贵州大学机械设计课程教案 第5章螺纹联接
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
机械基础5-4螺纹连接与螺旋传动——螺纹连接
3、梯形螺纹的标记方法：
Tr40x7-7e 7e---外螺纹精度等级
• 单线螺纹只标注螺距，多线螺纹标注螺距和导程。 • 右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹用LH表示。 • 旋合长度有长旋合长度L，中等旋合长度N两种，中等旋合长度
4.大径（公称直径）——D、d 外螺纹大径d——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径； 内螺纹大径D——与内螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。
5.内径（小径）d1(D1) 外螺纹小径代号d1——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径； 内螺纹小径代号D1——与内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径。
6.中径d2(D2) 一个假想的中径圆柱的直径； 该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方 d2≈0.5(d+d1)
• 长旋合长度L • 中旋合长度N • 短旋合长度S
03 螺纹的类型
1.螺纹的牙型
三、螺纹的类型 1. 按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 ——连接（用）螺纹
矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动（用）螺纹
普通螺纹
细牙螺纹
粗牙螺纹
牙型角为60°。自锁性能好，应力集中小，应用最广，一般连 接多用粗牙螺纹。细牙螺纹常用于薄壁、振动、 受冲击零件，如微调机构（螺旋测微仪、千分尺）
螺纹代号 大径 螺纹公差带代号（中径、顶径公差） 例如：M10 –5g6g (粗 牙)
M10x1- 7H (细 牙)
• 细牙螺纹的每一个公称直径对应着数个螺距，因此必须标 出螺距值，而粗牙普通螺纹不标螺距。
• 右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺旋则用LH表示 • 旋合长度有L,S,N三种，其中中等旋合长度N不标注。 • 公差带代号中，前者为中径公差带代号，后者为顶径公差
细牙螺纹——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变载等】
机械设计第5章螺纹联接和螺旋传动课件
③ 中径 d2
d d2 d1
（二）螺纹的主要参数
PS
d d2 d1
二 ④ 螺距 P 距 ⑤ 导程（升距）S
单线螺纹: S = P 多线螺纹: S = nP
n----螺纹的线数
PS
d d2 d1
ψ
二 ⑥ 螺纹升角ψ 角 ⑦ 牙型角 α
S ψ
πd2
tanψ
=
S πd2
nP =πd2
α ββ
牙侧角 β
1.螺栓连接
d0
孔与螺杆之间 留有间隙
d0
受拉螺栓
受剪螺栓
d
铰制孔用螺栓连接
普通螺栓连接
结构简单，装拆 方便，应用最广
多用于承受横 向载荷的场合
§5-2 螺纹连接的类型及标准连接件
（二）螺纹连接的基本类型
1. 螺栓连接
2. 双头螺柱连接 ----可经常拆装 3. 螺钉连接 ----不宜经常拆卸
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。
机械连接的分类：
1.动连接 ---被连接的零件间可以有相对运动的连接 如:各种运动副
2.静连接 ---被连接件之间不许产生相对运动的连接 ❖ 可拆连接 ---如: 螺纹、键、销连接等 ❖ 不可拆连接 ---铆、焊、粘接等 （永久连接）
提问： 有没有既是可拆连接又是不可拆连接的连接形式 ？
过盈连接简介
粗牙
细牙螺纹
tgψ=
nP πd2
ψ ≤ φv
优点：p ，ψ ， 自锁性更好、连接更可靠；且螺纹深度
缺点：不耐磨易滑扣。
浅，强度高。
应用：薄壁零件、受变载荷的连接和微调机构。
粗牙螺纹
P ,由于制造简单，一般连接常用。
机械设计第五章螺纹联接教案5-3
5.6螺纹连接的强度计算课堂类别：理论教学目标：通过本次课的学习，使学生掌握螺栓受轴向载荷的受力分析。
教学重难点：重点：紧螺栓强度连接。
难点：紧螺栓强度连接。
