第九章 螺纹联接
机械设计螺旋传动与螺纹联接
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。
双头螺柱联接
螺钉联接
机械设计螺旋传动与螺纹联接
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。
机械设计螺旋传动与螺纹联接
二、标准螺纹联接件
六角螺母 根据厚度分为标准螺母和薄型螺母两种。制造精度分为 A、B、C三级，分别与相同级别的螺柱配合使用。
机械设计螺旋传动与螺纹联接
二、标准螺纹联接件
圆螺母与止动垫圈 圆螺母常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入 轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即 被锁紧。
机械设计螺旋传动与螺纹联接
二、标准螺纹联接件
紧定螺钉 端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的 场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度 较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中， 适用于坚定空心轴上的零件位置。
机械设计螺旋传动与螺纹联接
二、标准螺纹联接件
自攻螺钉 头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一 字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。
螺纹——一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通
过圆柱体的轴线，就得到螺纹。
d2
螺纹
加工方法：车制内外螺纹； 直径小用碾压法；内螺纹先用钻头钻出光孔，然后丝锥攻螺纹
机械设计螺旋传动与螺纹联接
二、螺纹几何参数
(1)大径d
P/2 P/2
(2) 小径 d1 (3)中径d2
d d2 d1
(4) 螺距P
机械设计9_联接及螺纹联接概述
机械设计9_联接及螺纹联接概述联接是指将机械零件或构件通过一定的方式连接起来，使其具有一定的运动功能或固定功能的过程。
机械联接主要包括常规联接和特殊联接两大类。
常规联接是指在机械设计中最基本的、最常用的联接方式，包括以下几种：键联接、轴承联接、销钉联接、螺栓联接、销轴联接和轴套联接等。
螺纹联接是常见的具有固定和分解的功能的联接形式，它通过单螺纹或多螺纹的沟槽即螺纹的互相嵌入和相互协作，实现部件或构件的紧固或拆卸。
螺纹联接具有以下几个特点：1.螺纹联接是一种传递力矩的联接方式，可以承受较大的轴向力和扭矩。
2.螺纹联接可以通过加大或减小螺纹的尺寸、改变螺纹的材料来实现不同力矩的传递要求。
3.螺纹联接具有自锁性，即连接好后，可以自动防止松动，保证联接的可靠性。
根据螺纹的设计原理和形式，螺纹联接可以分为内螺纹联接和外螺纹联接。
内螺纹联接是将一个具有螺纹的零件插入另一个具有相匹配螺纹孔的零件中，形成联接的过程。
内螺纹联接常见的形式有：螺纹螺栓、螺母联接和内螺纹套等。
螺纹螺栓是在连接件上开设有一根或多根外螺纹的连接元件，通过螺纹与内螺纹套或预制孔配合，利用螺母或其它连接件来实现联接。
螺纹螺栓分为内六角螺栓、盲孔（底孔）螺栓、沉头（法兰面）螺栓等不同的类型。
螺母联接是将一个具有螺纹孔的联接件与螺纹螺栓配合，形成联接的过程。
螺母联接主要有螺帽联接、螺钉联接和螺栓联接三种类型。
内螺纹套是将一种带有内螺纹的连接元件，嵌入在另一种材料的连接孔中，形成联接的过程。
内螺纹套常常用于金属材料内插入性能较差的材质中，以增加螺纹连接的可靠性和耐用性。
外螺纹联接是将一个具有螺纹表面的零件转入一个具有相匹配的内螺纹孔中，形成联接的过程。
常见的外螺纹联接方式有：圆柱拉削螺纹、锥面拉削螺纹、圆柱切割螺纹和锥面切割螺纹等。
不同的螺纹联接形式在实际应用中有不同的优缺点，在机械设计中需要根据具体的要求和条件来选择合适的螺纹联接方式。
特定的螺纹连接还需要考虑螺纹尺寸的设计、导纳和输出力矩的设计、螺纹的切割和创造等因素，使得螺纹联接具有良好的可靠性和实用性。
螺纹结合与公差配合
学 习 指 导 本章学习目的是了解普通螺纹互换性的特点及 其公差标准的应用。学习要求是了解普通螺纹主要 几何误差对互换性的影响；建立螺纹作用中径的概 念；通过对螺纹公差带分布的分析掌握普通螺纹公 差与配合的特点及螺纹精度的选择；了解影响机床 丝杠位移精度的因素；掌握丝杠与螺母的公差与配 合及丝杠公差在图样上的标注方法。
（5）螺纹的旋合长度和精度等级
螺纹的旋合长度分为短、中、长三种，分别用代号S、N和L表示， 其数值见表9-5
当螺纹的公差等级一定时，旋合长度越长，加工时产生螺距累积 偏差和牙型半角偏差可能越大。因此，螺纹按公差等级和旋合长度规定 了三种精度等级：精密级、中等级、粗糙级。各精度等级的应用见本章 有关内容。同一精度等级，随旋合长度的增加应降低螺纹的公差等级 （见表9-4）。
四普通螺纹的公差与配合螺纹的公差等级螺纹配合由内外螺纹公差带组合而成国家标准普通螺纹差gbt1972003将普通螺纹公差带的两个要素公差带的大小即公差等级和公差带位置即基本偏差进行标准化组成各种螺纹公教材表91螺纹公差等级摘自gbt1972003螺纹直径公差等级内螺纹小径d图93内螺纹公差带位置基本牙型图94外螺纹公差带位置在生产中为了减少螺纹刀具和量规的品种规格提高经济效益gb19781规定了内外螺纹的选用公差带见书表94
