机械设计第8章：螺纹连接——课件PPT
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机械设计全套课件 ppt课件
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
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机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
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图1-5（a）开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
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运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
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机械设计基础
机械设计螺纹连接
其中：d1、p 分别为螺纹小径和螺距。
[σ ] —— 许用应力，N / mm2 ，[σ ] ＝ σs /[ Ss ] ，
见表6.3（P110）。
第28页/共57页
机械设计
螺纹连接 28
dc
4F
[ ]
(mm) —— 设计式
∵ 螺栓为标准件 ∴ 查标准，选螺栓
第29页/共57页
机械设计
螺纹连接 29
克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T第1 8页F/共5d272页
d2 2
Q
tan
机械设计
螺纹连接
8
旋转螺母一周，输入的驱动功W1 = 2πT1 ，有效功W2 = Q S ， 故螺旋副的效率为：
W2 W1
QS
2 T1
2
Q d2 tan
d2 Q tan
tan
tan
2
由上式知：λ↑，ρ↑ —→ η↑；当：λ= 45°-ρ/2 时 —→ ηmax
其相对运动相当于楔形滑块沿楔形槽斜
面移动。故非矩形螺纹的受力分析与矩形螺
纹的受力分析过程一样。由图知：
F = Q tan（λ +ρv ） 克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T1
F
d2 2
d2 2
Q tan v
第10页/共57页
机械设计
螺纹连接 10
螺旋副的效率为：
W2 W1
QS
2 T1
2
Q d2 tan
1）直径 大径 d 、小径 d1 、中径 d2 大径 d ： 公称直径。 小径 d1 ：螺纹的最小直径。 中径 d2 ：齿厚 = 齿槽宽处直径，几何计算用。 d2 ≈ (d + d1 )/2 M 20 —→ d = 20 mm
《机械制图：装配图》PPT课件_OK
阀杆
压盖
填料
填料
阀体
阀体
（a）
41
（b）
§8—6 部件测绘和装配图画法
一、部件测绘 部件测绘可按下述步骤进行。 1．对部件全面了解和分析 2．拆卸部件 3． 画装配示意图 4． 画零件草图
42
二、装配图的画法 (一)拟定表达方案
表达方案包括选择主视图、确定视 图数量和表达方法：
1．选择主视图 2．确定其他表达方法和视图数量
部件相连接时所需要的尺寸，就是安装尺寸。 五、其他重要尺寸
它是在设计中经过计算确定或选定的尺寸， 但又未包括在上述四种尺寸之中。这种尺寸在 拆画零件图时，不能改变。
13
§8—4 装配图的零、部件序号及明细栏
装配图上对每个零件或部件都必须编 注序号或代号， 并填写明细栏，以便统 计零件数量，进行生产的准备工作。 同 时， 在看装配图时， 也是根据序号查阅 明细栏，以了解零件的名称、材料和数量 等，有利于看图和图样管理。
18
序号 名
称 数量 材
料附
注
制图 王 光 明 84.10.1 校核 向 中 84.10.4
（部 件 名 称）
1 ：1 共1张 第1张
（校名、 班号）
Hale Waihona Puke （图号）19
序 号
代
号
名
称
数 量
材
料
单位 总计
备注
重量
（标题栏）
20
§8—5 装配结构
一、接触面与配合面的结构
1．两零件的接触面，在同一方向上只能 有一对平面接触，这样，既保证了零件接触良 好，又降低了加工要求。若要求两对平行平面 同时接触，会造成加工困难，实际上也达不到， 在使用上也没有必要。
滑键联接-雅安职业技术学院
f
arctan f
角仅与摩擦系数f有关，故称为摩擦角
认识螺纹摩擦角
2
矩形螺纹受力分析
（1）当滑块沿斜面等速上升时，由力的平衡条件可知，FR、
F和Fa三力组成力多边形
F Fa tan
（2）当滑块沿斜面等速下滑时，轴向载荷Fa变为驱动力，而 F变为维持滑块等速运动所需的平衡力，由力多边形可得
8.2 销联接
认识销联接(视频)
8.2.1 销联接的种类和用途
（1）定位销：主要用于零件间位置定位，常用作组 合加工和装配时的主要辅助零件。 （2） 联接销：主要用于零件间的联接或锁定，可传 递不大的载荷。 （3）安全销：主要用于安全保护装置中的过载剪断 元件。
8.2.2 销联接应用
销是标准件，通常用于零件间的连接或定位。常用 的销有圆柱销、圆锥销和开口销。开口销用在带孔螺 栓和带槽螺母上，将其插入槽形螺母的槽口和带孔螺 栓的孔，并将销的尾部叉开，以防止螺栓松脱。
8.1 键联接
键是一种标准件，主要用于轴与轴上零件（如齿轮、带轮）的 周向固定并传递转矩，其中有些还可以实现轴上零件的轴向固 定或轴向滑动 。
认识键联接(视频)
8.1.1 平键联接
• 普通平键用于静联接，即轴与轮毂之间无轴向相对移动。 • 根据键的端部形状不同，平键分为A、B、C3种类型。
（1）普通平键的结构形式
