螺纹联接及螺旋传动讲解
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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
(完整版)螺纹连接和螺纹转动
λ
上升：
FQ F
若不考虑摩擦时：F= FQ tg (λ) 若考虑摩擦时： F= FQ tg (λ +')
Fr
λ+ρ
FQ F
在同样的载荷Fa，同样的牵引速度V，走过同样 的距离S情况下：
没有摩擦时，需要的输入功 =FS= FQ S tg (λ) 理论上
考虑摩擦时，需要的输入功
=FS= FQ Stg (λ +') 实际上
二、非矩形螺纹（=0)
三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹 1、螺纹受力分析： 唯一差别是： 法向力比矩形螺纹大。
（忽略升角λ的影响）
在Fa的作用下，法向反力比矩形螺纹大为：
Fn
FQ
cos
这时螺纹的摩擦阻力为：
Ff
f Fn FQ
cos
f
f
cos
FQ
f
' FQ
这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。
三角形螺纹，主要有普通螺纹和管螺纹，前者多
用于紧固联接和后者用于紧密联接。 1、普通螺纹
螺 纹内螺 纹内螺 纹内 66060°0°°
在我国的国家标准中，把牙 型角α=60º的三角形米制螺纹称 为普通螺纹，以大径d为公称直径。
Fr Fnλ
vρຫໍສະໝຸດ 升，滑块所受三力平衡：Ft +FQ +Fr=0
Ft f Fn
λ
FQ
可得： Ft= FQ tg (λ +)
Fr
λ+ρ
FQ Ft
松开时：
λ
相当于使滑块等速沿斜 面下滑，轴向载荷 FQ变
Fr
Fn
v
ρ
f Fn
为驱动力， Ft变为维
第五章_螺纹连接和螺旋传动讲解
滑动螺旋 传动
按照螺纹 副的摩擦 性质分类
滚动螺 旋传动
优点：结构 简单、制造方便、 传动平稳、噪声 小，可获得很大 的减速比，从而 能够承受较大的 轴向载荷，并可 实现自锁。 缺点：磨损大、 效率低。
静压螺 旋传动
螺旋面间注 入静压油， 为液体摩擦
状态。
优点：传动摩 擦损失和磨损都很 小，效率很高；
螺纹连接和螺旋传动
1
变速箱装配图
观察变速箱座和变速 箱盖用什么联接方式？
2
工程应用
桑 塔 纳 轿 车
3
工程应用
机 床
4
工程应用
摩 托 车
5
工程应用
飞 机 机 翼
6
工程应用
发 动 机 气 缸
7
工程应用
化 工 管 道
8
工程应用
自 行 车
9
工程应用
锁 紧 螺 母
10
工程应用
汽 车 轮 胎
的宽度相等 • 螺距P：相邻两牙轴向距离 • 导程S：同一条螺纹线的相邻两牙间的轴
向距离，S = nP
d1 α
D, d
• 升角 ：螺纹与其轴线的垂直平面所成的 夹角
• 牙型角a ：螺纹两侧边的夹角
• 牙侧角β：螺纹一侧边与螺纹轴线垂线间 S P
的夹角
17
d2
P/2 P/2
PS
h d d2 d1
• 双头螺栓连接 • 螺钉连接
– 螺钉连接 – 紧定螺钉、自攻螺钉连接 • 其它连接：地脚螺栓、吊环螺钉
20
1.螺栓连接
普通螺栓连接
• 特点：孔与杆间有间隙、被连接件 上无需切制螺纹、装拆方便
• 适用场合：连接件不厚且经常装拆 的一般场合，承受轴向载荷
螺纹连接与螺旋传动
预紧的目的在于增加螺钉头、螺母、垫片和连接件之间
的摩擦力，使连接牢固可靠
第五章
机械零件
防松的目的：一般的螺纹连接都有自锁性能，在受静载荷
和工作温度变化不大时，不会自行脱落。但在受冲击、振动
和变载荷作用下，以及工作温度变化很大时，这种连接有可 能自松，影响正常工作，甚至发生事故。 常用的防松措施有：增大摩擦力和机械防松 增大摩擦力防松措施：弹簧垫圈、双螺母 机械防松措施：槽型螺母和开口销、止动垫片、圆螺母和 止动垫圈、串金属丝
机械零件
【例1】 普通螺旋传动中，已知左旋双线螺杆的螺距为 8mm，若螺杆按图示方向回转两周，螺母移动了多少距离？ 方向如何？
解题过程
第五章
2.差动螺旋传动
机械零件
差动螺旋传动——由两个螺旋副组成的使活动的螺 母与螺杆产生差动（即不一致）的螺旋传动。 1)差动螺旋传动原理
第五章
机械零件
2)差动螺旋传动活动螺母移动距离的计算及方向的确定 a.差动螺旋传动：螺杆上两螺纹（固定螺母与活动螺母）旋 向相同。
L = N（Ph1－Ph2）
• 结果为正，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同 • 结果为负，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反 • 螺杆移动方向按普通螺旋传动螺杆移动方向确定
第五章
机械零件
b.复式螺旋传动：螺杆上两螺纹（固定螺母与活动螺母） 旋向相反。
L = N（Ph1＋Ph2）
