螺纹连接与螺栓传动
机械设计第五章 螺纹连接与螺旋传动
用于传动
多 线 螺 纹
二. 螺纹的分类
1、按牙形分：
三角形： 剃 形： 锯齿形：
矩 形：
2、按螺旋的线数分：单线、多 线（一般不超过4线），线 数越多，导程越大。单线用 于连接，多线用于传动。
3、按旋向分：右旋、左旋。一般用右旋。 4、内、外螺纹之分：二者旋合组成螺旋副（螺纹副）
5、按母体的形状分：圆柱螺纹、圆锥螺纹
二.螺栓组连接的受力分析
为了简化计算，假设： 1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； 2）螺栓组的几何中心与连接结合面的形心重合； 3）受载后连接结合面仍保持为平面。
1. 承受横向载荷作用的螺栓组连接 普通螺栓连接 铰制孔用螺栓连接
两种情况的工作原理不同！
1）普通螺栓组连接 螺栓组受力
0
0
4.控制预紧力的方法： 1）控制拧紧力矩； a.测力矩板手；
b.定力矩板手；
定力矩扳手
测力矩扳手
2）测量螺栓的伸长量； 3）螺母转角法。
§5-4 螺纹连接的防松
1.防松的根本原理：防止螺旋副的相对转动。 2.防松的原因：
1）在冲击、振动、变载荷作用下，螺旋副间的摩擦阻力极不稳定， 在某一瞬间会急剧减少以致消失，失去自锁能力，连接就可能松脱； 2）螺栓在高温、温度变化较大的情况下工作，材料发生蠕变和应力 松弛，也会使预紧力和摩擦力逐渐减少，最终导致连接失效。
ψ
§5-2 螺纹连接的类型及螺纹标准件
一、螺纹连接的基本类型
螺栓连接、螺钉连接、双头螺柱连接、紧定螺钉连接。 1. 螺栓连接 1）被连接件的孔不用加工螺纹，装拆方便，用于经常
拆装的场合。 2）只适用于被连接件都较薄的情况。
（ 1 ） 普 通 螺 栓 连 接
第七章螺栓连接与螺旋传动
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=nP7）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。
机械基础课件：螺纹连接与螺旋传动
螺纹连接与螺旋传动
(4) 螺距P： 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 (5) 线数n： 螺旋线的数目， 为便于制造， 一般n≤4 (6) 导程Ph： 在同一条螺旋线上， 相邻两牙在中径线上对应两点之间 的轴向距离。 对于单线螺纹， Ph=P， 对于多线螺纹， 导程 和螺距的关系为Ph=nP。
螺纹连接与螺旋传动
3. 螺钉连接不用螺母， 而且能有光整的外露表面， 应用 与双头螺柱连接相似， 但不宜用于经常装拆的连接， 以免 损坏被连接件的螺纹孔(见图6-6)。
螺纹连接与螺旋传动
图6-6 螺钉接件之一的螺纹孔中， 其末端顶住另 一被连接件的表面或顶入相应的坑槽中， 以固定两个零件的 相互位置， 并可传递不大的力或转距， 如图6-7所示。
螺纹连接与螺旋传动
图6-14 台虎钳
螺纹连接与螺旋传动
图6-15 车床刀架进给机构
螺纹连接与螺旋传动
2. 调整螺旋利用螺杆或螺母的移动来调整或固定零件间的 相对位置， 主要用于精密切削机床或仪器仪表的微调机构， 如图6-16所示的镗刀微调机构。
螺纹连接与螺旋传动
图6-16 镗刀的微调机构
螺纹连接与螺旋传动
螺纹连接与螺旋传动
图6-4 (a) 普通螺栓连接； (b) 铰制孔用螺栓连接
螺纹连接与螺旋传动
螺栓连接分为普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接两种。 普通螺栓连接主要受拉力， 螺栓和孔壁间有间隙， 对孔的 加工要求较低， 应用最广。 铰制孔用螺栓连接主要受剪切 应力， 孔需要精制， 螺栓和孔壁间采用基孔制过渡配合， 工作时用来承受横向载荷， 有时还兼起定位作用。
螺纹连接与螺旋传动
图6-7 (a) 被连接件之一表面平整的紧定螺钉连接； (b) 被连接件之一表面有坑槽的紧定螺钉连接
第三章 螺纹连接和螺旋传动
