机械设计基础(陈立德第二版)螺纹连接
机械设计基础之螺纹连接
④用途：传动螺纹和联接螺纹
⑤米制和英制（仅限管螺纹，表示每英寸牙数）
⑥普通螺纹（细牙和粗牙）、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹（4）
3、应用（教材表5—1）：（4）
二、螺纹的参数（5）
三、螺纹联接的类型和螺纹联接件（6）
1、类型⑴螺栓联接（6）：普通螺栓联接、配合螺栓联接
⑵牙型角越大，自锁性越好，但效率越低。主要用于联接。如：三角形螺纹。
4、联接用螺纹的选择
普通三角形（粗牙、细牙）、圆柱管螺纹、圆锥管螺纹。
七、螺栓组的结构设计
原则：
⑴联接结合面形状应通常设计成轴对称的简单几何形状。（42）
⑵螺栓的布置应使各螺栓受力合理。（43）
⑶螺栓的排列应有合理的间距、边距。（44）
作业、思考
螺纹联接结构设计练习
课后小结
简要介绍联接螺纹的选择
《机械设计基础》教案
联接
联接类型：①可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接、花键联接等
②不可拆联接：焊接、铆接、粘接等
主要介绍可拆连接中的螺纹联接、键联接。
§1螺联接
一、螺纹的形成、类型和应用
1、形成
2、类型：①内螺纹和外螺纹联接形成螺旋副
②左旋和右旋
《机械设计基础》教案第__23_次课
授课内容
联接类型；螺纹联接的类型、应用及螺纹联接件的选择、结构布置；
螺纹联接的张紧和防松。
目的要求
掌握螺纹联接的类型、应用及螺纹联接件的选择、结构布置；
了解螺纹联接的张紧和防松。
重点难点
重点：螺纹联接的类型、应用及螺纹联接件的选择、结构布置
难点：螺纹联接的受力分析、效率、自锁分析
高职《机械设计基础》螺纹联接与螺旋传动习题含答案
学号：班级：姓名：螺纹联接与螺旋传动一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1普通平键联结的主要用途是使轴与轮毂之间。
A沿轴向固定并传递轴向力B沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C沿周向固定并传递转矩D安装与拆卸方便2键的剖面尺寸通常是根据按标准选择。
A 传递转矩的大小B 传递功率的大小C 轮毂的长度D轴的直径3键的长度主要是根据来选择。
A传递转矩的大小B轮毂的长度C轴的直径4 能够构成紧键联结的两种键是。
A 楔键和半圆键B平键和切向键C半圆键和切向键D楔键和切向键5 楔键和，两者的接触面都具有1：100的斜度。
A轴上键槽的底面B轮毂上键槽的底面C键槽的侧面6 楔键联结的主要缺点是。
A键的斜面加工困难B键安装时易损坏C键装入键槽后，在轮毂中产生初应力D轴和轴上的零件对中性差7切向键联结的斜度是做在上。
A轮毂键槽的底面B轴的键槽底面(3)一对键的接触面(4)键的侧面8 平键联结如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔。
A 90ºB 120ºC 135ºD 180º9半圆键联结的主要优点是。
A对轴的强度削弱较轻B 键槽的应力集中较小C 工艺性好，安装方便10 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。
A. 好B. 差C. 相同D. 不一定11 用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。
A. 牙根强度高，自锁性能好B. 传动效率高C. 防振性能好D. 自锁性能差12 用于薄壁零件连接的螺纹，应采用。
A. 三角形细牙螺纹B. 梯形螺纹C. 锯齿形螺纹D. 多线的三角形粗牙螺纹13 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。
A. 必受剪切力作用B. 必受拉力作用C. 同时受到剪切与拉伸D. 既可能受剪切，也可能受挤压作用14 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的倍。
电子课件-《机械设计基础(第二版)》-B01-1264 模块一 螺纹连接与螺旋传动
模块一 螺纹连接与螺旋传动
螺纹连接的基本类型、结构、特点及应用
模块一 螺纹连接与螺旋传动
六、螺纹连接的预紧与防松
1.螺纹连接的预紧 目的：增加连接的可靠性和紧密性。 2.螺纹连接的防松 实质就是防止螺纹副的相对转动。 (1)防松的原因 (2)螺纹连接的防松措施及方法 防松措施及方法 (见表)。
螺纹连接的防松措施及方法
模块一 螺纹连接与螺旋传动
结构、形状及应用见表。
常用螺纹连接件的结构、形状及应用
模块一 螺纹连接与螺旋传动
3.螺纹连接件的材料 碳钢、合金钢、铜、聚氯乙烯(PVC)等。
五、螺纹连接的基本类型
螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺 钉连接等，见表。
螺纹连接的基本类型、结构、特点及应用
模块一 螺纹连接与螺旋传动
任务分析
差动螺旋传动的微调量与螺旋传动的移动距离和移动方向有关。