• 根据上述键的连接性质，键连接可分为松键连接和紧键连接。 • 松键连接有平键、半圆键和花键连接，其以键的两个侧面为 工作面，键与键槽的侧面需要紧密配合，键的顶面与轴上键 连接零件间留有一定的间隙。松键连接时轴与轴上零件的对 中性好，尤其在高速精密传动中应用较多。松键连接不能承 受轴向力，轴上零件需要轴向固定时，应采用其他固定方法。 • 紧键连接有楔键和切向键两种类型。
arctan f
角仅与摩擦系数f有关，故称为摩擦角
认识螺纹摩擦角
2
矩形螺纹受力分析
（1）当滑块沿斜面等速上升时，由力的平衡条件可知，FR、
F和Fa三力组成力多边形
F Fa tan
（2）当滑块沿斜面等速下滑时，轴向载荷Fa变为驱动力，而 F变为维持滑块等速运动所需的平衡力，由力多边形可得
8.2 销联接
认识销联接(视频)
8.2.1 销联接的种类和用途
（1）定位销：主要用于零件间位置定位，常用作组 合加工和装配时的主要辅助零件。 （2） 联接销：主要用于零件间的联接或锁定，可传 递不大的载荷。 （3）安全销：主要用于安全保护装置中的过载剪断 元件。
8.2.2 销联接应用
销是标准件，通常用于零件间的连接或定位。常用 的销有圆柱销、圆锥销和开口销。开口销用在带孔螺 栓和带槽螺母上，将其插入槽形螺母的槽口和带孔螺 栓的孔，并将销的尾部叉开，以防止螺栓松脱。
8.1 键联接
键是一种标准件，主要用于轴与轴上零件（如齿轮、带轮）的 周向固定并传递转矩，其中有些还可以实现轴上零件的轴向固 定或轴向滑动 。
认识键联接(视频)
8.1.1 平键联接
• 普通平键用于静联接，即轴与轮毂之间无轴向相对移动。 • 根据键的端部形状不同，平键分为A、B、C3种类型。
（1）普通平键的结构形式
• 根据上述键的连接性质，键连接可分为松键连接和紧键连接。 • 松键连接有平键、半圆键和花键连接，其以键的两个侧面为 工作面，键与键槽的侧面需要紧密配合，键的顶面与轴上键 连接零件间留有一定的间隙。松键连接时轴与轴上零件的对 中性好，尤其在高速精密传动中应用较多。松键连接不能承 受轴向力，轴上零件需要轴向固定时，应采用其他固定方法。 • 紧键连接有楔键和切向键两种类型。
机械设计课件之螺纹联接
第6章 螺纹联接 基本要求
1).掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹
的主要参数； 2).掌握常用螺纹联接的主要类型和应用； 3).了解常用螺纹联接的拧紧与防松； 4).掌握单个螺栓联接的强度计算； 5).掌握螺栓组联接的受力分析；
重点：
受力分析、强度计算 难点： 受翻转力矩的螺栓组联接
6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料 1.螺纹紧固件
5.常用的提高螺栓联接强度的措施有哪些？这些措施 中哪些主要针对静载荷？哪些主要针对变载荷？ 6.为什么有些气缸盖螺栓用细腰结构的长螺栓？
6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算
6.3.1受拉螺栓联接 主要失效形式：
静载：螺纹部分的塑性变形或断裂； 变载：栓杆部分的疲劳断裂； 精度低或时常装拆时：滑扣。
1.受拉松螺栓联接 只承受轴向静载 强度条件：
2. 受拉紧螺栓联接
（1）只受预紧力的紧螺栓联接 外载：横向载荷 载荷传递： 靠被联接件接合面上 的摩擦力来传递外载FR 螺栓受载： 只受预紧力F’
螺纹紧固件
2.紧固件的材料和性能等级
6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度
6.1.1螺纹联接的主要类型
按紧固件不同分 螺栓联接 螺钉联接 双头螺柱联接 紧定螺钉联接
螺纹联接的分类
根据装配时是否拧紧分 按螺栓受力状况分
松联接
紧联接
的拧紧与防松
6.2.1螺纹联接的拧紧 1.拧紧的目的：增强联接的刚性、 紧密性和防松能力。对于受拉螺栓 联接，还可提高螺栓的疲劳强度； 对于受剪螺栓联接，有利于增大联 接中的摩擦力。 2.拧紧力矩:
4）
F ≥Kf FR 0.15 F 1.2 3400
F 27200 N
13F 4 / d12 ≤ .
1).掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹
的主要参数； 2).掌握常用螺纹联接的主要类型和应用； 3).了解常用螺纹联接的拧紧与防松； 4).掌握单个螺栓联接的强度计算； 5).掌握螺栓组联接的受力分析；
重点：
受力分析、强度计算 难点： 受翻转力矩的螺栓组联接
6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和材料 1.螺纹紧固件
5.常用的提高螺栓联接强度的措施有哪些？这些措施 中哪些主要针对静载荷？哪些主要针对变载荷？ 6.为什么有些气缸盖螺栓用细腰结构的长螺栓？
6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算
6.3.1受拉螺栓联接 主要失效形式：
静载：螺纹部分的塑性变形或断裂； 变载：栓杆部分的疲劳断裂； 精度低或时常装拆时：滑扣。
1.受拉松螺栓联接 只承受轴向静载 强度条件：
2. 受拉紧螺栓联接
（1）只受预紧力的紧螺栓联接 外载：横向载荷 载荷传递： 靠被联接件接合面上 的摩擦力来传递外载FR 螺栓受载： 只受预紧力F’
螺纹紧固件
2.紧固件的材料和性能等级
6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度
6.1.1螺纹联接的主要类型
按紧固件不同分 螺栓联接 螺钉联接 双头螺柱联接 紧定螺钉联接
螺纹联接的分类
根据装配时是否拧紧分 按螺栓受力状况分
松联接
紧联接
的拧紧与防松
6.2.1螺纹联接的拧紧 1.拧紧的目的：增强联接的刚性、 紧密性和防松能力。对于受拉螺栓 联接，还可提高螺栓的疲劳强度； 对于受剪螺栓联接，有利于增大联 接中的摩擦力。 2.拧紧力矩:
4）
F ≥Kf FR 0.15 F 1.2 3400
F 27200 N
13F 4 / d12 ≤ .
