机械原理第四章 螺纹联接与螺旋传动
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机械设计之螺纹联接与螺旋传动(ppt 87页)
螺 按螺纹的旋向分
纹 的
按螺旋线的根数分
分 类
按回转体的内外表面分
按螺旋的作用分
按母体形状分
青岛科技大学专用
潘存云教授研
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
青岛科技大学专用
潘存云教授研
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
P----螺距
d1=d-1.0825P
标记示例：
M24(粗牙普通螺纹、直径24、螺距3)
M24X1.5(细牙普通螺纹,直径24,螺距1.5)
公称直径（大径）
粗
牙
Dd
3 4 5 6 8 10
螺距P
0.5 0.7 0.8
1 1.25 1.5
中径 D2 d2 2.675 3.545 3.545 5.350 7.188
10.106
11.835 13.835 15.294 17.294 19.294 20.752 23.752 26.211
细牙 螺距P
0.35
0.5 1.25, 1 0.75 1.5, 1.25 0.5
1.5, 1
2, 1.5, 1
潘存云教授研
细牙普通螺纹基本尺寸 mm
螺距P 0.35 0.5
中径D2、d2 d-1+0.773 d-1+0.675
梯形
3º
锯齿形 30º
螺纹的基本尺寸：
粗牙普通螺纹、细牙普通螺纹和梯形螺纹的基 本尺寸见后续各表（或查阅相关机械设计手册）。
青岛科技大学专用
螺纹连接与螺旋传动演示课件
螺距、导程、线数之间关系：S=nP
7
8）螺旋升角λ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于
（以书为斜面，黑板擦为物体演示）
螺旋线轴线的平面的夹角（自锁，钢的自锁角8~10°）
9）牙型角α ——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
8
10）螺纹的旋向 动画 左旋和右旋
9
螺纹的牙型
3° 30°
10
三、螺纹的类型
47
4、双螺旋机构
1）差动机构：两螺旋副的螺纹旋向相同 可移动螺母相对机架的移动距离S(mm)
S = ( L1 - L2 ) n
L1: 螺母1的导程
L2: 螺母2的导程
L1
n : 螺杆转过的圈数
n L2
48
2）复式螺旋机构：两螺旋副的螺纹旋向相 反
可移动螺母相对机架的移动距离S(mm)
L = ( L1 + L2 ) n
ss
kk
ll
2）双头螺柱——两端带螺纹
XX b bm m
辗辗 制制 末末 端端
B B型型 XX b bm m
XX bb
ll
辗辗 制制 末末 端端
XX bb
ll
ds ds
d d
A型——有退刀槽 B型——无退刀槽 25
3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
dk dk
n n
d d
nn dd
18
变速箱 盖连接
螺栓联接
精密螺栓联接
19
2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时 一端旋入被联接件，另一端配以螺母。 适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折 装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被 联接件中拧出。
动画
7
8）螺旋升角λ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于
（以书为斜面，黑板擦为物体演示）
螺旋线轴线的平面的夹角（自锁，钢的自锁角8~10°）
9）牙型角α ——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
8
10）螺纹的旋向 动画 左旋和右旋
9
螺纹的牙型
3° 30°
10
三、螺纹的类型
47
4、双螺旋机构
1）差动机构：两螺旋副的螺纹旋向相同 可移动螺母相对机架的移动距离S(mm)
S = ( L1 - L2 ) n
L1: 螺母1的导程
L2: 螺母2的导程
L1
n : 螺杆转过的圈数
n L2
48
2）复式螺旋机构：两螺旋副的螺纹旋向相 反
可移动螺母相对机架的移动距离S(mm)
L = ( L1 + L2 ) n
ss
kk
ll
2）双头螺柱——两端带螺纹
XX b bm m
辗辗 制制 末末 端端
B B型型 XX b bm m
XX bb
ll
辗辗 制制 末末 端端
XX bb
ll
ds ds
d d
A型——有退刀槽 B型——无退刀槽 25
