哈工大机械设计第三章PPT课件
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机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
2. 螺纹标记和螺纹副标记示例
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
3.1.4 螺纹副的受力关系、效率和自锁
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
圆周力F： 拧紧时 FFtan()
松开时 FFtan()
效率：拧紧时 tan tan( )
松开时 tan( ) tan
3.2.1 螺纹连接的基本类型
螺栓连接 螺钉连接
受拉螺栓连接(普通螺栓连接） 受剪螺栓连接（铰制孔螺栓连接）
双头螺柱连接
紧定螺钉连接
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
1、螺栓连接
用螺栓穿过被连接件的光孔后拧紧螺母的连接。用于连 接2个不太厚的零件。连接方式有两种。
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
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
3.1.3 螺纹的公差和精度
管螺纹— 工作状态下内、外螺纹间有一定的过盈量 —气密性
丝杠——螺距误差小，空行程小——足够的位移精度 普通螺栓— 可靠性，可旋入性
对螺纹的要求：足够的强度和良好的工艺性 连接螺纹：自锁 管 螺 纹：紧密性、气密性 传动螺纹：效率高 调整螺纹：精度高 起重螺纹：效率高、自锁性好
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
1 普通螺纹
特点：牙型为等边三角形，螺纹的牙型角
=2=60。牙侧角大，因为 f f
cos
所以 f f tg
要求：学会按标准选择，设计计算。
以普通圆柱外螺纹为例：一般有10个参数。
螺纹的形成
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
普通螺纹的主要参数
螺纹的类型与特点2
螺纹大径d－即螺纹的公称直径。
螺纹小径d1－常用于连接的强度计算。 中径d2－常用于连接的几何关系计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型在中径线
上对应点间的 轴向距离。
矩形螺纹：效率高，用于传动, 牙根强度弱，加工困难，磨损后不易补偿，常 被梯形螺纹代替 非标准
机电工程学院 张锋
3 、梯形螺纹
《机械设计》第三章
特点： =2=30。比矩形螺纹效率略低。
牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母 可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。
机电工程学院 张锋
4、 锯齿形螺纹
《机械设计》第三章
特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。
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
机电工程学院 张锋
5 、圆柱管螺纹
《机械设计》第三章
特点：用于管件连接的三角螺纹，=55
以管子内径为公称直径
机电工程学院 张锋
6、 圆锥螺纹
《机械设计》第三章
式中: F ′ --轴向力, N f--摩擦系数
f --当量摩擦系数 f f
′ --当量摩擦角
cos
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
当不受外力作用时，螺纹副要松开
自锁： F1 f F N
FsinfF cos
自锁条件
arctanf
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
3.2 螺纹连接的类型与标准连接件
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
{可拆连接
按拆开是否破坏连接件 不可拆连接
螺纹连接是利用螺纹零件构成的连接
特 点：构造简单，拆装方便，工作可靠，
标准件，应用广
8.2节
螺旋传动是利用具有螺纹的零件来实现回转运 动与直线运动之间的转换，同时也传递力和转 矩
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
3.1 螺 纹
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
只介绍普通螺纹的有关公差精度方面的知识 1.普通螺纹的公差等级及精度 GB/T197-2003规定：公差等级有3，4，5，6，7，8
，9共七级
3级公差精度最高
6级公差为基本级
9级公差精度最低 • 精度有精密级，中等级和粗糙级共3种。
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
牙型角---轴向剖面内螺纹 牙型两侧边的夹角
牙侧角---螺纹牙型侧边与 螺纹轴线的垂线的夹角
机电工程学院 张锋
3.1.1 常用螺纹类型及特点
《机械设计》第三章
螺纹的分类： 按牙形：普通螺纹 、矩形螺纹、 梯形螺纹、
锯齿形螺纹、管螺纹 按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹
机电工程Байду номын сангаас院 张锋