螺纹连接PPT学习教案
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第五章 螺纹连接
§5-1 螺纹 §5-2 螺纹连接的类型与标准连接件 §5-3 螺纹连接的预紧 §5-4 螺纹连接的防松 §5-6 螺纹连接的强度计算 §5-5 螺栓组连接的设计 §5-7 螺纹连接件的材料与许用应力 §5-8 提高螺纹连接强度的措施
第17页/共124页
一.螺纹联接的四种基本类型:螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定 螺钉联接。
。
15%
20% 65%
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螺栓连接强度计算的目的是根据强度条件确定螺栓直径，而螺栓和螺 母的螺纹牙及其他各部分尺寸均按标准选定。
螺栓连接的强度计算主要与连接的装配情况（预紧或不预紧）、外载荷 的性质和材料性能等有关。
一、松螺栓连接强度计算
二、紧螺栓连接强度计算
1．仅受预紧力的紧螺栓连接 2．受轴向载荷的紧螺栓连接 3．承受工作剪力的紧螺栓连接
预紧力引起的拉应力：
s
F0
4
d12
螺牙间的摩擦力矩引 起的扭转剪应力：
F0
tan(
v
)
d2 2
16
d13
0.5s
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根据第四强度理论，可求出螺栓危险剖面的当量应力为：
s ca s 2 3 2 s 2 （3 0.5s）2 1.3s
由此可见，仅受预紧力的螺栓连接在拧紧时虽是同时 承受拉伸和扭转的联合作用，但在计算时可以只按拉伸强 度计算，但需将拉力增大30%来考虑扭矩的影响。
第21页/共124页
3. 螺钉联接
第23页/共124页
特点和应用：不用螺母，而且 能有光整的外露表面，应用于 与双头螺柱联接相似，但不宜 用于时常装拆的联接，以免损 坏被联接件的螺纹孔。
机械设计极品课件之螺纹联接与螺旋传动
8.3 单个螺栓联接强度计算
2.紧螺栓联接
只受预紧力紧螺栓联接 螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的符合应力状态。
螺栓危险界面上的拉伸应力为
F0
d12
4
螺栓危险界面上的扭转剪切应力为
T1
d13
F0 tan(l v ) d2 / 2 d13
16
16
8.3 单个螺栓联接强度计算
对于常用的单线、三角形螺纹的普通螺栓，取fv=tanv=0.15，简化
➢滚动摩擦系数小，传动效率高
➢启动扭矩接近运转扭矩，工作较平稳
➢磨损小且寿命长，可用调整装置调整间隙，传动精度与 刚度均得到提高
➢不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动
8.8 滚动螺旋简介
滚珠丝杠的缺点 ➢结构复杂，制造困难 ➢在需要防止逆转的机构中，要加字所机构 ➢承载能力不如滑动螺旋传动大
滚动丝杠多用在车辆转向机构及对传动精度要求较高的 场合。
螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1,然后按照标 准选定螺纹的公称直径（大经）d等。
8.3 单个螺栓联接强度计算
8.3.1 受拉螺栓联接 1.松螺栓联接 强度条件：
F A
F
d12
[ ]
设计公式： 4
d1
4F
[ ]
式中[s]为松联接螺栓的许用拉 应力（MPa）,查表
d1计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。
常用的防松方法:
摩擦防松
•弹簧垫圈
机械防松:
•开口销
其他防松
•对顶螺母 •带翅垫片
•尼龙圈锁紧螺母 •止动垫片
8.3 单个螺栓联接强度计算
单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。
根据联接的的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受 拉螺栓和受剪螺栓，两者失效形式是不同的。
机械制图_螺纹连接(PPT57页)
用于水管、油管、气管等 薄壁管子上，用于管路的 联接。
传 梯形螺纹 Tr
动
螺
纹
锯齿形 螺纹
B
用于各种机床的丝杠，做 传动用。
只能传递单方向的动力。
五、）螺纹的规定画法
★牙顶用粗实线表示 (外螺纹的大径线，内 螺纹的小径线)。
★牙底用细实线表示 (外螺纹的小径线，内 螺纹的大径线)。
★在投影为圆的视图上，表示牙底的细实线 圆只画约3/4圈。
30º
头部
倒角
2d
螺杆
0.7d
2d L
简化画法：
C0.1d
d
2d 0.7d l （由设计决定）
3、 双 头 螺 柱
结构：A型和B型 有旋入端和拧紧端之分 规格只寸：螺纹大径和双头螺柱长度
d
旋入端
bm
A型 L b
拧紧端
d
bm
B型
b
L
标记：名称 标准代号 类型 螺纹代号×长度 螺柱 GB/T899 M12×45
钻
孔
攻
丝
内螺纹
二、）螺纹的种类和结构
外螺纹
牙顶
倒角
内螺纹
螺尾
牙底
螺尾
螺纹收尾 退刀纹
退刀槽
外退刀槽
退出车刀
车刀 开始退刀
内退刀槽
车 刀
三、） 螺纹要素
1、牙型
在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹
的轮廓形状。
牙型
常用的有：
三角形
梯形
锯齿形
2、 螺纹的大径、小径和中径