活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同
第五章
机械零件
2)普通螺旋传动直线移动方向的判定
螺母（螺杆）不动，螺杆（螺母）回转并移动
第五章
机械零件
Hale Waihona Puke 螺杆（螺母）回转，螺母（螺杆）移动
螺纹联接及螺旋传动讲解
管螺纹（英制） 55°非密封管螺纹
55°
牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。其公称 直径（平均外径）近似为管子的孔径，以英 寸为单位。如果要求连接具有密封性时，需 添加密封物。
55°非密封管螺纹
管螺纹（英制） 55°密封管螺纹（R）
55°
牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。螺纹 分布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合 时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏 ，拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的 间隙。
也要注意，由于摩擦系数不稳定和加在扳手上的 力有时难以准确控制，也可能使螺栓拧得过紧，甚 至拧断。因此，对于重要的连接通常不宜用小于 M12-M16的螺栓。
螺纹连接的防松
1、防松目的 实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变
等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消 失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作 用，螺纹联接就会松驰而失效。因此，必须进行防松， 否则会影响正常工作，造成事故。
垫片（垫圈）
作业：P162 第1、4题
第二节 螺纹连接的预紧与防松
螺纹连接的预紧
大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧（松螺栓 除外），称之为预紧。
预紧可夹紧被连接件，使连接接合面产生压紧力 ，这个力即为预紧力。
装配时预紧的螺栓联接称为紧螺栓连接
防止联接松脱，增强可靠性
预紧的目的 被联接件接合面具有足够的紧密性
f c F0
r23 r22
r13 r12
对于常用的M10-M64钢制普通粗牙螺纹，拧紧力 矩T与轴向拉力F0可取：
T≈0.2 F0 d 对于一定公称直径的螺栓，当要求的预紧力已知 时，可按照上式确定扳手的拧紧力矩。 控制预紧力的方法很多，如借助测力矩扳手或定 力矩扳手通过拧紧力矩控制预紧力，但精确性较差， 且不适合大型螺栓连接；通过控制拧紧圈数或螺母 转角控制预紧力，精度略高于前者但仍不能高精度 控制预紧力；通过测量预紧前后螺栓的伸长量或测 量应变控制预紧力，适合精确控制预紧力的连接或 大型螺栓连接。
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
螺纹连接与螺纹传动讲解
传动类型图例
22
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
返回
23
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
按摩擦副性质分类： 1.滑动螺旋：简单、平稳、可靠、易自锁、传动比大、 承载力高、易加工。 缺点：磨损快、寿命短、低速时有爬行现象（滑移）、摩 擦损耗大、传动效率低（30~40%）、传动精度低。 2.静压螺旋：液体摩擦，靠外部液压系统提供压力油，压力油进 入螺杆与螺母之间，促使螺杆与螺母的螺纹牙间产 生压力油膜而分隔开。 特点：f小，效率高（可达99%）、工作稳定、无爬行现象、 定位精度高、磨损小、寿命长。
H
b
p
26
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
（一）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。 （二）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
（三）教学内容
1
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
§19-1 §19-2 §19-3 §19-4 §19-5 §19-6 螺纹 螺纹联接的类型和预紧、防松 螺栓组联接的设计 单个螺栓联接的强度计算 提高螺栓联接强度的措施 螺旋传动
19
提高螺栓联接强度的措施
