机械设计第8章：螺纹连接——课件PPT
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机械设计基础课件06-04螺纹连接的结构设计
6.4 螺纹连接的结构设计
螺纹连接与螺旋传动
螺栓组连接结构设计的主要目的，在于合理地确定连接接合面的几何形状和螺栓的布置形式， 力求各螺栓和连接接合面间受力均匀，便于加工和装配。
1. 连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形、环形、矩形、框形、 三角形等，这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和连接接合 面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。
6.4 螺纹连接的结构设计
4. 对于压力容器等紧密性要求较高的重要连接，螺栓的间距有要求。
螺纹连接与螺旋传动
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6.4 螺纹连接的结构设计
螺纹连接与螺旋传动
5.分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。 同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。
6.避免螺栓承受附加的弯曲载荷。对于在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或 沉头座。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈等。
2.螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向 上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使 螺栓的位置适当靠近连接接合面的边缘，以减小螺栓的受力。
6.4 螺纹连接的结构设计
螺纹连接与螺旋传动
3. 螺栓排列应有合理的间距和边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最 小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
螺纹连接与螺旋传动
螺栓组连接结构设计的主要目的，在于合理地确定连接接合面的几何形状和螺栓的布置形式， 力求各螺栓和连接接合面间受力均匀，便于加工和装配。
1. 连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形、环形、矩形、框形、 三角形等，这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和连接接合 面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。
6.4 螺纹连接的结构设计
4. 对于压力容器等紧密性要求较高的重要连接，螺栓的间距有要求。
螺纹连接与螺旋传动
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6.4 螺纹连接的结构设计
螺纹连接与螺旋传动
5.分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。 同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。
6.避免螺栓承受附加的弯曲载荷。对于在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或 沉头座。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈等。
2.螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向 上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使 螺栓的位置适当靠近连接接合面的边缘，以减小螺栓的受力。
6.4 螺纹连接的结构设计
螺纹连接与螺旋传动
3. 螺栓排列应有合理的间距和边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最 小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
螺纹连接(机械设计课件)(高等教学)
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34
螺纹升角y－－螺
旋线的切线与垂直 于螺纹轴线的平面 间的夹角。
tany S nP
πd2 πd2
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35
联接的分类和意义
静联接 动联接
可拆联接(螺纹联接、键联接） 不可拆联接（铆接、焊接、胶接）
联接的选择（根据使用要求与经济要求来选择、
根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和 尺寸等）
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1
螺纹联接和螺旋传动
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2
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
第六章 螺纹联接和螺旋传动
§6-1 螺 纹
§6-2 螺纹联接的类型和标准联接件
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