大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的 假想圆柱面的直径。D、d
小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的
假想圆柱面的直径。 D1、d1
传 梯形螺纹 Tr
动
螺
纹
锯齿形 螺纹
B
用于各种机床的丝杠，做 传动用。
只能传递单方向的动力。
五、）螺纹的规定画法
★牙顶用粗实线表示 (外螺纹的大径线，内 螺纹的小径线)。
★牙底用细实线表示 (外螺纹的小径线，内 螺纹的大径线)。
★在投影为圆的视图上，表示牙底的细实线 圆只画约3/4圈。
30º
头部
倒角
2d
螺杆
0.7d
2d L
简化画法：
C0.1d
d
2d 0.7d l （由设计决定）
3、 双 头 螺 柱
结构：A型和B型 有旋入端和拧紧端之分 规格只寸：螺纹大径和双头螺柱长度
d
旋入端
bm
A型 L b
拧紧端
d
bm
B型
b
L
标记：名称 标准代号 类型 螺纹代号×长度 螺柱 GB/T899 M12×45
钻
孔
攻
丝
内螺纹
二、）螺纹的种类和结构
外螺纹
牙顶
倒角
内螺纹
螺尾
牙底
螺尾
螺纹收尾 退刀纹
退刀槽
外退刀槽
退出车刀
车刀 开始退刀
内退刀槽
车 刀
三、） 螺纹要素
1、牙型
在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹
的轮廓形状。
牙型
常用的有：
三角形
梯形
锯齿形
2、 螺纹的大径、小径和中径
大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的 假想圆柱面的直径。D、d
小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的
假想圆柱面的直径。 D1、d1
《机械设计基础》第八章 键联接和销联接
花键联接的许用挤压应力、许用压强（MPa）见下表
机械设计基础
许用挤压应力、许用压强 联接工作方式
使用和制造情况 不良
齿面未经热处理 30～50 60～100 80～120 15～20 20～30 25～40 ——
齿面经热处理 40～70 100～140 120～200 20～35 30～60 40～70 3～10 5～15 10～20
键用螺钉固定在轴槽中，键与毂槽为间隙配合，故轮毂件可 在键上作轴向滑动，此时键起导向作用。为了拆卸方便，键上制 有起键螺孔，拧入螺钉即可将键顶出。
导向平键用于轴上零件移动量不大的场合，如变速箱中的滑 移齿轮与轴的联接。
机械设计基础
(3)滑键联接 当零件滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制 造困难，故宜采用滑键。
《机械设计基础》
机械设计基础
第八章 键联接和销联接
8.1 概 述 • 联接的组成 机械联接一般由被联接件和联接件组成，有些时候被联接件 之间进行直接联接，并无独立的联接件。 联接的类型 动联接 各种运动副 静联接 • 联接的目的 动联接： 实现机械运动 便于机械的制造、装配、运输、安装和维护，降低 静联接： 成本。 机械设计方头
单圆头
A型键轴向定位好，应用广泛，但轴上键槽端部的应力集 中较大。C型键只能用于轴端。A、C型键的轴上键槽用立铣 刀切制。B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出。B型键避免了圆 头平键的缺点，单键在键槽中的固定不好，常用紧定螺钉进 行固定。 机械设计基础
（2）导向平键联接 导向平键与普通平键结构 相似，但比较长，其长度等于 轮毂宽度与轮毂轴向移动距离 之和。
滑键比较短，固定在轮毂上，而轴上的键槽比较长，键与轴 槽为间隙配合，轴上零件可带键在轴槽中滑动。 滑键主要用于轴上零件移动量较大的场合，如车床光杠与溜 板箱之间的联接。 机械设计基础
螺纹连接解析
三、螺纹公差精度
• 螺纹公差的位置和基本偏差 • 内外螺纹公差带位置是指公差带相对于零线的距离，由 偏差的大小来确定。国标规定外螺纹的上偏差和内螺纹的下 偏差为基本偏差。其中内螺纹为G、H；外螺纹为h、g、f、e 四种。
旋合长度：分长（L）、中（N）、短（S）三种，其中 中等旋合长度省略不标，其余的都标注。
2.双头螺柱联接
3.螺钉联接
被联接件之一为光孔、另 一个为螺纹孔。只用螺钉， 不用螺母，直接把螺钉拧 进被联接件的螺钉中。 适 用于载荷较轻，且不经常 装拆的场合。
3. 螺钉联接
4. 紧定螺钉联接
利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末 端顶住另一零件的表面，以固定零件 的相对位置，可传递不大的力或扭矩。
3.3、 螺纹联接的预紧和防松
1、 螺纹联接的预紧
• 在实际使用中，绝大多数 的螺纹联接都必须在装配 时将螺母拧紧，称为紧联 接。预紧可以使螺栓在承 受工作载荷之前就受到预 紧力的作用，以防止联接 受载后被联接件之间出现 间隙或横向滑移，也可以 防松。所需预紧力的大小 与工作载荷有关。
• １、预紧力过大，会使整个联接的结构尺 寸增大；也会使联接在装配时因过载而断 裂。
②防松方法：
１、摩擦防松； ２、机械防松； ３、破坏螺纹副的永久防松。
• ①摩擦防松 ：弹簧垫圈 ，结构简单、使用方便。 弹簧垫圈防松
尼龙圈锁紧螺母
①摩擦防松 ：对顶螺母，结构简单、使用方便。
对顶螺母防松
①摩擦防松 ：紧锁螺母。 结构简单、使用方便。
自锁螺母防松
