第16章螺纹联接设计新
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第16章螺纹联接设计新
§16-1 螺纹的主要参数及类型 §16-2 螺旋副的分析、效率和自锁 §16-3 螺纹联接和螺纹联接件 §16-4 螺栓联接的强度计算 §16-5 螺纹联接的结构设计
第16章螺纹联接设计新
*. 螺纹连接——用螺纹联接件（螺栓，螺钉）将两个以上 零件联成一体。
螺母
联接件 垫圈
d
外螺纹
矩形螺纹
15º外螺纹 第16章梯螺纹形联螺接设纹计新
30º 3º 外螺纹 锯齿形螺纹
按螺纹线 数分类
单线螺纹—— Z=1，效率低，自锁性好，易加工 双线螺纹——Z=2，效率较Z=1 高 三线螺纹——Z=3，效率高，自锁性差，难加工
单线螺纹
双线螺纹
第16章螺纹联接设计新
三线螺纹
三. 螺纹的主要参数——以Fra Baidu bibliotek柱普通外（内）螺纹为例来说明
tan(
+
r)
1
2d
效率： W W 1 2第 16F 2 章Q 螺P T 纹h联 接F 设Q 计F 新Q d 2d t2a t( a+ nr n )ta t( a+ nr n )
2）松脱螺母时——相当于滑块沿斜面等速下降
当滑块在FQ作用下沿斜面等速下 降时，滑块上的摩擦力Ff沿斜面向上， 斜面对滑块的总反力FR与FQ之间夹角
为λ-ρ，由力三角形可的水平力：
Ft FQta n(r)
3）螺旋副的自锁条件
FR FRn
ρ
FQFt
λ
FR
λ-ρ FQ
Ft
由松脱螺母时的水平力计算式可知，若λ≤ρ，则Ft为负值。表明要使
滑块在FQ作用下沿斜面等速下滑，必须加一反方向的水平力Ft，否则不论FQ力有 多大，滑块都不会在其作用下自行下滑，即螺母不会在轴向载荷FQ作用下自行松 脱——此现象称为自锁。
第16章螺纹联接设计新
二、螺旋副的受力关系、效率和自锁
（一） 矩形螺纹副（牙型角α=0°）的受力关系及效率
1）拧紧螺母时——相当相当于滑块沿斜面等速上升运动
FR FRn
FR
Ft ρ
v
FQ
λ+ρ
λ Ff FQ Ft
FQ
Ft
Ft 水平力: Ft FQ tan( + r)
拧紧力矩: T Ft
1
2d
FQ
1 .大径d：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的圆柱直径，规定为螺纹的公
称直径（管螺纹除外）。
2 .小径d1：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相相切圆柱体直径。在强度计算中
常用作危险截面的计算直径。
3 .中径d2：处于大径和小径之间的一个假想圆柱的直径，在该圆柱的母线
上螺纹牙厚度与牙槽宽度相等。
4 .螺距P ： 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
螺杆
螺母
第16章螺纹联接设计新
内螺纹 外螺纹
d
d2 d1
d
d2 d1
d
d2 d1
按螺纹牙的牙型分类:
普通螺纹—— 牙型角α=60º，当量摩擦系数较大，自锁性能 好，主要用于连接。
圆柱管螺纹—牙型角α=55º，用于压力p≤1.57MPa的管子连接
p 内螺纹
p
内螺纹 圆
普
柱
通
管
螺
螺
纹
d
d2
d1
30º外螺纹
内螺纹 α
λ
γ
d1 d2
d
外螺纹
P Ph 7264513..牙...小 升螺导大中型径角距程径角dλPPd1αh：2：：：上：外与相角处螺螺边梯螺在、外邻，于旋纹与形纹螺内螺两大通线上螺在螺牙纹螺纹牙径常的任纹强纹厚轴纹牙在和用切一轴度等度线的底中小中线点线计对与平最或径径径与沿的算称牙面大内线之处垂第螺垂中牙槽内直螺1上间的直6旋线常型章宽螺径纹对的升于螺线间用，度纹，牙应纹一角螺绕的作γ相牙联为顶两个λ纹一夹危接等两螺相=点设假表轴周角险α。侧纹重计/间想示线2所称截新面。的合的圆。的移为面的公的轴柱其平过牙的夹称假向的计面轴型计角直想距直算间向斜算α径圆离径式的距角直（柱。。，为夹离γ径管上螺在：。。。螺面纹该Pt对a纹的h牙圆=n于除直型z柱P三外径的。的角）。侧母P形dh线2、
外螺纹 纹
矩形螺纹——牙型角α=0º，当量摩擦系数小，效率高，用于传动
梯形螺纹——牙型角α=30º，牙根强度高，效率较高，易保证加工精度，广泛 用于传动。
锯齿形螺纹—牙型斜角两边不相等，工作面β=3º,非工作面β= 30º，效率较三
角形螺纹高，只能用于单向传动。
p 内螺纹
p 内螺纹
p 内螺纹