《机械设计》第三章
《机械设计》第三章
第三章 螺纹连接
连接的定义及分类
1 连接－指被连接件与连接件的组合
被连接件－轴与轴上的零件，箱体与箱盖等 连接件－又称紧固件，如螺栓、螺母，键、销釘等
2 连接分类
按被连接件运动情况
动连接（按需要变化）
静连接（不允许变化）
机械制造中的“连接”常指“静连接”
静连接:在机器中,把两个零(部)件连接起来使之没有相对运 动的机械连接称为机械静连接,简称连接
细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易 脱扣 细牙的应用场合：
常用于承受冲击、振动及变载荷、或空心、 薄壁零件上及微调装置中
机电工程学院 张锋
2 、矩形螺纹
《机械设计》第三章
特点：牙形为正方形，=0，
f’小 f tg 小
tan tan( )
高
f f cos
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
{ 外螺纹
螺纹 内螺纹
螺旋副
{ 螺纹
连接用螺纹 传动用螺纹 (螺纹按工作性质分)
连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接； 传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
3.1.2 螺纹的主要参数
除矩形螺纹外，其他螺纹的参数均已标准 化。有米制和英制两种标准尺寸。在我国，除 管螺纹保持英制外，其他都采用米制，国际上 多数国家也采用米制，少数用英制。
线(头)数n－螺纹的螺旋线数目。
一般 n 4
导程Ph－同一条螺旋线上相邻两个牙 型在中径线上对应点间的 轴向距离，
Ph=nP。
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
螺纹升角ψ－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。
arctanP dh2 arctanndP2
旋向：螺旋线绕行的方向
右旋，左旋
自锁条件 故自锁性好，主要用于连接
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
同一公称直径的螺纹按螺距的大小分为粗牙 螺纹和细牙螺纹
细牙螺纹与粗 牙 螺纹的比较
粗牙：常用
细牙：同样的d下：细牙的d1大，强度高
细牙的d2大，p小 tg
np
d2
小，自锁性能好
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《机械设计》第三章
《机械设计》第三章
2. 螺纹标记和螺纹副标记示例
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
3.1.4 螺纹副的受力关系、效率和自锁
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
圆周力F： 拧紧时 FFtan()
松开时 FFtan()
效率：拧紧时 tan tan( )
松开时 tan( ) tan
3.2.1 螺纹连接的基本类型
螺栓连接 螺钉连接
受拉螺栓连接(普通螺栓连接） 受剪螺栓连接（铰制孔螺栓连接）
双头螺柱连接
紧定螺钉连接
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《机械设计》第三章
1、螺栓连接
用螺栓穿过被连接件的光孔后拧紧螺母的连接。用于连 接2个不太厚的零件。连接方式有两种。
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
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《机械设计》第三章
3.1.3 螺纹的公差和精度
管螺纹— 工作状态下内、外螺纹间有一定的过盈量 —气密性
丝杠——螺距误差小，空行程小——足够的位移精度 普通螺栓— 可靠性，可旋入性
对螺纹的要求：足够的强度和良好的工艺性 连接螺纹：自锁 管 螺 纹：紧密性、气密性 传动螺纹：效率高 调整螺纹：精度高 起重螺纹：效率高、自锁性好
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
1 普通螺纹
特点：牙型为等边三角形，螺纹的牙型角
=2=60。牙侧角大，因为 f f
cos
所以 f f tg
要求：学会按标准选择，设计计算。
以普通圆柱外螺纹为例：一般有10个参数。
螺纹的形成
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
普通螺纹的主要参数
螺纹的类型与特点2
螺纹大径d－即螺纹的公称直径。
螺纹小径d1－常用于连接的强度计算。 中径d2－常用于连接的几何关系计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型在中径线
上对应点间的 轴向距离。
矩形螺纹：效率高，用于传动, 牙根强度弱，加工困难，磨损后不易补偿，常 被梯形螺纹代替 非标准
机电工程学院 张锋
3 、梯形螺纹
《机械设计》第三章
特点： =2=30。比矩形螺纹效率略低。
牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母 可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。
机电工程学院 张锋
4、 锯齿形螺纹
《机械设计》第三章
特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。
