第16章螺纹联接设计新
第16章螺纹联接设计新资料
F/2
强度计算
螺栓受预紧力F′和摩擦力 矩T的双重作用。
拉应力：
F
d12 /
4
[
]
FR
d F'
FR
d0
F'
切应力： T1
分母为抗剪截面系数
WT
来自百度文库
T1
d13 /
16
Ftan( ')
d13 /16
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。
螺旋副的自锁条件： λ ≤ρ
（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
水平力摩：擦F角t ρFvQ=taarnctanfVv
拧紧力矩：
T Ft
d2 2
FQ
tan
V
d2 2
效率：
tan
tan V
F'
第十六章 单个螺栓连接的强度计算解读
ca
设计式：
1.3F 1.3 [ ] MPa 2 d1 / 4
4 1.3F [ ]
根据计算所得 的 d1 ，查标准 确定螺栓的公 称直径 d
d1
mm
上式中系数“1.3”的含义是什么？
普通螺栓联接承受横向载荷时，螺栓可按纯拉伸强度计算，但需将拉伸应力 增大30%，以考虑扭剪应力的影响
16-3 单个螺栓连接的强度计算
一、失效形式和原因 3、设计计算准则与思路
受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度 受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度
1、松螺栓连接：
—装配时不拧紧，无预紧力 F'
螺栓所受拉力
=
工作载荷 F
危险截面的强度条件：
s F F MPa [ ] 1.2 ~ 1.7 2 A 1 d 1 4
T
F
螺栓所受的总拉力： F0 = F′+ F
×
?
F″ — 剩余(或残余)预紧力
须根据 静力平衡条件 和 变形协调条件 求解F0、 F″
δ1
δ1≠δ2
F′
△δ2
T
△δ 1
F′
F0
F F″
δ2
F″
F′
F F′ F0 F
未拧紧
变形协调条件： △δ1 = △δ2 = △δ
机械设计 第4章 螺纹联接与螺旋传动
第四章螺纹联接与螺旋传动
案例导入：一部机器是由很多零部件联接成一个整体的，螺纹连接是最常用的连接方式；螺旋千斤顶是应用最普遍的传动螺纹，滚珠丝杆是近年来在机床上日益广泛应用的新型传动螺纹。
第一节螺纹
一、螺纹的分类、特点和应用
螺纹有外螺纹和内螺纹之分，共同组成螺纹副使用。起联接作用的螺纹称为联接螺纹，起传动作用的螺纹称为传动螺纹。按螺纹的旋向可分为左旋和右旋，常用的为右旋螺纹。螺纹的螺旋线数分单线、双线及多线，联接螺纹一般用单线。螺纹又分为米制和英制两类，我国除管螺纹外，一般都采用米制螺纹。
表4-1 常用螺纹的类型、特点和应用
常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形
螺纹、锯齿形螺纹。前两种主要用于联接，
后三种主要用于传动，除矩形螺纹外其它已标准化。标准螺纹的基本尺寸可查阅有关标
准。常用螺纹的类型、特点和应用，见表4-1。
二、螺纹的主要参数
圆柱普通螺纹的主要参数见图4-1。
(1)大径d 。它是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆
柱的直径，一般定为螺纹的公称直径。 (2)小径d 1。它是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径，一般取为外螺纹的危险剖面的计算直径。
(3)中径d 2。它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。
对于矩形螺纹，d 2 = 0.5（d+d 1），其中d ≈1.25d 1。
(4)螺矩P 。相邻螺牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为
螺矩P 。
(5)导程L 和螺纹线数n 。 导程是同一螺纹线上的相邻牙在中
径线上对应两点间轴向距离。导程和螺纹线数的关系为