注；而左旋螺纹需在尺寸代号之后加注LH，并用“－”
隔开。
第三章 螺纹连接和螺旋传动
2.管螺纹标记 （1）55°密封管螺纹标记
密封管螺纹的特征代号细分为： R1—表示与圆柱内管螺纹相配合的圆锥外螺纹； R2—表示与圆锥内管螺纹相配合的圆锥外螺纹；
Rc—表示圆锥内螺纹；
Rp—表示圆柱内螺纹。
三章 螺纹连接和螺旋传动
第三章 螺纹连接和螺旋传动
一、普通螺旋传动
普通螺旋传动是由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。
实物图
示意图
第三章 螺纹连接和螺旋传动
1. 普通螺旋传动的应用形式。
第三章 螺纹连接和螺旋传动
第三章 螺纹连接和螺旋传动
2. 移动方向的判定
普通螺旋传动时，从动件作直线运动的方向不仅与主动 件的回转方向有关，还与螺纹的旋向有关。可用左、右手螺 旋法则来判定，即右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手，并半 握拳，四指顺着螺杆（或螺母）的回转方向，大拇指竖起， 分两种情况：
第三章 螺纹连接和螺旋传动
螺纹在实际生活和生产中有着各种各样的用途，想一想，螺纹连接
的用途有哪些？日常用到的红酒开瓶器是如何打开红酒瓶塞的？管子台 虎钳又是通过什么使台虎钳的活动钳口垂直移动的？
螺旋传动应用举例
第三章 螺纹连接和螺旋传动
§ 3－ 1
§ 3－ 2
螺纹连接
螺旋传动
第三章 螺纹连接和螺旋传动
一个导程的距离。因此，移动距离等于回转周数与导程的乘
积，即 L=NPh 式中，L———螺杆（或螺母）的移动距离，mm； N———回转周数，r；
Ph———螺纹导程，mm。
第三章 螺纹连接和螺旋传动
二、差动螺旋传动
1. 组成
05 机械设计作业_螺纹连接和螺旋传动
05机械设计作业_螺纹连接和螺旋传动一、螺纹连接1.螺纹连接的概念螺纹连接是一种常用的机械连接方式，通过螺纹的相互螺合实现零件的固定和连接。
螺纹连接的主要特点是具有较强的可拆卸性，方便零件的拆卸和装配。
同时，螺纹连接还具有较高的连接强度和刚度，使得连接的零件能够承受一定的拉力和扭矩。
2.螺纹连接的类型螺纹连接主要分为内螺纹和外螺纹两种类型。
内螺纹一般为鞘形结构，用于接收外螺纹的螺纹连接。
外螺纹一般为柱形结构，用于与内螺纹相互螺合，实现连接和固定。
3.螺纹连接的应用螺纹连接广泛应用于机械设计中，特别是需要拆卸和装配的部件。
常见的应用包括螺纹连接螺杆和螺母、螺纹连接法兰和轴等。
4.螺纹连接的设计考虑因素螺纹连接的设计需要考虑以下因素：•强度和刚度：螺纹连接需要能够承受一定的拉力和扭矩，因此需要根据实际应用情况选择适当的螺纹尺寸和材料。
•可靠性：螺纹连接应设计为可靠的连接方式，即使在受到外部力的作用下也不易松动或脱落。
•拆卸性：螺纹连接需要方便零件的拆卸和装配，因此需要选择适当的螺纹类型和松紧方式。
•密封性：螺纹连接需要具有一定的密封性能，特别是在液压和气动系统中应用时，需要防止泄漏。
•耐磨性：螺纹连接需要具有一定的耐磨性能，特别是在高频率的拧紧和松开过程中。
二.螺旋传动1螺旋传动的概念螺旋传动是一种常用的动力传递方式，通过螺旋副的互相啮合传递动力。
螺旋传动的主要特点是具有较高的传递效率和承载能力，适用于大功率传动和重载工作。
2.螺旋传动的类型螺旋传动主要分为螺旋圆柱齿轮传动和螺旋锥齿轮传动两种类型。
螺旋圆柱齿轮传动适用于轴平行的传动，螺旋锥齿轮传动适用于轴倾斜或交叉的传动。
3.螺旋传动的优点螺旋传动相比其他传动方式具有以下优点：•传递效率高：螺旋传动具有较高的传递效率，一般可达到90%以上,适用于大功率传动。
•承载能力大：螺旋传动的螺旋副结构紧凑，齿轮之间的啮合面积大，能够承受较大的载荷。
•平稳运行：螺旋传动的齿轮啮合面积大，传动过程中啮合点多，运转平稳，减少振动和噪声。
螺纹连接与螺栓传动
螺母和螺杆螺纹关系分析
§5-6 螺纹连接的强度计算
2．受轴向载荷的紧螺栓连接 螺栓预紧力F0后，在工作拉力F 的作 用下，螺栓的总拉力F2 = ?