②、机械防松
• 在联接中加入其它机械元件，开口销、 止动垫圈，串联铁丝等。
• 3 梯形螺纹
特点： 比矩形螺纹 效率略低，但工艺 性好、牙根强度高。 在螺旋传动中有广 泛应用
《机械制造技术》(高莉莉)教学课件 第8章
1．保证工件定位的稳定性和夹紧的可靠性
铣床夹具的受力元件和夹具体要有足够的刚度和 强度，以保证工件在夹具上定位的稳定性和夹紧的可 靠性。
设计和布置定位元件时，应使支承面积尽量大一 些，以增加工件定位的稳定性。
设计夹紧装置时，为防止工件在加工过程中松动， 夹紧装置要有足够的夹紧力和自锁能力，且夹紧力的 作用点和方向要适当。
2．钻套
（1）钻套的形式
钻套是指确定钻头等刀具位置及方向的引导元 件。按其结构，钻套可分为固定钻套、可换钻套、 快换钻套和特殊钻套等四种。
① 固定钻套 如右图所示为固定钻套，它有
两种形式：无肩钻套和带肩钻套。 固定钻套直接压入钻模板或夹具体 中，其与钻模板的配合一般选用 H7/n6或H7/r6。固定钻套钻孔的位 置精度较高，结构简单，但磨损后 不易更换，因此，主要用于中小批 量生产中。
④ 特殊钻套
当受工件的形状或加工孔位置的分布等限制 不能采用上述标准钻套时，可根据需要设计特殊 结构的钻套。如下图所示为几种特殊钻套。其中， 图（a）所示钻套用以加工沉孔或凹槽上的孔；图 （b）所示钻套用于加工斜面或圆弧面上的孔；图 （c）所示钻套用于加工多个近距离孔。
（2）钻套的主要结构参数设计
在选定了钻套结构类型后，需要确定钻套的 内孔直径d、引导高度H及钻套与工件间的排屑间 隙h等参数，如下图所示。
① 钻套的内孔直径d
一般钻套内孔的基本尺寸 应等于刀具的最大极限尺寸， 钻套与刀具之间取基轴间隙配 合。当所加工孔精度低于IT8级 时，钻套内孔可按F8或G7加工； 当所加工孔精度高于IT8级时， 钻套内孔可按H7或G6加工。
下图为用来加工车床溜板箱上多个小孔的盖 板式钻模。
5．滑柱式钻模
滑柱式钻模带有可升降钻 模板，其结构简单，操作方便， 动作迅速，制造周期短，生产 中应用较广。但钻孔的垂直度 和孔距精度不太高。
铣床夹具的受力元件和夹具体要有足够的刚度和 强度，以保证工件在夹具上定位的稳定性和夹紧的可 靠性。
设计和布置定位元件时，应使支承面积尽量大一 些，以增加工件定位的稳定性。
设计夹紧装置时，为防止工件在加工过程中松动， 夹紧装置要有足够的夹紧力和自锁能力，且夹紧力的 作用点和方向要适当。
2．钻套
（1）钻套的形式
钻套是指确定钻头等刀具位置及方向的引导元 件。按其结构，钻套可分为固定钻套、可换钻套、 快换钻套和特殊钻套等四种。
① 固定钻套 如右图所示为固定钻套，它有
两种形式：无肩钻套和带肩钻套。 固定钻套直接压入钻模板或夹具体 中，其与钻模板的配合一般选用 H7/n6或H7/r6。固定钻套钻孔的位 置精度较高，结构简单，但磨损后 不易更换，因此，主要用于中小批 量生产中。
④ 特殊钻套
当受工件的形状或加工孔位置的分布等限制 不能采用上述标准钻套时，可根据需要设计特殊 结构的钻套。如下图所示为几种特殊钻套。其中， 图（a）所示钻套用以加工沉孔或凹槽上的孔；图 （b）所示钻套用于加工斜面或圆弧面上的孔；图 （c）所示钻套用于加工多个近距离孔。
（2）钻套的主要结构参数设计
在选定了钻套结构类型后，需要确定钻套的 内孔直径d、引导高度H及钻套与工件间的排屑间 隙h等参数，如下图所示。
① 钻套的内孔直径d
一般钻套内孔的基本尺寸 应等于刀具的最大极限尺寸， 钻套与刀具之间取基轴间隙配 合。当所加工孔精度低于IT8级 时，钻套内孔可按F8或G7加工； 当所加工孔精度高于IT8级时， 钻套内孔可按H7或G6加工。
下图为用来加工车床溜板箱上多个小孔的盖 板式钻模。
5．滑柱式钻模
滑柱式钻模带有可升降钻 模板，其结构简单，操作方便， 动作迅速，制造周期短，生产 中应用较广。但钻孔的垂直度 和孔距精度不太高。
机械设计-螺纹连接
F [ ]
4
d12
设计式为
4F
d1 [ ]
式中 d1——螺栓小径，mm； [σ]——螺栓许用拉应力，MPa。
设计出的直径应按螺纹标准取值，并标出 螺纹的公称直径（大径）。
2）受拉紧连接螺栓强度计算
（1）仅受预紧力F‘ 的紧连接螺栓 如图所示，仅受预紧力F‘ 的紧连接螺栓是指一组螺栓，当外载荷
【铆钉连接、焊接、胶接等】
连接类型的选择
可拆连接：多是由于结构、安装、运输、维 修等方面的原因；
不可拆连接：多是考虑制造及经济上的原因； 制造成本通常较可拆连接低廉。
具体选择连接的类型时，还须考虑到连接的加工条件和被连接零件 的材料、形状及尺寸等因素。
10.2 螺纹连接
螺纹连接是一种可拆连接，它是通过螺 纹连接件把需要相对固定在一起的零件连接 起来。
普通螺纹(代号：M GB 192-81)
特点：螺纹的牙型角=2=60。因牙型角大，
所以当量摩擦系数大，自锁性能好，主要用于 连接。
细牙螺纹与粗牙螺纹的比较
粗牙：常用 细牙：自锁性能更好。常用于承受冲击、振动及变 载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置中。 细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣。
特点：结构简单、连接可靠、装拆方便， 且多数螺纹连接件已标准化，生产率高，因 而应用广泛。
10.2.1 螺纹
1.螺纹的主要参数
d--螺纹大径
d1-螺纹小径 d2 --螺纹中径 p--螺距
n--线数
S--导程 y --螺纹升角 --牙型角 --牙型斜角