模块一 螺纹连接与螺旋传动
相关知识
由螺杆和螺母组成的简单螺旋副传动又称为普通螺旋传动。
模块一 螺纹连接与螺旋传动
一、普通螺旋传动
1.普通螺旋传动的应用形式 2.直线移动方向的判定 (1)右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手。手握空拳，四指的指向与螺杆 (或螺母)回转方向相同，大拇指竖直。 (2)若螺杆 (或螺母)回转并移动，螺母 (或螺杆)不动，则大拇指的指向 即为螺杆(或螺母)的移动方向。 (3)若螺杆 (或螺母)回转，螺母 (或螺杆)移动，则大拇指指向的相反方 向即为螺母(或螺杆)的移动方向。 3.直线移动距离L 的确定 (普通螺旋传动)
模块一 螺纹连接与螺旋传动
三、螺纹代号与标记
螺纹很多，其代号与标记见表。
螺纹代号与标记
模块一 螺纹连接与螺旋传动
《机械设计基础》第五章螺纹联接及螺旋机构
等速上升
等速下降
等速上升 F Q tan( )
等速下降 F Q tan( )
当拧紧螺母时，螺母转一周所需的输入功为
A1 F d2 Q tan( ) d2
5.2螺旋副的受力分析、效率和自锁
此时举起重物所做的有效功为 A2 QS Q d2 tan
tan L CL
tanT CT
力
力力
QL
CL CL CT
Q
L
o
L
QP
变形
T T 变形 o
变形协调条件： 螺栓总拉力：
L T
Q F Qp
Q
L QP
Q0
T QP
b
L
变形
T
5.4螺栓联接的强度计算
3.预紧力与拧紧力矩
为获得一定的预紧力Q0，所需的 拧紧力矩T由两部分组成：一部
5.5设计螺纹联接时应注意的问题
（2）螺栓布置要有合理的距离。在布置螺栓时，螺栓 中心线与机体壁之间、螺栓相互之间的距离，要根据 扳手活动所需的空间大小来决定.如下图
扳手空间
（3）分布在同一圆周上的螺栓数，应取为4、6、 8等易于等分的数目，以便于加工。
5.5设计螺纹联接时应注意的问题
2.避免附加弯曲应力
N Q Q
2sin 2 cos
Ff
2 fN
f
cos
Q
fvQ
当量摩擦系数 fv f cos
三角形螺纹的摩擦阻力 大于矩形螺纹
各力之间的关系及效率公式等都与矩形螺纹中的分析相似，
只需将f和 相应的改为 fv 和 v 即可。
机械设计基础第第10章螺纹连接
特点：结构简单、连接可靠、装拆方便，且多
数螺纹连接件已标准化，生产率高，因而应用广泛。
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10.2.1 螺纹
一.螺纹的主要参数 螺旋线---螺纹---螺纹
d2
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(1) 大径d
(2) 小径 d1 (3) 中径d2 (4) 螺距P
d d d1 2
P/2 P/2
按螺旋的作用分
按母体形状分
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螺 纹 的 分 类
矩形螺纹 三角形螺纹 按螺纹的牙型分 梯形螺纹 锯齿形螺纹 右旋螺纹 按螺纹的旋向分 左旋螺纹 单线螺纹 按螺旋线的根数分 多线螺纹 外螺纹 按回转体的内外表面分 内螺纹
螺纹副
按螺旋的作用分
按母体形状分
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a. 利用附加摩擦力防松
弹簧垫圈
对顶螺母
尼龙圈锁紧螺母
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b. 机械防松
潘存云教授研制
开口销与六 角开槽螺母
圆螺母用止动垫圈
止动垫圈
串联钢丝
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c. 破坏螺旋副防松 用冲头冲2~3点 1~1.5P
涂粘合剂
冲点防松法
粘合法防松
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紧定螺钉
5)其它特殊结构的螺纹连接
起吊螺钉
T 型螺栓
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二.标准螺纹连接件 螺 纹 连 接 件 螺栓
L L0
螺栓的结构形式
d
六角头 L L0 d 小六角头
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螺 纹 连 接 件
螺栓 双头螺柱
L L1 L0 d L1 -----座端长度 L0 -----螺母端长度
机械设计基础 第4章 螺纹连接
圆柱管螺纹
牙型角为=55的英制螺纹，内、外螺纹旋合后无径向间 隙。螺纹副本身不具密封性，连接要求密封时，可压紧被连接 件螺纹副外的密封面，也可在密封面间添加密封物。多用于压 力为1.568Pa以下的水、煤气管路，润滑和电线管路系统。
15
2.矩形螺纹
牙型角为0 ，传动效率高于其他螺纹，但牙根强度低，精 确制造困难，对中精度低，未标准化，逐渐被梯形螺纹代替。
第四章
连接的分类
螺纹连接