教学方法与手段：1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发2.教学手段：课件演示、视频课件主要教学内容及过程单个螺栓联接的强度计算1、失效形式和原因a ）形式：多数为抗拉疲劳失效，静态失效较少，但严重过载拉断，螺牙剪断，螺纹压溃等可出现。
b ）失效原因：应力集中应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程2、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一、松螺栓联接如吊钩螺栓，工作前不拧紧，无QP ，只有工作载荷F 起拉伸作用，防断。
强度条件为：][421σπσ≤=d F MPa ——验算用或][41σπF d ≥ （mm ） （设计用）→定公称直径d 式中：d1——螺杆危险截面直径（mm ）[σ]——许用拉应力 N/mm2 (MPa)二、紧螺栓联接——工作前有预紧力QP工作前拧紧，在拧紧力矩T 作用下：预紧力QP →产生拉伸应力σ 复合应力状态ca σ螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τa) 2141d Q p πσ= b) )5.0(48.0448.06~1042)(161)(221212312σσππϕψπϕψ∏τ或当=≈⋅+=+==d Q M M d Q d d tg d tg d Q W P PP v v pT 接第四强度理论：στσσ3.1322≈+=ca ∴强度条件为：][43.121σπσ≤=d Q Pca 式中：Q P ——预紧力（N ） T1——螺纹摩擦力矩，起扭剪作用，又称螺纹扭矩，N.mm1.3——系数将外载荷提高30%，以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理，大大简化了计算手续。
1、横向载荷的紧螺栓联接计算——主要防止被联接件错动普通螺栓联接——防滑特点：杆孔间有间隙，靠拧紧后正压力由（QP ）产生摩擦力来传递外载荷，保证联接可靠（不产生相对滑移）的条件为：设所须的预紧力为QPR K ifQ S P ≥fiR K Q S P =——工作前后不变，式中：f ——接缝面间的摩擦系数， i ——拉缝界面数目 K S ——防滑系数（可靠性系数） K S =1.1~1.3 强度条件验算公式：为式：][4/13.121σπσ≤=d Q P ca 设计公式为：][43.11σπP Q d ⨯≥ 铰制孔螺栓联接——防滑动特点：螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R 进行工作螺栓的剪切强度条件为：][420τπτ≤=d RMPa 螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：P P l d R ][min0σσ≤= R ——横向载荷（N ）；d0——螺杆或孔的直径（mm ）lmin ——被联接件中受挤压孔壁的最小长度（mm ），[τ]——螺栓许用剪应力，MPa ，（钢τστn S /][=，τn —安全系数，][P σ——螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力，MPa2、轴向载荷紧螺栓联接强度计算特点：加载前有预紧力QP 、轴向工作载荷F只适于普通螺栓——防断，受QP 与F 联合作用，如汽缸盖螺栓 工作特点：工作前拧紧，有QP ；工作后加上工作载荷F工作前、工作中载荷变化，求工作时总载荷Q=？F C C C Q F K Q F Q Q bm b P C P P ++=+=∆+= PQ '----残余预紧力 强度条件：验算公式：][43.121σπσ≤=d Qca （MPa ） 设计公式： ][43.11σπ⨯≥d （mm ）→(公称直径)5.作业 5-8、5-9。
机械设计 第五章 螺纹
潘存云教授研制
紧定螺钉
二、标准联接件
1）螺栓：普通螺栓 、铰制孔用螺栓 ）螺栓： L L0 d 六角头 A
A型——有退刀槽 型 有退刀槽 B型——制成腰杆 型 制成腰杆
两端螺纹可相同或不 同，螺柱可带退刀槽 或制成腰杆，也可制 成全螺纹。
2）双头螺柱 ） L L0 L1 d L1 -----座端长度 座端长度 L0 -----螺母端长度 螺母端长度
通常规定， 通常规定，拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材 。 料屈服极限σs的80%。
碳素钢螺栓： 碳素钢螺栓： 合金钢螺栓： 合金钢螺栓：
F ≤ (0.6 ~ 0.7)σS A 0 1
F0 ≤ (0.5~ 0.6)σS A 1
A1 ---危险截面积，A1 ≈ πd12/4。
预紧力控制方法: ● 预紧力控制方法:
一、松螺栓联接强度计算