d2
d1
5 .导程Ph ：螺纹上任一点沿螺旋线绕一周所移过轴向距离。Ph= zP。
6 .升角λ ：螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹 tan Ph
角，通常用中径处的升角λ表示。其计算式为：
d 2
7 .牙型角α：在螺纹轴线平面内螺纹牙两侧面的夹角α 。螺纹牙型的侧
边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角γ 。对于三角形、 梯形螺纹等对称牙型，γ =α/2。
水平 ：F t力 F Qt a( n+rV)
拧紧：力 TF 矩 t d 22F Qt a( n+rV)d 22
效率：
tan
tan(+rV
)
FRn
矩形螺纹副
FQ
F'Rn γ
非矩形螺旋副的自锁条件： ρ λ第≤16章螺v 纹联接设计新
非矩形螺纹副
§16-2 螺纹联接
一. 螺纹联接的基本类型 一）螺栓联接 —— 螺栓联接是利用螺栓穿过被联接件的孔，拧上螺
πd2 二． 常用螺纹类型
ph
按螺纹绕行 左旋螺纹——自右下方向左上
方向分类
方绕行的螺纹
右旋螺纹——自左下方向右上
方绕行的螺纹
第16章螺纹联接设计新
左旋
d2 右旋
按螺纹牙的 公制螺纹 mm 度量衡分类 英制螺纹 扣 / in 按螺纹牙分 外螺纹——在圆柱外表面上形成的螺纹，如螺栓、 螺钉 的表面分类 内螺纹——在圆柱空内壁上形成的螺纹，如螺母
螺栓
被联接件
p D
*. 本章的主要内容 1. 螺纹类型及主要参数;螺纹联接的主要类型、特点及应用; 2 . 螺旋副的受力、效率及自锁,预紧和防松; 3 . 螺栓的强度计算; 4 . 螺栓组的结构设计. 第16章螺纹联接设计新
§16-1 螺纹的主要参数及类型
一. 螺纹形成原理
将一倾斜角为λ的直线绕 在圆柱体上就形成一条螺旋线 。取一平面图形使其沿螺旋线 运动，该平面图形在空间的轨 迹即为螺纹。
螺旋副的自锁条件： λ≤ρ
第16章螺纹联接设计新
（二） 非矩形螺纹副（牙型角α≠0°）的受力关系及效率 FQ
1）矩形螺纹： FRn= FQ Ff=FRnf= FQ f
摩擦角ρ=arctanf
2）非矩形螺纹： F'Rn = FQ/cosγ Ff= F'Rn f= FQ f /cosγ= FQ fv
摩擦角ρv=arctanfv
§16-1 螺纹的主要参数及类型 §16-2 螺旋副的分析、效率和自锁 §16-3 螺纹联接和螺纹联接件 §16-4 螺栓联接的强度计算 §16-5 螺纹联接的结构设计
第16章螺纹联接设计新
*. 螺纹连接——用螺纹联接件（螺栓，螺钉）将两个以上 零件联成一体。
螺母
联接件 垫圈
d
外螺纹
矩形螺纹
15º外螺纹 第16章梯螺纹形联螺接设纹计新
30º 3º 外螺纹 锯齿形螺纹
按螺纹线 数分类
单线螺纹—— Z=1，效率低，自锁性好，易加工 双线螺纹——Z=2，效率较Z=1 高 三线螺纹——Z=3，效率高，自锁性差，难加工
单线螺纹
双线螺纹
第16章螺纹联接设计新
三线螺纹
三. 螺纹的主要参数——以Fra Baidu bibliotek柱普通外（内）螺纹为例来说明
tan(
+
r)
1
2d
效率： W W 1 2第 16F 2 章Q 螺P T 纹h联 接F 设Q 计F 新Q d 2d t2a t( a+ nr n )ta t( a+ nr n )
2）松脱螺母时——相当于滑块沿斜面等速下降
当滑块在FQ作用下沿斜面等速下 降时，滑块上的摩擦力Ff沿斜面向上， 斜面对滑块的总反力FR与FQ之间夹角
为λ-ρ，由力三角形可的水平力：
Ft FQta n(r)
3）螺旋副的自锁条件
FR FRn
ρ
FQFt
λ
FR
λ-ρ FQ
Ft
由松脱螺母时的水平力计算式可知，若λ≤ρ，则Ft为负值。表明要使
滑块在FQ作用下沿斜面等速下滑，必须加一反方向的水平力Ft，否则不论FQ力有 多大，滑块都不会在其作用下自行下滑，即螺母不会在轴向载荷FQ作用下自行松 脱——此现象称为自锁。
第16章螺纹联接设计新
二、螺旋副的受力关系、效率和自锁
（一） 矩形螺纹副（牙型角α=0°）的受力关系及效率
1）拧紧螺母时——相当相当于滑块沿斜面等速上升运动
FR FRn
FR
Ft ρ
v
FQ
λ+ρ
λ Ff FQ Ft
FQ
Ft
Ft 水平力: Ft FQ tan( + r)
拧紧力矩: T Ft
1
2d
FQ
1 .大径d：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的圆柱直径，规定为螺纹的公