1.按机械工作时被连接零（部）件间是否有相对运动分 静连接 连接 动连接 2.按能否拆开分 可拆连接 螺纹连接、键连接，销连接、型面连接 焊接、粘接和铆接等
1
螺纹连接、键连接、花键连接、销连接 导向平键连接、导向花键连接及各种运动副
连接
不可拆连接
d2
4.1
螺纹的主要参数和常用类型 螺纹的形成及其分类
43
5.自攻螺钉——由螺标准，扁，厚
45
圆螺母+止退垫圈——带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入
轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧
46
7.垫圈
平垫圈
斜垫圈
h
d1 d2
47
4.4
螺栓连接的强度计算
螺栓连接强度计算的目的是：根据强度条件确定螺 栓直径或校核其强度 ，而螺栓和螺母的螺纹牙及其他各 部分尺寸均按标准选定。 普通螺栓连接在工作时，螺栓主要承受轴向力(包 括预紧力)，故又称受拉螺栓。 铰制孔用螺栓连接工作时，螺栓只承受横向力，又称 受剪螺栓。
受力时被连接件接合面间不 应相对滑移失效，预紧力F 的大 小根据板件的静力平衡条件可得 ：
F f s zm k f FR (即F
k f FR f s zm
20机械基础陈立德版教案
课后记：
完成授课计划良好，完成教学目的良好，讲授知识点清晰，学生掌握良好。
第二十课螺纹组连接方案
一、相关知识
结合所学螺纹连接知识，讨论螺纹组连接方案。
大体展开讨论点：
1、螺栓组联接接合面形状
2、螺栓分布排列问题
1、接合面形状设计
接合面形状——为了便于加工和便于对称布置螺栓，通常都设计成轴对称的简单几何形状，如：
3）当螺栓组联接的载荷是弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减少螺栓的受力：
4）分布在同一圆周上的螺栓数目应取成偶数，以便于分度和划线；同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同。
5）螺栓排列应考虑扳手空间，给予螺栓合理的间距和边距：
对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接。螺栓间距不大于下表所推荐的取值：
加工面形状——接合面较大时采用环状、条状结构，以减少加工面，且提高联接的平稳性和刚度，如：
2、螺栓分布排列设计
1）对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证联接接合面受力比较均匀。
2）当采用铰制孔用螺栓联接组时，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置8个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。
广州南洋理工职业学院
教案首页
年月日第周
课题：螺纹组连接方案讨论课次：20
教学方法：讨论道具：教材
教学目的：
讨论螺纹组连接方案，分析螺纹连接的方式。
教学重点：
讨论螺纹组连接方案。
教学难点：
讨论螺纹组连接方案。
教学过程时间分配（包括组织教学、Βιβλιοθήκη 习旧课、讲授新课、巩固新课、布置作业）
组织教学5分钟
讨论80分钟
6）结构设计应避免螺栓承受附加的弯曲载荷。即在铸，锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或沉头座；当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈等。以保证被联接件、螺母和螺栓头支承面平整，并与螺栓轴线相互垂直。
机械设计基础(机工版)教案：螺纹连接及螺旋传动
章节名称螺纹连接及螺旋传动授课形式讲授课时3班级电气、机电教学目的了解螺纹的应用和分类、代号教学重点1、了解螺纹及主要参数；2、机械制造常用螺纹及螺纹联接的基本类型3、提高螺栓联接强度的措施4、螺旋传动的类型、特点及应用教学难点1、螺纹联接的预紧和防松手段2、螺栓联接的强度计算与校核辅助手段模型或多媒体辅助教学过程及说明;★教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。
螺旋传动:利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置.一、螺纹的形成二、螺纹的类型1、按线数分在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。
2、按螺旋线绕行方向按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。
通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。
3、位置分螺纹有外螺纹和内螺纹之分。
在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。
公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。