如吊钩螺栓， 工作前不拧紧， 如吊钩螺栓 ， 工作前不拧紧 ， 无 F0 ， 工作载荷F 只有工作载荷 起拉伸作用。 只有工作载荷 起拉伸作用。 强度条件： 强度条件： —— 验算用
设计公式： 设计公式： d1——螺纹小径 螺纹小径(mm)； 螺纹小径 ；
—— 设计用
[σ ] —— 许用拉应力(MPa) ； 许用拉应力 [σ ]=σs /S。 。
单个螺栓联接的强度计算（重点） §5—5 单个螺栓联接的强度计算（重点）
★ 联接的分类
螺栓联接 普通螺栓联接 （受拉螺栓） 受拉螺栓） 铰制孔螺栓联接 受剪螺栓） （受剪螺栓） 轴向拉力 剪切力 松螺栓联接 紧螺栓联接
65% 15% 20%
★ 失效形式
受拉螺栓：螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或拉断。 受拉螺栓：螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或拉断。 塑性变形
机械设计第五章螺纹联接教案5-1
第五章螺纹联接及螺旋传动课堂类别：理论教学目标：通过本次教学，让学生掌握螺纹联接类型及防松方法教学重难点：重点：螺纹联接类型及防松原理难点：无教学方法与手段：1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发2.教学手段：课件演示、视频课件主要教学内容及过程一、螺纹的形成二、螺纹的类型三角形（普通螺纹）、管螺纹——联接螺纹（精密传动）按牙型 矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹——传动螺纹三、螺纹的主要参数（图4-3）1）外径d （大径）（D ） 2）内径（小径）d1(D1)3）中径d2 4）螺距P 5）导程（S ） 6）线数n7）螺旋升角ψ 22/d nP arctgd arctgL ππψ== 8）牙型角α 9）牙型斜角β 螺旋副的自锁条件为：r v arctgf f tg ==≤-βϕψcos 1 螺旋副的传动效率为：)(v tg tg ϕϕϕη+= 四、常用螺纹的种类、特点与应用比较螺纹联接的类型及螺纹联接件一、螺纹联接主要类型1、螺栓联接2、双头螺栓联接3、螺钉联接4、紧定螺钉联接螺纹联接件螺纹联接的预紧与防松一、预紧螺纹联接 松联接——在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用 紧联接——在装配时需拧紧，即已预先受力，预紧力QP 预紧目的：保持正常工作。
如汽缸螺栓联接，有紧密性要求。
∴ d KQ T P ⋅=） 一般K=0.1~0.3二、防松：1、防松目的实际工作中，外载荷有振动、有变化、材料高温需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，因此，必须进行防松。
2、防松原理——消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。
3、防松办法及措施1）摩擦防松——双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等2）机械防松：开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等。
3）永久防松：端铆、冲点（破坏螺纹）、点焊4）化学防松——粘合讨论：双头螺栓联接，旋入端如何防松？①利用螺尾旋紧产生横向扩张；②利用过盈配合达到横向扩张；③利用杆端预紧，产生轴向预紧作用5.课后作业5-1、5-2。
《机械设计》课件第五章螺纹连接和螺旋传动
03
连接的安全性和可靠性。
04
螺旋传动的优化设计
螺旋传动的效率优化
优化设计参数
通过调整螺旋传动的几何参数，如螺 距、螺旋升角等，提高传动效率。
材料选择
加工精度
提高螺旋齿的加工精度，减少齿面粗 糙度，降低摩擦阻力，提高传动效率 。
选择具有高强度、低摩擦系数的材料 ，以减小摩擦损失，提高传动效率。
螺旋传动的刚度分析
02
螺旋传动的基本原理
螺旋传动的分类和特点
分类
根据工作原理的不同，螺旋传动可以 分为传力螺旋传动、传导螺旋传动和 调整螺旋传动。
特点
螺旋传动具有传动平稳、承载能力大 、传动精度高、易于自锁等优点，但 同时也有传动效率低、结构尺寸大、 成本高等缺点。
螺旋传动的应用场景
1 2
工业制造
螺旋传动广泛应用于各种工业制造领域，如冶金 、化工、建材等，用于驱动各种工作机构和调整 机构。
《机械设计》课件第五章螺纹连 接和螺旋传动
目 录
• 螺纹连接的基本知识 • 螺旋传动的基本原理 • 螺纹连接的设计与计算 • 螺旋传动的优化设计 • 螺纹连接和螺旋传动的实例分析
01
螺纹连接的基本知识
螺纹的种类和特点
01
02
03
04
三角形螺纹
主要用于一般连接，特点是自 锁性能好，但强度低，只能承