第六节螺纹连接的强度计算3
F
F2 = F + F 1
详细分析
D D
p
式中F1为残余预紧力，为保证连接的紧密 性，应使 F1 ＞0，一般根据连接的性质确定F1的大小。
为使工作载荷作用后，连接结合面间有残余预紧力F1存在，要求螺栓 连接的预紧力F0为： Cm F F =F + 0 1 Cb + Cm Cb 这时螺栓的总拉力为： F =F + F 2 0 Cb + Cm Cb 式中： 为螺栓的相对刚度，其取值范围为 0~1。 Cb + Cm 1.3F 疲劳强度校核 静强度条件： σca = 2 2 ≤ [σ ] πd1 / 4
i=1
§5-5 螺栓组连接的设计
3．受轴向载荷的螺栓组连接
F
螺纹连接组的设计5
FΣ
D D
若作用在螺栓组上轴向总载荷FΣ作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓 组的对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为：
F=
通常，各个螺栓还承受预紧力F0的作用，当连接要有保证的残余预紧 力为F1时，每个螺栓所承受的总载荷F2为。 F2 = F1 + F
式中：z为螺栓数目。
a)
b)
（2）对于普通螺栓连接（图a） ，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦 力必须大于或等于横向载荷的要求，有：
fF zi ≥ KSF 或 0 Σ
F ≥ 0
KSF Σ fzi
Ks为防滑系数，设计中可取Ks =1.1~1.3。
§5-5 螺栓组连接的设计
机械设计螺纹连接和螺旋传动
中国地质大学专用 ห้องสมุดไป่ตู้ 作者： 潘存云教授
按螺纹旳牙型分
螺纹旳分类
按螺纹旳旋向分
按螺旋线旳根数分
按回转体旳内外表面分
按螺旋旳作用分
按母体形状分
矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹
右旋螺纹
左旋螺纹
单线螺纹多线螺纹
外螺纹内螺纹
连接螺纹传动螺纹
圆柱螺纹圆锥螺纹
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
缺陷：不耐磨，易滑扣。
应用：薄壁零件、受动载荷旳连接和微调机构。
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
潘存云教授研制
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
第5章 螺纹连接和螺旋传动
§5－1 螺纹
§5－2 螺纹连接旳类型及原则连接件
§5－3 螺纹连接旳预紧
§5－6 螺纹连接旳强度计算
§5－7 螺栓旳材料和许用应力
§5－8 提升螺栓连接强度旳措施
§5－9 螺旋传动
§5－4 螺纹连接旳防松
§5－5 螺栓组连接旳设计
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
潘存云教授研制
潘存云教授研制
梯形螺纹：
为了降低摩擦和提升效率，这两种螺纹旳牙侧角β比三角形螺纹旳要小得多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生旳间隙，应用较广。锯齿形螺纹旳效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。
锯齿形螺纹:
β= 15º
β= 3º
粗牙一般螺纹、细牙一般螺纹和梯形螺纹旳基本尺寸见后续各表（或查阅有关机械设计手册）。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
一、螺纹旳形成
§5－1 螺 纹
螺旋线——一动点在一圆柱体旳表面上，一边绕轴线等速旋转，同步沿轴向作等速移动旳轨迹。
第5章螺纹连接和螺旋传动
(4) 线数n
螺纹的螺旋线数目。
相邻两牙在中径线上对应两点间的 (5) 螺距P 轴向距离。
