第七章螺栓连接与螺旋传动
机械设计基础螺纹连接与螺旋传动(教案)
第7章螺纹连接与螺旋传动
一、教学要求
本章内容包括螺纹连接和螺旋传动两个部分，具体教学要求如下：
1）了解螺纹的基本知识，了解标准螺纹连接件和螺纹连接的基本类型、特性、标准结构、应用场合等。了解螺纹的预紧和防松。
2）掌握单个螺栓连接的强度计算。会进行螺栓的受力分析，正确理解强度计算公式中各参数的含义，合理选择材料和确定许用应力。
3）掌握螺栓组连接的设计方法。
（1）了解螺栓组结构设计的原则。
（2）掌握4种典型螺栓组受力分析，学会确定出螺栓组中受力最大的螺栓受力情况。
4）了解提高螺栓连接强度的措施。
5）了解螺旋传动的类型、特点及应用。
二、重点、难点
重点：1）单个螺栓连接的强度计算，尤其是承受轴向静载荷的紧螺栓连接的强度计算。
2）螺栓组连接的结构设计，四种典型受力情况下螺栓组连接的受力分析。
难点：1）承受轴向静载荷的紧螺栓连接中的力与变形关系，确定FΣ值。
2）受旋转力矩、倾翻力矩的底板螺栓组连接的受力分析。
三、教学安排
四、教学思路设计
本章主要内容包括两个部分：第一部分为螺栓连接，是本章着重讨论的部分；第二部分为螺旋传动，仅作概念性介绍。
从螺纹连接的基本知识（参数、类型、标准代号），开始讨论其连接的预紧与防松。根据连接的工作情况得出松螺栓连接与紧螺栓连接二大类。在不同工作情况下，可得出不同失效形式和受力分析。首先讨论单个螺栓连接的设计计算，然后分析螺栓组连接的设计计算，即求出螺栓组中受力最大的螺栓及结构设计。
第7章第1讲
一、讲授时注意几点
1. 7.1 螺纹连接的基本知识
这节内容要注意三点：
（1）右、左旋螺纹判别必须绝对正确。
高职机械设计基础-螺纹连接与螺旋传动
罗定职业技术学院 二、螺栓组的受力分析 受力分析的目的是找出受力最大的螺栓，求其所 受力的大小和方向，利用公式校核螺栓强度或求出 螺栓直径，确定螺栓尺寸。螺栓组的其余螺栓可按 受力最大螺栓的直径选取。分析时有4点假设: （1）被连接件不变形； （2）各螺栓材料、尺寸和拧紧力均相同； （3）受力后材料变形（应变）在弹性范围内； （4）接合面型心与螺栓组型心重合，受力后接合面 仍为平面。
[ ] p :螺栓或孔壁材料中较弱者的许用挤压应力（N/mm2）
[ ] ：螺栓材料的许用切应力（N/mm2）
机电工程系 模具教研室
罗定职业技术学院
§7-4 螺栓组的连接设计和受力分析
一、螺栓组连接的结构设计
（1）接合面设计成轴 对称的几何形 状，使接合面受 力均匀。
（2）螺栓均匀布置， 远离螺栓组的几何中 心。圆周上的螺栓数 宜采用3、4、6、 8、12等，便于加工 时分度、画线。
z
L2i
i 1
Lmax—距回转轴线O-O最远
距离（mm）；
Li—第i个螺栓离回转轴线O-
O的距离。
Fmax出现在第1、10号螺栓。
机电工程系 模具教研室
静连接
可拆连接
—装拆方便，装拆不损伤连接 中的任何零件。如螺纹连 接、键连接、销连接
不可拆连接 —在拆开连接时会损坏连接
（永久连接）机电工程系中焊模的接具教零、研件铆室 或接使、用黏性接能。如
高职《机械设计基础》螺纹联接与螺旋传动习题含答案
学号：班级：姓名：
螺纹联接与螺旋传动
一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）
1普通平键联结的主要用途是使轴与轮毂之间。
A沿轴向固定并传递轴向力B沿轴向可作相对滑动并具有导向作用
C沿周向固定并传递转矩D安装与拆卸方便
2键的剖面尺寸通常是根据按标准选择。
A 传递转矩的大小
B 传递功率的大小
C 轮毂的长度D轴的直径
3键的长度主要是根据来选择。