细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。
三、螺纹的主要参数螺纹的主要参数：(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。
对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。
标准规定大径为螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。
对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。
(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。
此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
机械设计基础第七章螺纹连接
②工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F
③解决问题： a) 保证安全可靠的工作，F0=？ b) 工作时螺栓总载荷， F=？
④分析： 图1，螺母未拧紧 螺栓螺母松驰状态，
螺栓与被连接件均不受力。
2019/12/6
课件
37
图２，拧紧—预紧状态 凸缘—压—λm — F0 栓杆—拉—λb →F0
图7.15b所示为螺栓被拧 紧后，螺栓受预紧力F0，被 联接件受预紧压力F0的作用 而产生压缩变形δl的情况。
2019/12/6
课件
3
机械设计基础——联接
7.1 螺纹联接的基本知识
一、螺纹的主要参数 二、螺纹联接件主要类型
2019/12/6
课件
4
机械设计基础——联接
二、螺纹联接件主要类型
标准螺纹联接件 1.螺栓
普通螺栓 铰制孔螺栓
2.双头螺栓 3.螺钉
联接螺钉 紧定螺钉、自攻螺钉
2019/计12/6算螺栓小径时采用试算法课来件选用
43
§7.4 螺栓组连接的设计
螺栓组连接的结构设计 螺栓组连接的受力分析与计算
2019/12/6
课件
44
1 、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单 几何形状
2019/12/6
课件
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2、 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理
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课件
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3 、螺栓的排列应有合理的间距、边距
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课件
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扳手空间
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课件
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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
2019/12/6
机械设计基础课后答案(陈立德高等教育出版社第二版)
本作业解答仅供参考，错误之处敬请指正；
题3.5 绘制机构简图
解：
C
B
3
2
1
A
4
定块机构
题3.6 绘制机构简图 解： 3 C 2 A 4 摇块机构 B 1
题3.7 绘制机构简图
解： C 2 3 B 1
A 4
正弦机构
题3.8 计算机构自由度 解： 活动构件数：n = 8 ； 低副：PL = 11 ； 高副： PH = 1 ； 机构自由度： F = 3n 2PL PH = 38 211 1 =1 1 移动副 8 7 6 局部自由度 5 高副 4 2 3
Fr FT1
FT1 Fr FT2 FT2 Fr
F
F
F FT3
(2) 计算螺栓的最大剪力Fmax 方案1：
(2) 计算螺栓的最大剪力Fmax
方案1：
Fmax 1 5 1 17 F F F 2.833F 2 3 6
2 2Leabharlann FT1 Fr FT2 Fr
方案2：
5 1 Fmax 2 F F 2.52F 2 3
方案3：
Fmax 3 5 1 5 1 F F 2 F F cos150 3 3 3 3 1.962F
2 2
FT3 Fr
比较计算结果，方案3最好；
即D0应满足： 340 < D0 < 427 ；
题7.21
解： (1) 力学模型(如图示) FT — 力矩(400F)引起的剪力； Fr — 力F引起的剪力；
其中： FT 1 FT 2 2 80 2 F
F 400 5 FT 3 F 3 80 3 1 Fr1 Fr 2 Fr 3 F 3 F 400 5
机械设计基础 精品课程 螺纹连接