(6) 导程S S = nP
螺纹上任一点沿同一 条螺旋线转一圈所移 d d2 d1 动的轴向距离。
P/2 P/2
P
S
(7) 螺纹升角ψ
P/2 P/2
P
S
中径d2圆柱上， 螺旋线的切线与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 直于螺纹轴线的平 面的夹角。
▲铰制孔用螺栓连接：孔与螺栓杆过渡配合，能 精确固定被连接件的相对位置，能承受横向载荷。 但孔的加工精度要求较高。
普通螺栓
铰制孔螺栓
杆孔间隙
过渡配合面
螺栓连接
2.双头螺柱连接 适用于结构上不能采用螺栓连接的场合，例如被 连接件之一太厚不宜制成通孔，材料较软，需要经 常拆装。拆卸这种连接时，不用拆螺柱。
注：括号内的公称直径为第二系列
§5－2 螺纹连接的类型及标准连接件
一、 螺纹连接的基本类型 基 本 类 型 螺栓连接 螺钉连接 双头螺柱连接 紧定螺钉连接
1、螺栓连接 在被连接件上开有通孔，插入螺栓后，在螺栓 的另一端拧上螺母。被连接件较薄，易做成通孔， 可经常拆卸。 ▲普通螺栓连接：被连接件上的通孔与螺栓杆间 留有间隙，通孔的加工精度要求低，结构简单， 装拆方便。
2．受转矩的螺栓组连接 转矩T作用在连接接合面内，在转矩的作用下， 底板将绕通过螺栓组对称中心并与接合面相垂直的 轴线转动。
▲采用普通螺栓时，靠连接预紧后在接合面间产
采用普通螺栓和铰制孔用螺栓组成的 螺栓组受转矩时的受力情况是不同的
生的摩擦力矩来抵抗转矩T。 根据作用在底板上的力矩平衡及连接强度的条件：
冲点法：冲坏螺纹副
铆合法：端部铆死 端焊法：端部焊死 粘结法：拧紧时涂胶粘剂
螺纹连接和螺旋传动
一、分类形式：
1、按 结 构 2、按所起作用 3、按 螺 距 4、按国家标准 5、按母体的形状 6、按螺纹的旋向
按螺纹的旋向分： 右旋 (常用)
左旋
一、分类形式：
1、按 结 构 2、按所起作用 3、按 螺 距 4、按国家标准 5、按母体的形状 6、按螺纹的旋向 7、按螺纹的牙型
按螺纹的牙型分： 三角形 梯形 锯齿形 矩形 其他特殊形状
由以上可知，当力臂长为螺栓直径的15倍时，预紧力是所加外 力的75倍。因此，对于重要的连接，为防止螺栓被拧断，应采用 不小于Ｍ12的螺栓。
§5-4 螺纹连接的防松
一、螺纹连接的自动松脱 1、螺纹连接的自锁 2、自动松脱的条件 3、自动松脱的危害 4、防松的任务
1、螺纹连接的自锁：
当螺纹升角小于或等于螺纹副间的当量摩擦角时，螺 纹副具有自锁能力。
§5-5 螺栓组连接的设计
绝大多数情况下，螺纹连接件都成组使用，其中以螺栓 组连接最具有典型性。
一、设计准则 二、结构设计 三、螺栓组连接的受力分析
一、设计准则:
根据连接用途和被连接件结构 选定螺栓数目和布置形式
根据连接的工作载荷
分析各螺栓受力
如受力不均，按受力最大的螺栓进行强度计算，确定螺 纹连接的结构尺寸。
铰制孔螺栓连接的被连接件同螺栓杆之间采用过渡配 合，连接同时还能起到精确的定位作用，并能承受横向载 荷。对孔的加工精度要求高，两孔一般需要配做。
2、双头螺柱连接：
用于因结构限制不能用螺栓连 接而又需要经常拆卸的场合。
双头螺柱连接的装配分解
双头螺柱连接的装配分解：
3、螺钉连接：
不用螺母，直接拧入被连接件 的螺纹孔中。多用于受力不大或不 需经常拆装的场合。
螺纹连接和螺旋传动
pmin 0.72MPa 0
pmax p
5. 校核预紧力：
碳素钢： F0 0.6 ~ 0.7 s A1
s 240 MPa
A1
d12
4
3.1416
10.106 2 4
80.214 mm 2
F0 6520 N
0.6 s A1 11550 .8N
所以，预紧力的大小也是满足要求的。
2. 适合制造螺纹的材料
一般连接用途：
低碳钢：Q215、10号钢； 中碳钢：Q235、35号钢、45号钢；
冲击、振动、变载荷情况下：
合金钢：如15Cr、40Cr等。
特殊用途（防锈、耐高温等）：
特种钢、铜合金、铝合金等