一、改善螺纹牙间载荷分布不均状况 a) 悬置螺母 b)环槽螺母 c) 内斜螺母 d)（b）(c)结合螺母 e) 不同材料匹配 二、减小应力集中的影响 三、降低螺栓应力幅 四、减小应力集中的影响 1）加大过渡处圆角 2）改用退刀槽 3）卸载槽 4）卸载过渡结构。 五、（工艺方法）采用合理的制造工艺 1）用挤压法（滚压法）制造螺栓。 2）冷作硬化、氰化、氮化、喷丸等，可提高疲劳强度。 3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳。 4）控制单个螺距误差和螺距累积误差。
22
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
返回
23
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
按摩擦副性质分类： 1.滑动螺旋：简单、平稳、可靠、易自锁、传动比大、 承载力高、易加工。 缺点：磨损快、寿命短、低速时有爬行现象（滑移）、摩 擦损耗大、传动效率低（30~40%）、传动精度低。 2.静压螺旋：液体摩擦，靠外部液压系统提供压力油，压力油进 入螺杆与螺母之间，促使螺杆与螺母的螺纹牙间产 生压力油膜而分隔开。 特点：f小，效率高（可达99%）、工作稳定、无爬行现象、 定位精度高、磨损小、寿命长。
H
b
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第十九章 螺纹联接与螺旋传动
（一）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。 （二）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
（三）教学内容
1
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
§19-1 §19-2 §19-3 §19-4 §19-5 §19-6 螺纹 螺纹联接的类型和预紧、防松 螺栓组联接的设计 单个螺栓联接的强度计算 提高螺栓联接强度的措施 螺旋传动
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提高螺栓联接强度的措施
一、改善螺纹牙间载荷分布不均状况 a) 悬置螺母 b)环槽螺母 c) 内斜螺母 d)（b）(c)结合螺母 e) 不同材料匹配 二、减小应力集中的影响 三、降低螺栓应力幅 四、减小应力集中的影响 1）加大过渡处圆角 2）改用退刀槽 3）卸载槽 4）卸载过渡结构。 五、（工艺方法）采用合理的制造工艺 1）用挤压法（滚压法）制造螺栓。 2）冷作硬化、氰化、氮化、喷丸等，可提高疲劳强度。 3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳。 4）控制单个螺距误差和螺距累积误差。
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。
《机械常识》课件-第三章 螺纹连接和螺旋传动
常见螺纹的种类、特征代号和牙型
1．大径
螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想 圆柱的直径。
2．小径
螺纹的小径是 指与外螺纹牙底或 内螺纹牙顶相切的 假想圆柱的直径。
3．中径
螺纹的中径是指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。
4．公称直径
公称直径是 指代表螺纹规格大 小的直径。除管螺 纹外，公称直径是 指螺纹的大径。
（1）单动螺旋传动
单动螺旋传动是指螺杆或螺母有一件不动，另一件既旋 转又移动的普通螺旋传动。
1）螺母固定不动，螺 杆旋转并做直线运动
2）螺杆固定不动，螺 母旋转并做直线运动
（2）双动螺旋传动
双动螺旋传动是指螺杆和螺母都做运动的普通螺
旋传动。
1）螺杆原位旋转， 螺母做直线运动
2）螺母原位旋转， 螺杆做直线运动
5．线数
螺纹的线数是指螺纹的螺旋线数量。沿一 条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿两条或 两条以上螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹。
6．螺距
螺距是指相邻两牙体上的对应牙侧与中径线（中径圆柱 的母线）相交两点间的轴向距离。
7．导程
导程是指最邻近 的两同名牙侧（处在 同一螺旋面上的牙侧） 与中径线相交两点间 的轴向距离。
1）焊接防松
2）铆接防松
3）冲点防松
4）粘接防松
螺旋传动
螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的 螺旋副来实现传动。螺旋传动具有结构简单，工作 连续、平稳，承载能力强，传动精度高等优点，广 泛应用于各种机械和仪器中。
由一个螺杆和一个螺母组成的简单螺旋副实现的传动称 为普通螺旋传动。