机械设计习题集答案第十五章--螺纹连接(解答)
15—4 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示.已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级，
装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。
解题分析:本题是螺栓组受横向载荷作用的典型
例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦
力来传递横向外载荷F R 。解题时，要先求出螺栓组所
受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算
准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷F R 。 题15—4图
解题要点：
(1)求预紧力F ′：
由螺栓强度级别4.6级知σS =240MPa,查教材表11-5（a ），取S=1.35，则许用拉应力： ［σ]= σS /S =240/1。35 MPa=178 MPa ， 查（GB196—86）M10螺纹小径d 1=8.376mm
由教材式(11—13）： 1.3F ′/（πd 21/4）≤[σ] MPa 得:
F ′=[σ]πd 21/（4×1.3）=178 ×π×8。3762
/5.2 N =7535 N （2） 求牵引力F R :
由式（11—25）得F R =F ′fzm/K f =7535×0。15×2×1/1.2N=1883。8 N (取K f =1。2)
分析与思考：
（1）常用螺纹按牙型分为哪几种?各有何特点?各适用于什么场合?连接螺纹用什么牙型？传动螺纹主要用哪些牙型？为什么？
答：根据牙型，螺纹可以分为三角形、矩形、梯形、锯齿形等。选用时要根据螺纹连接的工作要求，主要从螺纹连接的效率和自锁条件两个方面考虑，结合各种螺纹的牙形特点。例如三角形螺纹，由于它的牙形角α较大，当量摩擦角υρ也较大（βρυυcos arctan arctan f
华科 机械设计 第10章-连接设计
定力矩扳手
风动扳手
了解：1）为什么要防松？ 2）防松的原理－摩擦防松及机械防松； 3）防松零件的装配方法。 摩 擦 防 松 机 械 防 松
弹 簧 垫 圈 对 顶 螺 母
止 动 垫 片
串 联 金 属 丝
开 口 销
机械设计
第十章 连接设计－结构设计
三、螺纹连接的结构设计
工程实际中，螺纹连接通常被成组使用 应合理确定接合面形状、螺栓数目、布置形式等 1、接合面形状应 简单、轴对称 常为正方形、矩形、 圆形、三角形等
机械设计
第十章 连接设计－紧螺栓连接强度计算
强度条件： ca 1.3
螺母可能需 补充拧紧
1.3F0
d1 / 4
2
[ ] MPa
设计式： d1
4 1.3F0 [ ]
mm
F0 F F C1 F0 F F C1 C 2
基本要求： F″ ＞ 0
机械设计
第十章 连接设计－螺旋副受力分析
● 对于连接螺纹，必须具有自锁性， 以防螺母松脱。
● 对于某些传力螺旋，要求自锁。 螺 旋 千 斤 顶
● 对于传递运动的螺旋副，要求效率高，不需自锁。
机械设计
第十章 连接设计－螺旋副受力分析
2、三角螺纹（β＝30o）或其他非矩形螺纹
比较矩形螺纹与三角螺纹的受力（忽略升角λ的影响）
机械设计基础第十五章螺纹连接参考答案
机械设计基础第十五章螺纹连接参考答案
第十五章螺纹连接
15-12、已知气缸的工作压力在00.5a MP 之间变化。汽缸内径500mm D =，汽缸盖螺栓
数目为16，结合面间采用铜皮石棉垫片。试计算汽缸盖螺栓直径。
s 22
600.50.510981764461366
1.5920415340s 3,Q A Q D F P P N
F
F N
F F N F F F N σσ∏∏?===??===''==''=+==b 解：由于气缸盖螺栓连接需满足气密性、强度等要求，并要求具有足够的疲劳强度。按表选定螺栓强度级别、材料及其主要力学性能如下：
6.8级、45钢、=600MPa 、=480MPa.