§2 螺纹联接Screw joints§2-1 联接类型和螺纹联接简介Types of the joints and screw joints§2-2 螺纹联接的拧紧和防松Tightening and preventing unscrewing of screw joints§2-3 螺纹组联接的受力分析Forces in group of screw joints§2-4 单个螺栓强度计算Strength calculations for a bolt§2-5 提高螺栓联接强度的措施Measures of increasing joint strength of bolts螺纹联接设计实例Design example of screw joint§2-1 联接类型和螺纹联接简介Types of the joints and screw joints联接类型Types of the joints螺纹联接简介和应用Screw joints and their applications一、联接类型Types of the jointsScrew jointsKey, spline and pin jointsShaped jointsElastic ring jointsInterference fit jointsRiveted jointsWelded jointsAdhesive jointsSeparable jointsJointsPermanent jointsShaft－hub joints二、螺纹联接简介和应用screw joints and their applications螺纹联接通常有以下几种形式：螺栓联接Bolt joints双头螺柱联接Stud joints螺钉联接Cap screw joints 紧定螺钉联接Setscrew joints§2-2 螺纹联接的拧紧和防松Tightening and preventing unscrewing of screw joints 螺纹联接的拧紧Tightening of screw joints螺纹联接的防松Preventing unscrewingof screw joints一、螺纹联接的拧紧Tightening of screw joints1.拧紧的目的The purpose of tighteningTightening process of the bolt joints2.PreloadTightening torque factor二、螺纹联接的防松Preventing unscrewingof screw joints1.防松的必要性Necessity of preventing unscrewing2.防松的根本问题Basic problem of preventing unscrewing防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。
机械设计(第二版)螺纹连接习题解答
（1） 选螺栓数目Z：
因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间间
距不致过大，所以选用较多的螺栓，初取Z=24。
（2）计算螺栓的轴向工作载荷F：
1）螺栓组连接的最大轴向载荷FQ
2）螺栓的最大轴向工作载荷F：
题11-5图
（3）计算螺栓的总拉力F0
（4）计算螺栓直径：
查GB196—81，取M30（d1=26.211mm>25.139mm）
由教材式（11—13）：1.3F′/（π /4）≤[σ] MPa得：
F′=[σ]π /（4×1.3）=178×π×8.3762/5.2N=7535N
（2）求牵引力FR：
由式（11—25）得FR=F′fzm/ =7535×0.15×2×1/1.2N=1883.8 N（取 =1.2）
11—5有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。已知气缸中的压力p在0~2MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布圆直径D0=650mm。为保证气密性要求，剩余预紧力F″=1.8F，螺栓间距t≤4.5d（d为螺栓的大径）。螺栓材料的许用拉伸应力[σ]=120MPa，许用应力幅[σɑ]=20MPa。选用铜皮石棉垫片螺栓相对刚度C1/（C1+C2）=0.8，试设计此螺栓组连接。
⑶、轴承端盖为透盖时，必须和轴有间隙，同时，必须考虑密封问题。
㈤、螺纹的常见错误
⑴、轴上螺纹应有螺纹退刀槽;
⑵、紧定螺钉应该拧入轴上被联接零件,端部应顶在轴上;
⑶、螺纹联接应保证安装尺寸;
⑷、避免螺纹联接件承受附加弯矩。
（5）校核螺栓疲劳强度：
故螺栓满足疲劳强度要求。
（6）校核螺栓间距：实际螺栓间距为
故螺栓间距满足联接的气密性要求。
机械设计基础第9章 螺纹连接
T
=
T1+T2
F
d2 2
tan(
v )
fcF rf
0.2Fd
(N.mm)
T1 — 螺纹副阻力矩
对于M10~M68的普通粗牙螺纹，取：
T2 — 螺母支承面摩擦阻力矩
fv= tanρv≈0.15
fc ≈ 0.15