五、螺纹测量
1、综合测量
用螺纹量规检验螺纹属于综合测量。在成批生产中， 普通螺纹均采用综合量法。 综合测量是根据前面介绍的螺纹中径合格性的准则 （泰勒原则），使用螺纹量规（综合极限量规）进行测量。 螺纹量规分为“通规”和“止规”，检验时，“通规” 能顺利与工件旋合，“止规”不能旋合或不完全旋合，则螺 纹为合格。反之，“通规”不能旋合，则说明螺母过小，螺 栓过大，螺纹应返修。当“止规”能通过工件，则表示螺母 过大，螺栓过小，螺纹是废品。
螺纹连接
S S
单线螺纹
多线螺纹
细牙螺纹与粗牙螺纹的比较
螺距和螺纹深度不同
粗牙：常用于联接。
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，螺距小，螺纹深度浅，小径较大， 相同载荷下磨损快，易脱扣。
5、旋向
螺纹按旋向分类：左旋螺纹和右旋螺纹 （常见）
弹簧垫圈
弹簧垫圈 弹力保持一定压力 切口尖端逆向
弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能 使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松。
2）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用 带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等
开槽螺母 与开口销
螺母与 止动垫圈
串联钢丝
(a)正确 (b)不正确
③、矩形螺纹
特点：
牙形为正方形， =0，所以效率高，用于传动，
牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替。
④、梯形螺纹（代号：Tr GB 192-81）
特点： 2 30。比矩形螺纹效率略低。
牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母可 消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。
⑤、 锯齿形螺纹（代号：S JB 923-66）
左
右
旋
旋
螺
螺
纹
纹
二 、螺纹联接的基本类型
1、 螺栓联接
普通螺栓联接 ：螺栓和孔壁有间隙，孔的加工精度低。 横向载荷由接触面之间的摩擦力来承受。
普通螺栓联接 绞制孔螺栓联接
绞制孔螺栓联接： 靠螺栓杆受剪切和 挤压来承受横向载 荷的。螺杆与孔用 过渡配合，孔需精 制。可起定位作用。
2、双头螺柱联接
二、螺栓连接应有合理的结构
《机械设计基础》填空部分复习题
《机械设计基础》填空部分复习题第一章运动简图1、两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副，按照其接触特性，又可将它分为低副和高副。
两构件通过面接触组成的运动副称为低副；平面机构中又可将其分为回转副和移动副。
两构件通过点或直线接触组成的运动副称为高副。
2 平面机构具有确定运动的条件是自由度等于原动件个数，且自由度>0。
3、机械零件由于某种原因，不能正常工作时，称为失效。
机械零件在不发生失效的条件下，零件能安全工作的限度，称为工作能力。
4、随时间变化的应力称为变应力，具有周期性变化的变应力称为循环变应力。
按照随时间变化的情况，应力可分为静应力和变应力。
变应力可归纳为对称循环变应力、非对称循环变应力和脉动循环变应力三种基本类型。
变应力的五个基本参数是 σmax 、σmin 、σm、σa、r。
应力循环中的最小应力与最大应力之比，可用来表示变应力中应力变化的情况，通常称为变应力的循环特性r。
当r=+1表示为静应力，r=0表示为脉动应力，它的σmin=0，σm=σa=σmax/2；当r=-1表示为对称应力，它的σmax=σa；σm= 0 ；非对称循环变应力的r变化范围为-1~0和0~+1之间。
5、在变应力中，表示应力与应力循环次数之间的关系曲线称为材料的疲劳曲线。
在变应力作用下，零件的主要失效形式是疲劳破坏。
在静应力下，塑性材料的零件按不发生塑性变形条件进行强度计算，故应取材料的屈服极限作为极限应力；而脆性材料的零件按不发生断裂的条件进行计算，故应取材料的强度极限作为极限应力。
变应力下，零件的许用极限应力与零件材料的疲劳极限有关，同时还应考虑应力集中系数、尺寸__系数和表面状态系数。
6、一非对称循环变应力，其σmax=100N/mm2，σmin=-50N/mm2，计算其应力幅σa= 75N/mm2，平均应力σm=__25_N/mm2，循环特性r= -0.5。
第二章连杆机构1、铰链四杆机构中的固定件称为机架，与其用回转副直接相连接的构件称为连架杆，不与固定件相连接的构件称为连杆。
螺纹的公差配合及其测量技术(图文详解)
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图9-1 普通螺纹基本牙型
三．螺纹几何参数偏差对互换性的影响：
螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋 合性和一定的联接强度。影响螺纹互换性的主 要几何参数有五个:大径、小径、中径、螺距和 牙型半角。这几个参数在加工过程中不通可避 免地会产生一定的加工误差,不仅会影响螺纹的 旋合性、接触高度、配合松紧、还会影响联接 的可靠性,从而影响螺纹的互换性。
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Hale Waihona Puke ．普通螺纹：通常也称紧固螺纹，主要用于联接和 紧固各种机械零件。这类螺纹联接的使 用要求是可旋合性(便于装配和拆换)和 联接的可靠性。