汽缸最大荷载螺栓工作载荷残余锁紧力螺栓最大拉力
取安全系数
故许用拉1480
160312.6mm c 0.8c 153400.8613610431.21534010431
24552s
MPa
d mm
F N F F N
σσ=
=≥=='=-?='--==11
12
1
012
应力：
[]=
s 螺栓直径
查标准确定标准螺栓尺寸：M16内径d =13.835螺栓疲劳轻度校核：相对刚度、选石棉垫片c +c 锁紧力 F =F -c +c 螺栓拉力变化幅 2螺栓危222
101
d 13.835150.331442455
=16.3312150.331
a 0.87 1.251192
[]17.846[]3 3.9
0.87 1.251[]3
16a m u a a m u a a A mm F F MPa
A K K MPa
S K K K s δ
δδδεδδεδ-∏?∏
螺纹连接PPT课件
2、承受预紧力和工作拉力的紧 螺栓联接
总拉力 QQp F
p
Q Q p F Q p F
tgb
Qp b
Cb
Q Qp
F
F
tgm
Qp m
Cm
Ob
b
m
Qp —残余预紧力
Om
λb
b
λm
m
Cb、Cm—螺栓和被联接件的刚度
p
F tgb Cb F Cb F
FF tgm Cm
Cb Cm
Q
F
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Qp
F
Qp
解：1）计算每个螺栓所 需的预紧力
螺栓联接的横向载荷
F2M25006.45 kN D1 155
44
取ks =1.2,则每个螺栓所需的预紧力
Qp0kfsF iz0 1..1 2 561.4 451.2 9kN
2）强度校核
查表14-1螺栓d1=13.835
查表14-2 0 .3 s3 0 .3 3 3 6 1.8 0 1 M 8
T2---支撑面间的摩擦力矩
27
28
二、螺纹联接的防松
29
7.5 螺纹联接的强度计算 1、受横向载荷的螺栓联接
1）、普通螺栓联接
F/2 F
F/2
30
平衡条件—— fQpZiKsF
Qp KsF f Zi
机械设计基础(陈立德第三版)课后答案(章全)
a目录
第1章机械设计概述 (1)
第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3)
第3章平面机构的结构分析 (12)
第4章平面连杆机构 (16)
第5章凸轮机构 (36)
第6章间歇运动机构 (46)
第7章螺纹连接与螺旋传动 (48)
第8章带传动 (60)
第9章链传动 (73)
第10章齿轮传动 (80)
第11章蜗杆传动 (112)
第12章齿轮系 (124)
第13章机械传动设计 (131)
第14章轴和轴毂连接 (133)
第15章轴承 (138)
第16章其他常用零、部件 (152)
第17章机械的平衡与调速 (156)
第18章机械设计CAD简介 (163)
第1章机械设计概述
1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什
么？
答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段：
1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。
1.2常见的失效形式有哪几种？
答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。
1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？
答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。
根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。
1.4标准化的重要意义是什么？
答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。
第16章螺纹联接设计新资料课件
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。
螺旋副的自锁条件： λ ≤ ρ
11
（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
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
三线螺纹
7
三. 螺纹的主要参数——以圆柱普通外（内）螺纹为例来说明
内螺纹 α
λ
γ
d1 d2
d
外螺纹
P Ph 76413..牙升.螺型角距角λ大α径：：中螺在径旋螺Pd线：2纹：的外轴切、线线内平与螺面垂纹内直的螺于最纹螺大牙纹直两轴径侧线，面的为的平螺夹面纹角间的α的公。夹称螺直纹径牙（型管的螺侧纹
1
§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
2
*. 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
螺栓
第16章螺纹联结
30 °