牙底
牙顶
小径 大径
牙顶
牙底
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26
螺纹的中径：
一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通 过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
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
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27
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。
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15
螺纹
机械基础螺纹连接与螺旋传动的课件ppt
动精度高、寿命长等优点，但结构复杂、成本高。
静压螺旋传动
03
以静压摩擦为主要传动方式的螺旋传动。具有传动效率高、承
载能力大、传动精度高等优点，但结构复杂、成本高。
螺旋传动的运动学原理
螺旋传动的运动学方程
描述了螺旋传动的位移、速度、加速度等运动学特性。通过 求解方程，可以得到螺旋传动的运动规律。
螺旋传动的角速度与转速关系
3
根据使用要求，需要对螺纹进行优化设计，如 增加螺纹高度、改变牙型等。
02
螺旋传动的基本原理
螺旋传动的类型与特点
滑动螺旋传动
01
以滑动摩擦为主要传动方式的螺旋传动。具有结构简单、传动
精度高、传动距离长等优点，但易磨损、效率低。
滚动螺旋传动
02
以滚动摩擦为主要传动方式的螺旋传动。具有传动效率高、传
中径（D2）
在大径和小径之间的假想圆柱直径。
线数（n）
形成螺纹的螺旋线的数目。
螺距（P）
相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
导程（Ph）
同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴 向距离。
螺纹的强度与设计
1
螺纹的强度取决于牙型、材料、加工精度、使 用条件等因素。
2
设计时需要考虑螺纹的耐磨性、耐腐蚀性、抗 拉强度等因素。
案例二：起重机吊臂的螺纹连接设计
螺纹连接设计简介解析PPT课件
第5页/共80页
概述
2.螺纹连接结构
⑴常用螺纹连接结构形式
Case 1 通过螺栓和螺母将相关结构连接， 其中螺栓和螺母一般均为标准件。
螺母 被连接结构
螺栓
• 为确保螺栓结构的强度，必须保证螺母的 内螺纹完全啮合。在考虑尺寸公差前提下， 一般设定螺栓紧固后外螺纹露出长度为 1→2个完整螺牙。
• 螺母的高度分为标准型、薄型和加厚型三 种，一般采用标准型螺母。因空间限制场 合可采用薄型螺母，但紧固力矩应适当减 小。厚型螺母有助于提高螺纹的承载能力， 在一些强调连接强度的场合采用。
部规范。 • 三角形螺纹本身不具备密封作用，在需要密封的场合，应考虑单独的密
封结构或采用管螺纹/锥面螺纹。
第2页/共80页
概述
⑶三角形螺纹规 格
• 粗牙螺纹——应用于一般场合，螺纹承载能力小， 自锁能力较差，但锁附方便。
• 细牙螺纹——螺纹承载能力大，自锁能力强，但 锁附较不方便，应用于重要部位。
• 为保证内螺纹的承载能力，应设定足够的 内螺纹深度。
螺栓 被连接结构 内螺纹加工在结构件上
内螺纹材质 钢
铸铁 铝合金 粉末冶金
第7页/共80页
螺纹长度L/螺纹外径D 0.80以上 (目标值1.0) 1.0以上 (目标值1.25) 1.25以上 (目标值1.5) 1.25以上 (目标值1.5)
第8章 连接
Hale Waihona Puke Baidu
手册P51-52
适用于被连接件之一太厚且不经常拆装的场合 。
一. 螺栓连接的基本类型 4. 紧定螺钉连接
一. 螺栓连接的基本类型 4. 紧定螺钉连接
主要尺寸关系
紧定螺 钉连接
d =( 0.2～0.3 )d0 当力和转矩大时取较大值
螺钉的末端顶住零件的表面或顶入该零件凹坑中 将零件固定。它可以传递不大的轴向力或转矩。
（3）.强度条件 将螺栓所受拉应力增大30% 以考虑扭转切应力的影响 强度条件为：
1.3Fa [ ] 2 d1 4
注意：1.3—考虑扭转切应力 的影响系数。
设计公式为：
5.2 Fa d1 [ ]
（4）.减载装置 当 K=1.2、f=0.15、m=1、 z=1时
KF Fa 8F mzf
二. 紧螺栓连接的强度计算 1.受横向载荷的紧螺栓连接 连接原理
拧紧螺栓，使被连接件 间表面产生压力Fa，从而 使连接件接合面间产生摩 擦力承受横向载荷。
(1) .螺栓预紧力Fa 摩擦力≥横向载荷
mzfFa KF
式中：m—被连接件接合面数目； z —螺栓的个数； K—可靠性系数； K =1.1～1.３ 则每个螺栓应加的预紧力Fa为
KF Fa F0 mzf
（2）.螺栓应力分析 a）预紧力引起的拉应力：
手册P51-52
适用于被连接件之一太厚且不经常拆装的场合 。
一. 螺栓连接的基本类型 4. 紧定螺钉连接
一. 螺栓连接的基本类型 4. 紧定螺钉连接
主要尺寸关系
紧定螺 钉连接
d =( 0.2～0.3 )d0 当力和转矩大时取较大值
螺钉的末端顶住零件的表面或顶入该零件凹坑中 将零件固定。它可以传递不大的轴向力或转矩。
（3）.强度条件 将螺栓所受拉应力增大30% 以考虑扭转切应力的影响 强度条件为：
1.3Fa [ ] 2 d1 4
注意：1.3—考虑扭转切应力 的影响系数。
设计公式为：
5.2 Fa d1 [ ]
（4）.减载装置 当 K=1.2、f=0.15、m=1、 z=1时
KF Fa 8F mzf
二. 紧螺栓连接的强度计算 1.受横向载荷的紧螺栓连接 连接原理
拧紧螺栓，使被连接件 间表面产生压力Fa，从而 使连接件接合面间产生摩 擦力承受横向载荷。
