机械基础 课件 模块七任务一 螺纹联接与螺旋传动

课程导入：模块七常用联接

任务一螺纹联接与螺旋传动减速器结构图螺纹连接无处不在!1960年1月12日，雷锋写道：“虽然是细小的螺丝钉，是个细微的小齿轮，然而如果缺了它，那整个的机器就无法运转了，慢说是缺了它，即使是一枚小螺丝钉没拧紧，一个小齿轮略有破损，也要使机器的运转发生故障的，尽管如此，但是再好的螺丝钉，再精密的齿轮，它若离开了机器这个整体，也不免要当作废料，扔到废铁料仓库里去的。”1962年4月7日，雷锋再次写道：“一个人的作用对于革命事业来说，就如一架机器上的一颗螺丝钉。机器由于有许许多多螺丝钉的连结和固定，才成了一个坚实的整体，才能运转自如，发挥它巨大的工作能力，螺丝钉虽小，其作用是不可估量的，我愿永远做一个螺丝钉。螺丝钉要经常保养和清洗才不会生锈。人的思想也是这样，要经常检查才不会出毛病。”【案例一】船舶事故案例|船舶舵一个螺丝不紧导致撞船2020年12月13日23时27分，安提瓜和巴布达籍集装箱船“OXX”轮自上海港驶往孟加拉国吉大港途中，在长江口深水航道出口航行时，与在长江口深水航道进口航行拟驶往南通港的中国籍集装箱船“新XX”发生碰撞，事故导致“新XX”轮船体破损并倾覆，船上16人落水后5人死亡、3人失踪。

通过分析操舵系统的工作原理和现场测试，调查人员结合操舵系统故障现象判断故障原因为舵轮电位器底座紧固螺母松动、定位销移位，导致“随动操舵”失效。螺纹连接无处不在!千里之堤，溃于蚁穴!教学目标知识目标1.掌握螺纹联接主要参数的选择与计算；2.掌握螺纹联接的预紧和防松措施；3.掌握螺栓联接强度计算；4.了解螺旋传动的工作原理、分类、特点及应用。能力目标1.能够正确选择螺纹联接的主要参数；2.能够处理螺纹联接的预紧和防松；3.能够进行螺栓联接强度分析计算；4.能够进行螺栓组联接的结构设计。素养目标1.培养学生自觉服从组织，忠于职守，爱岗敬业，全心全意为人民服务的精神。2.培养学生标准意识和规范意识；3.培养学生严谨细心、精益求精的工匠精神。【学习重点与难点】1.螺纹联接及其零件的结构和类型；2.螺纹联接的受力分析和强度计算；3.螺纹联接的预紧和防松以及提高螺纹联接强度的措施；4.螺旋传动的工作原理、分类、特点及应用。【相关知识】一、螺纹联接

螺纹联接应用最广泛，起紧固联接作用，是一种可拆卸的联接。（一）螺纹的形成螺纹的形成（二）螺纹的分类、特点和应用

螺纹有外螺纹和内螺纹之分，共同组成螺纹副使用（如图）。

起联接作用的螺纹称为联接螺纹，起传动作用的螺纹称为传动螺纹。

按螺纹的旋向可分为左旋和右旋（如图）。

螺纹的螺旋线数分单线、双线及多线，联接螺纹一般用单线（如图）。

螺纹又分为米制和英制两类，我国除管螺纹外，一般都采用米制螺纹。螺纹旋向螺纹线数常用螺纹的类型、特点和应用：（三）螺纹的主要参数

如图所示，在普通螺纹基本牙型中，外螺纹直径用小写字母表示，内螺纹直径用大字字母表示。普通螺纹主要参数如下。1.大径（d，D）2.小径（d1，D1）3.中径（d2，D2）4.螺距（P）5.导程（S）6.线数（n）7.螺旋升角（）8.牙型角（α）9.牙侧角（β）（四）螺纹联接的基本类型和螺纹联接件1.螺纹联接的基本类型与特点（1）螺栓联接（2）双头螺柱联接（3）螺钉联接（4）紧定螺钉联接双头螺柱联接

螺钉连接

紧定螺钉连接讨论：上述四种联接中，若被联接件之一较厚，且经常拆装，请问采用哪种联接最合适？2.常用螺纹联接件（五）螺纹联接的预紧和防松1.螺纹联接的预紧

螺栓在承受工作载荷之前受到较大的拧紧力的作用，该拧紧力称为预紧力。（1）拧紧力矩T拧紧力矩

与预紧力

之间的关系可近似按下式计算：（2）预紧力的控制a.凭经验控制；b.测力距扳手，如图所示；c.定力距扳手，如图所示；d.测定伸长量。测力距扳手

定力距扳手2.螺纹联接的防松

螺纹连接一般具有自锁性，故拧紧后一般不会松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，以及在高温或温度变化较大时，联接就可能松动。螺纹联接防松有摩擦防松、机械防松和不可拆联接防松。（1）摩擦防松（2）机械防松（3）不可拆联接防松（六）螺栓组连接的结构设计1.螺栓组连接结构设计要求（1）连接接合面的几何形状通常设计成轴对称简单几何形状（2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理（3）螺栓排列应有合理的间距、边距（如图）扳手空间尺寸（4）分布在同一圆周上的螺栓数目应成偶数（5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷（如图）避免螺栓承受附加的弯曲载荷（七）螺栓连接的强度计算1.松螺栓联接