等级8.8级以上的螺纹，材料需要热处理
二、螺纹连接件的许用应力 1．螺纹连接件的许用拉应力
每个螺栓所受轴向工作载荷为：
F F z
螺栓还承受预紧力 F0 的作用，每个螺栓所承受的总载荷 F2
F2
F0
Cb Cb Cm
F
4．受倾覆力矩螺纹连接的组的设螺计6 栓组连接
①受力最大的螺栓强度校核
作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡:
z
M Fi Li i 1
Fmax Fi Lmax Li
§5-9 螺旋传动
螺旋传动1
一、螺旋传动的类型和应用
螺旋传动：螺杆和螺母组成的螺旋副实现传动。 运动形式转换：回转运动转变为直线运动，同时传递动力。
4
d12
或
d1
4 1.3F2
3．承受工作剪力的紧螺栓连接
依靠铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷。螺栓杆与孔壁之 间无间隙，接触表面受挤压。在连接结合面处，螺栓杆则受 剪切。
第五章螺纹联接及螺旋传动
第五章螺纹连接及螺旋传动基本要求:1) 掌握螺纹的基本知识——螺纹的基本参数、常用螺纹的种类、特性及其应用。
2) 掌握螺纹联接的基本知识——螺纹联接的基本类型、结构特点及其应用，螺纹联接标准件，螺纹联接的预紧与防松。
3) 掌握螺栓组联接设计的基本方法——螺栓组联接的结构设计，受力分析，单个螺栓联接的强度计算理论与方法。
4) 掌握提高螺纹联接强度的各种措施。
5) 掌握滑动螺旋传动的常用设计方法。
重点：1) 螺纹和螺纹联接的基本知识。
2) 螺栓组联接的受力分析，主要是复杂受力状态下的受力分析。
3) 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。
4) 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。
难点：1) 螺纹联接的结构设计。
2) 受倾覆力矩作用的螺栓组联接受力分析。
3) 复杂受力状态下的螺栓组联接受力分析。
4) 受预紧力和轴向工作载荷作用时，单个螺栓联接的螺栓总拉力的确定。
§5-1 螺纹螺纹连接是一种可拆连接，它是靠螺纹工作的。
其特点为：构造简单,拆装方便,工作可靠,各种螺纹连接件已标准化。
故应用广泛。
一、螺纹的类型及应用对螺纹的要求：5．按母体形状圆柱螺纹 圆锥螺纹旋向判定：顺着轴线方向看，可见侧左边高则为左旋，右边高则为右旋。
思考：螺纹是螺纹连接和螺旋传动的重要部分，要求有足够的强度(牙根和杆的断面)和良好的工艺性。
此外，连接螺纹必须自锁，管螺纹还要求有紧密性，传动螺纹要求高效率，调整螺纹和传递运动的螺纹则要求有足够的精度，起重螺纹既希望工作行程效率高，又要求自锁性能好。
二、螺纹的主要参数⑦接触高度：内、外螺纹旋合后的接触面的径向高度。
三、常用的螺纹的特点和应用范围1. 普通螺纹(三角形螺纹，代号：GB 192-1981)普通螺纹分粗牙和细牙，一般用粗牙。
牙形角α=2β=60°，因牙侧角β大，所以摩擦大，易自锁，主要用于连接。
第二章螺纹连接与螺旋传动
2.梯形螺纹的代号与标记
示例:梯形螺纹的含义
Tr 24 × 10 (p5) LH- 7H
中径公差带代号 左旋 螺距 导程 公称直径 梯形螺纹
3、管螺纹标记
用螺纹密封的管螺纹 管螺纹
非螺纹密封的管螺纹
说明：①管螺纹尺寸代号不再称作公称直径，也不是螺纹本 身的任何直径尺寸，只是一个无单位的代号。 ②管螺纹为英制细牙螺纹，其公称直径近似为管子的 内孔直径，以英寸为单位。 ③右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹则用LH表示。 ④非螺纹密封管螺纹的外螺纹的公差等级有A、B两级， A级精度较高；内螺纹的公差等级只有一个，故无公差等 级代号。 ⑤内、外螺纹配合在一起时，内、外螺纹的标注用 “ / ”分开，前者为内螺纹的标注，后者为外螺纹的标