A传递转矩的大小B轮毂的长度C轴的直径
4 能够构成紧键联结的两种键是。
A 楔键和半圆键B平键和切向键C半圆键和切向键D楔键和切向键
5 楔键和，两者的接触面都具有1：100的斜度。
A轴上键槽的底面B轮毂上键槽的底面C键槽的侧面
6 楔键联结的主要缺点是。
A键的斜面加工困难B键安装时易损坏
C键装入键槽后，在轮毂中产生初应力D轴和轴上的零件对中性差
7切向键联结的斜度是做在上。
A轮毂键槽的底面B轴的键槽底面(3)一对键的接触面(4)键的侧面
8 平键联结如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔。
A 90º
B 120º
C 135º
D 180º
9半圆键联结的主要优点是。
A对轴的强度削弱较轻B 键槽的应力集中较小C 工艺性好，安装方便
10 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。
A. 好
B. 差
C. 相同
D. 不一定
11 用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。
A. 牙根强度高，自锁性能好
B. 传动效率高
C. 防振性能好
D. 自锁性能差
12 用于薄壁零件连接的螺纹，应采用。
A. 三角形细牙螺纹
《机械设计基础》7_螺纹连接
b、螺母的性能等级：
4，5，6，8，9，10，12
螺母性能等级表示可与该螺母相配最高性能等级螺栓抗拉强度的1/100
例 ： 螺 母 材 料 性 能 等 4， 相 配 螺 栓 最 高 抗 拉 度 为 级 强 B a 100 4 100 400Mpa
7.3 单个螺栓联接的强度计算
T=T1+T2=KF0d
式中K为拧紧力矩系数,可查表 一般也可取为0.2。 预紧力控制方法： ⑴采用测力矩扳手 ⑵采用定力矩扳手 ⑶测螺栓伸长量
7.2 螺纹联接的预紧和防松
二、螺纹联接的防松
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。 螺纹联接放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 机械防松: •开口销 •带翅垫片 •止动垫片 •对顶螺母 •尼龙圈锁紧螺母
（1） 普通螺栓连接
fF0mz K f FRS
F0 K f FRS fm z
式中： f —接合面间摩擦系数 m —接合面数 Kf —考虑摩擦系数不稳定及靠摩擦传力有时不可靠而引入的 可靠性系数 一般Kf =1.1~1.3
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
(2) 用绞制孔螺栓连接 单个螺栓受力
7.1 螺纹联接的基本知识
六、螺旋机构的效率与自锁
1、螺旋机构的效率
第七章螺旋传动
左、右旋螺纹的判别方法是将螺纹轴线竖直，右边 牙高则为右旋螺纹，左边牙高则为左旋螺纹。
（3）按螺纹的线数分
单线螺纹和多线螺纹。 单线螺纹是沿一条螺旋线形成的螺纹； 多线螺纹是沿两条或两条以上的螺旋线形成的螺纹， 该螺旋线沿轴向等距分布
单线、双线、多线螺纹
单线螺纹用于连接螺纹，多线螺纹用于传动螺纹
（4）按螺纹牙型分
（3）中径（D2,d2）
螺纹中径是一个假想圆柱的直径，该该圆柱母线通 过牙型上沟槽和凸起宽度相等处。 螺纹大径（公称直径）确定后，螺纹小径和中径可 通过公式计算或查表得出其大小。
其中P—螺距,H—原始三角形高
（4）螺距（P）