将进一步拓展。
03
环保与可持续发展
随着对环保和可持续发展的重视，无污染、低能耗的螺纹连接和螺旋传
动技术将受到更多关注。例如，开发无润滑油或低润滑油需求的螺纹连
接和螺旋传动系统，减少对环境的影响。
THANK YOU
未来发展趋势与展望
01
贵州大学机械设计课程教案第5章-螺纹联接
第六章螺纹联接及螺旋传动一、选择题6－1、当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。
（1）双头螺柱联接（2）螺栓联接（3）螺钉联接（4）紧定螺钉联接6－2、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。
（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接6－3、普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv ＝__________。
（1）0.105 （2）0.115 （3）0.1115 （4）0.1046－4、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。
（1）增加拧紧力（2）增加扳手力臂（3）使用测力矩扳手或定力矩扳手6－5、螺纹联接防松的根本问题在于__________。
（1）增加螺纹联接的轴向力（2）增加螺纹联接的横向力（3）防止螺纹副的相对转动（4）增加螺纹联接的刚度6－6、螺纹联接预紧的目的之一是__________。
（1）增强联接的可靠性和紧密性（2）增加被联接件的刚性（3）减小螺栓的刚性6－7、承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度C m不变时，螺栓的刚度C b愈小，则__________。
（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大（2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变（4）螺栓中的疲劳强度降低6－8承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和螺栓的刚度C b不变时，被联接件的刚度C m愈小，则__________。
（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大（2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变（4）螺栓疲劳强度愈高6－9、承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺_________。
（1）受剪切作用（2）受拉伸作用（3）受剪切和拉伸作用（4）既可能受剪切作用又可能受拉伸作用6－10、对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。
第5章螺纹联接ppt课件
（2〕铰制孔用螺栓联接的强度 挤压强度：
pFd0L mi n[ p]
剪切强度：
4Fd0 2[]
杜永平
螺纹联接
（3〕受轴向载荷的紧螺栓联接
螺杆的总受力（reFsi2d＝uaFl残0p＋r余eFt预ig？h紧te力ning force）
F2 F0F
F2F1F
杜永平
螺纹联接
F2 F0F
e d1
32F0
d12
4dF120
94dF120
9
杜永平
螺纹联接
避免偏载的措施： ① 铸造出凸台；
② 加工沉头座； （鱼眼坑）
③ 斜面用斜垫圈；
杜永平
螺纹联接
④ 采用球面垫圈。
杜永平
螺纹联接
五、螺栓组联接的设计
1. 螺栓组的结构设计 ① 轴对称的简单几何形状
受力均匀 便于加工
杜永平
螺纹联接
② 螺栓的受力合理
自锁螺母〔self-locking nut）
杜永平
螺纹联接
2. 机械防松 开口销(spring cotter)与 六角开槽螺母(notch nut)
杜永平
螺纹联接
止动垫圈〔stop washer）
串联金属丝〔in series wire）
杜永平
螺纹联接
3. 永久防松〔破坏螺纹副） 冲点、焊接(jointing)、粘合(conglutination)
杜永平
螺纹联接
2. 螺栓组受力分析 目的：找出受力最大的螺拴及所受力的大小 假设：螺栓的材料、直径、长度、预紧力相同；
螺栓组的对称中心与接合面形心重合； 受载后结合面仍保持为平面。
杜永平
螺纹联接
教学设计《螺纹连接》
《螺纹连接》教学设计
所属专业加工制造类(机电)
所属课程机械基础
参赛内容螺纹连接
授课课时 2课时
设计教师
学校
1.
及教学目标，
学习任务单，
传至学习平台。
2.