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２．传动螺纹：
这类螺纹通常用于传递运动或动力。螺纹联 接的使用要求是传递动力的可靠性或传递位 移的准确性。
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三．螺纹几何参数偏差对互换性的影响：
内、外螺纹加工后,外螺纹的大径和小径 要分别小于内螺纹的大径和小径，才能保证 旋合性。
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三．螺纹几何参数偏差对互换性的影响：
由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作， 如果内、外螺纹的牙侧接触不均匀，就会造成 负荷分布不均，势必降低螺纹的配合均匀性和 联接强度。因此对螺纹互换性影响较大的参数 是中径、螺距和牙型半角。
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３．紧密螺纹：
这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用 要求是结合紧密，不漏水、不漏气和 不漏油。
螺纹连接
螺纹连接的防松
螺纹连接件一般采用单线普通螺纹。螺纹升角小于螺旋副的当量摩擦角。因 此，连接螺纹都能满足自锁条件。此外，拧紧以后螺母和螺栓头部等支承面 上的摩擦力也有防松作用，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接 不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷的作用下，螺旋副间的摩擦力可能 减小或瞬时消失。这种现象多次重复后，就会使连接松脱。在高温或温度变 化较大的情况下，由于螺纹连接件和被连接件的材料发生蠕变和应力松弛， 也会使连接中的预紧力和摩擦力逐渐减小，最终将导致连接失效。 螺纹连接一旦出现松脱，轻者会影响机器的正常运转，重者会造成严重 事故。因此，为了防止连接松脱，保证连接安全可靠，设计时必须采取有效 的防松措施。 防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。防松的方法， 按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副运动关系防松等。一 般说，摩擦防松简单、方便，但没有机械防松可靠。对于重要的连接，特别 是在机器内部的不易检查的连接，应采用机械防松。
螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定 连接，具有结构简单、连接可靠、装拆方 便等优点。
螺纹连接的技术要求
1）螺钉、螺栓和螺母紧固时严禁打击或使用不合适的旋具与扳手。紧固后螺钉槽、螺 母和螺钉、螺栓头部不得损伤。 2）有规定拧紧力矩要求的紧固件，应采用力矩扳手紧固，未规定拧紧力矩的螺栓， 其拧紧力可参考表58-16的规定。 3）同一零件用多个螺钉或螺栓紧固时，各螺钉或螺栓需按一定顺序逐步拧紧，如 有定位销，应从靠近定位销的螺钉或螺栓开始，见图58-9。 4) 用双螺母时，应先装薄螺母、后装厚螺母。两个螺母对顶拧紧，使螺栓在旋合 段内受拉而螺母受压，构成螺纹联接副纵向压紧；正确的安装方法为：先用规定的拧 紧力矩的80%拧紧里面的螺母，再用100%的拧紧力矩拧紧外面的螺母；里面的螺母螺 纹牙只受对顶力，其高度可以减小，一般用薄螺母；而上面的螺母用1型标准螺母；有 的为防止装错和保证下面的螺母有足够的强度，则采用两个等高的螺母（1型）。该结 构简单，防松效果好、成本低、质量大，多用于低速重载或载荷平稳的场合。 5）螺钉、螺栓和螺母拧紧后，一般螺、螺栓应露出螺母1~2个螺距。 6）螺钉、螺栓和螺母拧紧后，其支承面应与被紧固零件贴合。 7）沉头螺钉拧紧后，钉头不得高出沉孔端面。 此外，根据具体的工作状况，还可能要求达到规定的配合，螺栓、螺母不发生偏 斜或弯曲，防松装置可靠等等。
机械基础 第九章 连接零件
2.挠性联轴器
（2）有弹性元件
①弹性套柱销联轴器
靠弹性补偿径向位移、 角位移，预留C补偿轴 向位移
左 旋
右 旋
第二节 联轴器和离合器
一、联轴器 两轴轴线的相对位移
轴向位移
径向位移
角向位移
综合位移
一、联轴器
联轴器按照有无补偿两轴相对位移的能力，分为刚性 联轴器和挠性联轴器两种。
1.刚性联轴器
要求被联接两轴轴线对中性好，对机器安装精度要求高。
（1）套筒联轴器
特点：结构简单,径向尺寸小。 缺点：装拆时需轴向移动。 应用：用于载荷不大、转速不高、工作平稳、要求径向尺寸
（1）粗牙螺纹：粗牙螺纹应用最广。
（2）细牙螺纹
优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高，
缺点：不耐磨易滑扣。
应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。
P
P
P
粗牙
d
细牙 d
细牙 d
一、连接用螺纹
2.管螺纹 （牙型角α = 55˚）
（1）圆柱管螺纹：内外螺纹间无径向间隙，连接密封性较好，
常用于水、煤气和润滑油管道。
5.地脚螺栓连接
用于水泥基础中固 定各种机架。
6.吊环螺钉连接
一般装在机器外壳 上，以便于安装、拆卸 和运输时起吊。