松螺栓联接的特点是装配时不拧紧螺母，在承受工作载荷前，联接并不受力。这种联接只能承受静载荷。

当承受轴向工作载荷时，螺纹部分的强度条件为：设计公式为：起重滑轮螺栓2.受横向外载荷的紧螺栓联接（1）普通螺栓联接受横向外载荷的紧螺栓连接

由于螺栓与孔之间留有间隙，故由F0产生的摩擦力来平衡外载荷。为使被联接件之间不发生相对滑动，应使接合面摩擦力大于工作载荷FR。式中：FR—横向外载

F0—每个螺栓的预紧力f—被联接零件表面的摩擦系数（如表）z—联接螺栓的个数m—接合面数联接接合面间的摩擦系数f被联接件接合面的表面状态摩擦系数f钢或铸铁零件干燥的加工表面0.10～0.16有油的加工表面0.06～0.10钢结构件轧制表面，钢丝刷清理浮锈0.30～0.35涂富锌漆0.35～0.40喷砂处理0.45～0.55铸铁对砖料、混泥土或木材干燥表面0.40～0.45受横向外载荷的紧螺栓连接设计公式为：[σ]按以下表格计算。螺栓螺纹部分的强度条件为：紧联接时，将拉应力增大30%以考虑拧紧力矩的影响。螺栓联接的许用应力和安全系数联接情况受载情况许用应力[σ]和安全系数S松联接轴向静载荷[σ]=σS/S，S=1.2～1.7紧联接轴向静载荷横向静载荷[σ]=σS/S，控制预紧力时S=1.2～1.5；不控制预紧力时S查下表铰制孔用螺栓联接横向静载荷[τ]=σS/2.5，被联接件为钢时，[σP]=σS/1.25；被联接件为铸铁时，[σP]=σb/（2～2.5）不控制预紧力时紧螺栓联接的安全系数S（静载荷）材料M6～M16M16～M30M30～M60碳钢4～33～22～1.3合金钢5～44～2.52.5（2）铰制孔用螺栓联接螺栓杆受横向工作载荷F时，则每个螺栓的剪切强度条件为：螺栓杆或孔壁的挤压强度条件：受横向外载荷的铰制孔螺栓连接设计公式为：[τ]、[σp]均查上面螺栓联接的许用应力和安全系数表。设计时取Lmin≥1.25d0。3.受轴向外载荷的紧螺栓联接压力容器的螺栓受力螺栓所受的总拉力：未知力有两个：F∑—总拉力

—剩余预紧力须根据静力平衡方程和变形协调条件求解。变形协调条件：△δb=△δc=△δ静力平衡条件：F∑

=

F0′+F螺栓总拉力

剩余预紧力

轴向外载荷注意：对于普通螺栓联接，无论联接是受横向工作载荷还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用。剩余预紧力F0′按下表选取。联接类型剩余预紧力F0′有紧密性要求的联接F0′=（1.5～1.8)F一般联接工作载荷稳定F0′=（0.2～0.6)F工作载荷不稳定F0′=（0.6～1.0)F强度校核公式：设计公式：

根据螺栓受工作载荷F的伸长增量与被联接件回弹变形量相等（均为δ2）的关系，可导出预紧力F0与剩余预紧力F0′的关系式为：式中：KC—相对刚性系数，其值与螺栓和被联接零件的材料、结构及联接中垫片性

质有关。对于钢制被联接件，KC值可参考下表选取。C1—螺栓刚度（力与变形之比）C2—被联接件刚度相对刚性系数垫片类型KC金属垫片或无垫片0.2～0.3皮革垫片0.7铜皮石棉垫片0.8橡胶垫片0.9

对于重要的螺栓联接，需控制预紧力F0的大小。可先选取剩余预紧力F0′，再根据

计算预紧力F0之值。若采用测力矩扳手控制F0值时，可根据公式T∑≈0.2F0d×10-3计算出扳手力矩T∑的大小，在预紧螺栓时使力矩指针达到T∑值，此时螺栓中预紧力即近似达到所需预紧力F0。由以上公式计算得：

由上式可知，当螺栓承受的轴向工作载荷由0至F间变化时，螺栓中总拉力的变化范围为F0～F∑。由上式可知，减小螺栓刚度C1（如减小螺栓光杆部分直径或采用空心螺栓均可降低值C1）或增大被联接件刚度C2（使用金属垫片或不使用垫片），均可降低相对刚性系数KC值。从而可缩小螺栓总拉力的变化范围，提高螺栓承受变载荷时的疲劳强度。二、螺旋传动的工作原理、分类、特点及应用

螺旋传动由螺杆（也称丝杆）和螺母组成，主要用来将主动件的回转运动转变为从动件的直线运动，同时传递运动和动力。

螺旋传动按其用途和受力情况可分为传力螺旋、传导螺旋、调整螺旋三种类型：（1）传力螺旋如螺旋千斤顶1-托盘2-螺母3