梯形螺纹 α =30 ° β＝15° 矩形螺纹 3° 30 ° α =0 ° 锯齿形螺纹 β＝0° α =33 °β工＝3° β非＝30°
螺纹的形成、类型和主要参数 2、螺纹的主要参数 大径d，小径d1，中经d2，螺距P，导程S与线数n(S =nP)， 升角λ(tan λ =s/πd2 =nP/πd2 )，牙型角α、牙型斜角β。
螺纹联接及螺纹联接零件
螺钉
头部形状有圆头、扁圆头、 六角头、圆柱头和沉头等，起 子槽有一字槽、十字槽、内六 角槽等形式。
螺纹联接及螺纹联接零件
紧定螺钉 末端形状有锥端、平端和圆柱端等形式。锥端适用于被紧定 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，适用于紧定空心轴上的零件位置。
2
A
3
1
B
L＝(SA＋SB)φ /(2π）
此种螺旋机构常用于车辆的连接。
螺旋机构的类型、特点和应用 （二）滚动螺旋机构 在螺杆和螺母间设有封闭循环的滚道，在滚道间填充钢珠， 使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，提高传动效率，这种传动 称为螺旋传动，又称为滚珠丝杠副。 按循环方式分为
外 循 环 滚 珠 丝 杠 内循环滚珠丝杠
螺纹联接及螺纹联接零件
紧定螺钉联接
利用螺钉末端顶住另一零件的表面或凹坑，以固定两零件 的相对位置，并可传递不大的力或力矩。
各类螺纹知识大全
螺纹术语及螺纹画法 螺纹术语见GB/T 14791－1993 螺纹画法见GB/T 4459.1－1995
螺纹的国外画法和在工程图样中的注法可参见……
2
第一章 紧固连接螺纹
一、米制普通螺纹（M） 二、美制统一螺纹（UN） 三、英制惠氏螺纹（B.S.W、B.S.F、whit.s.和 whit.） 四、米制小螺纹（S） 五、米制航空航天螺纹（MJ） 六、美制航空航天螺纹（UNJ）
如果中径公差带代号和顶径公差带代号相同，则只标注 一个公差带代号。
例如：
M10×1－5g6g M10×1－5H
顶径公差带6g 中径公差带5g
M10－6e
中径公差带和顶 径公差带均为6e
M10－6G
26
5.3.2 在下列情况下，中等公差精度螺纹不标注其公差带 代号：
内螺纹： －5H 公称直径≤1.4mm时； －6H 公称直径≥1.6mm时。 注：对螺距为0.2mm的螺纹，其公差等级为4级。
同旋合长度的螺纹采用不同的公差等级，以保证配合精度和加工的难易程度
差不多。旋合长度应与公差带在一起表示螺纹的精度。
例如：
7H－N表示粗糙精度的内螺纹，5H－N表示精密精度的内螺纹；
7H－ L和5H－ S表示中等精度的内螺纹。
位置
基本误差
螺纹精度
螺纹公差带 螺纹旋合长度
大小 公差等级
机械设计第16章 螺纹连接与螺纹传动设计PPT课件
自锁条件： Ｆ≤０ → φ ≤ ρ
二．非矩形螺纹 →将ρ→ρ′ (当量摩擦角)
tgρ′＝f / cos β = f ′ (10-4) (当量摩擦系数)
匀速上升: Ｆ＝Ｆa·tg(φ＋ρ′)
(10-5a)
匀速T下 降F : Ｆd 2 2 ＝ Fa·F tga (tφ－g (ρ ′)
)d2 2
(10-6a)
变形
③失效形式及设计计算:
失效形式:
设计准则
联接松弛→FR = 0 螺栓拉溃→σ＞[σ]
④设计步骤:
→ FR＞0 →P.144第12
e 1d.312Fa4
(1)求单个联接的工作载荷FE (2)定残余预紧力FR(按工作要求) (3)求Fa→螺栓强度计算(定d)
Fa = FR ＋ FE
(4)结构设计
P.144第12
（三）螺纹联接的防松 p. 329
螺旋副→联接(可靠)→拧紧＋ 自锁→防松？ ∵靠摩擦力自锁 →不可靠 , ∴→防松
防松方法：→关键 →阻止螺旋副相对转动
摩擦防松→使螺纹接触面间始终保持一定的压力 (纵向、横向)→始终有阻止螺旋副转 动的摩擦阻力矩。
机械防松 不可拆防松
弹簧垫片
对顶螺母
锁紧螺母
机械防松→利用便于更换的金属元件来约束螺旋副。 圆ห้องสมุดไป่ตู้母用带翅垫片
且可靠性差
机械设计基础课后习题答案(第四版)陈立德 罗卫平
2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？
答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但由于边界膜较薄，不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。
章平面机构的结构分析12章平面连杆机构16章凸轮机构36章间歇运动机构46章螺纹连接与螺旋传动48章带传动60章链传动73第10齿轮传动80第11蜗杆传动112第12齿轮系124第13机械传动设计131第14轴和轴毂连接133第15轴承138第16其他常用零部件152第17机械的平衡与调速156第18机械设计cad简介163word可编辑
答：接触式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以及毡圈。
2.8非接触式密封是如何实现密封的？
答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。
第3章平面机构的结构分析
3.1机构具有确定运动的条件是什么?