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
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5 、圆柱管螺纹
《机械设计》第三章
特点：用于管件连接的三角螺纹，=55
以管子内径为公称直径
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6、 圆锥螺纹
《机械设计》第三章
式中: F ′ --轴向力, N f--摩擦系数
f --当量摩擦系数 f f
′ --当量摩擦角
cos
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《机械设计》第三章
当不受外力作用时，螺纹副要松开
自锁： F1 f F N
FsinfF cos
自锁条件
arctanf
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《机械设计》第三章
3.2 螺纹连接的类型与标准连接件
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
{可拆连接
按拆开是否破坏连接件 不可拆连接
螺纹连接是利用螺纹零件构成的连接
特 点：构造简单，拆装方便，工作可靠，
标准件，应用广
8.2节
螺旋传动是利用具有螺纹的零件来实现回转运 动与直线运动之间的转换，同时也传递力和转 矩
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《机械设计》第三章
3.1 螺 纹
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
只介绍普通螺纹的有关公差精度方面的知识 1.普通螺纹的公差等级及精度 GB/T197-2003规定：公差等级有3，4，5，6，7，8
，9共七级
3级公差精度最高
6级公差为基本级
9级公差精度最低 • 精度有精密级，中等级和粗糙级共3种。
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《机械设计》第三章
牙型角---轴向剖面内螺纹 牙型两侧边的夹角
牙侧角---螺纹牙型侧边与 螺纹轴线的垂线的夹角
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3.1.1 常用螺纹类型及特点
《机械设计》第三章
螺纹的分类： 按牙形：普通螺纹 、矩形螺纹、 梯形螺纹、
锯齿形螺纹、管螺纹 按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹
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《机械设计》第三章
《机械设计》第三章
第三章 螺纹连接
连接的定义及分类
1 连接－指被连接件与连接件的组合
被连接件－轴与轴上的零件，箱体与箱盖等 连接件－又称紧固件，如螺栓、螺母，键、销釘等
2 连接分类
按被连接件运动情况
动连接（按需要变化）
静连接（不允许变化）
机械制造中的“连接”常指“静连接”
静连接:在机器中,把两个零(部)件连接起来使之没有相对运 动的机械连接称为机械静连接,简称连接
细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易 脱扣 细牙的应用场合：
常用于承受冲击、振动及变载荷、或空心、 薄壁零件上及微调装置中
机电工程学院 张锋
2 、矩形螺纹
《机械设计》第三章
特点：牙形为正方形，=0，
f’小 f tg 小
tan tan( )
高
f f cos
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《机械设计》第三章
{ 外螺纹
螺纹 内螺纹
螺旋副
{ 螺纹
连接用螺纹 传动用螺纹 (螺纹按工作性质分)
连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接； 传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。
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《机械设计》第三章
3.1.2 螺纹的主要参数
除矩形螺纹外，其他螺纹的参数均已标准 化。有米制和英制两种标准尺寸。在我国，除 管螺纹保持英制外，其他都采用米制，国际上 多数国家也采用米制，少数用英制。
线(头)数n－螺纹的螺旋线数目。
一般 n 4
导程Ph－同一条螺旋线上相邻两个牙 型在中径线上对应点间的 轴向距离，
Ph=nP。
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《机械设计》第三章
螺纹升角ψ－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。
arctanP dh2 arctanndP2
旋向：螺旋线绕行的方向
右旋，左旋
自锁条件 故自锁性好，主要用于连接
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
同一公称直径的螺纹按螺距的大小分为粗牙 螺纹和细牙螺纹
细牙螺纹与粗 牙 螺纹的比较
粗牙：常用
细牙：同样的d下：细牙的d1大，强度高
细牙的d2大，p小 tg
np
d2
小，自锁性能好
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章