螺距是相邻两牙中径线上对应点之间的轴向距离。 （5）导程（Ph） 导程是指同一条螺旋线上相邻两牙中径线上对应点 之间的轴向距离，与螺距的关系是： Ph =nP；单线螺纹n=1，螺距等于导程 （6）牙型角（α） 牙型角是指螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角，普通 螺纹牙型角为60°。螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线 垂直平面间的夹角称为牙侧角，理论上普通螺纹 牙侧角相等且等于牙型角的一半。
（3）旋合长度代号
螺纹旋合长度是指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线 方向相互结合部分的长度，有短旋合长度、中等 旋合长度和长旋合长度三组，分别用代号S、N、L 表示,使用中等旋合长度不标注其代号
例:
M12—5g6g—S M12—6H—L
机械设计螺旋传动与螺纹联接
机械设计螺旋传动与螺纹联接
引言
螺旋传动和螺纹联接是机械设计中常见的两个概念。螺旋传动是指通过螺旋齿轮或蜗杆传递力和运动的机械传动方式，而螺纹联接则是指通过螺纹连接来实现两个工件的固定或拆卸。本文将对机械设计中螺旋传动和螺纹联接的原理、特点和应用进行详细介绍。
螺旋传动
原理
螺旋传动是一种通过螺旋齿轮或蜗杆将输入轴的运动转化为输出轴的运动的机械传动方式。螺旋齿轮传动是通过螺旋形状的齿来传递力和运动，而蜗杆传动则是通过蜗杆和蜗轮的配合来实现传动。
特点
螺旋传动具有以下特点：
1.能够传递较大的力矩和轴向力；
2.传动效率高，传动比准确；
3.传动平稳，噪音低，运动精度高；
4.适用于大功率、大速比的传动。
应用
螺旋传动在机械设计中有广泛的应用，常见的应用包括：
1.工程机械领域，如挖掘机、起重机等的行走、转动传动；
2.机床领域，如数控机床的进给系统、主轴传动等；
3.冶金、石油、化工等工业领域的设备传动。
螺纹联接
原理
螺纹联接是通过螺纹连接来实现两个工件的固定或拆卸。螺纹是一种具有螺旋纹形的连接方式，通常由螺纹孔和螺纹柱两部分组成。
特点
螺纹联接具有以下特点：
1.能够承受较大的拉力和剪力；
2.连接可靠，安全性高；
3.配合精度要求高，需保持良好的配合状态才能实现联接或
拆卸。
应用
螺纹联接在机械设计中被广泛应用，常见的应用包括：
1.螺钉和螺母的连接，如螺栓连接；
2.各类机械和设备的组装，如汽车发动机的各个部件的联接；
3.管道连接，如常见的水管、气管的螺纹连接。
螺旋传动与螺纹联接的比较
螺旋传动和螺纹联接虽然都是通过螺纹形状来实现传动或连接，但
螺纹连接和螺旋传动
细 牙 螺距P 0.35 0.5 1.25, 1 0.75 1.5, 1.25 0.5
1.5, 1
2, 1.5, 1
注：括号内的公称直径为第二系列
机械设计
梯形螺纹基本尺寸
P
R1
30˚
mm
内螺纹
R2
ac
d D2 d2 d3
外螺纹
标记示例：Tr48×8
(梯形螺纹，直径48，螺距8)
D1 D4
H4
R2
ac
T1 ——克服螺纹副相对转动的阻力矩；
T2 ——克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩； fc ——摩擦因子。 无润滑时取 fc =0.15 rf ——支撑面摩擦半径 P69
T d0
Fa
简化公式 T ≈ 0.2 F0 d
适用于M10M-64的粗牙螺纹， f’=0.15, fc=0.15,
机械设计
预紧力控制方法: 通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定的， 重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。 (1)凭手感经验 (2)测力矩扳手 (3)定力矩扳手 P69 (4)测定伸长量