紧定螺钉连接 地脚螺栓连接 吊环螺钉连接
三、螺纹连接件 1.螺栓 普通螺栓分小六角头和标准六角头。
普通螺栓
铰制孔螺栓
三、螺纹连接件 2.双头螺柱
A型（有退刀槽）
B型（无退刀槽）
三、螺纹连接件 3.螺钉
（2）铰制孔螺栓连接
一般用于承受横 向载荷、要求定位精 度高的场合。
《机械设计基础》第九章 螺纹联接和螺旋传动
止动垫片防松
原理：螺钉拧紧后，将双耳止动垫圈 分别向螺母和被联接件的侧面折 弯贴紧，即可将螺钉琐住。 特点：结构简单，使用方便，防松可靠。 串联钢丝防松
原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内， 将各螺钉串联起来，使其相互制动。 但需注意钢丝的穿入方向。 特点：适用于螺钉组联接，拆卸不便。
机械设计基础
对顶螺母防松 原理：两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始 终受到附加的压力和摩擦力的作用。 特点：结构简单，防松效果好，适用于低速、 平稳和重载的固定装置的联接。 尼龙圈锁紧螺母防松 原理：螺母中嵌有尼龙圈，装配后尼龙圈 内孔被胀大，箍紧螺栓。 特点：尼龙弹性好，与螺纹牙接触紧密， 摩擦大。但不宜用于频繁装拆和高温 场合。 机械设计基础
机械设计基础
弹簧垫圈防松 原理：螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的反 弹力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口 的尖端抵住螺母与被联接件的支承面也 有防松作用。 特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击 载荷作用下，防松效果较差，用于一般 的联接。 弹性带齿垫圈防松 原理：与弹簧垫圈相似。 特点：分外齿和内齿，无开口，弹力均匀， 比弹簧垫圈防松效果好。但它不宜用于 经常装拆或材料较软的被联接件。 机械设计基础
冲点防松 原理：拧紧螺母后，在内外螺纹 的旋合缝隙处用冲头冲几个 点，使其发生塑性变形，防 止螺母退出。 特点：属破坏性防松，不能重复 装拆，用于一次性联接。 胶接防松 原理：用粘合剂涂于螺纹旋合表 面，拧紧螺母后粘合剂能自 行固化，起到防松效果。 机械设计基础
9.4.3 螺栓组联接结构设计注意事项
机械设计基础
9.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率
螺纹联接与螺旋传动都要借助外螺纹和内螺纹组成螺旋副。螺旋副按牙 型不同可分为牙型角α=0（矩形螺纹）和牙型角α≠0两大类。
螺纹联接的基本类型
螺纹联接是一种常见的机械联接方式，通过螺纹的相互啮合来实现零件的连接。
以下是螺纹联接的基本类型：
内螺纹与外螺纹（螺纹对接）：这是最常见的螺纹联接类型，其中一个零件具有内螺纹，而另一个零件具有相匹配的外螺纹。
通过两个螺纹互相旋转，使其啮合，实现紧固和连接。
螺纹螺母联接：在这种类型的联接中，一个零件具有内螺纹，而另一个零件具有螺母，螺母是一个具有内螺纹的独立零件。
螺母被旋紧在具有内螺纹的零件上，通过螺纹的啮合来实现连接。
螺纹销联接：这种类型的联接使用螺纹销或螺纹销套来实现连接。
一个零件上有一个孔，内部具有内螺纹，而另一个零件上有一个螺纹销，螺纹销上有外螺纹。
螺纹销通过旋转进入具有内螺纹的零件中，以实现连接。
螺纹螺柱联接：在这种类型的联接中，一个零件上有一个具有外螺纹的螺柱，而另一个零件上有一个孔，内部具有相匹配的内螺纹。
通过旋转螺柱，使其螺纹与内螺纹啮合，从而实现连接。
这些是螺纹联接的一些基本类型，根据具体的应用需求和工作环境，可以选择适当的螺纹类型和规格，确保联接的牢固性和可靠性。
螺纹连接
Preload Tightening torque factor
二、螺纹联接的防松
Preventing unscrewing of screw joints
1. 防松的必要性 Necessity of preventing unscrewing
在静载荷下，螺纹联接能满足自锁条件：导程角小于当 量摩擦角。
§ 11-1 联接类型和螺纹联接简介
Types of the joints and screw joints
联接类型
Types of the joints
螺纹联接简介和应用
Screw joints and their applications
一、联接类型 Types of the joints
Basic assumptions基本假设 ： 1. Parts jointed are sufficiently rigid 被联接件是刚体 . 2. Deformation of the bolts is in elastic range 螺栓的变形在弹性范围内 . 3. Every bolt has the same tensile and shear rigidity 各螺栓的拉伸刚度以及剪切刚度相同 （材料、直径和长度均相同） 4. Every bolt bears the same preload 各螺栓预紧力相同
动画模拟
The bolt 1 and bolt 10 located at the biggest distance from the central axis bear the maximum force :