1．普通螺旋传动的形式
第三章 螺纹连接和螺旋传动
第四章螺纹连接与螺纹传动
（2）按螺纹旋向分
（3）按螺纹用途分
(4）按螺旋线线数分
（5）按母体形状分
（6）按尺寸单位制分
（7）按螺纹牙型分
3
一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类
（1）按回转体内外表面分：内螺纹、外螺纹
内螺纹
外螺纹
4
一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类
（2）按螺纹旋向分：左旋螺纹（反扣）、右旋螺纹（正扣）
顺时针旋转时旋入的螺纹称为右旋螺纹，反之，逆时针旋转
螺纹的类型与特点1
（7）按螺纹牙型分：三角形螺纹、管螺纹、梯形螺纹、
矩形螺纹、锯齿形螺纹
普通螺纹:牙形角为
查看教材中P34页表4-1
60°三角形米制圆柱
螺纹
牙型、大径、螺距等符
合国家标准的螺纹称为
标准螺纹，矩形螺纹未
标准化
9
常用的几种螺纹的特征代号及用途
特征
螺 纹 种 类 代号
普 通 粗牙
M
联
接 螺 纹 细牙
对顶螺母
弹簧垫圈
结构简单，可用于低速重载。但需
使用方便，但垫圈弹力不均（不太
加长螺栓和螺纹部分，不够经济
可靠），用于不重要的连接。
29
三、螺纹连接的预紧和防松
2 螺纹连接的防松
❖摩擦防松：对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母、尼龙圈锁紧螺母等
弹性自锁螺母
结构简单，放松可靠，多次拆装不
降低防松性能
30
三、螺纹连接的预紧和防松
M12×80
扩展内容--螺纹紧固件的标注方法——非常实用
（2）螺母
标记: 螺母 标准号 螺纹规格
例:螺纹规格D=M12，六角螺母。
螺母 GB/T 6170-2000 M12
（3）按螺纹用途分
(4）按螺旋线线数分
（5）按母体形状分
（6）按尺寸单位制分
（7）按螺纹牙型分
3
一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类
（1）按回转体内外表面分：内螺纹、外螺纹
内螺纹
外螺纹
4
一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类
（2）按螺纹旋向分：左旋螺纹（反扣）、右旋螺纹（正扣）
顺时针旋转时旋入的螺纹称为右旋螺纹，反之，逆时针旋转
螺纹的类型与特点1
（7）按螺纹牙型分：三角形螺纹、管螺纹、梯形螺纹、
矩形螺纹、锯齿形螺纹
普通螺纹:牙形角为
查看教材中P34页表4-1
60°三角形米制圆柱
螺纹
牙型、大径、螺距等符
合国家标准的螺纹称为
标准螺纹，矩形螺纹未
标准化
9
常用的几种螺纹的特征代号及用途
特征
螺 纹 种 类 代号
普 通 粗牙
M
联
接 螺 纹 细牙
对顶螺母
弹簧垫圈
结构简单，可用于低速重载。但需
使用方便，但垫圈弹力不均（不太
加长螺栓和螺纹部分，不够经济
可靠），用于不重要的连接。
29
三、螺纹连接的预紧和防松
2 螺纹连接的防松
❖摩擦防松：对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母、尼龙圈锁紧螺母等
弹性自锁螺母
结构简单，放松可靠，多次拆装不
降低防松性能
30
三、螺纹连接的预紧和防松
M12×80
扩展内容--螺纹紧固件的标注方法——非常实用
（2）螺母
标记: 螺母 标准号 螺纹规格
例:螺纹规格D=M12，六角螺母。
螺母 GB/T 6170-2000 M12
第五章螺纹连接与螺旋传动
它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点, 能承受较大的载荷,但只能用于单向传动。
5 、圆柱管螺纹
特点：用于管件连接的三角螺纹，=55
螺纹面间没有间隙，密封性好，适用于压强在 1.6MPa以下的连接。
6、 圆锥螺纹
特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上,=55或60
螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好，适 用于高温、高压的连接。
（2）铰制孔螺栓连接
螺栓杆的剪切强度条件为:
4Fs
d 0 2 m
[ ]
MPa
螺栓与孔壁的挤压强度条件为：
p
Fs d 0 hm in
[ ]p
MPa
式中 d 0 —螺栓抗剪面直径，mm
m —螺栓抗剪面数目
hm in
—螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度
设计时应使 hmin 1.25d0
mm，
[ ] —螺栓的许用剪切应力，MPa
二、螺纹副的受力关系、效率和自锁
圆周力：拧紧时 Ft F tan(y )
松开时 效率：拧紧时
Ft F tan(y )
tany tan(y )