20
§9-4 螺纹联接的预紧和放松
二、螺纹联接的放松 联接用的三角形螺纹都具有自锁性，在静载
不同场合螺旋副，自锁和效率要求不同 连接螺纹，必须具有自锁性 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 如：车床丝杠与刀架螺旋副
16
§9-3 螺纹联接的基本类型
1、螺栓连接 被连接件不厚且有装配空间时用
普通孔螺栓连接
孔与螺栓杆间有空隙， 加工精度低，简单方便
F
N Rψ ρ
fN
v
F
水平驱动力：F = Fatan(ψ +ρ）
驱动力矩：T = F
d2 2
=Fa
d2 tan(ψ 2
+ρ)
ψ
Fa
—即为摩擦副间的阻力矩
ψ
当升角较大，重物要匀速下滑时：
R
水平驱动力：
F = Fatan(ψ -ρ）
R
N ρ
v
ψ-ρ
驱动力矩：
T
=Fa
d2 tan(ψ -ρ) 2
Fa F
fN F
荷和工作温度变化不大时不会自动松脱。 但是在冲击、振动和变载的作用下，预紧力
可能在某一瞬间消失，联接仍有可能松脱。高温 的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能 发生松脱现象，因此设计时必须考虑防松。
机械设计基础螺纹课件
梯形
3º
锯齿形 30º
螺纹的基本尺寸：
粗牙普通螺纹的基本尺寸见P136表10-1 后面有图 细牙普通螺纹的基本尺寸见P137表10-2 梯形螺纹的基本尺寸见P138表10-3
第二十三页，编辑于星期日：十五点 八分。
表10-1 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mm
P/8
Dd D2 d2 D1 d1
FR
列出力平衡方程：
Fn ψ ψ-ρ
ρ F’
FR + Fa +F =0
作力多边形可得：
v
F
ψ
Fa
驱动力矩：
T F d2 2
ψ-ρ FR
Fa F
F
d2 Fa
F
第十六页，编辑于星期日：十五点 八分。
若ψ >ρ ，则T为正值，其方向与螺 母运动方向相同，是阻力； F
若ψ≤ρ ，则T为负值，方向相反，其方
22、26
d-2.5 d-5
6
2.25
0.5
32、36
30、34
d-3
d-6
8
6.5
0.5
48、52
46、50
d-4
d-8
10
5.5
0.5 40、70、80 38、42、65 d-5 d-10
12
6.5
0.5
90、100
85、95
d-6 d-12
第二十六页，编辑于星期日：十五点 八分。
例10.1 计算粗牙螺纹M10、M30的螺纹 升角，并判断能否自锁。
P
R1
30˚
ac R2
ac
内螺纹
R2
H4
标记示例：Tr48X8
(梯形螺纹，直径48，螺距8)
02 机械设计基础 拓展阅读：减速器中的螺纹联接
减速器中的螺纹联接减速器是用于原动机和工作机之间的封闭式机械传动装置，其中减速器的箱盖凸缘与箱座凸缘之间的联接就是普通螺栓联接，我们通过认识减速器中的螺纹联接，从而掌握机械联接。
首先，我们来学习联接常用螺纹类型用于联接的螺纹主要是三角形螺纹，三角螺纹按照牙型角的不同分为普通螺纹，牙型角α等于60度，和管螺纹，牙型角α等于55度两种。
普通螺纹以大径d为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。
粗牙螺纹应用最广。
细牙螺纹具有升角小、小径大、自锁性好、强度高等优点。
缺点就是不耐磨易滑扣。
一般用于薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构中。
管螺纹包括非螺纹密封的管螺纹，螺纹在圆柱管壁上，牙型角等于55度，和用螺纹密封的管螺纹，螺纹在圆锥管壁上，牙型角等于55度，和牙型角为60度的管螺纹。
管螺纹属于英、美制螺纹，公称直径为管子的公称通径。
用英寸表示。
接下来介绍螺纹联接的基本类型、特点与应用螺纹联接第1种基本类型为螺栓联接，螺栓联接分为普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接，普通螺栓联接，孔与螺杆之间留有间隙，而铰制孔螺栓联接，孔与螺杆之间紧密配合。
螺栓联接的特点是被联接件都不切制螺纹，构造简单，装拆方便，成本低，应用最广。
主要用于通孔，经常拆装，易磨损之处。
如减速器的箱盖与箱座之间的联接。
铰制孔螺栓联接可承受较大横向载荷，具有定位作用。
螺纹联接第2种基本类型为螺钉联接。
螺钉联接不用螺母，就有光整的外露表面。
使用时，直接旋入被联接件之一的螺纹孔内。
一般用于被联接件之一比较厚，不宜制成通孔，且不宜经常拆卸的场合。
螺纹联接第3种基本类型为双头螺柱联接。
双头螺柱的两端都有螺纹，其一端紧固地旋入被联接件之一的螺纹孔内，另一端与螺母旋合而将两被联接件联接。
用于被联接件比较厚，不宜钻成通孔，且又需经常拆卸的场合。
螺纹联接第4种基本类型为紧定螺钉联接。
紧定螺钉联接旋入被联接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的转矩。
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力矩平衡条件： FRi ri T