旋向
10.2.1 螺纹
2.螺纹的分类
螺纹有外螺纹和内螺纹之分，具有内、外螺纹的零件组成螺纹副。
螺纹连接(机械设计课件)_图文
工件
卡盘
车刀
车外螺纹
车内螺纹
螺尾
螺纹收尾 退刀纹
退刀槽
外退刀槽
退出车刀
车刀 开始退刀
内退刀槽
车 刀
外螺纹制作：
把工件车到一定 的尺寸，用板牙绞 出外螺纹；
工程上大量制 造的尺寸较小的外 螺纹件用搓丝机制 作。
搓丝机搓板
板牙 工件
内螺纹制作 首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻
丝得到内螺纹。
§5-1 螺 纹
圆螺母
平垫圈
弹簧垫圈
圆螺母用止动垫圈
螺纹紧固件连接
4）螺纹紧固件的标记方法
名称 标准编号 形式与尺寸
材料 热处理 表面处理
螺纹紧固件连接
a）螺栓
标记:
螺栓 标准号 螺纹规格 × 有效长度
例:螺纹规格d=M12，公称长度L=80，性能等 级为4.8级，不进行表面处理，全螺纹，C级 的六角头螺栓：
螺栓 GB/T 5780-2000 M12×80
牙底
牙顶
小径D1、d1 中径D2、d2 大径 D、d
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
⑶ 螺纹的线数n
沿一条螺旋线形成的螺 纹叫做单线螺纹；沿两条或 两条以上在轴向等距分布的 螺旋线所形成的螺纹叫做多 线螺纹。
单线螺纹
双线螺纹
⑷ 螺距和导程
螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点 之间的轴向距离P称为螺距。
同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对 应两点之间的轴向距离Ph称为导程。
螺纹
锯齿形螺纹(B)
3° 30°
牙型为锯齿型，工作面的牙型边倾斜角 为3，非工作面的牙型边倾斜角为30。比梯 形螺纹牙根强度高。
螺纹
标准螺纹与非标准螺纹
卡盘
车刀
车外螺纹
车内螺纹
螺尾
螺纹收尾 退刀纹
退刀槽
外退刀槽
退出车刀
车刀 开始退刀
内退刀槽
车 刀
外螺纹制作：
把工件车到一定 的尺寸，用板牙绞 出外螺纹；
工程上大量制 造的尺寸较小的外 螺纹件用搓丝机制 作。
搓丝机搓板
板牙 工件
内螺纹制作 首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻
丝得到内螺纹。
§5-1 螺 纹
圆螺母
平垫圈
弹簧垫圈
圆螺母用止动垫圈
螺纹紧固件连接
4）螺纹紧固件的标记方法
名称 标准编号 形式与尺寸
材料 热处理 表面处理
螺纹紧固件连接
a）螺栓
标记:
螺栓 标准号 螺纹规格 × 有效长度
例:螺纹规格d=M12，公称长度L=80，性能等 级为4.8级，不进行表面处理，全螺纹，C级 的六角头螺栓：
螺栓 GB/T 5780-2000 M12×80
牙底
牙顶
小径D1、d1 中径D2、d2 大径 D、d
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
⑶ 螺纹的线数n
沿一条螺旋线形成的螺 纹叫做单线螺纹；沿两条或 两条以上在轴向等距分布的 螺旋线所形成的螺纹叫做多 线螺纹。
单线螺纹
双线螺纹
⑷ 螺距和导程
螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点 之间的轴向距离P称为螺距。
同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对 应两点之间的轴向距离Ph称为导程。
螺纹
锯齿形螺纹(B)
3° 30°
牙型为锯齿型，工作面的牙型边倾斜角 为3，非工作面的牙型边倾斜角为30。比梯 形螺纹牙根强度高。
螺纹
标准螺纹与非标准螺纹
机械设计(螺纹联接)
2.螺钉联接：被联接件之一较厚,不常拆卸 3. 双头螺柱联接：被联接件之一较厚,常拆卸 4. 紧定螺钉联接：传递较小载荷 其它：地脚螺栓联接；吊环螺栓联接；
T型槽螺栓联接
1. 普通螺栓联接
1. 铰制孔用螺栓联接
2. 双头螺柱联接
3. 螺钉联接
螺钉联接
螺钉拧入深度H:
钢或青铜 H≈d
铸铁 H=(1.25∽1.5)d
铝合金 H=(1.5 ∽2.5)d
4. 紧定螺钉联接
地脚螺栓联接 吊环螺栓联接
T形槽螺栓联接
§10—5 螺纹联接的预紧和防松
一、预紧
螺纹联接：松联接——在装配时不拧紧，只承受外 载时才受到力的作用
紧联接——在装配时需拧紧，即在承载 时，已预先受力，预紧力QP
预紧力QP——预先轴向作用力（拉力）
1.3Fa
d12 / 4
41.3 Fa 3.14 13.8352
[ ] 150MPa
Fa 17337.08N
Fa
CFR zmf
1.2 FR 2 2 0.12
FR 6934.832N
答：该螺栓联接允许传递的最大横向载荷6934.832N。
复习： 螺纹联接的类型
F
4
d02
[ ]
式中 Lmin 螺栓与孔壁挤压面最小高度；
p, 许用应力
2、受轴向工作载荷作用
分析受力和变形关系
Q == QP+ F
受力和变形关系
受力和变形关系 螺栓总垃力 Q Q'p F
螺栓总拉力： Q Q' p F
螺栓拉伸 强度条件：
2.失效形式——螺栓拉断 （静、疲劳）
T型槽螺栓联接
1. 普通螺栓联接
1. 铰制孔用螺栓联接
2. 双头螺柱联接
3. 螺钉联接
螺钉联接
螺钉拧入深度H:
钢或青铜 H≈d
铸铁 H=(1.25∽1.5)d