称直径（管螺纹除外）。
2 .小径d1：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相相切圆柱体直径。在强度计算中
常用作危险截面的计算直径。
3 .中径d2：处于大径和小径之间的一个假想圆柱的直径，在该圆柱的母线
上螺纹牙厚度与牙槽宽度相等。
4 .螺距P ： 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
螺杆
螺母
第16章螺纹联接设计新
内螺纹 外螺纹
d
d2 d1
d
d2 d1
d
d2 d1
按螺纹牙的牙型分类:
普通螺纹—— 牙型角α=60º，当量摩擦系数较大，自锁性能 好，主要用于连接。
圆柱管螺纹—牙型角α=55º，用于压力p≤1.57MPa的管子连接
p 内螺纹
p
内螺纹 圆
普
柱
通
管
螺
螺
纹
d
d2
d1
30º外螺纹
内螺纹 α
λ
γ
d1 d2
d
外螺纹
P Ph 7264513..牙...小 升螺导大中型径角距程径角dλPPd1αh：2：：：上：外与相角处螺螺边梯螺在、外邻，于旋纹与形纹螺内螺两大通线上螺在螺牙纹螺纹牙径常的任纹强纹厚轴纹牙在和用切一轴度等度线的底中小中线点线计对与平最或径径径与沿的算称牙面大内线之处垂第螺垂中牙槽内直螺1上间的直6旋线常型章宽螺径纹对的升于螺线间用，度纹，牙应纹一角螺绕的作γ相牙联为顶两个λ纹一夹危接等两螺相=点设假表轴周角险α。侧纹重计/间想示线2所称截新面。的合的圆。的移为面的公的轴柱其平过牙的夹称假向的计面轴型计角直想距直算间向斜算α径圆离径式的距角直（柱。。，为夹离γ径管上螺在：。。。螺面纹该Pt对a纹的h牙圆=n于除直型z柱P三外径的。的角）。侧母P形dh线2、
外螺纹 纹
矩形螺纹——牙型角α=0º，当量摩擦系数小，效率高，用于传动
梯形螺纹——牙型角α=30º，牙根强度高，效率较高，易保证加工精度，广泛 用于传动。
锯齿形螺纹—牙型斜角两边不相等，工作面β=3º,非工作面β= 30º，效率较三
角形螺纹高，只能用于单向传动。
p 内螺纹
p 内螺纹
p 内螺纹
d2
d1
5 .导程Ph ：螺纹上任一点沿螺旋线绕一周所移过轴向距离。Ph= zP。
6 .升角λ ：螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹 tan Ph
角，通常用中径处的升角λ表示。其计算式为：
d 2
7 .牙型角α：在螺纹轴线平面内螺纹牙两侧面的夹角α 。螺纹牙型的侧
边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角γ 。对于三角形、 梯形螺纹等对称牙型，γ =α/2。
水平 ：F t力 F Qt a( n+rV)
拧紧：力 TF 矩 t d 22F Qt a( n+rV)d 22
效率：
tan
tan(+rV
)
FRn
矩形螺纹副
FQ
F'Rn γ
非矩形螺旋副的自锁条件： ρ λ第≤16章螺v 纹联接设计新
非矩形螺纹副
§16-2 螺纹联接
一. 螺纹联接的基本类型 一）螺栓联接 —— 螺栓联接是利用螺栓穿过被联接件的孔，拧上螺
πd2 二． 常用螺纹类型
ph
按螺纹绕行 左旋螺纹——自右下方向左上
方向分类
方绕行的螺纹
右旋螺纹——自左下方向右上
方绕行的螺纹
第16章螺纹联接设计新
左旋
d2 右旋
按螺纹牙的 公制螺纹 mm 度量衡分类 英制螺纹 扣 / in 按螺纹牙分 外螺纹——在圆柱外表面上形成的螺纹，如螺栓、 螺钉 的表面分类 内螺纹——在圆柱空内壁上形成的螺纹，如螺母
螺栓
被联接件
p D
*. 本章的主要内容 1. 螺纹类型及主要参数;螺纹联接的主要类型、特点及应用; 2 . 螺旋副的受力、效率及自锁,预紧和防松; 3 . 螺栓的强度计算; 4 . 螺栓组的结构设计. 第16章螺纹联接设计新
§16-1 螺纹的主要参数及类型
一. 螺纹形成原理
将一倾斜角为λ的直线绕 在圆柱体上就形成一条螺旋线 。取一平面图形使其沿螺旋线 运动，该平面图形在空间的轨 迹即为螺纹。
螺旋副的自锁条件： λ≤ρ
第16章螺纹联接设计新
（二） 非矩形螺纹副（牙型角α≠0°）的受力关系及效率 FQ
1）矩形螺纹： FRn= FQ Ff=FRnf= FQ f
摩擦角ρ=arctanf
2）非矩形螺纹： F'Rn = FQ/cosγ Ff= F'Rn f= FQ f /cosγ= FQ fv
摩擦角ρv=arctanfv