3）螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
dk dk
n n
d d
nn dd
18
变速箱 盖连接
螺栓联接
精密螺栓联接
19
2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时 一端旋入被联接件，另一端配以螺母。 适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折 装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被 联接件中拧出。
动画
机械基础螺纹连接与螺旋传动的课件ppt
中径（D2）
在大径和小径之间的假想圆柱直径。
线数（n）
形成螺纹的螺旋线的数目。
螺距（P）
相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
导程（Ph）
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。
螺纹的强度与设计
1
螺纹的强度取决于牙型、材料、加工精度、使 用条件等因素。
2
设计时需要考虑螺纹的耐磨性、耐腐蚀性、抗 拉强度等因素。
螺旋传动的优化方案
优化材料选择
选择具有优良力学性能和抗摩擦性能的材料，以提高螺旋传动的 耐久性和稳定性。
优化结构设计
通过对结构的合理设计，减少摩擦、提高传动效率、降低噪音等 。
引入新技术
采用先进的制造工艺和新型材料，提高螺旋传动的性能和可靠性 。
螺旋传动的维护与保养
定期检查
定期检查螺旋传动的各项参数和性能指标，以及 润滑、清洁等情况。
机械基础螺纹连接与螺旋 传动的课件ppt
xx年xx月xx日
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 • 螺旋传动的应用与优化 • 螺纹连接与螺旋传动的实验方法 • 螺纹连接与螺旋传动的案例分析
01
螺纹连接的基本知识
螺纹的类型与特点
三角形螺纹
具有自锁性能好、牙根强度高、摩 擦阻力小等优点，常用于密封连接 。
描述了螺旋传动的角速度与输入转速之间的关系。根据不同 的螺旋传动类型，角速度与转速之间的关系会有所不同。
螺旋传动的动力学原理
螺旋传动的动力学方程
描述了螺旋传动在受力作用下的运动规律。通过求解方程，可以得到螺旋传 动的受力情况以及相应的运动状态。
螺旋传动的摩擦阻力矩
在大径和小径之间的假想圆柱直径。
线数（n）
形成螺纹的螺旋线的数目。
螺距（P）
相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
导程（Ph）
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。
螺纹的强度与设计
1
螺纹的强度取决于牙型、材料、加工精度、使 用条件等因素。
2
设计时需要考虑螺纹的耐磨性、耐腐蚀性、抗 拉强度等因素。
螺旋传动的优化方案
优化材料选择
选择具有优良力学性能和抗摩擦性能的材料，以提高螺旋传动的 耐久性和稳定性。
优化结构设计
通过对结构的合理设计，减少摩擦、提高传动效率、降低噪音等 。
引入新技术
采用先进的制造工艺和新型材料，提高螺旋传动的性能和可靠性 。
螺旋传动的维护与保养
定期检查
定期检查螺旋传动的各项参数和性能指标，以及 润滑、清洁等情况。
机械基础螺纹连接与螺旋 传动的课件ppt
xx年xx月xx日
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 • 螺旋传动的应用与优化 • 螺纹连接与螺旋传动的实验方法 • 螺纹连接与螺旋传动的案例分析
01
螺纹连接的基本知识
螺纹的类型与特点
三角形螺纹
具有自锁性能好、牙根强度高、摩 擦阻力小等优点，常用于密封连接 。
描述了螺旋传动的角速度与输入转速之间的关系。根据不同 的螺旋传动类型，角速度与转速之间的关系会有所不同。
螺旋传动的动力学原理
螺旋传动的动力学方程
描述了螺旋传动在受力作用下的运动规律。通过求解方程，可以得到螺旋传 动的受力情况以及相应的运动状态。
螺旋传动的摩擦阻力矩
【机械设计精品】lesson螺纹联接与螺旋传动
栓组受转矩时的受力情况是不同的。
采用普通螺栓，是靠联接预紧后在接合 面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。
F0
KST
z
f ri
i 1
采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和
螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。
Fmax Fi rmax ri
z
Firi T
i 1
Fmax
Trmax
Z
ri2
i 1
3．受轴向载荷的螺栓组联接