三、Forces in the group of shear bolts Loads are transmitted by sheared bolts and pressing each other between bolts and parts jointed 受剪螺栓组联接受力分析 受剪螺栓组联接是靠螺栓受剪以及被 联接件和螺栓之间的相互挤压传递载荷。 1. Group of shear bolts bears transverse force 受剪螺栓组联接承受横向力
机械设计基础习题集20229
机械设计基础习题集20229班级姓名学号２０１１．９绪论1．机构与机器具有的共同特征为：（1）它是若干人为实体的；（2）各实体之间具有；而机器还具有：（3）能代替人类完成有用的特征。
２．构件和零件不同：（1）零件是组成机构的单元；（2）构件是组成机构的单元。
构件可以是一个零件，也可以是多个零件的刚性组合。
第一章平面机构的运动简图及自由度一、填空题：1．两构件通过接触形成的运动副称为低副。
低副又分和2．两构件通过或接触形成的运动副称为高副。
3．构件系统成为机构的必要充分条件为构件系统的自由度F，且原动件件数构件系统的自由度数。
4．所有构件均在运动的机构称为平面机构。
5．由运动副联接组成的构件系统（A，一定，B，不一定，C，一定不）是机构。
二、分析图示机构的构件数、运动副类型和数目；计算其自由度，并指出机构中是否有复合铰链、局部自由度和虚约束？2三、绘制下图所示装置的机构简图。
三、绘制下图冲压机的机构简图，计算其自由度，并分析图示机构是否可行？3第二章平面连杆机构一、填空题：1.格拉肖夫判别式是指：铰链四杆机构中最短杆与最常杆长度之和其他两杆长度之和。
2．机构的压力角指：从动件上某点所受的方向与该点的方向所夹锐角，设计机构时注意控制最大压力角αma某许用压力角。
3．机构传动角γ指：压力角的，γ值愈愈好，理想情况γ=4．机构处于死点位置时，机构的压力角α=度。
5．在杆长不等的铰链四杆机构中，若L1=L2=L36．在杆长不等的铰链四杆机构中，若L1=L2=L3>L4，且四边长顺序铰接，则：以L4为机架时，该机构是机构；以L3为机架时，该机构是机构；以L2为机架时，该机构是机构。
7．曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件。
当从动件处于两极限位置时，（A，摇杆，B，曲柄，C，连杆）在该两位置时所夹的锐角为极位夹角。
8．曲柄摇杆机构中，当（A，曲柄，B，摇杆）为主动件，在曲柄与（A，机架，B，连杆）共线时，机构处于死点位置。
螺纹连接
§13.3 螺纹连接的设计
一、螺纹连接的预紧
1、预紧力：
大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前， 预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。
2、预紧的目的：
增强联接的可靠性和紧密性； 提高联接的刚度； 提高螺栓在变载荷下的疲劳强度。
螺栓的其他尺寸以及螺母、垫圈的尺寸均 可随之由标准选定。
松螺栓连接
强度条件为：
s Q 4Q [s ] A d12
d1
4Q
[s ]
1、普通螺栓连接 1）仅承受预紧力的紧螺栓连接
F
F
为防止相对滑动，要满足如下条件：
fQp zi Ks F Qp Ks F fzi
F
按螺旋线的数目，可分为单 线、双线、三线或多线螺纹。 单线螺纹通常用于连接，也 用于传动；双线、三线、四 线螺纹多用于传动。
（1）外径（大径）d — 螺纹的最大直径，公称直径 （2）内径（小径）d1 —螺纹的最小直径，危险截面 （3）中径 d2 — 位于大小径中间的假想圆柱直径，牙厚与牙宽
相等
串联钢丝
3. 其他方法防松（破坏螺纹副关系）
用冲头冲2~3点
涂粘合剂
1~1.5p
冲点防松法
粘合法防松
焊点法防松
三、螺纹连接的强度计算
螺栓连接的计算，通常是先根据连接的装配 情况、外载荷的大小和方向以及是否需要在外 载荷作用下补充拧紧等来确定螺栓的受力，然 后再按强度条件确定螺栓危险截面的尺寸。
3、预紧力的确定原则：
拧紧后螺纹联接件的预紧应力一般可达材料屈服极限ss的50%~ 70%。
螺纹联接设计
FR v Fn ρ F’ Fa π d2 v F
F
d2
Fa
F
S
当螺纹拧紧(滑块上升)时： Fa ----阻力，F ---- 驱动力，
滑块在F、FR 、Fa三力作用 下处于平衡状态
用螺纹密封的管螺纹
三、螺纹的主要几何参数 (1)大径d
与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重 合的假想圆柱体的直径。
P/2 P/2
P
S
(2) 小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)
相重合的假想圆柱体的直径。
(3)中径d2
(4) 螺距P
的轴向距离。
也是一个假想圆柱的直径，该 圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。
当ρ’一定时，在ψ=45˚-ρ’/2 处效率曲线有极大值。
效率 100 对于传动螺旋，一般取： η% 80 ρ’ <ψ ≤25˚
升角过大, 制造困难，且效率增高也不明显。
f ’ =tgρ’ =0.1
自锁极限
对于联接螺纹，必须取：
60 40 20
ψ≤ρ’ = 5.7˚
紧固螺纹区
0˚ 10˚ 20˚ 30˚ 40˚ 50˚
牙侧角 β
ψ
S
π d2