松开时 tan(y ) tany
自锁条件 y
式中:′ --当量摩擦角
f --当量摩擦系数
arctan f
cos
f f
F--轴向力, N f--摩擦系数
扳手空间
4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应 取4, 6, 8等 偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线
5 、避免螺栓承受偏心载荷 产生偏心载荷的原因
避免偏载的结构
凸面和沉头座的应用 斜垫圈的应用
二、 螺栓组连接的受力分析 1 、受轴向载荷Q的螺栓组连接
设定有z个螺栓 则：单个螺栓受外 力
5 、圆柱管螺纹
特点：用于管件连接的三角螺纹，=55
螺纹面间没有间隙，密封性好，适用于压强在 1.6MPa以下的连接。
6、 圆锥螺纹
特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上,=55或60
螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好，适 用于高温、高压的连接。
（2）铰制孔螺栓连接
螺栓杆的剪切强度条件为:
4Fs
d 0 2 m
[ ]
MPa
螺栓与孔壁的挤压强度条件为：
p
Fs d 0 hm in
[ ]p
MPa
式中 d 0 —螺栓抗剪面直径，mm
m —螺栓抗剪面数目
hm in
—螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度
设计时应使 hmin 1.25d0
mm，
[ ] —螺栓的许用剪切应力，MPa
二、螺纹副的受力关系、效率和自锁
圆周力：拧紧时 Ft F tan(y )
松开时 效率：拧紧时
Ft F tan(y )
tany tan(y )
松开时 tan(y ) tany
自锁条件 y
式中:′ --当量摩擦角
f --当量摩擦系数
arctan f
cos
f f
F--轴向力, N f--摩擦系数
扳手空间
4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应 取4, 6, 8等 偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线
5 、避免螺栓承受偏心载荷 产生偏心载荷的原因
避免偏载的结构
凸面和沉头座的应用 斜垫圈的应用
二、 螺栓组连接的受力分析 1 、受轴向载荷Q的螺栓组连接
设定有z个螺栓 则：单个螺栓受外 力
螺纹连接和螺旋传动【共35张】
1-滚珠循环装置 2-滚珠 3-螺杆 4-螺母
螺纹连接和螺旋传动
滚珠螺旋传动的两种循环方式
由螺杆和螺母组成的简单螺旋副，见下图：
螺纹连接和螺旋传动
1.普通螺旋传动的应用形式 普通螺旋传动的应用形式有四种。
螺纹连接和螺旋传动
螺纹连接和螺旋传动
2.移动方向的判定
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：
螺纹连接和螺旋传动
二、常用螺纹的种类、特点和应用
螺纹连接和螺旋传动
三、普通螺纹和管螺纹的标记
1.普通螺纹标记
普通螺纹标记由螺纹代号、螺纹公差带和螺纹旋合长 度代号组成。螺纹代号的标记形式为
粗牙螺纹与细牙螺纹标记注意事项 右旋螺纹与左旋螺纹标记注意事项
螺纹连接和螺旋传动
【普通螺纹代号标记示例】
• M24 ： 表示公称直径为24 mm的粗牙普通螺纹。
（1）若螺杆（或螺母）回转并移动，螺母（或螺杆）不动，即上表 中前两种形式，则大拇指指向即为螺杆（或螺母）的移动方向。
（2）若螺杆（或螺母）原位回转，螺母（或螺杆）移动，即上表中 中后两种形式，则螺母（或螺杆）移动的方向即为大拇指指向的相反方 向。
螺纹连接和螺旋传动
螺纹连接和螺旋传动
3.移动的距离 在普通螺旋传动中，螺杆（或螺母）的移动距离与螺纹
螺纹连接和螺旋传动
差动螺旋传动
螺纹连接和螺旋传动
2.差动螺旋传动的移动距离和方向的确定 （1）若两段螺旋副旋向相同，当螺杆转动时，活动螺母实 际移动的距离为
螺纹连接和螺旋传动
（2）若两段螺纹旋向相反，则活动螺母实际移动的距离为
可见，活动螺母可产生快速移动。
螺纹连接和螺旋传动
滚珠螺旋传动的两种循环方式
由螺杆和螺母组成的简单螺旋副，见下图：
螺纹连接和螺旋传动
1.普通螺旋传动的应用形式 普通螺旋传动的应用形式有四种。
螺纹连接和螺旋传动
螺纹连接和螺旋传动
2.移动方向的判定
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：
螺纹连接和螺旋传动
二、常用螺纹的种类、特点和应用
螺纹连接和螺旋传动
三、普通螺纹和管螺纹的标记
1.普通螺纹标记
普通螺纹标记由螺纹代号、螺纹公差带和螺纹旋合长 度代号组成。螺纹代号的标记形式为
粗牙螺纹与细牙螺纹标记注意事项 右旋螺纹与左旋螺纹标记注意事项