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
柱的直径，该圆柱的母线上 牙型沟槽和凸起宽度相等。
4. 螺距P 相邻两牙在中径线上
对应两点间的轴向距离。
二、螺纹的主要参数
(5) 导程S S = nP
同一条螺旋线上的相邻两牙 在中径线上对应两点间的轴 向距P
（2）旋合长度有长旋合长度L、中等旋合长度N和短 旋合长度S三种，中等旋合长度N不标注。
（3）公差带代号中，前者为中径公差带代号，后者 为顶径公差带代号，两者一致时则只标注一个公差带代号。 内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母。
（4）内、外螺纹配合的公差带代号中，前者为内螺 纹公差带代号后者为外螺纹公差带代号，中间用“ / ” 分开。
1.螺纹的分类。 2.螺纹的主要参数。 3.解释下列螺纹代号：M20-5H，M16-5H6H-L，
《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。
机械设计螺纹连接和螺旋传动
机械设计螺纹连接和螺旋传动机械设计中，螺纹连接和螺旋传动是两个重要的概念。
螺纹连接是一种常用的连接方式，它通过两个具有相应形状的螺纹部件之间的干涉来实现连接。
而螺旋传动是一种通过螺旋线的运动将动力传递给被传动部件的传动方式。
本文将详细介绍螺纹连接和螺旋传动的相关原理和应用。
首先，我们来介绍螺纹连接。
螺纹连接是一种通过螺纹配合进行部件连接的方式，它通常应用于需要拆卸和装配的场合。
螺纹连接具有牢固、可靠的特点，适用于承受较大的静载和动载。
螺纹连接的形状常见的有三种，分别是内螺纹、外螺纹和端面螺纹。
内螺纹通常用来连接具有外螺纹的部件，而外螺纹则用来连接具有内螺纹的部件。
而端面螺纹则是通过两个相互搭配的端面螺纹实现连接。
螺纹连接的设计需要考虑螺纹的参数，例如螺距、螺纹角等。
螺距是螺纹螺旋线上两个螺纹间的距离，它决定了螺纹连接的牢固性。
螺纹角则是螺纹线与轴线之间的夹角，它决定了螺纹连接的强度。
在进行螺纹连接设计时，还需要考虑螺纹的型号、螺纹材料、螺纹的承载能力等因素。
螺纹连接的应用非常广泛，例如机械设备、汽车、航空航天等领域。
在机械设备中，螺纹连接常见的应用有螺纹紧固螺钉、螺母、螺栓等。
它们通过与螺纹孔进行配合，实现部件的连接和固定。
而在汽车领域，螺纹连接常见的应用有汽车发动机的缸盖螺栓、曲轴螺栓等。
这些螺栓通过与其他部件的螺纹孔进行配合，实现汽车发动机的固定和传动。
在航空领域，螺纹连接也广泛应用于航空发动机、飞机机身等部位，用来连接和固定各种部件。
接下来，我们来介绍螺旋传动。
螺旋传动是一种通过螺旋线的运动将动力传递给被传动部件的传动方式。
它通过螺旋线的齿轮螺纹间的啮合来实现动力传递。
螺旋传动具有传递力矩大、传动平稳等特点，适用于承受大传动功率和转矩的场合。
螺旋传动有两种常见类型，分别是螺旋锥齿轮传动和螺旋直齿轮传动。
螺旋锥齿轮传动通过螺旋线的圆锥面齿轮间的啮合来实现动力传递。
它具有传递力矩大、传动平稳等特点，常用于剪切力较大的机械设备中，例如磨床、车床等。
第四章螺纹连接与螺旋传动
图4-4（a）
（4）传动效率： tan
tan( v )
ρv为当量摩擦角, ρv=arctan fv。
（4-11）
fv为当量摩擦系数，fv=f/cosγ，γ为牙侧角。
讨论：
1.ρv=arctan（f/cosγ），γ↑→COSγ↓
→ρv↑→自锁性↑→效率
tan(tan↓v 。)
连接多用三角形螺纹γ=30º, 传动多用梯形 螺纹γ=15º。矩形螺纹γ=0º，传动效率最 高，但自锁性最差，对中性也差。
4.2 螺纹连接的主要类型和使用
1.螺纹连接的主要类型和应用场合 2.螺纹连接的预紧和防松
重点: 螺纹连接的类型选择、螺旋传动的 自锁条件和效率计算。
作业
P54: 4 – 2；4 – 3（1）
题4-2有关数据： M20 : P=2.5 d2=18.376; M20×1.5 : P=1.5 d2=19.026.