(1) .螺栓预紧力Fa 摩擦力≥横向载荷
mzfFa KF
式中：m—被连接件接合面数目； z —螺栓的个数； K—可靠性系数； K =1.1～1.３ 则每个螺栓应加的预紧力Fa为
KF Fa F0 mzf
（2）.螺栓应力分析 a）预紧力引起的拉应力：
螺纹连接PPT学习教案
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
第63页/共124页
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。
内螺纹
外螺纹
第4页/共124页
按螺纹旋向分：左旋螺纹、右旋螺纹
右旋螺纹: 正扣(常用)
左旋螺纹: 反扣
左旋
第5页/共124页
右旋(常用)
按用途分：联接螺纹、传动螺纹
联接螺纹
传动螺纹
连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接； 传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。
第6页/共124页
第15页/共124页
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
机械制图_螺纹连接(PPT57页)
例： M20×2LH－5g6g－S
普通螺纹 大径d＝20 螺距P2 (细牙)
左旋
短旋合长度 顶径公差带代号 中径公差带代号
注在大径尺寸线上
M12-5g6g-S
M20-7H
内螺纹
2. 55°非密封管螺纹
右旋省略左旋时注LH
牙型特征代号 尺寸代号 公差等级代号—旋向
G
外螺纹公差等级A、B
例: G1/2A—LH
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
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
3、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
4、 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。
机械设计课件-螺纹连接与螺旋传动
注：1）打滑总是发生在小轮上。
应力分析
2）对于V带传动，各式中的 应换为当量摩擦因数 v 。
v
sin
2
cos
2
V带传动比平带传动产生的摩擦力大，承载能力大。
二、带传动的应力分析
在工作中，带所受的应力有：
1）紧边拉应力：
1
F1 A
；
松边拉应力： 2
F2 A
2）离心拉应力：
§7-2 带传动的工作情况分析
两个名词： （1）包角 1 ，2 （2）中心距 a
一、受力分析
F0
F0
2
1
F0 F0
a
带传动尚未工作时，带所受的
尚未工作状态
拉力称为张紧力，用 F0 表示。 带传动工作时，一边拉紧，称
为紧边；另一边放松，称为松边。
设带的总长度不变，则
松边拉力
F2 υ F2
n1
n2
F1－F0＝F0－F2 即： F1 ＋F2＝2F0
主动
F1
（1） 紧边拉力
F1
工作状态
从动
受力分析1
带传动的工作情况分析
有效拉力
F ＝F1－ F2
（2）
有效拉力 F（N）的大小取决于所传递的功率 P（kW）。
即
1000P Fe υ
《机械设计基础》第八章 键联接和销联接
键联接 销联接 螺纹联接 小过盈联接 可拆联接：
不可拆联接： 焊接 铆接 粘接 大过盈联接
8.2 键连接的类型
键是一种标准零件，通常用来实现轴与轴上零件之间的周向 固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动 的导向。 键联接根据装配时是否预紧，可分为松键联接和紧键联接。 8.2.1 松键联接 松键联接依靠键与键槽侧面的挤 压来传递转矩。键的上表面与轮毂上 的键槽底部之间留有间隙，键不会影 响轴与轮毂的同心精度。
机械设计基础
8.5.2 销联接的强度计算 安全销是安全装置中的重要元件，在机器过载时应当 被剪断，否则不起安全保护作用。因此，安全销的直径应 按照过载时被剪断的强度条件来确定。设计安全销的联接 结构时，应当考虑销被剪断后不易飞出和易于更换；为避 免销被剪断时损坏孔壁，可在销孔内加销套。
销联接的强度计算公式
花键联接的计算与平键联接的计算相似，首先选择键的类型，查出标准尺 寸，再做强度校核。花键的受力情况也和平键类似，其可能的失效形式为：齿 面被压溃（静联接）或过度磨损（动联接），因此只对联接进行挤压强度或耐 磨性计算。
花键的强度条件为： 静联接
2T ≤ P p＝ kzldmh
动联接
2T ≤ P P＝ kzldmh
8.4 花 键 联 接
8.4.1 花键联接特点 花键联接是由带键齿的花键轴（外花键）和带键齿槽的轮毂 （内花键）组成，工作面是齿侧面，可用于静连接或动连接。此 联接在结构上可以近似看成多个均布的平键连接。
机械设计螺纹连接PPT精品医学课件
1、受横向载荷的螺栓组连接
特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载垂直于螺栓
轴线、防滑
普 通 螺 栓 ——受拉伸作用
铰制孔螺栓——受横向载荷剪切、挤压作用。
单个螺栓所承受的横向载荷相等
F=F/z
F0
Ks FΣ fzi
2、受转矩的螺栓组连接
（1）圆形接合面：单个螺栓所受横向载荷 F T
（2）矩形接合面
主要内容 螺纹连接
1、螺纹及螺纹连接的基本知识。 2、螺栓组连接的设计，包括单个螺栓连接的 预紧、强度计算、螺栓组结构设计、受力分析 及提高连接强度的措施等。
螺纹及螺纹连接的基本知识
§1 螺纹
(1)螺纹的形成
(2)螺纹的类型
按牙型: ➢三角形螺纹、 管螺纹 ——连接螺纹 ➢矩形、梯形、 锯齿形螺纹 ——传动螺纹
(3)螺纹的主要参数
Ph=nP
7）螺旋升角 ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋
线轴线的平面的夹角