分为
一名综合素质较高的同学为组长。
在上学期钳工实训过程中，对台虎钳进行了装拆，请同学们想一想台虎钳活动钳口相对于固定钳口是通过什么机构实现相对移动的？布
务，指导分析，引导总结。
一、螺纹的形成
一平面图形（如三角形、矩形、梯形等）绕一圆柱做螺旋运动得到一圆柱螺旋体——螺纹。
通
解，
使
螺纹的形成。
《螺纹连接》教学设计流程图
课前
学生活动 教师活动
布置学习任务
学习平台 梳理问题调整策略
学习平台
自主学习
学习平台
明确学习任务
学习平台
课后
完成考核,预习下节课内容学习平台
完成项目任务书。
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。
机械设计课程设计——第五章螺纹连接和螺旋传动
• 焊接
• 铆冲
涂粘合剂
冲点
§5- 5 螺纹连接的设计
螺纹连接的设计内容
连接的结构设计 连接的受力分析
（一） 螺栓组连接的结构设计
1）结合面的形状应为轴对称的 简单几何形状以保证受力合理
2）螺栓的布置应使各螺栓受力合理
对铰制孔螺栓不能在受力方向成排 布置8个以上螺栓，以免受力不均
F
F
螺栓连接承受弯、扭矩作用时，应使螺栓靠近结合面的 边缘，以减小螺栓的受力。
F0
K s F fZi
F0
用 解法2 求解时， （以单元连接为研究对象）
F
F0
KS F f
其中：Z 1 ,i 1
F0
F F
★螺栓连接受复合载荷（F∑、T）作用时的受力分析
▲将F∑分解到每个螺栓连接处： F∑
▲将T分F解1 到每F个Z螺栓连接处：F∑
F2
T ri
F∑
F1
F1
F1T
F∑
F1
F2
F2
Fi
r
τmax
T F1 r1 F2 r2 Fi ri
o
T
Z
Fi ri
i 1
Z i 1
Fmax
ri rmax
ri
Z
2
ri
Fmax
r i1
max
连接可靠条件为：
T T
T o
Z
Fmax
i 1
ri2 rmax
T
Fmax
Trmax
Z
r2 i
i 1
强度校核
p
F d L 0 min
1 螺纹的形成
螺纹
d2
ψ
S
螺纹连接教案
§7.1 螺纹[教学内容]螺纹的画法[教学目的]1.学习外螺纹、内螺纹画法。
2.掌握螺纹连接的规定画法。
[教学内容特点分析]标准件与常用件教学内容的一个主要特点是图示的规范性，它包含了一些在各视图之间有投影关系的示意画法和一些有规定格式。
螺纹、螺纹紧固件及其连接由于其使用较为广泛，属于必须掌握的内容，但又由于其作图较为规范，往往又是学生难于掌握的内容。
此外，这部分内容的机械性记忆的东西较多[学情分析]1、专业水平机械制图是一门综合性较强的专业基础课，也是专业基础课中较难掌握的一门课。
《螺纹》这节内容是本课程的一个重点它实用性很强，而职校学生基础差，学习积极性不高，行为习惯不好，观察能力和专业水平能力都比较差。
2、采取措施[教学目标]知识目标：学习内、外螺纹画法，掌握螺纹的规定画法。
能力目标：结合动画绘图，让学生学会画内、外螺纹。
情感目标：培养学生的观察力和对知识的求知欲，养成积极主动地学习习惯，学会理论联系实际，积极参与到学习中去。
教学重点：螺纹规定画法教学难点：螺纹规定画法[授课提纲]复习：螺纹五个基本要素新课一、外螺纹的画法：在平行螺纹轴线的视图中，螺纹的大径及螺纹终止线画粗实线，螺纹的小径画细实线，且细实线要画到倒角区域内。
在垂直于螺纹的视图中，大径圆画粗实线圆，小径圆画3/4圈细实线圆，倒角圆省略不画。
当采用剖视时，剖面线应画到粗实线处，螺纹终止线只画到大小径线之间，具体画法如图所示。
二、内螺纹的画法（与外螺纹恰好相反）在平行螺纹轴线的视图中，螺纹的大径及螺纹终止线画粗实线，螺纹的小径画细实线，且细实线要画到倒角区域内。
在垂直于螺纹的视图中，大径圆画粗实线圆，小径圆画3/4圈细实线圆，倒角圆省略不画。
当采用剖视时，剖面线应画到粗实线处，螺纹终止线只画到大小径线之间。
基本规定类似外螺纹的画法，具体画法如图所示。
三、练习巩固1、检查螺纹画法中的错误，按正确画法画在下面。
对2、检查螺纹画法的错误，按正确画法画在下面。
机械设计第五章螺纹联接教案5-2
5.5螺纹组连接的设计课堂类别：理论教学目标：通过本次课的学习，使学生掌握螺栓组连接的设计及强度计算教学重难点：重点：螺栓受横向载荷、转矩、倾覆力矩时的受力（普通螺栓和绞制孔螺栓两种）难点：无教学方法与手段：1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发2.教学手段：课件演示、视频课件主要教学内容及过程1 螺栓组连接的结构设计1)要设计成轴对称的几何形状。
2)螺栓的布置应使螺栓的受力合理3)螺栓的布置应有合理的间距、边距4)同一组螺栓连接中各螺栓的直径和材料均应相同5)避免螺栓承受偏心载荷2、螺栓组连接的受力分析螺栓组受力分析的目的：根据螺栓组连接的结构和受载情况，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：a.同组中的各螺栓都受相同的预紧力b.螺栓组的对称中心与被连接结合面的形心重合c.被连接件为刚体,连接结合面为刚性平面。
d.螺栓的变形在弹性范围内。