i 1
z
FR max
Trmax
r
i 1
z
2
（距回转中心最远螺栓受力最大）
i
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
3、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
F
第7章 螺纹联接
§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 螺栓组联接的设计计算与实例分析 §7.5 提高螺栓联接强度的措施 §7.6 螺旋传动
引言
联接概述
由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很
多零件需要彼此联接。 机械零件之间的联接分为：
（1） 普通螺栓连接
fF0 mz K f FRS
F0 K f FRS fmz
式中： f —接合面间摩擦系数 m —接合面数 Kf —考虑摩擦系数不稳定及靠摩擦传力有时不可靠而引入的 可靠性系数 一般Kf =1.1~1.3
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
(2) 用绞制孔螺栓连接 单个螺栓受力
设计公式:
式中FS为螺栓受载后所受的轴向总拉力(N)。
7.3 单个螺栓联接的强度计算
FS为螺栓受载后所受的轴 向总拉力(N),通过受载前
对螺栓的预紧，和受载后
螺栓轴向拉力的分析,可知
FS= F0'+F
式中F0'为残余预紧力，为保证联接的紧密性，应使 F0' ＞0
一般根据联接的性质确定F0'的大小。
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
同一组螺栓联接中各螺栓的直径和材料均应相同。分布在 同一圆周上的螺栓应取4、6、8等偶数，便于分度。
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
避免螺 栓承受偏 心载荷
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
避免螺栓承受偏心载荷的措施
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
b、螺母的性能等级：
4，5，6，8，9，10，12
螺母性能等级表示可与该螺母相配最高性能等级螺栓抗拉强度的1/100
例：螺母材料性能等级 相配螺栓最高抗拉度为 4， 强
B a 100 4 100 400Mpa
7.3 单个螺栓联接的强度计算
3. 螺纹联接件的许用应力
表7.4 螺栓联接的许用应力
其他防松
7.3 单个螺栓联接的强度计算
单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。 根据联接的的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺 栓和受剪螺栓，两者失效形式是不同的。
设计准则：针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应部位 进行相应强度条件的设计计算（或强度校核）。 螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选 定螺纹的公称直径（大径）d等。
为使工作载荷作用后，联接结合 面间有残余预紧力F0'存在，要求螺 栓联接的预紧力F0为：
k1 为螺栓的相对刚度系数 k1 k 2
k1－螺栓的刚度系数；
k2－连接件的刚度系数 k1越小，k2越大，
k1 F0 F0 (1 )F k1 k2
'
（螺栓的相对刚度系数）
k1 越小，总拉力FS越小。 —其值可根据垫片材料选取。 k1 k 2
矩形
梯形 锯齿形
7.1 螺纹联接的基本知识
二、螺纹的主要参数
大径d－公称直径（查标准）。
小径d1－计算直径（强度计算）。
中径d2－几何直径（几何计算）。 螺距P－相邻螺牙对应点间轴向距离。 导程S－同一螺线相邻螺牙对应点间 轴向距离 S=nP（n--线数）。 升角ψ－螺旋线的切线与垂直于螺纹 轴线的平面间的夹角。
即
设计公式为
4 1.3F0 d1 [ ]
7.3 单个螺栓联接的强度计算
(2)受横向外载荷的紧螺栓联接 受力特点 载荷与螺栓轴向垂直，靠被联接 件间的摩擦力传递。螺栓受载前需预 紧,受载前后受力相同。 螺栓预紧力
fF0 mz K f FR
F0 K f FR fmz
式中： f —接合面间摩擦系数 ； m —接合面数； Kf —考虑摩擦系数不稳定及靠摩擦传力有时不可靠而引入的 可靠性系数。一般Kf =1.1~1.3
二、螺栓组联接的受力分析
螺栓组受力分析的目的是，根据螺栓组联接的结构和受载况， 求出受载最大的螺栓及其受力。受力分析是在作如下假设条件下 进行的，即： 同组中的各螺栓都受相同的预紧力。 螺栓组的对称中心与被联接结合面的形心重合。 被联接件为刚体,联接结合面为刚性平面。 螺栓的变形在弹性范围内。
联接的类型： 可拆联接 联接