粗 牙 中径 D2 d2 2.675 3.545 3.545 5.350 7.188 9.026 10.863 12.701 14.701 16.376 18.376 20.376 22.052 25.052 27.727
小径 D2 d2 2.459 3.242 4.134 4.918 6.647 8.376 10.106 11.835 13.835 15.294 17.294 19.294 20.752 23.752 26.211
螺纹连接和螺旋传动
26
控制拧紧力矩的方法
冲击扳手
测力矩扳手
27
定力矩扳手
（二）防松
< (自锁) + 预紧后摩擦力→防止松动 • 静载荷：
冲击、振动、变载荷下 温度变化较大时
螺旋副摩擦力Ff减小或瞬时消失
松动
• 螺纹连接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动
• 螺纹连接防松的方法按工作原理可分为: 1 摩擦防松 2 锁住防松 3 其它：破坏螺纹副关系（铆冲、粘接、焊接）
55
13.如下图所示，a、b、c三种螺纹联接，依次为____联接。
（1）螺栓、螺柱、螺钉（2）螺钉、螺柱、螺栓 （3）螺柱、螺钉、螺栓 （4）螺栓、螺钉、螺柱 （5）螺钉、螺柱、螺栓 （6）螺柱、螺栓、螺钉
56
14. 为什么大多数螺纹连接都要拧紧？拧紧力矩要克服哪些力矩？ 答：为提高联接刚性、紧密性和防松能力以及提高螺栓在变载荷下的疲劳强度，因此 大多数螺纹联接都要拧紧。 拧紧力矩要克服螺纹副力矩和螺母底面的摩擦阻力矩。 15、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座或 凸台其目的是 。 A、避免螺栓受附加弯曲应力作用 C、为安置防松装置 A、在被联接件间加橡胶垫片 C、采用精制螺栓 B、便于安装 D、为避免螺栓受拉力过大 。 B、增大螺栓长度 D、加防松装置
螺旋千斤顶
45
位移方向判定：左右手定则
机械基础螺纹连接与螺旋传动的PPT教案
2、普通螺纹指（A）。 A、三角形螺纹 B、梯形螺纹 C、矩形螺纹
3、梯形螺纹广泛应用于螺旋（A）中。 A、传动 B、连接 C、微调机构
4、台虎钳上螺杆螺纹采用的是（A）。 A、梯形螺纹 B、锯齿形螺纹 C、矩形螺纹
3300°° 1155°°
，应用时带翅垫圈内舌嵌入 轴槽中，外舌嵌入圆螺母的
3300°°
bb
330m0°m°
槽内，螺母即被锁紧
第31页/共59页
tt dd D1D1
d1d1 d2d2
7）垫圈
DD
112200°C°C1 1
bb
HH
平平垫垫圈圈
斜斜垫垫圈圈
hh
dd0 D0 D1 1
3300°°
bb
3300°°
1有一双头螺纹，螺距为2mm ，导程是多少毫米？ 2细牙螺纹、粗牙螺纹哪个的自锁性好？ 3 请解释螺纹标记：M12 –5g6g 与 M12x1-7H的含义。
作业 2：
1、 螺纹连接有哪几种基本类型？ 2、 螺栓连接用在什么场合？
作业3：
1、 螺纹连接为什么要防松？防松的方法有哪几种? 2 、常用的螺纹连接件有哪些？
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
螺纹连接和螺纹转动
（2）粗、细螺纹特点、适用范围
粗牙螺纹： 应用最广。
细牙螺纹： 升角小，小径大，自锁性能好，强 度高，但不耐磨损，易滑扣，用于 薄壁零件、受动载荷的联接和微调 机构的调整。
粗牙螺纹
细牙螺纹
2、管螺纹
管螺纹广泛用于水、汽、油管路联接中。
管螺纹种类：