§9－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 螺旋副在轴向载荷Fa作用 下相对运动，可看作在中 一、矩形螺纹β= 0º 径的水平力F推动滑块(重 展开中径d2 圆柱面得一斜面. 物)沿螺纹运动 Fa ----轴向载荷 F ----水平推力 Fn ----法向反力 F’=f Fn ----摩擦力 f ----摩擦系数 FR ----总反力 定角----由材料确定 tgρ =F’/Fn =f Fn/Fn =f ρ =tg-1 f ----摩擦角
机械设计-螺纹联接
2.1 螺纹联接的基本类型
2. 螺纹联接
普通螺栓 联接
铰制孔用 螺栓联接
螺栓联接
双头螺柱联接
螺钉联接
紧定螺钉联接
2.2 常用的螺纹联接件
2. 螺纹联接
② 板牙加工 ➢ 内螺纹：① 车削加工
② 丝锥加工
1. 螺纹
车削外螺纹
车削内螺纹
1.2 螺纹的分类 按分布位置分
1. 螺纹
按螺纹旋向分
按螺纹线数分
按母体形状分
外螺纹/内螺纹
左旋/右旋
单线/双线/多线
圆柱螺纹/圆锥螺纹
1.2 螺纹的分类 按螺纹牙型分
1. 螺纹
按作用分
联接螺纹
传动螺纹
1. 螺纹
1.3 螺纹的主要参数
一个假想圆柱面的直径，其母线通过牙型上牙厚和牙间宽相等的圆柱面的直径，也称作配 合直径
螺纹相邻两个牙在中径圆柱面上对应两点的轴向距离
同一条螺旋线上的相邻两牙在中径圆柱面上对应两点的轴向距离 若螺旋线数为n，则Ph＝nP 在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角 tanΦ＝Ph/πd2＝nP/πd2 轴向剖面内螺纹牙型两侧面的夹角
测力矩扳手
力矩扳手 定力矩扳手
3. 螺纹联接的预紧和防松
3.2 螺纹联接的防松 螺纹联接防松的本质就是要防止螺旋副的相对运动。 3.2.1 摩擦防松
对顶螺母防松
弹簧垫圈防松
尼龙圈锁紧螺母防松
3. 螺纹联接的预紧和防松
3.2 螺纹联接的防松 螺纹联接防松的本质就是要防止螺旋副的相对运动。 3.2.2 机械防松
螺纹联接重难知识点
螺纹联接重点、难点及学习指导一、主要学习内容◆螺纹基础知识：类型、参数、效率、自锁、用途；◆螺纹联接的主要类型：特点、用途；◆螺栓联接的拧紧与防松：拧紧方法、防松原理；◆单个螺栓联接的强度计算：受拉紧螺栓、力—变形图、受剪螺栓、变载荷螺栓；◆螺栓组受力分析：载荷分解—受载最大螺栓—计算；◆提高螺纹联接强度的措施。
二、重难点学习指导本章重点是1) 螺栓组联接的受力分析；2) 单个螺栓联接的强度计算，主要是承受横向载荷和轴向拉伸载荷的紧螺栓联接的强度计算；3) 螺栓组联接的综合计算，主要是三种情况：①校核螺栓组联接螺栓的强度；②设计螺栓组联接螺栓的直径尺寸；③确定螺栓组联接所能承受的最大载荷。
对于一般的紧螺栓联接，在进行强度计算时，可以将总拉力增大30％以考虑拧紧时的扭转剪应力的影响。
在强度计算公式中所使用的载荷必需是计入各种影响后螺栓承受的总的载荷。
对于只承受预紧力的紧螺栓联接，这个总载荷要考虑拧紧力矩的影响，它等于预紧力的1.3倍；对于同时承受轴向工作载荷的紧螺栓联接，这个总载荷是总拉力的1.3倍。
1、螺栓组受力分析重点掌握受轴向力和横向力的螺栓组联接的受力分析。
2、 单个螺栓强度计算受剪螺栓：松联接： 受拉螺栓：仅受F ’： 紧联接：受静载荷： 受F ’和F ：受变载荷：σa 影响疲劳强度 3、 力-变形图对于受轴向载荷的受拉螺栓联接，可利用受力－变形图直观地分析、计算螺栓受力。
变形螺栓总拉力等于预紧力加上部分工作载荷，或者等于剩余预紧力加上工作载荷：三、难点、要点小结◆ 螺纹及螺纹联接件大都已标准化：设计时只需选用；◆ 螺纹副自锁与效率的关系；][4/2τπτ≤=d m F s ][p s p dh F σσ≤=][4/2σπσ≤=c d F ][4/3.12σπσ≤'=c c d F ][4/3.120σπσ≤=c c d F F c c c F F F F ⋅++'=+''=2110◆常用螺纹联接的画法；◆受拉紧螺栓联接强度计算公式中1.3的意义；◆受轴向载荷的紧联接：螺栓总拉力不等于预紧力与外载荷之和；◆对于变载荷螺栓：寿命不取决于最大拉应力；◆螺栓组设计还与螺栓的布置等相关；◆通过改善工艺、合理装配、减少应力集中等可以提高联接的静强度和疲劳强度强度。
螺纹连接及螺旋传动PPT课件
FQX FQY
ψ FQ
螺旋副的自锁条件：螺旋升角小于或等于接 触表面的摩擦角。
第31页/共92页
3.螺旋副的传动效率 W1--有用功
W2--输入功
tan
tan
第32页/共92页
二、非矩形螺纹
非矩形螺纹是指牙型斜角不等于0°的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。
Q
N/2
❖反力 ❖摩擦力 ❖当量摩擦角
第26页/共92页
锯齿形螺纹的标注
锯齿形螺纹的标注格式： 牙型代号 B、尺寸规格、导程（螺距）或螺距、旋向--公差带代号--旋合长度代 号。 单线螺纹仅标注螺距； 右旋螺纹不标注旋向。 [例]B40X14（P7）LH-8c-L 表示公称直径尺寸为40mm, 导程为14mm ， 螺距为7mm的双线左旋锯齿形螺纹（外螺纹）， 公差带代号为8e，L为长旋合长度。
第22页/共92页
GB/T 5796. 1-2005 基本牙型
第23页/共92页
梯形螺纹的标注
梯形螺纹的标注格式： 螺纹代号 --螺纹公差带代号--螺纹旋合长度代号。
梯形螺纹的螺纹代号由牙型代号和尺寸规格组成，若为右旋可 不标注，若为左旋，用“ -LH”来注明。单线梯形螺纹用“尺寸 规格X螺距”来表示，多线梯形螺纹用“尺寸规格X导程（P螺 距）”来表示。梯形螺纹公差带代号只标注中径公差带代号； 按尺寸和螺距的大小分为中等旋合长度（N）和长旋合长度 （L）。当旋合长度为N组时，不标注；当旋合长度为L组时，用 代号“-L”标注，旋合长度根据需要，可标写旋合长度数值。 [例]Tr40X7-7H 表示公称直径尺寸为40mm, 螺距为7mm的单线 右旋梯形螺纹（内螺纹），中径公差带为7H，中等旋合长度。 [例]Tr40X14（P7）LH-8e-L 表示公称直径尺寸为40mm, 导程为 14mm ，螺距为7mm的双线左旋梯形螺纹（外螺纹），中径公 差带为8e，长等旋合长度