（1）螺母在Ft作用下， 沿与载荷F相反的方向 匀速运动：
N
R
λ
ρ
F
v
Ff
Ft
λ
λ＋ρ
F
R〃
图4-3(a)
螺母在Ft作用下，沿 与载荷F相反的方向 匀速运动时：
①水平推力与轴向载 荷之关系：
Ft F tan( ) （4-3）
总（全）反力R与法向反力N之夹角ρ 称为摩擦角。
tan Ff / N fN / N f arctan f
4.3.2.铰制孔用螺栓连接的强度计算
1.挤压强度条件：
P
FS
d0
P
（4-18）
δ
2.抗剪强度条件：
FS
md
2 0
/
4
（4-19）
《机械设计》第五章螺纹连接和螺旋传动
螺纹 螺纹联接的类型和标准联接件 螺纹联接的预紧和防松 螺纹联接的强度计算 螺栓组联接的设计 提高螺纹联接强度的措施 螺旋传动 键联接和花键联接 其它联接
编辑课件
联接的目的
便于机器的制造、安装、运输、维修以 及提高劳动生产率。
学习目标
熟悉机器联接中常用的各种联接件的结 构、类型、性能和应用场合，掌握设计理 论和选用方法。
特点：工作时受剪，除起 联接作用外，还起定位 作用。
编辑课件
3.双头螺柱联接
特点：用于有一联接件较厚，并经常装拆的场合，拆卸时只 需拧下螺母即可。
编辑课件
4.螺钉联接
螺钉拧入深度H 钢或青铜 H≈d 铸铁H=(1.25∽1.5)d 铝合金 H=(1.5 ∽2.5)d
特点：用于有一联接件较厚，且不需经常装拆的场合。
F0
F C1 C1 C2
F
编辑课件
方法 设计时，一般可先按静载荷强度计算，初定螺栓直径，然后再
校核其疲劳强度。 由于影响变载荷零件疲劳强度的主要因素是应力幅，故这里的
螺栓疲劳强度的校核公式为
am2 axmi nC 1C 1 C 22 d F 1 2a
式中［σa］—螺栓的许用应力幅，MPa。
1.提高联接的紧密性 2.防止联接松动 3.提高联接件强度
编辑课件
防止联接松动
编辑课件
提高联接的紧密性
编辑课件
（二）控制预紧力的方法 原因：T↑→ F ↑→ 拉断、滑扣
T↓→不能满足工作要求 方法：
1.控制应力或应变 2.控制拧紧力矩 3.控制拧紧力臂 4.测量螺栓伸长量
编辑课件
控制应力或应变
5.1 螺栓组联接的结构设计
1．目的：合理解决联接结合面的几何形状，确定螺栓布置方 式及个数；
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向载荷
工作时受横向静载荷 Lmin
或变载荷, 螺栓杆受
剪切和挤压
F
Dp D
F d0
§5-6 螺纹连接的强度计算
1．仅受预紧力的紧螺栓连接
第六节螺纹连接的强度计算2
F0
预紧力引起的拉应力：s
F0
4
d12
F
螺牙间的摩擦力矩引 起的扭转剪应力：
根据第四强度理论，
F0
tan(y
v)
d2 2
特点
1 松连接: 螺栓和孔之间有间隙, 应用较少
2 紧连接: 螺栓和孔之间有间隙, 应用较多
受载方向 轴向
横向
螺栓受力情况 只受轴向静载荷F,螺 栓杆受拉
受预紧力F0
F
图例
F0 F
F0
3 紧连接:
螺栓和孔之间有间隙, 应用较多
轴向
4 紧连接:
横向
螺栓和孔之间是过渡配
合
受预紧力F0和轴向工 F 作载荷F, 被连接件
防松原因：螺纹连接一般都能满足自锁条件第y四节螺纹n连不接的会防松自动松脱。但在冲击、
振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情况下，螺纹连接中的 预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致连接失效。
防松的本质：在于防止螺旋副相对转动。 防松方法：按工作原理的不同，防松方法分为摩擦防松、机械防松等。此 外还有一些特殊的防松方法，例如铆冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等。
❖ 预紧力的控制：
利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采用测力矩扳手或 定力矩扳手，对于重要的螺栓连接，也可以采用测定螺栓伸长的方法来控 制预紧力。
❖ 预紧力和预紧力矩之间的关系：T 0.2F0d
详细推导
注意：对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。
§5-4 螺纹连接的防松
强度准则
s F s
d12 / 4
s ca
1.3F0
4
d12
s
轴向静载荷：
s ca
1.3F2 d12 / 4
说明
§5-3 螺纹连接的预紧
❖ 预紧力：
第三节纹连接的预紧
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。
❖ 预紧的目的：
增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相 对移动。
❖ 预紧力的确定原则：
预紧力限制
拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。