1）受轴向载荷螺栓组连接单个螺栓工作载荷为F=P/ZP ——轴向外载Z ——螺栓个数2）受横向载荷的螺栓组连接特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载垂直于螺栓轴线、防滑 普 通 螺 栓 ——受拉伸作用铰制孔螺栓——受横向载荷剪切、挤压作用。
单个螺栓所承受的横向载荷相等 FR=R Σ/Z3）受横向扭矩螺栓组连接（1）圆形接合面：单个螺栓所受横向载荷（2）矩形接合面a)普通螺栓连接由静平衡条件∴连接件不产生相对滑动的条件为：则各个螺栓所需的预紧力为r Z T F R =0=∑T T K T r fF r fF fF r S Z =≥+++'2''1Λ∑1=21=)+++(='Z i iS Z S r f T K r r r f TK F Λb)铰制孔螺栓连接组由变形协调条件可知，各个螺栓的变形量和受力大小与其中心到接合面形心的距离成正比由假设——板为刚体不变形，工作后仍保持平面，则剪应变与半径成正比。
螺纹连接与螺旋传动教案
螺纹连接与螺旋传动教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解螺纹的种类、特点及应用；（2）掌握螺纹连接的基本原理和方法；（3）掌握螺旋传动的工作原理及特点；（4）学会计算螺纹连接的预紧力。
2. 过程与方法：（1）通过观察实物和图片，认识不同种类的螺纹；（2）通过实验和演示，了解螺纹连接的原理；（3）通过计算和实际操作，掌握螺旋传动的设计方法。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生的观察能力和实践能力；（2）培养学生对机械设计和制造的兴趣；（3）培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。
二、教学内容1. 螺纹的种类及特点（1）公制螺纹、英制螺纹和metric 螺纹（2）三角形螺纹、矩形螺纹和圆弧形螺纹（3）外螺纹和内螺纹2. 螺纹连接的基本原理（1）螺纹的互换性（2）螺纹连接的预紧力（3）螺纹连接的防松措施3. 螺旋传动的工作原理及特点（1）螺旋传动的工作原理（2）螺旋传动的特点（3）螺旋传动的应用范围三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）螺纹的种类及特点；（2）螺纹连接的基本原理和方法；（3）螺旋传动的工作原理及特点。
2. 教学难点：（1）螺纹连接的预紧力计算；（2）螺旋传动的设计方法。
四、教学方法1. 实物观察：让学生通过观察实物和图片，了解不同种类的螺纹；2. 实验演示：通过实验和演示，让学生了解螺纹连接的原理；3. 计算练习：让学生通过计算和实际操作，掌握螺旋传动的设计方法；4. 小组讨论：让学生分组讨论，培养团队协作精神。
五、教学安排1. 课时：45分钟2. 教学准备：实物、图片、实验设备、计算工具（1）导入：介绍螺纹连接与螺旋传动在工程中的应用；（2）新课：讲解螺纹的种类及特点，螺纹连接的基本原理和方法，螺旋传动的工作原理及特点；（3）实践操作：进行螺纹连接实验，观察螺旋传动现象；（4）课堂练习：让学生计算螺纹连接的预紧力，设计螺旋传动；（5）总结：回顾本节课所学内容，强调重点和难点；（6）作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
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第六章螺纹联接及螺旋传动一、选择题6－1、当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。
（1）双头螺柱联接（2）螺栓联接（3）螺钉联接（4）紧定螺钉联接6－2、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。
（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接6－3、普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv ＝__________。
（1）0.105 （2）0.115 （3）0.1115 （4）0.1046－4、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。
（1）增加拧紧力（2）增加扳手力臂（3）使用测力矩扳手或定力矩扳手6－5、螺纹联接防松的根本问题在于__________。
（1）增加螺纹联接的轴向力（2）增加螺纹联接的横向力（3）防止螺纹副的相对转动（4）增加螺纹联接的刚度6－6、螺纹联接预紧的目的之一是__________。
（1）增强联接的可靠性和紧密性（2）增加被联接件的刚性（3）减小螺栓的刚性6－7、承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度C m不变时，螺栓的刚度C b愈小，则__________。