管螺纹除普通细牙螺纹外，还有60º、55º的圆柱 管螺纹和60º、55º的圆锥管螺纹。
管螺纹公称直径是管子的公称通径。
二、梯形（双向）和锯齿形（单向）螺纹
梯形螺纹与锯齿形螺纹一般用于传动，效率高。
它们的牙侧角比三角形螺纹小的多，可以减少摩擦和 提高效率。
梯形螺纹牙侧角=15º 效率比锯齿形螺纹低。
锯齿形螺纹牙侧角=3º。 锯齿形螺纹只能用于承 受单向轴向载荷。
螺纹牙形：三角形、矩形、梯形、锯齿形等
不可拆联接 —在拆开联接时会损坏联接 中的零件或使用性能。如焊
（永久性联接） 接、铆接、粘接
§5—1 螺纹主要参数
一、螺纹线、螺纹、螺纹副 二、螺纹分类 三、螺纹的主要几何参数
一、螺纹线、螺纹、螺纹副
1、螺纹线：将一倾斜角为Ψ 的直线绕在圆柱 体上便形成一条螺旋线。
2、螺纹：取一个平面图形沿螺旋线运动并使 平面始终通过圆柱体轴线就 得到螺纹。若改变平面图形 的形状，可得到三角形、梯 形、锯齿形、矩形螺纹。
2. 举起重物的驱动力矩 3. 总效率。
螺纹联接与传动
第七章 螺纹联接与传动
（一）教学要求：
掌握螺纹和螺纹联接的基本知识、螺栓组联接的结构设计原则和受力分析；掌握单个螺栓联接的强度计算理论和方法，以及螺纹联接的预紧与防松措施；熟练掌握提高螺纹联接强度的各种措施。
（二）重点难点：
1、掌握单个螺栓联接的强度计算理论和方法
2、掌握螺纹联接的预紧与防松措施
（三）教学手段与方式：
课堂讲授，实物模型、课件演示、课堂练习
（四）建议学时：6
（五）教学内容：
由于使用、结构、制造、装配、运输等原因，机器中有相当多的零件需要彼此联接。 联接分为：⎩⎨
⎧—运动副。—形式做相互运动的动联接：能按一定运动
运动。相互固定，不能做相互静联接：被联接件之间
本课程所讲“联接”通常主要是指“静联接”。
联接的类型：
⎪⎪⎪⎪⎪
⎪
⎩
⎪
⎪⎪⎪⎪
⎪
⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧往失效。结构是粘接的。热时往—如飞机机翼的蜂窝状—粘接——焊接劳强度。于提高疲就停止扩展，所以有利—裂纹遇到铆钉孔后，—铆接不可拆联接—介于两者之间
—过盈联接轮毂联接）弹性环联接等（常用与用与轮毂联接）键、花键、销联接（常螺纹联接可拆联接
可拆联接：是指联接拆开时，不破坏联接中的零件。重新安装后，可以继续使用。 不可拆联接：是指拆开时，要破坏联接中的零件，不能继续使用的联接。 本章主要讨论螺纹联接的构造，计算和设计。
第一节 螺纹连接的基本知识
一、 螺纹的主要参数 螺纹分为⎩⎨⎧内螺纹
外螺纹 分为⎩⎨
⎧圆锥螺纹
圆柱螺纹
等
λ主要参数有：⎪⎪⎪⎪⎪
⎪⎪⎪
⎩
⎪
⎪⎪⎪⎪
⎪⎪⎪
⎨⎧==22211 tg 10n .9nP S S .8P
机械设计基础(机工版)教案：螺纹连接及螺旋传动
章
节名称螺纹连接及螺旋传动
授
课
形
式
讲授
课
时
3
班
级
电气、机电
教
学
目
的
了解螺纹的应用和分类、代号
教学重点1、了解螺纹及主要参数；
2、机械制造常用螺纹及螺纹联接的基本类型
3、提高螺栓联接强度的措施
4、螺旋传动的类型、特点及应用
教
学难点1、螺纹联接的预紧和防松手段
2、螺栓联接的强度计算与校核
辅
助
手
段
模型或多媒体辅助
教学过程及说明;
★教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）
螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。
螺旋传动:利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置.