其他各部分尺寸均按标准选定。
螺栓连接的强度计算主要与连接的装配 情况（预紧或不预紧）、外载荷的性质和材料性能等有关。
一、松螺栓连接强度计算 二、紧螺栓连接强度计算
s
F
d12 / 4
s
详细推导
1．仅受预紧力的紧螺栓连接
2．受轴向载荷的紧螺栓连接
3．承受工作剪力的紧螺栓连接
单个螺栓连接受力情况小结
应使Lmin≥1.25d0
螺栓连接强度计算小结
普通螺栓——松螺栓连接-只受轴向工作载荷（无预紧） 紧螺栓连接-1、只受预紧力 2、受预紧力和轴向载荷
铰制孔用螺栓——只受横向工作载荷（不考虑预紧）
螺栓连接 松螺栓连接 只受预紧力的 受预紧力和轴向工作 受剪的铰制孔用螺
类别
紧螺栓连接 载荷的紧螺栓连接 栓连接
第二节连接类型与标准件1
说明
除上述连接的基本类型外，在机器中，还有一些特殊结构的螺纹连接。 如：T型槽螺栓连接、吊环螺钉连接和地脚螺栓连接等。
§5-2 螺纹连接的类型与标准连接件
二、标准螺纹连接件
第二节连接类型与标准件2
螺纹连接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹连接件的结构型式和
尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。
§5-1 螺 纹
第一节螺纹的类型与特点2
传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。
说明
§5-1 螺 纹
二、普通螺纹的主要参数
大径d－即螺纹的公称直径。
小径d1－常用于连接的强度计算。 中径d2－常用于连接的几何计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型上对应点间的
轴向距离。
牙型角a－螺纹轴向截面内，螺纹牙型两
说明
§5-6 螺纹连接的强度计算
连接的失效形式：主要是指螺纹连接件第六的节螺失纹连效接的。强度计对算1于受拉螺栓，其失效
形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。对于受剪螺栓，其失效
形式可能是螺栓杆被剪断或螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃。
螺栓连接强度计算的目的是根据强度条
15%
20% 65%
件确定螺栓直径，而螺栓和螺母的螺纹牙及
§5-6 螺纹连接的强度计算
2．受轴向载荷的紧螺栓连接
F 第六节螺纹连接的强度计算3
螺栓预紧力F0后，在工作拉力F 的作 用下，螺栓的总拉力F2 = ?
F2 F1 F
详细分析
式中F1为残余预紧力，为保证连接的紧密 性，应使 F1 ＞0，一般根据连接的性质确定F1的大小。
Dp D
为使工作载荷作用后，连接结合面间有残余预紧力F1存在，要求螺栓
侧边的夹角。
升角y－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线
的平面间的夹角。
线数n－螺纹的螺旋线数目。
导程S－螺纹上任一点沿同一条螺旋线转
一周所移动的轴向距离，S=nP。
升角y的计算式为y： arctan S arctan nP
d2
d2
第一节螺纹的类型与特点3
§5-2 螺纹连接的类型与标准连接件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、螺纹连接的基本类型
16
d13
0.5s
F
螺栓在预紧状态下的 s ca s 2 3 2 1.3s
计算应力: 强度条件：
s ca
1.3F0
4
d12
s
F0
当连接承受较大的横向载荷F时，由于要求F0≥F／f（f=0.2），即
F0≥5F ，因而需要大幅度地增加螺栓直径。为减小螺栓直径的增加，
可采用减载措施。 说明
螺母和螺杆螺纹关系分析
连接的预紧力F0为：
F0
F1
Cm Cb Cm
F
这时螺栓的总拉力为：
F2
F0
Cb Cb Cm
F
式中： Cb 为螺栓的相对刚度，其取值范围为 0~1。
Cb Cm
静强度条件：
s ca
1.3F2
d12 / 4
s
疲劳强度校核
§5-6 螺纹连接的强度计算
3．承受工作剪力的紧螺栓连接
第六节螺纹连接的强度计算4
这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间 无间隙，接触表面受挤压。在连接结合面处，螺栓杆则受剪切。
螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
s P
F d0 Lmin
sP
螺栓杆的剪切强度条件为：
F
4
d
2 0
F Lmin
d0
F
式中：F－螺栓所受的工作剪力，单位为N；
d0－螺栓剪切面的直径（可取螺栓孔直径），单位为mm； Lmin－螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm；设计时