螺纹连接和螺旋传动
【普通螺纹代号标记示例】
• M24 ： 表示公称直径为24 mm的粗牙普通螺纹。
（1）若螺杆（或螺母）回转并移动，螺母（或螺杆）不动，即上表 中前两种形式，则大拇指指向即为螺杆（或螺母）的移动方向。
（2）若螺杆（或螺母）原位回转，螺母（或螺杆）移动，即上表中 中后两种形式，则螺母（或螺杆）移动的方向即为大拇指指向的相反方 向。
螺纹连接和螺旋传动
螺纹连接和螺旋传动
3.移动的距离 在普通螺旋传动中，螺杆（或螺母）的移动距离与螺纹
螺纹连接和螺旋传动
差动螺旋传动
螺纹连接和螺旋传动
2.差动螺旋传动的移动距离和方向的确定 （1）若两段螺旋副旋向相同，当螺杆转动时，活动螺母实 际移动的距离为
螺纹连接和螺旋传动
（2）若两段螺纹旋向相反，则活动螺母实际移动的距离为
可见，活动螺母可产生快速移动。
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，
螺纹连接与螺旋传动
螺纹连接与螺旋传动一、螺纹的形成如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY，这样就构成了三角形螺纹。
同样改变平面图形K，可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹，如图1-1所示。
图1-1 螺纹的形成二、螺纹的类型（1）按牙型分类有：三角形螺纹、管螺纹，用于联接螺纹；矩形、梯形、锯齿形螺纹，用于传动螺纹。
其中三角形螺纹中粗牙螺纹用于紧固件；细牙螺纹在同样的公称直径下，螺距最小，自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击荷载等。
（2）按位置分类有：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。
（3）根据螺旋线绕行方向有左旋（图1-2）和右旋。
（4）根据螺旋线头数：单头螺纹（n＝1），用于连接；双头螺纹（n＝2），一般用于连接两个连接件，如图1-2所示；多线螺纹（n≥2），用于传动。
三、螺纹的主要参数现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，如图1-3所示：（1）大径d——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。
（2）小径d1——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。
（3）中径d2——通过螺纹向截面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似于螺纹的平均直径，d2≈（d＋d1）／2。
中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。
（4）线数n——螺纹的螺旋线数目。
沿一根螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹；沿两根以上的等距螺旋线形成螺纹称为多线螺纹。
常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或单线螺纹。
为了便于制造，一般用螺纹线数n≤4。
（5）螺距P——螺纹相邻两个牙形上对应点间的距离。
（6）导程S——螺纹上任一点沿同一条螺旋线旋转一周所移动的轴相距离。
单线螺纹S＝P；多线螺纹S＝nP。
（7）螺纹升角φ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
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6章螺纹连接和螺旋传动
B型平垫圈 薄平垫圈 斜垫圈
圆螺母用止动垫圈
§6-4 螺纹联接的拧紧和防松
一、拧紧
一般螺纹连接在装配时都必须拧紧，这时螺纹连接受到预紧力的作 用。对于重要的螺纹连接，应控制其预紧力，因为预紧力的大小对
螺纹连接的可靠性，强度和密封均有很大影响。
预紧力：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
一、 螺纹连接的基本类型
基 螺栓连接 本 螺钉连接 类 双头螺柱连接 型 紧定螺钉连接
潘存云教授研制
紧定螺钉
潘存云教授研制
二、螺纹紧固件
螺栓 螺
纹
紧
L
固
L0
件
六角头 L L0
小六角头
螺栓的结构形式
潘存云教授研制
d
潘存云教授研制
d
二、螺纹紧固件
螺栓 螺 双头螺柱 纹 紧 固 件
L
L1
L0
d L1 ——座端长度 L0 ——螺母端长度
扳手空间的尺寸见有关标准。
EE
h
潘存云教授研制
A
d D
60˚
C
潘存云教授研制
C
B
60˚ 潘存云教授研制
对于压力容器等紧密性要求较高的重要连接。螺 栓的间距不大于下表所推荐的取值。