铝合金 H=(1.5 ∽2.5)d
4. 紧定螺钉联接
地脚螺栓联接 吊环螺栓联接
T形槽螺栓联接
§10—5 螺纹联接的预紧和防松
一、预紧
螺纹联接：松联接——在装配时不拧紧，只承受外 载时才受到力的作用
紧联接——在装配时需拧紧，即在承载 时，已预先受力，预紧力QP
预紧力QP——预先轴向作用力（拉力）
1.3Fa
d12 / 4
41.3 Fa 3.14 13.8352
[ ] 150MPa
Fa 17337.08N
Fa
CFR zmf
1.2 FR 2 2 0.12
FR 6934.832N
答：该螺栓联接允许传递的最大横向载荷6934.832N。
复习： 螺纹联接的类型
F
4
d02
[ ]
式中 Lmin 螺栓与孔壁挤压面最小高度；
p, 许用应力
2、受轴向工作载荷作用
分析受力和变形关系
Q == QP+ F
受力和变形关系
受力和变形关系 螺栓总垃力 Q Q'p F
螺栓总拉力： Q Q' p F
螺栓拉伸 强度条件：
2.失效形式——螺栓拉断 （静、疲劳）
机械设计之螺栓PPT课件
第23页/共63页
图２，拧紧—预紧状态 凸缘—压—δ2—F’ 栓杆— 拉 —δ1 →F’
Qp Qp
m
'm
b b
F Q'p
Qp Qp
Q'p
第24页/共63页
图3，加载F 后→工作状态
栓杆—继续拉— 1 1 1 1 从F' F0 F'' F ——总载
凸缘— 放松 — 2 2 2 2 从F' F'' ——残余预紧力
辗辗制制末末端端
XX bb
ll
dd
A型——有退刀槽 B型——无退刀槽
第8页/共63页
3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
dkdk nn dd
nn dd
RR t t XX
bb ll
tt RR
9900°°
ll
4）紧定螺钉 锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大 的平面，适于经常拆卸 圆柱端——压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置 轻材料和金属第薄9页板/共63页
如吊钩螺栓，工作前不拧紧，无F'， 只有工作载荷F起拉伸作用
强度条件为：
F
4
d12
[ ]
——验算用
4F
F
d1 [ ] ——设计用
d1——螺杆危险截面直径（mm） [σ]——许用拉应力 N/mm2 (MPa)
第18页/共63页
２、紧螺栓联接——工作前有预紧力Ｆ’
F'
工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下： 复合应力状态预: 紧力Ｆ’→产生拉伸应力σ
b b
F
m
'm
图２，拧紧—预紧状态 凸缘—压—δ2—F’ 栓杆— 拉 —δ1 →F’
Qp Qp
m
'm
b b
F Q'p
Qp Qp
Q'p
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图3，加载F 后→工作状态
栓杆—继续拉— 1 1 1 1 从F' F0 F'' F ——总载
凸缘— 放松 — 2 2 2 2 从F' F'' ——残余预紧力
辗辗制制末末端端
XX bb
ll
dd
A型——有退刀槽 B型——无退刀槽
第8页/共63页
3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
dkdk nn dd
nn dd
RR t t XX
bb ll
tt RR
9900°°
ll
4）紧定螺钉 锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大 的平面，适于经常拆卸 圆柱端——压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置 轻材料和金属第薄9页板/共63页
如吊钩螺栓，工作前不拧紧，无F'， 只有工作载荷F起拉伸作用
强度条件为：
F
4
d12
[ ]
——验算用
4F
F
d1 [ ] ——设计用
d1——螺杆危险截面直径（mm） [σ]——许用拉应力 N/mm2 (MPa)
第18页/共63页
２、紧螺栓联接——工作前有预紧力Ｆ’
F'
工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下： 复合应力状态预: 紧力Ｆ’→产生拉伸应力σ
b b
F
m
'm
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标准件
尺寸、结构、材料、 精度、公差配合以及 制图要求等具有统一 标准的零部件，如螺 栓、螺钉、螺母、垫 圈、铆钉、销、键等 连接件以及滚动轴承、 联轴器等部件
机械产品中使用数量 大的零部件
由专业厂按照标准进 行大批量生产，可降 低成本、保证质量和 可靠性、提高互换性
联接 联接件与被联接件的组合
工作原理：侧 壁受挤压、杆 横截面受剪承 受外载 应用：需精确 固定两被联接 件的相对位置
螺栓联接
螺纹联接的基本类型（2） 双头螺柱联接
工作原理：螺栓受拉承受外载 应用：被联接件较厚，且常拆卸处
螺纹联接的基本类型（3）
螺钉联接
工作原理：螺钉受拉承受外载 应用：一被联接件较厚，但不常拆卸处
按机械性能分10级（螺母等级低于螺栓） 常用低碳钢和中碳钢 变载、冲击用合金钢（特殊场合用有色金属）
螺纹公差和精度
公差：内螺纹 G、H
外螺纹 e、f、g、h
精度：精密 中等 一般用途 粗糙 精度要求低