机械设计第11章 螺纹连接
d
确定螺栓的公称直径d
二. 螺栓连接的失效形式及计算准则
1 .受拉螺栓（受轴向载荷或横向载荷
F
的普通螺栓）——主要破坏形式为螺栓
R
FR
d
0
杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂 ，其计算准则是：保证螺栓的静力（或
F'
普通螺栓联接
疲劳）拉伸强度。
d
l1Hale Waihona Puke Baidua
2 .受剪螺栓（受横向载荷的铰制孔螺
栓）——主要破坏形式为螺栓杆与孔壁 间压溃或螺栓杆被剪断，计算准则应是 保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强 度，其中连接的挤压强度对连接的可靠
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
d
外螺纹
矩形螺纹
15º外螺纹 梯形螺纹
30º 3º 外螺纹 锯齿形螺纹
§11-1 螺纹 §11-2 螺纹联接 §11-3 单个螺栓连接的强度计算 §11-4 螺栓组连接的设计 §11-5 提高螺栓连接强度的措施 §11-6 设计实例
*. 螺纹连接——用螺纹连接件（螺栓，螺钉）将两个以上 零件连成一体。
螺纹联接
c2 c1+c2F2
力
F1
机械设计
二、受剪螺栓联接
第五章
螺纹连接和螺旋传动
被连接件
1
FR
挤压破坏
h2
FR
h1
d
2
a)受剪螺栓联接
剪断破坏 b)螺栓被挤压
1、失效形式： 剪断、接触表面压溃。
2、螺栓剪切强度条件 3、挤压强度条件
Fs [ ] 2 m d / 4
d——杆抗剪面直径 m——抗剪面数目 [τ]——许用剪应力
以螺母分析：T=T1+T2
螺母支承面间的摩擦阻力矩 螺纹副间的摩擦力矩
机械设计
第五章
螺纹连接和螺旋传动
d2 ( Ft F0 tan( v ) —— 螺纹副间有效圆周力 T1 Ft 2 d2 F0 tan( v ) 2
T T1 T2
T1
T
1
T3 T4 T3 T4
15% 20% 65%
松联接：不拧紧，无预紧力F0，仅受工作载荷F
紧联接：需拧紧
仅受预紧力F0 同时受预紧力F0和工作载荷F
危险截面面积由计算直径dc确定： dc=d1-H/6，H≈0.866p； 其中：d1、p分别为螺纹小径和螺距。
机械设计
1、松联接
第五章
螺纹连接和螺旋传动
如：起重滑轮螺栓 仅受轴向工作拉力F——失效：拉断 强度条件：
第5章_机械设计-螺纹连接和螺旋传动
潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制
支承面不平
采用凸台或沉孔结构
潘存云教授研制
潘存云教授研制
支承面倾斜
支承面倾斜
二、螺栓组连接的受力分析 受力分析的目的:
根据连接的结构和受载情况，求出受力最大的螺 栓及其所受的力，以便进行螺栓连接的强度计算。 受力分析时所作假设:
(1)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； (2)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合； (3)受载后连接接合面仍保持为平面。 受力分析的类型：
铰制孔用螺栓
潘存云教授研制
§5－2 螺纹连接的类型及标准连接件
e
一、 螺纹连接的基本类型
基 螺栓连接
本
螺钉连接 结构简单，省了螺母，不宜经常拆装， 以免损坏螺孔而修复困难。
类
双头螺柱连接 连接件厚，允许拆装。
型
H2 l1 HH1
潘存云教授研制
a
参数l1 、e、a与螺栓相同 座端拧入深度H，当螺孔材料为：
管螺纹
潘存云教授研制
二、螺纹的主要几何参数
P/2 P/2
PS
(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。
(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 也是一个假想圆柱的直d d2 d1
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§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