一、螺纹的形成
二、螺纹的类型
1、按线数分
在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，
称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双
线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。
2、按螺旋线绕行方向
按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。
通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。
3、位置分
螺纹有外螺纹和内螺纹之分。在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。
三、螺纹的主要参数
螺纹的主要参数：
(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。标准规定大径为螺纹的公称直径。
第七章 螺纹连接与螺旋传动
接第四强度理论：
σe = σ 2 + 3τ 2 ≈1.3σ
∴ 强度条件为：
式中：QP ——预紧力（N） T1 ——螺纹摩擦力矩，起扭剪作用，又称螺纹扭 矩，N.mm 1.3——系数将外载荷提高30%，以考虑螺纹力矩对 螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的复合应力 状态简化为纯拉伸来处理，大大简化了计算手 续，故又称简化计算法
7.1.1 螺纹的类型
按螺纹在轴向剖面内的形状，分为矩形螺纹、三角形螺纹、 按螺纹在轴向剖面内的形状，分为矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹及锯齿 形螺纹。 形螺纹。
按螺纹旋线绕行的方向，分为右旋螺纹和左旋螺纹。只有在特殊需要时，才采用 按螺纹旋线绕行的方向，分为右旋螺纹和左旋螺纹。只有在特殊需要时， 左螺纹。比如煤汔罐等危险设备中使用的螺纹。 左螺纹。比如煤汔罐等危险设备中使用的螺纹。
σs——材料屈服极限Mpa n ——安全系数
2、紧螺栓联接 （1）只受预紧力的紧螺栓连接
工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下： 复合应力状态: 预紧力QP→产生拉伸应力σ
Qp
螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ
Qp σ= 1 2 πd1 4
d2 tg( +ϕv ) ψ Π 2d Q 2 τ= = = tg( +ϕv ) 2 ⋅ P ψ 1 W dP π d 2 T πd13 1 16 4 Q 当M10 ~ M 6 ≈ 0.48 P = 0.48σ (或0.5σ ) π 2 d1 4
螺纹连接与螺旋传动
螺栓杆的剪切强度条件及螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
式中：F-----单个螺栓承受的横向载荷(N)； d0------螺栓杆的直径(mm)； m-----螺栓受剪切面的个数； [τ]-----螺栓的许用剪应力(MPa)； δmin-----被联接件孔壁的最小轴向长度(mm)，取 δmin≈1.25d0； [σ]p-----螺栓或孔壁材料的许用挤压应力(MPa),见表；材料 不同时取最弱者。
当以力矩M拧紧螺母是，相当与滑块在驱动力P作 用下克服阻力Q沿斜面等速上升。
当拧松螺母时，相当与滑块在力P’作用下下滑。
6.2螺纹连接的基本知识
6.2.1 常用螺纹的类型 常用螺纹的类型主要有普通螺纹、 管螺纹、 圆锥 螺纹、 矩形螺纹、 梯形螺纹、 锯齿形螺纹等, 前三种主 要用于连接, 后三种主要用于传动。 起连接作用的螺纹称 为连接螺纹, 起传动作用的螺纹称为传动螺纹。 标准螺纹 的基本尺寸可查阅有关标准。
螺栓连接
双头螺柱连接
螺钉连接
6.2.4螺纹连接的基本类型
表6-1
6.2.4螺纹连接的基本类型
表6-1
螺纹连接件实物
6.3螺纹连接的预紧与放松 6.3.1螺纹连接的预紧 一般螺纹连接在装配时都必须拧紧, 使连接 件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。 预紧的目的是增大连接的 紧密性、 可靠性和防松能力。 拧紧时, 用扳手施加拧紧力矩M, 以克服螺 纹副中的阻力矩M1和螺母支承面上的摩擦阻力矩 M2, 故拧紧力矩 (12 - 1) M=M1+M2
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第7章螺纹联接与螺旋传动
【教学要求】
掌握螺纹联接的类型、预紧和防松、螺栓组联接的设计计算，并能根据已知条件合理地选用螺栓联接。
【教学的重点与难点】
重点：单个螺栓联接的设计计算
难点：螺栓组联接的设计计算
【教学内容】
7.1螺纹联接的基本知识
7.2螺纹联接的预紧与防松
7.3单个螺栓联接的强度计算
7.4螺栓组联接的结构设计
7.5滑动螺旋传动简介
7.6滚动螺旋传动简介
【学习内容】