螺纹联接 键联接、花键联接、销联接 弹性环联接等 铆接 焊接 粘接 （介于两者之间）
过盈联接
不可拆联接
7.1 螺纹联接的基本知识
一、螺纹的类型
螺纹分为内螺纹和外螺纹，二者共同组成螺纹副用于联接 和传动。 左旋螺纹和右旋螺纹 单线螺纹和多线螺纹 螺纹的牙型 三角形 主要用于联接 多用于传动
2.紧螺栓联接
(1) 只受预紧力的紧螺栓联接 螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。 螺栓危险界面上的拉伸应力为
F0 2 d1 4
螺栓危险界面上的扭转剪切应力为
F0 tan( v ) d 2 / 2 T1 3 d1 d13 16 16
7.3 单个螺栓联接的强度计算
7.3 单个螺栓联接的强度计算
二、受剪切螺栓联接－铰制孔用螺栓联接
受力特点：螺栓受载前后不
需预紧，横向载荷靠螺栓杆与螺 栓孔壁之间的相互挤压传递。 挤压强度条件
p
FR [ p ] d s
剪切强度条件
[ ] －螺栓材料的许用切应力 [ p ]－螺栓与孔壁中较弱材料的许用挤压应力
表7.5 紧螺栓联接的安全系数（不控制预紧力时）
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
一、螺栓组联接的结构设计
要设计成 轴对称的几 何形状。
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
螺栓的布 臵应使螺栓 的受力合理
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
螺栓的布臵应有合理的间距、边距
扳手空间尺寸
7.1 螺纹联接的基本知识
六、螺旋机构的效率与自锁
1、螺旋机构的效率
tan tan( v )
v －当量摩擦角
f v －当量摩擦系数
v arctan fv
f v f / cos
S nP arctan arctan d2 d2
故λ增大，φv减小，传动效率提高。 三角螺纹用于联接，其他牙型用于传动，多线螺纹传动效率高。 2、螺纹自锁的条件为 三角螺纹满足自锁条件
T=T1+T2=KF0d
式中K为拧紧力矩系数,可查表 一般也可取为0.2。 预紧力控制方法： ⑴采用测力矩扳手 ⑵采用定力矩扳手 ⑶测螺栓伸长量
7.2 螺纹联接的预紧和防松
二、螺纹联接的防松
联接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、震动或变载 荷的作用下容易产生松脱现象。 螺纹联接放松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。 常用的防松方法: 摩擦防松 •弹簧垫圈 机械防松: •开口销 •带翅垫片 •止动垫片 •对顶螺母 •尼龙圈锁紧螺母
7.3 单个螺栓联接的强度计算
2.螺栓、螺母材料性能等级 a、螺栓材料性能等级：
3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9
螺 栓 性 能 等 级 含 义 ：b a.
B s . 10 100 B
例：螺栓材料性能等级 3.6
B a 100 3 100 300Mpa s a b 10 3 6 10 180 Mpa
1.螺栓联接
7.1 螺纹联接的基本知识
2.双头螺柱联接
7.1 螺纹联接的基本知识
3. 螺钉联接
7.1 螺纹联接的基本知识
4. 紧定螺钉联接
7.1 螺纹联接的基本知识
五、标准螺纹联接件
1.螺栓、螺 柱、螺钉联 接件
7.1 螺纹联接的基本知识
2.紧定螺钉、 螺母
7.1 螺纹联接的基本知识
3.垫圈
v
7.2 螺纹联接的预紧和防松
一、螺纹联接的预紧
一般螺纹联接在装配的时候都必须拧紧，使联接在承受工作载荷之前， 预先受到力的作用，这个预加的作用力称为预紧力F0。 预紧目的：以增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。 对于一般联接，可凭经验来控制预紧力F0的大小，但对于重要的联接 就要严格控制其预紧力。 拧紧时扳手力矩为
7.3 单个螺栓联接的强度计算
当f=0.15、Kf=1.2、m=1时，可得
1.2 FR F0 8FR 0.15 1
此结构，要使联接不发生滑动，螺栓要承受8倍于横向外载荷的预紧力。 结构笨重、不经济。因此横向外载荷较大时，可采用以下措施： ①采用减载装臵： a)减载销 b)减载套筒 c)减载键 ②采用铰制孔用螺栓
i 1 z
式中: r1 、r2、... rz： 各螺栓中心至螺栓组形心O的距离
Kf —可靠性系数
f —接合面间摩擦系数
7.4 螺栓组联接的设计计算与实例分析
（2）采用绞制孔用螺栓连接时，忽略接合面上的摩擦力，外加力矩T靠螺栓 所受剪力对底板旋转中心的力矩之和来平衡。
FRi FR max 变形协调条件： ri rmax
对于常用的单线、三角形螺纹的普通螺栓，取fv=tan v=0.15，简化 处理的=0.5，根据第四强度理论，可求出当量应力e为
e 2 3 2 2 3(0.5 ) 2 1.3
因此，强度条件为：
e 1.3 [ ]
1.3F0 2 [ ] d1 4