（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大（2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变（4）螺栓中的疲劳强度降低6－8承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和螺栓的刚度C b不变时，被联接件的刚度C m愈小，则__________。
（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大（2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变（4）螺栓疲劳强度愈高6－9、承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺_________。
（1）受剪切作用（2）受拉伸作用（3）受剪切和拉伸作用（4）既可能受剪切作用又可能受拉伸作用6－10、对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。
（1）增大被联接件的刚度（2）减小被联接件的刚度（3）增大螺栓的刚度6－11、现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度C b与被联接的刚度C m相等，联接的预紧力为F′，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F′的大小相等时，则__________。
（1）被联接发生分离，联接失败（2）被联接件即将发生分离，联接不可靠（3）联接可靠，但不能再继续加载（4）联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力的两倍6－12、有一气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在0～2MPa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为__________。
（1）对称循环变应力（2）脉动循环变应力（3）非对称循环变应力（4）非稳定循环变应力6－13、当一个承受变载荷的螺栓联接，其螺栓的静强度足够而疲劳强度不足时，应首先考虑采用__________来提高其疲劳强度。
（1）增加螺栓直径（2）提高螺栓材料的屈服极限（3）改用双螺（4）柔性螺母6－14、为了改善螺纹牙上的载荷分部，通常都以_________的方法来实现。
（1）采用双螺母（2）采用加高的螺母（3）采用减薄的螺（4）减少螺栓和螺母的螺距变化差6－15、被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠__________来传递。
（1）接合面之间的摩擦力（2）螺栓的剪切和挤压（3）螺栓的剪切和被联接件的挤压6－16、设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组螺栓仍均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了__________。
（1）外形美观（2）购买方便（3）便于加工和安装6－17、设计紧螺栓联接时，其直径愈小，则许用安全系数应取得愈大，这是由于直径愈小时，__________。
（1）螺纹部分的应力集中愈严重（2）加工螺纹时愈易产生缺陷（3）拧紧时愈易拧断（4）材料的力学性能愈不易保证二、分析与思考题6－1、螺纹的主要参数有哪些？各参数间的关系如何？在设计中如何应用？6－2、常用的螺纹牙型有哪几种？试说明各自的特点及主要用途。
6－3、按用途螺旋副分为哪两大类？6－4、根据螺纹线数的不同，螺纹可以分为哪几种？它们各有何特点？6－5、为什么单线普通三角螺纹主要用以联接？而多线梯形、矩形和锯齿形螺纹主要用以传动？6－6、根据螺纹旋向的不同，螺纹可以分为哪几种？如何判断螺纹的旋向？6－7、常见螺栓的螺纹是右旋还是左旋？是单线还是多线？为什么？6－8、圆柱螺纹的公称直径指的是哪个直径？计算螺纹的摩擦力矩时使用哪个直径？计算螺纹危险截面时使用的是哪个直径？6－9、管螺纹的公称直径指的是哪个直径？为什么管子上的螺纹通常采用细牙螺纹？6－10、为什么螺纹联接大多数要预紧？什么叫螺纹联接的预紧力？6－11、常用的控制预紧力的方法有哪些？它们有哪些优缺点？为了克服这些缺点可采用什么方法？6－12、在拧紧螺母时，拧紧力矩T要克服哪些摩擦力矩？这时螺栓和被联接件各受到什么样的载荷？6－13、为什么对重要的螺栓联接不宜使用直径小于M12～M14的螺栓？一般情况下，螺栓所受到的预紧力大约是扳手上施加的力的多少倍？6－14、螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么？6－15、防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法和装置各有哪些？6－16、相同的公称直径的粗牙普通螺纹与细牙普通螺纹相比，哪个自锁性能好？哪个强度高？为什么？为什么薄壁零件的联接常采用细牙螺纹？6－17、什么叫螺纹的自锁现象？自锁条件如何？螺旋副的传动效率又如何计算？6－18、为什么有自锁性能的螺旋传动其效率η小于50％？6－19、试问螺纹的升角为多大时，螺旋副的效率可达到最高值？6－20、螺纹联接的主要失效形式和计算准则是什么？6－21、何为松螺纹联接？何为紧螺栓联接？它们的强度计算方法有何区别？三、设计计算题6-1、受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。
