矩形和梯形螺纹

矩形和梯形螺纹

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矩形螺纹与梯形螺纹

一、螺纹形成：

将一倾斜角为λ的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋线<图10-1a），取一平面图形<图b），使它沿着螺旋线运动，运动时保持此图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。

二、分类：

1、按牙形分：<按照平面图形的形状）

矩形：用于联结

三角形

梯形：用于传动

锯齿形

2、按螺旋线旋向分

左旋：特殊要求时才用左旋螺纹。

右旋：机械制造中一般采用右旋螺纹。

3、按照螺旋线数目分

单线：多线：为了制造方便，一般不超过四线。

4、按母体形状分

圆柱螺纹和圆锥螺纹

5、除此之外，还有内螺纹和外螺纹，两者旋合组成螺纹副或称螺旋副。

三、主要几何参数：以圆柱螺纹为例，图10-3

底）相重合的假想圆柱的直径。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，一般作为外螺纹危险剖面的计算直径。3）中径d2：也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同的地方<轴向截面内，牙厚等于牙间宽的圆柱直径）。4）螺距P：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。5）导程S；同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴同距离。S=n p，n=螺旋线数。6）升角λ：中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面夹角。tgλ=n p/<πd2）=S/<πd2）。所以S=πd2tgλ。7）牙型角α：轴向截面内，螺纹牙型相邻两侧边的夹角。

牙型斜角β：牙型侧边与螺纹垂线间的夹角。对于对称牙型β=α/2。10-2．螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹受力分析：<牙型角α=0。,β=0。）。

螺母与螺杆组成的运动副称螺旋副。

在轴向载荷作用下，螺旋副相对运动时，可看作推动滑块<重物）沿螺纹运动。图10-4a。将矩形螺纹沿中径d2展开可得斜面(图10-4 b>。

设Q：轴向载荷，F：作用在中径处的水平推力。N：法向反力；fN：摩擦力。

λ：螺纹升角；ρ：摩擦角；f：摩擦系数。1）当推动滑块沿斜面等速上升时，摩擦力向下，故总反力R <10-2）。2）当滑块沿斜面等速下滑时，轴向载荷Q 变为驱动力，而F变为支持力<图C）摩擦力向上，总反力R与Q的夹角为<λ-ρ），由此封闭三角形可知：

F=Q tg( λ-ρ>。

二、非矩形螺纹b5E2RGbCAP

非矩形螺纹是指牙形角β≠0。的三角形螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹对比图10—5，a 和b可知，若略去升角的影响，在轴向载荷Q作用下，非矩形螺纹的法向力比矩形螺纹大。<矩：N=Q ，非矩：N’=Q/cosβ）若把法向力的增加看作是摩擦系数的增加，则非矩形螺纹的摩擦阻力可写为：

N’f=Q/cosβ*f=f/cosβQ=f’ Q。

f’：当量摩擦系数，即f’=f/cosβ=tgρ’。

ρ’：当量摩擦角。

β：牙型斜角。

因此将图10-4中的fN改为fN’,ρ改为ρ’，就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。1）当滑块沿非矩形螺纹等速上升时，可得水平推力：

F=Qtg(λ+ρ’> (10-4>。

螺纹力矩：T=F d2/2=Qd2/2 tg(λ+ρ’> (10-5>。

螺纹力矩用来克服螺旋副的摩擦阻力和升起重物。

螺旋副效率η=有效功W1/输入功W2。当螺旋转动一周，输入功为：W2=2πT=2πQd2/2 tg(λ+ρ’>=Qπd2tg(λ+ρ’>。

此时举升滑块<重物）所作的有效功为W1=Q S。

W1=Q S=Qπd2tgλ式中S=πd2 tgλ。2）故螺旋副效率η=W1/W2=QS/2πT=tgλ/tg(λ+ρ’><10-6）由上式可知：当量摩擦角ρ’一定时，效率只是升角入的函数(η=f(>>,由此可绘出效率曲线<图10-6）。取dη/dλ=0。

可得：当λ=45。 -ρ’/2时效率升角最高，λ大，η大，过大的升角，制造困难，且效率增高不显著。所以一般取：

λ≤25。。3）当滑块沿非矩形螺纹等速下滑时，可得：

F=Qtg(λ-ρ’> (10-7>。F：维持滑块等速下滑的支持力。[方向如图10-4 c所示]。4）自锁条件：由式<10-7）知，λ<ρ’时，F〈0，这表明：要使滑块下滑必须改变F力的方向，即必须施加推动力，否则，单凭轴向载荷Q 的作用，无论它有多大，滑块不会自动下滑，

这种现象称自锁。

自锁条件：λ≤ρ’ (10-8> 一般ρ’≈6。。

为保证自锁：λ≤4.5。。

自锁螺旋副：η<50%。10-3. 机械制造常用螺纹一、用于联接的三角螺纹普通螺纹——多用于紧固联接。管螺纹——多用于紧密联接。1．普通螺纹粗牙螺纹：一般用粗牙<应用广）。细牙螺纹：用于薄壁零件动力载荷的联接，微调机构。

普通螺纹以大径为公称直径

细牙螺纹的螺距t<粗牙螺纹的螺距t (t细牙。

细牙螺纹的小径d1>粗牙螺纹的小径d1(d1细牙>d1粗牙>。

细牙螺纹的中径d2>粗牙螺纹的中径d2(d2细牙>d2粗牙>。

因为细牙螺纹螺距↓，λ↓螺纹深度浅所以自锁性好，强度高<对零件削弱小），但不耐磨，易滑扣。2．管螺纹一般有四种普通细牙螺纹。

<英制螺纹）α=55。圆柱管螺纹。α=55。圆锥管螺纹。α=60。圆锥管螺纹。

公称直径为管子的公称直径<管子内径），广泛地应用于：水、煤气、润滑管路系统中。<如水暖管件）。