❖螺栓布置应使各螺栓的受力合理。 说明
❖螺栓的排列应有合理的间距、边距。
说明
❖避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
说明
二、螺栓组联接的受力分析
螺栓组的受力分析与设计
螺纹联接组的设计2
受力分析的目的：根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。
受力分析时所作假设：所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； 螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合； 受载后联接接合面仍保持为平面。
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： arctan S arctan nP
d2
d2
螺纹联接的类型、特点与应用
一、螺纹联接的基本类型
联接类型与标准件1
除上述联接的基本类型外，在机器中，还有一些特殊结构的螺纹联接。 如：T型槽螺栓联接、吊环螺钉联接和地脚螺栓联接等。
说明
螺纹联接的类型、特点与应用
二、标准螺纹联接件
联接类型与标准件2
螺纹联接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹联接件的结构型式和
尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。
虚拟现实中的螺纹联接件
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
机械设计螺旋传动与螺纹联接
机械设计螺旋传动与螺纹联接引言螺旋传动和螺纹联接是机械设计中常见的两个概念。
螺旋传动是指通过螺旋齿轮或蜗杆传递力和运动的机械传动方式，而螺纹联接则是指通过螺纹连接来实现两个工件的固定或拆卸。
本文将对机械设计中螺旋传动和螺纹联接的原理、特点和应用进行详细介绍。
螺旋传动原理螺旋传动是一种通过螺旋齿轮或蜗杆将输入轴的运动转化为输出轴的运动的机械传动方式。
螺旋齿轮传动是通过螺旋形状的齿来传递力和运动，而蜗杆传动则是通过蜗杆和蜗轮的配合来实现传动。
特点螺旋传动具有以下特点：1.能够传递较大的力矩和轴向力；2.传动效率高，传动比准确；3.传动平稳，噪音低，运动精度高；4.适用于大功率、大速比的传动。
应用螺旋传动在机械设计中有广泛的应用，常见的应用包括：1.工程机械领域，如挖掘机、起重机等的行走、转动传动；2.机床领域，如数控机床的进给系统、主轴传动等；3.冶金、石油、化工等工业领域的设备传动。
螺纹联接原理螺纹联接是通过螺纹连接来实现两个工件的固定或拆卸。
螺纹是一种具有螺旋纹形的连接方式，通常由螺纹孔和螺纹柱两部分组成。
特点螺纹联接具有以下特点：1.能够承受较大的拉力和剪力；2.连接可靠，安全性高；3.配合精度要求高，需保持良好的配合状态才能实现联接或拆卸。
应用螺纹联接在机械设计中被广泛应用，常见的应用包括：1.螺钉和螺母的连接，如螺栓连接；2.各类机械和设备的组装，如汽车发动机的各个部件的联接；3.管道连接，如常见的水管、气管的螺纹连接。
螺旋传动与螺纹联接的比较螺旋传动和螺纹联接虽然都是通过螺纹形状来实现传动或连接，但两者在原理和应用场景上有所不同。
螺旋传动和螺纹联接的主要区别在于其功能和载荷的不同。
螺旋传动通过螺旋齿轮或蜗杆传递力和运动，主要用于传递力矩和运动，适用于大功率、大速比的传动。
而螺纹联接是通过螺纹连接来实现固定或拆卸，主要用于承受拉力和剪力，适用于连接工件或管道。
此外，螺旋传动和螺纹联接的加工精度和配合要求也有所不同。
螺纹联接与螺旋传动(公开课)课件
螺旋传动的优化设计
螺旋传动的效率分析与优化
效率分析
优化设计
螺旋传动的刚度分析与优化
刚度分析
研究螺旋传动的受力情况，分析其刚度特性，评估其对系统稳定性的影响。
优化设计
通过调整螺旋传动的几何参数和材料属性，提高其刚度性能，确保系统稳定运行。
螺旋传动的动态特性分析
动态特性分析 优化设计
螺纹联接与螺旋传动的实验 研究
螺纹联接的材料与许用应力
材料选择
根据工作条件和要求，选择合适 的材料，如碳钢、不锈钢、铜等。
许用应力的确定
根据材料的机械性能和实际工作 条件，确定材料的许用应力，以
确保联接的安全性和可靠性。
表面处理
为了提高联接的耐久性和防腐蚀 性，可以对材料表面进行涂层、
镀层或热处理等处理。
螺纹联接的防松设计
防松的重要性 防松方法 防松装置
总结词
详细描述
THANKS
螺栓联接
螺柱联接
螺钉联接
螺纹联接的预紧与放松
预紧 放松
螺旋传动的原理及应用
螺旋传动的分类与特点
01
02
03
04
分类
高效性
紧凑性
可靠性
螺旋传动的运动学分析
运动学方程
运动特性
螺旋传动的动力学分析
力矩平衡