已知预紧力为1500N，当轴向工作载荷为1000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
6-2、图示汽缸螺栓联接，汽缸内压力p在0-1.5MPa间变化，缸盖和缸体均为钢制，为保证气密性要求，试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。
6-2 6-36-3、图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。
6-4、图示YLD10凸缘联轴器，允许传递的最大转矩为630N·m，两半联轴器采用4个M12×60的铰制孔螺栓，性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200，试校核联接强度。
6-4 6-56-5、铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知L=300mm，a=60mm，试求三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？6-6、图示底板螺栓组联接受外力F e作用，外力F e作用在包含x轴并垂直于底板结合面的平面内。
试分析螺栓组受力情况，并判断哪个螺栓受载最大？保证联接安全的必要条件有哪些？6-7、图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为φ17mm，其许用最大扭矩T=1.5kN·m（设为静载荷），试校核其强度。
联轴器材料HT250。
6-76-8、上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制欲紧力，试决定螺栓数（螺栓数应为双数）。
6-9、缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。
为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm。
试设计此汽缸盖螺栓组联接。
6-9 6-106－10、设图示螺栓刚度C b，被联接件的刚度C m，若C m＝8C b，预紧力F′＝1kN，外载荷F＝1.1kN，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。
6－11、如图示为一吊环与机架用一单个螺栓联接，已知机架的重量为5kN装配螺栓时的预紧力F′＝5kN，问吊环将机架吊起后纸垫A能否抽出？6-11 6-126－12、图示为一凸缘轴，通过凸缘上的六个35钢制螺栓与另一凸缘轴相联接。
轴的转速n=720r/min，额定功率P＝30kW，短期作用的最大功率为额定规律的2.5倍。
试按普通螺栓和铰制孔用螺栓的直径并比较两者的优缺点。
已知凸缘接触面间的摩擦系数μs＝0. 2，可靠系数K＝1.2，螺栓材料的屈服点σs＝320MPa，拉应力的安全系数Sσ＝1.5，剪应力的安全系数S t＝2.5，挤压应力的安全系数S p＝1.2。
6－13、如图示的方形盖板用四个M16的螺钉与箱体相联接，盖板中心O点装有吊环，已知F Q＝20kN，尺寸如图示。
要求：1）当取剩余预紧力F″=0.6F（F为工作拉力）、螺钉材料的性能等级为6.6级装配不控制预紧力时，校核螺钉的强度；2）由于制造误差吊环由O 点移至对角线上O′点，且OO′＝52mm，问哪个螺栓的受力最大？并校核其强度。
6-13 6-146－14、某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上，螺栓组由四个普通螺栓组成，它们的螺纹直径均为d，长度为l，每个螺栓的预紧力为F′，螺栓布置形式如图。
试问：1）吊架承受垂直拉力F时，螺栓组中的每个螺栓承受的载荷为多大？2）在强度足够以及d、F′和被联接件的刚度C m一定时，为提高该螺栓组联接的工作可靠性，螺栓用细长些好？还是粗短些好？（用螺栓组联接的力－变形图来说明）6－15如图示的扳手柄，用两个普通螺栓联接，已知手柄上的推力F＝200N，两个被联接件之间的摩擦系数μs＝0. 15，若螺栓材料为Q235钢，可靠系数K＝1.2，装配时不控制预紧力。
试求普通螺栓的直径。
若改为铰制孔用螺栓，计算所需直径。
6－15 6－166－16、如图示为轴承托架紧固到钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓材料的性能等级为6.6级，载荷为F ＝6kN ，α＝30o ，尺寸如图示，螺栓数为4个。
试设计此螺栓联接。