螺纹联接受力分析ppt课件
故<50%，所以自锁螺纹的效率较低。
10
4）方牙螺纹受力分析
方牙螺纹受力的情况：
00
F 'N FN
摩擦力：
Ff F 'N f FN f
FN
F’N
11
5）三角螺纹受力分析
三角螺纹斜角
'1
2
FN
三角型楔面的法向反力：
F 'N FN
cos '1
摩擦力：
F'f
F
' N
螺旋升角 越小，力矩T就越小，越省力，但 效率 降低；
线数n 越少，则螺旋升角 越小，自锁性能 好，但效率 降低。
14
常用螺纹紧固件联接 的设计计算
FQ0
15
1、结构设计问题
螺栓紧固件设计是通过强度计算来 确定联接件中的螺栓直径尺寸。在设计 时，首先应考虑结构设计问题。 （1）布置要对称，受力要均匀； （2）不要使被联接件强度削弱太多； （3）螺母和螺栓头部支撑面应平整（凸 台、凹坑）； （4）注意扳手空间和装拆方便； （5）同一机器上的螺纹规格尽可能少。
16
2、 松螺栓联接的受力分析
以吊钩为例： 松螺栓联接
装配时，不需把螺栓拧紧， 螺栓在承受载荷前螺栓不 受力。
此时，一般按最大载 荷计算确定螺栓的直径或 校核危险截面的强度。
FQ0 FQ0
17
强度公式： FQ0
d12 4
设计公式：d1
4FQ0 mm
Mpa
FQ0
则：
Ft FQtg( )
螺纹力矩：
FR
FQ
+
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工作原理：
螺栓受拉承受外载
应用： 一被联件较厚， 但不常拆卸处
4. 紧定螺钉联接
9.2.2 标准螺纹联接件
1.螺栓、螺 柱、螺钉联 接件
2.紧定螺钉、 螺母
3.垫圈
9.3 螺纹联接的预紧和防松
9.3.1 螺栓联接的预紧
T1 — 螺纹阻力矩
T2 — 螺母支承面摩擦阻力矩
。
预紧：安装时将螺母拧紧，使联接受到一定的预紧力 拧紧目的：提高螺栓联接刚 性、紧密性、紧固性要求；以及防松， 使接合面产生摩擦力，以承受横向载荷 对于一般联接，可凭经验来 控制预紧力F0的大小，但对于重要 的联接就要严格控制其预紧力。 拧紧时扳手力矩为
外
P P P
纹 纹 纹
二、螺纹参数
d — 螺纹大径，公称直径 d1 — 螺纹小径 d2 — 螺纹中径
n — 螺纹线数 p — 螺距
s — 导程，s = np λ — 升角螺旋线的切线与 垂直于螺纹轴线的平面间 的夹角 α — 牙型角
螺纹旋向——常用右旋，特殊要求时用左旋
粗牙螺纹——一般联接 细牙螺纹——d1大、强度大、自锁性好，常用于变载 二、螺旋副的受力分析、效率和自锁 1、矩形螺纹（ α= 0o) 螺纹受力分析 F = Qtg(λ+ρ）
右螺纹
三、螺纹牙型特点和应用
联接螺纹
传动螺纹
三角形螺纹
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
矩形螺纹
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
60° 60° 60°
外 外 外 螺 螺ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ螺 纹 纹 纹
d d d d d2 d 22 d d1 d 11
梯形螺纹
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
d d d d d2 d 22 d d1 d 11
平键 半圆键 楔键 切向键
—动联接
二、普通平键的选择及计算
设计时先选择类型、尺寸，再进行校核计算 类型选择： 静联接 → 普通平键、半圆键、花键 动联接 → 导向平键、滑键 尺寸选择： 根据轴径 d 查标准，确定 b、h 根据轮毂宽度，确定键长 L 三、平键联接的校核
平键联接的失效形式：
1、工作面压溃—静联接
对于常用的单线、三角形螺纹的普通螺栓，取fv=tanv=0.15，简化 处理的=0.5,.根据第四理论，可求出当量应力e为
e 2 3 2 2 3(0.5 ) 2 1.3
因此，强度条件为：
e 1.3 [ ]
1.3F0 2 [ ] d1 4
Q
R
λ+ρ
R ρ
Nλ
v
摩擦角ρ = arctg f
F
F
λ
fN
Q πd2
d2 Qd 2 T1 F tg ( ) 2 2
螺旋副的效率
tg Qd 2tg Qs 输出功 Qd2 tg ( ) 输入功 2T 2 tg ( ) 2
由此可见， λ增加→效率提高 另一方面，当滑块等速下滑时 F = Qtg(λ -ρ）
对于B型键 l = L
对于C型键 l = L - b/2
挤压强度条件：
防止压溃— p
4T [ p ] hld MPa
用于静联接 用于动联接
3、合理确定螺栓的间距和边距，保证足够的扳手空间
4、同一分布圆上的螺栓应取偶数，便于钻孔时分度画线 5、同一螺栓组，螺栓材料、规格相同 6、螺母及螺栓头的支承面应光洁、平整
注意：对于螺栓组联接，应首先对螺栓组进行受力析，
找出受载最大的螺栓，然后对该螺栓进行强度计算。
动画演示
螺栓的排列应有合理的间距、边距。最小距离由扳手所需要的活动 空间来定
动画演示
载荷方向与螺栓轴向一致,螺栓受载 前需预紧,受载前后受力不同.螺栓内 部危险截面上同样既有拉应力,又有 扭转剪应力.