t0 d
潘存云教授研制
螺栓间距t0
工作压力/MPa
≤ 1.6 1.6 ~4 4~10 10~16 16~20 20~30
t0 /mm
7d 5d
4.5 4d 3.5 3d
▲为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分 布在同一圆周上的螺栓数目取成 4、6、8等偶数。 同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同
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矩形螺纹
螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。 传动效率高，精加工困难，牙根强度低，螺旋 副磨损后的间隙难以补偿，使传动精度变低。 常用于传力或传导螺旋。矩形螺纹不是标准螺 纹，没有代号。标注时应注出大径、小径和螺 距。已逐渐被梯形螺纹代替。
梯形螺纹
30°
牙型为等腰梯型，牙型角为30。梯 形螺纹的效率比矩形螺纹低，但牙根的强 度较高，易于加工，对中性好，可调节间 隙，当采用剖分式螺纹时，还可以消除因 磨损而产生的间隙。广泛用于传力或传导 螺旋
内螺纹制作 首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻
丝得到内螺纹。
常用螺纹的特点和应用
普通螺纹
即米制三角形螺纹。螺纹牙型为三角形，牙型 角为60°，螺纹大径为公称直径，单位为mm。 同一公称直径下有多种螺距，其中螺距最大的 称为粗牙螺纹，其余的称为细牙螺纹。
普通螺纹的当量摩擦系数较大，自锁性能 好，螺纹压根强度高，广泛应用于各种紧 固连接。一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺 纹螺距小，升角小，自锁性能好，但螺牙 强度低、耐磨性差、易滑脱，常用于细小 零件、薄壁零件或受冲击、震动和变载荷 的连接，还可用于微调机构的调整。
螺纹联接和螺旋传动
螺纹连接
一字螺钉
六角螺栓
紧定螺钉
自攻螺钉
十字螺钉
内六角螺栓 翼形螺钉
圆头螺钉
六角螺母 盖形螺母
开槽六角螺母 翼形螺母
螺纹的形成
螺旋线——一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋
转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。
螺纹——一平面图形（三角形、梯形等）沿螺旋线运动，运
动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。 d2
只能传递单方向的动力。
螺纹的旋向
左旋
右旋(常用)
螺纹的线数
沿一条螺旋线形成的螺 纹叫做单线螺纹；沿两条或 两条以上在轴向等距分布的 螺旋线所形成的螺纹叫做多 线螺纹。（一般用于传动）
单线螺纹
双线螺纹
螺纹的大径、小径和中径
大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的 假想圆柱面的直径。D、d
小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的
管螺纹（英制） 55°非密封管螺纹
55°
牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。其公称 直径（平均外径）近似为管子的孔径，以英 寸为单位。如果要求连接具有密封性时，需 添加密封物。
55°非密封管螺纹
管螺纹（英制） 55°密封管螺纹（R）
55°
牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。螺纹 分布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合 时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏 ，拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的 间隙。
螺距 =导程
导程 螺距
单线螺纹：P=S 多线螺纹：P=S/n
螺旋升角
螺纹升角y－－在
中径d2的圆柱面上， 螺旋线的切线与垂 直于螺纹轴线的平 面间的夹角。
tany S nP
πd2 πd2
牙型角和牙型斜角
牙型角α－－在螺纹轴向
剖面内，螺纹牙型相邻
两侧边的夹角称为牙型
角。
牙型斜角β －－牙型侧边
铰制孔螺栓
铰制孔用螺栓l1≈ 0;
螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;
双头螺柱联接
不能采用螺栓的场合,例如: 连接件之一太厚不宜采用 通孔,材料又比较软.