arc tan Ph arc tan nP
d2
d2
8）牙型角 ——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
9）接触高度h——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度
(4) 螺纹副的受力关系、效率和自锁
❖螺纹副受力分析 (a) 滑块等速上升时的受力分析
(b) 滑块等速下降时的受力分析
由《机械原理》可知，拧紧螺母时，可看作推动重物沿 螺纹表面运动。将螺纹沿中径处展开，滑块代表螺母， 螺母和螺杆间的运动可视为滑块在斜面上运动。
螺纹连接(机械设计课件)
A－A
（7）螺纹连接的画法
A
A
旋入深度
画图要点：
★ 大径线和大径线对齐；小径线和小径线 对齐。
★ 旋合部分按外螺纹画；其余部分按各自 的规定画。
按不剖画
内、外螺纹剖面线方向相反
为什么？
画图步骤：
★ 画外螺纹
★ 确定内螺纹的端面位置
★ 画内螺纹及其余部分投影
大径线画粗实线
倒角圆不画
螺纹连接(机械设计课件)
联接的分类和意义
静联接
动联接
可拆联接(螺纹联接、键联接）
不可拆联接（铆接、焊接、胶接）
联接的选择（根据使用要求与经济要求来选择、根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和尺寸等）
联接的设计要求
1．强度条件（等强度条件）
2．经济性
3．刚度条件或紧密性条件
螺纹联接和螺旋传动
H2
d
螺钉联接
螺钉联接
多用于受力不大且不需要经常拆卸的场合
t
bm
l
梯形螺纹(Tr)
30°
螺 纹
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。
锯齿形螺纹(B)
30°
3°
螺 纹
以上的螺纹有些只要标注牙型代号，就能分辨出螺纹种类，称为标准螺纹。 有些螺纹，必须画出牙型才能加工，例如方牙螺纹，称为非标准螺纹。
机械设计基础之机械设计-第8章：螺纹连接
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
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
⏹标准件是机械产品中使用数量大的零部件
⏹标准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 与动力 源组合 零件 构件 机构 机器
静联接 动联接
(运动副) 静联接 动联接（运动副） 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 联接
联接件与被联接件的组合
✓ ✓ ✓
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
⏹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) 螺旋线方向（旋向）
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
螺纹的类型(2) 补充（左旋螺纹应用）
高职机械设计基础》螺纹连接与螺旋传动PPT课件
c1/(c1c2)——螺栓的相对刚度。
24
螺栓相对刚度，其大小和连接的材料、结构形 式、尺寸大小及载荷作用方式等有关。一般设计时钢 制被连接件可取：金属垫（或无垫）0.2～0.3、皮革 垫0.7、铜皮石棉垫0.8、橡胶垫0.9；一般当工作拉 力F无变化时，螺栓受载变形后的剩余预紧力F”= （0.2 ～ 0.6）F，当F有变化时， F”=（0.6 ～1.0） F；对要求紧密性的螺栓连接，取F”=（1.5 ～1.8） F。
R max
Tr max
z
ri2
i 1
圆形接合面，单个螺栓所受的横向载荷R=T/Zr
T—扭矩（N.mm），
r—分布圆半径。
39
罗定职业技术学院 4.受倾覆（纵向）力矩螺栓组连接 特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺 栓。 受力最大单个螺栓的工作载荷Fmax （N）
Fmax
ML max
z
承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加的作 用力称为预紧力。
一般螺纹连接在装配的时候都必须拧紧，以增强连 接的可靠性、紧密性和防松能力。
对于一般连接，可凭经验来控制预紧力的大小，但 对于重要的连接就要严格控制其预紧力。
15
罗定职业技术学院 二、螺纹连接的防松
连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、振动、变载 荷下或温度变化过大时容易产生松脱现象。
《螺纹连接件的装配》PPT课件
三、螺纹联接的基本类型和常用螺纹联接件
螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺 柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接四种，它 们的结构、特点及应用见表3—3.
常用的螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、紧定 螺钉、螺母、垫圈等。这些零件的结构和尺 寸都已标准化，并由专门工厂生产，设计时 可根据标准选用。螺纹联接件的结构特点和 应用场合可查阅有关手册。
（3）中径就是一个假想圆柱的直径。该圆柱的 母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。外 螺纹用d2表示，内螺纹用D2表示。
（4）螺距是相邻两牙在中径线上对应两点间的 轴向距离，用P表示。
（5）导程就是同一螺旋线上的相邻两 牙在中径线上对应两点间的轴向距离， 用Ph表示。对于单线螺纹，Ph=P,对于 线数n为的多线螺纹，则Ph=nP.