强度条件: 设计公式:
1.3F [ ] 2 d1 / 4
d1
4 1.3F [ ]
式中FS为螺栓受载后所受的轴向总拉力(N),通过受载前对螺栓的预紧,和受载 后螺栓轴向拉力的分析,可知
R
F′引起的拉应力：
F' F' 1 A d12 4
R
T1 引起的扭剪应力：τ
0.5σ
F′
2d 2 T1 2d 2 F' tg ( v ) tg ( v ) 3 2 d1 d1 d1 / 16 d1 / 4
拉、扭联合作用时，按第四强度理论：
当量拉应力：
e
2 3 2 2 3(0.5 ) 2 1.3
d1 / 4
MPa
强度条件： e 1.3 1.3F ' [ ] 2
设计式： d1
4 1.3F ' [ ] mm
预紧力F′应满足的条件？
应使接合面摩擦力大于工作载荷R 当 m =1、f = 0.15、 C = 1.2 时， 摩擦力： m f F′ ≥ C R F′ ≥ 8 R CR
3） 机械强度与性能等级关系 σBmin=100×级别 例：级别为6的螺母： σBmin=100×级别=100×6=600(Mpa)
查表时的注意 事项
螺栓组的结构设计（补充）
动画演示
目的：合理确定螺栓组的布置形式及接合面的几何形状； 使各螺栓受力均匀，便于加工、装配。 1、接合面应设计成轴对称的简单几何形状 2、合理布置螺栓，使其受力均匀
2、工作面磨损—动联接
工作表面为键的两个侧面—挤压
平键联接的校核计算：
失效形式：侧面压溃(磨损)静联接(动联接)主要失效形式 键截面剪切。
键被剪断
每个工作面的受力：
2T P d
挤压应力：
p
P P 4T kl (h / 2)l hld
l —键的工作长度；对于A型键 l = L - b
螺纹联接
键联接
可拆联接 花键联接 銷联接
联 接
成形联接 过盈联接 不可拆联接 —焊接、铆接、粘接
重点讨论—螺纹联接、键联接
§9.1 螺纹联接
一、螺纹类型 三角螺纹 螺纹牙型 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿型螺纹 单线 螺旋线数 双线 多线 螺纹旋向 普通螺纹 管螺纹 一般联接 管路联接
传递运动或传力
左螺纹
螺栓材料的许用拉应力按下式确定:
s [ ] S
式中S为安全系数 see P219的表9-7。紧联接螺栓若不控 制预紧力，则S大小与螺栓直径和载荷性质有关，此时设计螺栓 联接时，常用试算法确定S。即先预估螺栓直径，再与计算出的 螺栓直径作比较后，对S作调整和计算。
1） 螺栓的性能等级和材料
即
设计公式为
4 1.3F0 d1 [ ]
②受横向外载荷的紧螺栓联接 受力特点 载荷与螺栓轴向垂直,靠被联接件 间的摩擦力传递.螺栓受载前需预紧, 受载前后受力相同.螺栓内部危险截面 上既有轴向预紧力F0形成的拉应力, 又有因螺栓与螺纹牙面间的摩擦力矩 T1而形成的扭转剪应力
装配时要拧紧，工作载荷作用之前，螺栓已受预紧力 F′作用 F′ 螺栓受 F′和 T1 作用 F′ T1 F′ T
FS=F+ F″
F∑ = F′+ F
×
这里F为单个螺栓的轴向载荷, F″为受轴向外载荷后的残余预紧力
残余预紧力应满足下列要求：查表9-3 1）无特殊要求时 F″ =（0.2~0.6) F 2）变载作用时 F″ =（0.6~1.0) F 3）有紧密性要求时 F″ =（1.5~1.8) F
4 铰制孔用螺栓联接
T=T1+T2=KF0d
式中K为拧紧力矩系数,可查表
T可由测力矩扳手测定!
9.3.2 螺栓联接的防松 联接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、震动或 变载荷的作用下容易产生松脱现象。 螺纹联接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。 常用的防松方法: 摩擦防松
•弹簧垫圈 •对顶螺母 •带翅垫片 •尼龙圈锁紧螺母 •止动垫片
9.3 提高螺栓联接强度的措施
螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺栓强度有以下几种措施： 改善螺纹牙间的载荷分配
悬置螺母
内斜螺母
环槽螺母
减小螺栓的应力变化幅度 受变载荷作用的螺栓，其应力也在一定的幅度内变动，减小螺 栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。
减小螺栓刚度的方法
则: F' fm N
此结构，要使联接不发生 滑动，螺栓要承受8倍于 横向外载荷的预紧力。结 构笨重、不经济。因此要 避免这种结构，而采用新 结构。
F′：螺栓所受轴向预紧力 m ：结合面的数目 f ：结合面间的摩擦系数 C：可靠性系数，取1.1－1.3 R：螺栓联接所受横向工作载荷
③ 承受轴向静载荷的紧螺栓联接 受力特点
9.4.1 螺纹联接件的材料
一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、 Q235、15、35、45等 受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如15Cr、 40Cr、30CrMnSi、15CrVB等 其它对螺纹有特殊要求（如防腐、耐高温）时，应选择有特 殊性能的材料。
材料的力学性能 see P218 表9－5 一句话：一般用途：碳素钢； 重要联接：合金钢
P P P
P P P
外 外 外 螺 螺 螺 纹 纹 纹
锯齿形螺纹
30° 30° 30°
外 外 外 螺 螺 螺 纹 纹 纹
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
3° 33° °
d d d d d2 d 22 d d1 d 11
d d d d d2 d 22 d d1 d 11
P P P
外 30° 螺外 30° 螺 30° 螺
d1计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。
动画演示