，如图6-11所示。紧定螺钉连接主要用于传递不大的力和转矩。第六章螺纹连接和螺旋传动图6-10螺钉连接

图6-11紧定螺钉连接第六章螺纹连接和螺旋传动6.2.2标准螺纹连接件螺纹连接件的类型很多，大多已标准化。设计时可根据有关标准选用。下面简单介绍机械制造中常用的螺纹连接件。1．螺栓

2．双头螺柱3．螺钉4．紧定螺钉5．螺母6．垫圈第六章螺纹连接和螺旋传动6.3螺纹连接的预紧和防松除个别情况外，螺纹连接在装配时都必须拧紧，这时螺纹连接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹连接，应控制其预紧力，因为预紧力的大小对螺纹的可靠性、强度和密封性均有很大的影响。6.3.1螺纹连接的预紧预紧的目的是增强连接的可靠性、紧密性和防松能力。连接件在承受工作载荷之前就预加上的作用力称为预紧力。第六章螺纹连接和螺旋传动6.3.2螺纹连接的防松防松的根本问题就是防止螺母与螺栓杆的相对转动。防松的方法很多，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松和永久防松三大类。

1．摩擦防松（1）弹簧垫圈如图6-19所示，弹簧垫圈是一个具有斜切口而两端上下错开的环形垫圈，经热处理后具有弹性。（2）对顶螺母如图6-20所示，当两螺母对顶拧紧后，旋合段内螺栓受拉而螺母受压，这一压力几乎不受外力的影响，从而使螺旋副保持一定的摩擦力，以防止螺纹连接松脱。（3）自锁螺母如图6-21所示，螺母一端制成非圆形收口，当螺母拧紧后，非圆形收口箍紧螺栓，使旋合螺纹间横向压紧。第六章螺纹连接和螺旋传动图6-19弹簧垫圈

图6-20对顶螺母

图6-21锥圆口自锁螺母2．机械防松机械防松是利用附加机械装置，约束螺母与螺栓之间的相对转动，因而防松可靠，应用很广。图6-22为开口销与槽形螺母，开口销穿过螺母上的槽和螺栓的孔后，将尾端掰开以防松。图6-23为用止动垫片防松，将垫片的边缘翻起，分别紧贴在螺母与被连接零件的侧面（或是插入被连接零件的槽中）以实现防松。

图6-22开口销与槽形螺母

图6-23止动垫片第六章螺纹连接和螺旋传动3．永久防松螺母拧紧后，利用冲头在螺栓末端与螺母的旋合缝处打冲点，或把螺栓末端伸出部分铆死，或用点焊，金属胶结等方法，将螺旋副变为不可拆连接，如图6-25所示。此方法防松可靠，适用于不需拆卸的特殊连接。

图6-25冲点第六章螺纹连接和螺旋传动第六章螺纹连接和螺旋传动6.4螺纹连接的强度计算螺栓连接是机器中应用最广泛的一种连接。6.4.1松螺纹连接6.4.2受横向外载荷的紧螺栓连接1．采用普通螺栓2．采用铰制孔用螺栓承受横向载荷时，不仅可采用普通螺栓连接，也可采用铰制孔用螺栓连接。6.4.3受轴向外载荷的紧螺栓连接机器中，螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多，汽缸盖螺栓连接的受力分析图如图6-30所示。图6-30螺栓与被连接件的受力与变形第六章螺纹连接和螺旋传动第六章螺纹连接和螺旋传动6.5螺纹连接件的材料和许用应力6.5.1螺纹连接件的常用材料适合制造螺纹连接件的材料品种较多。普通垫圈的材料推荐采用Q235、15、35；弹簧垫圈用65Mn钢制造，并经热处理和表面处理。适合制造螺栓的材料应具有足够的强度、一定的塑性和韧性，而且便于加工。制造一般螺栓常用的材料为Q215、Q235、10、35和45等钢。对于承受冲击、振动或变载荷的螺纹连接件，可采用低合金钢、合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnsi等材料制造。

6.5.2螺栓连接的许用应力和安全系数第六章螺纹连接和螺旋传动6.6提高螺纹连接强度的措施螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度。影响螺栓强度的因素较多，主要有应力幅、螺纹牙的受力分配、应力集中、附加应力、材料的机械性能和制造工艺等。下面仅分析这些因素对螺栓强度的影响以及提高强度的相应措施。6.6.1降低应力幅6.6.2改善载荷的不均匀分布6.6.3减小应力集中螺纹的牙根、收尾、螺栓头部与螺栓杆的交接处都有应力集中。6.6.4避免附加弯曲应力偏心载荷会在螺栓中引起附加弯曲应力。第六章螺纹连接和螺旋传动6.7螺旋传动螺旋传动由螺杆（也称丝杠或螺旋）和螺母组成，主要用来将旋转运动变换为直线移动，同时传递运动和动力。6.7.1螺旋传动的类型与特点