Tr40×14（P7）—LH—7e——表示公称 直径为40㎜，导程为14㎜（螺距为7㎜） 的左旋梯形螺纹（外螺纹），中径公差 带代号为7 e，中等旋合长度。
B40×7—7A——表示公称直径为40 ㎜，螺距为7㎜的锯齿形螺纹 (内螺纹)， 中径公差带代号7A，中等旋合长度。
B40×14（P7）—LH—8c—L——表示公 称直径为40㎜，导程为14㎜（螺距为7 ㎜）的左旋锯齿形螺纹 (外螺纹)，中径 公差带代号8c，长旋合长度。
另一端拧入螺纹 内，然后扳动上面 的一个螺母，即可 将双头螺柱拧紧在 螺纹孔内。
机械设计基础课件第8章联接
第8 章
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8
联接
机械制造中常用的螺纹 普通螺纹联接 螺旋副的受力分析、自锁条件及效率 螺纹联接的预紧、防松及结构设计 螺栓联接的强度计算 滑动螺旋简介 键联接 花键和销联接
8.1
机械制造中常用的螺纹
8.1.1 螺纹的形成 把一锐角为ψ 的直角三角形绕到一直径 为d的圆柱上，绕时底边与圆柱底边重合， 则斜边就在圆柱体上形成一条空间螺旋线。
(b) (b)
8.2.2
常用螺纹联接件
1、螺栓
2、双头螺柱 3、螺钉、紧定螺钉 4、螺母 5、垫圈
普通螺栓联接动画
8.3.3
螺纹副自锁的条件
螺纹副的自锁条件为：螺旋升角不 大于当量摩擦角。即：
v
式中 ：
v arctan fv
影响效率和自锁性能的几何原因：
1.线数越多，螺距越大，升角越大 ，效率越高 。
tan tan( v )
2.升角越大，自锁性能越差 。 3.在螺旋传动中，应采用多线、大螺距的螺纹，以提高 传动效率。 4.在螺纹联接中，应采用单线、小螺距的螺纹，以提高 自锁性能。
5.牙型斜角越大，则当量摩擦角越大，效率越 低，自锁性能越好，所以在螺旋传动中，为了提 高效率，采用牙型斜角小的螺纹，如矩形螺纹、 梯形螺纹、锯齿形螺纹。 6.在螺纹联接中，为了提高自锁性能，应采用 牙型斜角大的螺纹，如三角形螺纹。
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8
联接
机械制造中常用的螺纹 普通螺纹联接 螺旋副的受力分析、自锁条件及效率 螺纹联接的预紧、防松及结构设计 螺栓联接的强度计算 滑动螺旋简介 键联接 花键和销联接
8.1
机械制造中常用的螺纹
8.1.1 螺纹的形成 把一锐角为ψ 的直角三角形绕到一直径 为d的圆柱上，绕时底边与圆柱底边重合， 则斜边就在圆柱体上形成一条空间螺旋线。
(b) (b)
8.2.2
常用螺纹联接件
1、螺栓
2、双头螺柱 3、螺钉、紧定螺钉 4、螺母 5、垫圈
普通螺栓联接动画
8.3.3
螺纹副自锁的条件
螺纹副的自锁条件为：螺旋升角不 大于当量摩擦角。即：
v
式中 ：
v arctan fv
影响效率和自锁性能的几何原因：
1.线数越多，螺距越大，升角越大 ，效率越高 。
tan tan( v )
2.升角越大，自锁性能越差 。 3.在螺旋传动中，应采用多线、大螺距的螺纹，以提高 传动效率。 4.在螺纹联接中，应采用单线、小螺距的螺纹，以提高 自锁性能。
5.牙型斜角越大，则当量摩擦角越大，效率越 低，自锁性能越好，所以在螺旋传动中，为了提 高效率，采用牙型斜角小的螺纹，如矩形螺纹、 梯形螺纹、锯齿形螺纹。 6.在螺纹联接中，为了提高自锁性能，应采用 牙型斜角大的螺纹，如三角形螺纹。
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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
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
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？ 结论：槽面的摩擦力大于平面的摩擦力
三角螺纹副的受力、效率及自锁
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
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
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
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
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
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？
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
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
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
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)
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
Hale Waihona Puke BaidueF
当量摩擦角：
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
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
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
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
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
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？ 结论：槽面的摩擦力大于平面的摩擦力
三角螺纹副的受力、效率及自锁
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
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
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
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
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
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？
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
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
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
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)
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
Hale Waihona Puke BaidueF
当量摩擦角：
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
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
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