为了便于机器的制造、安装、维护和运输，在机器和设备的各零、部件间广泛采用各种联接。联接分为可拆联接和不可拆联接两类。不损坏联接中的任一零件就可将被联接件拆开的联接称为可拆联接，这类联接经多次装拆无损于使用性能，如螺纹联接、键联接和销联接等。不可拆联接是指至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如焊接、铆接和粘接等。
螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者把需要相对固定在一起的零件用螺纹零件联接起来，作为紧固联接件用，这种联接称为螺纹联接；后者利用螺纹零件实现把回转运动变为直线运动的传动，称为螺旋传动，则作为传动件用。
本章主要讨论螺纹联接的结构、计算和设计，重点介绍单个螺栓联接的强度计算。
螺纹联接是可拆联接，结构简单、拆卸方便、联接可靠，且多数螺纹联接件已标准化、生产效率高、成本低廉，因而得到广泛采用。
7.1 螺纹联接的基本知识
为使机器制造、安装、调整、维修和运输、减重、省科、降成、提高效率、等等必须采用各种方式联接成整体，才能实现上述要求。因此一个出色的设计者应了解联接的种类、特点和应用，熟悉联接设计的准则。掌握好设计的方法。联接——近代机械设计（机器设计）中最感兴趣的课题之一，也是近一些年来，发明创造最多的。
在通用机械中，联接件占总零件数的20~50%。如Boeng’s 747中有250万
个紧固联接件
联接：
静联接——被联接件间不充许产生相对运动
①不可折联接：铆、焊、介于可折不可折之间，胶（粘）接等
②可折联接：螺纹、键、花键、销、成型而联接等
动联接——被联接零件间可产生相对运动——各种运动副联接
7.1.1 螺纹的类型
1、螺纹按牙型分类：
三角形（普通螺纹）、管螺纹—联接螺纹
矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹—传动螺纹
三角形螺纹：粗牙螺纹—用于联接
细牙螺纹—自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等
2、螺纹按位置分类：
内螺纹—在圆柱孔的内表面形成的螺纹
外螺纹—在圆柱孔的外表面形成的螺纹
根据螺旋线绕行方向分类：左旋、右旋
根据螺旋线头数分类：单头螺纹（n=1）—用于联接
双头螺纹（n=2）
多线螺纹（n≥2）—用于传动
7.1.2 螺纹的主要参数
1）外径d（大径）（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径——亦称公称直径
2）内径（小径）d1(D1)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径，在强度计算中作危险剖面的计算直径
3）中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径d2≈0.5(d+d1)
4）螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离
5）导程（S ）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离
6）线数n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n ≤4 螺距、导程、线数之间关系：L=nP
7）螺旋升角ψ——在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。
22/d nP arctg
d arctgL ππψ==
8）牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
9）牙型斜角β——螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角。对称牙
型
2α
β=
各种螺纹（除矩形螺纹）的主要几何尺寸可查阅有关标准——公称尺寸为螺纹外径对管螺纹近似等于管子的内径
7.1.3 常用螺纹的特点及应用
如图所示，螺纹按其牙型角可分为三角螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹。
三角螺纹主要用于联接；矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。用于联接的三角螺纹又有普通螺纹，英制螺纹以及用于管路系统联接的圆柱螺纹，即管螺纹。在上述各种螺纹中，除矩形螺纹外，均已标准化。普通螺纹的螺距和基本尺寸见表。
常用螺纹的比较（管螺纹除外类似于三角形）
名称三角梯形锯齿矩形
剖面形
状
结构特
点牙型角α牙型倾角β正三角形
α=60°
β=30°
等腰梯形
α=30°
β=15°
不等腰梯形
α=30°
β=3°
正方形
α=0°
β=0°
当量摩擦系数-fv Fv=f/cosβ=1.155f fv=1.035f fv=1.001f fv=f
53
6
1'
︒
=
=-fv
tg
v
ϕ55
5
cos
1'
︒
=
=-
β
ϕ
f
tg
v
74
5'
︒
=
v
ϕ错误！链接无效。
7.1.4 螺纹联接的基本类型
合理选择螺纹联接需要了解螺纹联接类型的特点及应用场合。正确选用联接类型,熟悉常用连接件的有关国家标准是设计螺纹联接所必须掌握的基本知识。
螺纹联接是由带螺纹的零件，即螺纹紧固件和被联接件组成