螺纹联接的基本类型（1）
普通螺栓
工作原理：螺栓受拉承受外载荷 应用：被联接件不太厚的常拆卸处
受剪螺栓
结论：当 ψ≤ρ 时，滑块自锁
矩形螺纹副的受力、效率及自锁
螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动 滑块沿斜面运动
假设：1)载荷分布在中线上; 2)单面产生摩擦力
n
Rρ
v12
Ft
s =z p
F
ψ
d1 d2
d
螺旋升角
tan s z p d2 d2
拧紧力 Ft F tan(
)
拧紧力矩 T1
Ft
d2 2
螺纹联接件表面形状为螺纹 倾斜线绕在圆柱体上形成螺旋线 平面图形沿螺旋线形成螺纹
螺旋线
平面图形
螺纹的类型(1)
用途
固定螺纹 联接螺纹 测量螺纹 传动螺纹
螺纹的类型(2)
右旋螺纹：常用 左旋螺纹：特殊要求 旋向判断
(1)轴线垂直时， 右边高—右旋 左边高—左旋
(2)右手旋，前进—右旋 左手旋，前进—左旋
e sin
1
2 F
tan e
R
F’n
v12
11111
Ff
P
Fn
2
2
F
e arctan e
思考: 与平面摩擦比较？ 结率及自锁
反力 2Fn 'cos F
摩擦力 Ff 2Fn '
F cos
当量摩擦角
900-β eF
900-β
F
β
e
arctan e
arctan cos
2. 矩形螺纹和三角螺纹哪一种易自锁，宜用于联接？
第四节
引言 螺纹的种类及主要参数 螺纹副的受力分析与自锁
螺纹紧固件与螺纹联接的类型
螺纹联接的预紧与防松 螺栓联接的设计计算 螺栓组联接的设计计算 螺旋传动
常用螺纹紧固件的类型
螺栓 双头螺柱 螺钉 螺母 垫圈
标准化
常用螺纹紧固件的材料和精度
性能等级与材料
静联接
动联接
与动力
零件
构件
机构
机器
(运动副)
源组合
静联接 可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等 不可拆联接：铆接、焊接、胶接等
✓ ✓✓
第二节
引言
螺纹的种类及主要参数
螺纹副的受力分析与自锁 螺纹紧固件与螺纹联接的类型 螺纹联接的预紧与防松 螺栓联接的设计计算 螺栓组联接的设计计算 螺旋传动
螺纹的形成
斜面摩擦
Fn
滑块等速运动所需要的水平力 R ρ
v12
等速上升
平衡条件： Ft F R 0 驱动力： Ft F tan( )
Ff
Ft
ψF
等速下滑
平衡条件：Ft ' F R ' 0 维持力： Ft ' F tan( )
R’
Fn’ ρ
v12
Ff’ Ft’
自锁条件：
ψF
Ft
R
ψ+ρ F
Ft’
ψ–ρ
R’
F
当ψ≤ρ时，Ft’ ≤0，原工作阻力Ft’反向作用，作为驱动 力时，滑块才能移动
直径—强度计算直径
中径d2、D2：假想直径，牙型沟
槽宽与牙的宽度相等—效率、升 角等的计算直径
螺距P：相邻两牙轴向距离 导程S：同一条螺纹线的相邻两牙 间的轴向距离，S = nP
升角φ：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角 牙型角a ：螺纹两侧边的夹角
第三节
引言 螺纹的种类及主要参数
螺纹副的受力分析与自锁
β
拧紧力 Ft 拧紧力矩 T1
F tan( e )
Ft
d2 2
d2 F tan( 2
Fn’ β
防松力 e ) 防松力矩
β Fn’
Ft ' F tan( e )
T'
Ft
'
d2 2
d2 F tan( 2
e)
效率
Wr / Wd tan / tan(
e)
自锁条件 Ft ' F tan(
e) 0
ψ≤ρe
1. 矩形螺纹和三角螺纹哪一种效率高，宜用于传动？
公（外）螺纹与母 （内）螺纹，组合
称为螺纹联接
螺纹的类型(5)
补充（加工方法）
车削
Moving die plate
Header blank
碾制
Fixed die plate
螺纹的类型(6)
圆柱螺纹与圆锥螺纹
母体形状
圆柱螺纹的主要参数
大径d、D：最大直径—公称直径 小径d1、D1：外螺纹的危险剖面
螺旋线方向（旋向）
螺纹的类型(2)
补充（左旋螺纹应用）
自行车的左侧脚踏
船用螺旋桨
螺纹的类型(3)
单头螺纹：易自锁 多头螺纹：传动能力强
螺旋线数目
螺纹的类型(4)
轴向剖面形状（螺纹牙型）
三角形螺纹：常用于联接 矩形螺纹：用于传动 梯形螺纹：常用于传动 锯齿形螺纹：常用于传动，单向受载
螺纹的类型(5)
螺纹紧固件与螺纹联接的类型 螺纹联接的预紧与防松 螺栓联接的设计计算 螺栓组联接的设计计算 螺旋传动
螺纹副（螺旋副）的力学特性
螺纹副作为一种空间运动副，其接触面为螺旋面 螺纹在旋紧或松开过程中，螺纹之间相对移动 当螺杆和螺母之间受到轴向力Q时，拧动螺杆或
螺母，螺旋面间将产生摩擦力 螺纹副的受力决定其效率和自锁条件
d2 F tan( 2
n ψ
F
d2
防松力 Ft ' F tan( )
防松力矩 T '
Ft
'
d2 2
d2 F tan( 2
)
效率 Wr /Wd tan / tan( ) ) 自锁条件 Ft ' F tan( ) 0 ψ≤ρ
槽面摩擦
力分析
摩擦力： Ff
Fn
F
Ff
sin Fn
2
Ff
eF
当量摩擦角：
第八章
引言 螺纹的种类及主要参数 螺纹副的受力分析与自锁 螺纹紧固件与螺纹联接的类型 螺纹联接的预紧与防松 螺栓联接的设计计算 螺栓组联接的设计计算 螺旋传动
第一节
引言
螺纹的种类及主要参数 螺纹副的受力分析与自锁 螺纹紧固件与螺纹联接的类型 螺纹联接的预紧与防松 螺栓联接的设计计算 螺栓组联接的设计计算 螺旋传动