双头螺柱联接
参数l1 、e、a与螺栓相同 座端拧入深度H，当螺孔材料为：
钢或青铜 H≈d; 铸铁 H=(1.25~1.5)d 铝合金 H=(1.5~2.5)d 螺纹孔深度 H1=H+(2~2.5)P; 钻孔深度 H2=H1+(0.5~1)d;
有些螺纹，必须画出牙型才能加 工，例如矩形及用途
特征 螺 纹 种 类 代号
外形图
用
途
联 普 通 粗牙 接 螺 纹 细牙
M
螺
纹 管螺纹 G
传 梯形螺纹 Tr 动
螺
纹
锯齿形 螺纹
B
是最常用的联接螺纹
用于细小的精密或薄壁零件 用于水管、油管、气管等 薄壁管子上，用于管路的 联接。 用于各种机床的丝杠，做 传动用。
第十三章 螺纹联接
联接的分类和意义
静联接 动联接
可拆联接(螺纹联接、键联接） 不可拆联接（铆接、焊接、胶接）
静联接：被联接件之间相互完全固定。（形锁合、摩擦锁合、材料锁合） 动联接：被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。
联接的选择（根据使用要求与经济要求来选择、
根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和 尺寸等）
★★普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担 横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。
螺纹紧固件连接的基本形式有：
普通螺栓联接
（受拉螺栓联接）
铰制孔用螺栓联接
(受剪螺栓联接)
螺栓联接 L1
L1
螺纹余留长度l1 静载荷l1>=(0.3~0.5)d;
变载荷l1>=0.75d; 冲击载荷或弯曲载荷l1≥ d; d
与螺纹轴线的垂线间的
夹角。对于对称牙型，
有：
2
螺纹的加工方法：
工件
卡盘
车刀
车外螺纹
车内螺纹
螺尾
螺纹收尾 退刀纹
退刀槽
外退刀槽
退出车刀
车刀 开始退刀
内退刀槽
车 刀
外螺纹制作：
把工件车到一定 的尺寸，用板牙绞 出外螺纹；
工程上大量制 造的尺寸较小的外 螺纹件用搓丝机制 作。
搓丝机搓板
板牙 工件
锯齿形螺纹
3° 30°
牙型为锯齿型，工作面的牙型边倾斜角 为3，非工作面的牙型边倾斜角为30。比梯 形螺纹牙根强度高。仅用于单向受力的传力 螺旋。
螺纹连接的基本类型
基本类型（请掌握各联接的特点及适用场合）
普通螺栓联接（受拉螺栓联接） 1．螺栓联接
铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接)
2．双头螺柱联接（常拆场合） 3．螺钉联接（不常拆场合） 4．紧定螺钉联接
假想圆柱面的直径。 D1、d1
牙底
牙顶
小径 大径
牙顶
牙底
螺纹的中径：
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。
牙底
牙顶
小径D1、d1 中径D2、d2 大径 D、d
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
螺距和导程
螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之 间的轴向距离P称为螺距。
同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应 两点之间的轴向距离S称为导程。
螺纹
螺纹
外螺纹
在圆柱体外表面上的螺纹
内螺纹
在圆柱体内表面上的螺纹
内螺纹 外螺纹
螺纹的牙型
30º
15º
30º
3º
矩形螺纹
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
三角形螺纹主要用于联接，梯形、锯齿形和矩 形螺纹主要用于传动。
螺纹
标准螺纹与非标准螺纹
有的螺纹有些只要标注牙型代号， 就能分辨出螺纹种类，称为标准螺纹 。（三角形、梯形、锯齿形）