动态特性
研究系统的固有频率、阻尼比等动态 特性，分析系统的稳定性。
螺旋传动的应用实例
机床进给系统
调整装置 自动化生产线
螺纹联接的设计与计算
螺纹联接的强度计算
强度计算公式
强度校核
根据螺纹联接的工作条件和要求，通 过计算确定联接的承载能力和安全系 数。
根据计算结果和实际工作条件，对联 接进行强度校核，确保其满足使用要 求。
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。
螺纹连接及螺旋传动
模型展示、
图纸展示、
课件演示
观察、
思考
新
课
讲
授
一、螺纹的形成、主要参数和类型
用圆柱筒和三角形卷纸表示螺纹形成过程，螺纹的升角与自锁性关系密切，相同大径的螺纹，其螺矩越大，则升角越大，自锁性越差，为了取得良好的自锁性，一般要用细牙的螺纹，如汽车的车轮与轴的联接都是采用细牙联接，就是为了确保螺纹自锁，防止自动松脱，造成事故。
G1 1／2表示公称直径为1 1/2英寸的内螺纹
注：1)内螺纹不标公差等级代号。
2)左旋螺纹可附加代号LH。例G1 1／2—LH。
3)管螺纹的公称直径指管子的内径。
二、螺纹连接的基本类型和常用螺纹连接件
螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。
1．螺栓联接
螺栓联接是将螺栓穿过被联接件的孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。螺栓联接分为普通螺栓联接和配合螺栓联接。前者螺栓杆与孔壁之间留有间隙，后者螺栓杆与孔壁之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合。
（5）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
（6）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)
（7）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
（8）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
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。
（9）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：S=nP
2、螺纹的种类、梯形螺纹和锯齿螺纹。
图纸展示、
课件演示
观察、
思考
新
课
讲
授
一、螺纹的形成、主要参数和类型
用圆柱筒和三角形卷纸表示螺纹形成过程，螺纹的升角与自锁性关系密切，相同大径的螺纹，其螺矩越大，则升角越大，自锁性越差，为了取得良好的自锁性，一般要用细牙的螺纹，如汽车的车轮与轴的联接都是采用细牙联接，就是为了确保螺纹自锁，防止自动松脱，造成事故。
G1 1／2表示公称直径为1 1/2英寸的内螺纹
注：1)内螺纹不标公差等级代号。
2)左旋螺纹可附加代号LH。例G1 1／2—LH。
3)管螺纹的公称直径指管子的内径。
二、螺纹连接的基本类型和常用螺纹连接件
螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。
1．螺栓联接
螺栓联接是将螺栓穿过被联接件的孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。螺栓联接分为普通螺栓联接和配合螺栓联接。前者螺栓杆与孔壁之间留有间隙，后者螺栓杆与孔壁之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合。
（5）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
（6）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)
（7）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
（8）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
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。
（9）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：S=nP
2、螺纹的种类、梯形螺纹和锯齿螺纹。
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。
第四章-螺纹连接与螺纹传动PPT演示课件
*
11.图示螺钉联接有几处错误？
此平面应该为加工表面
孔壁与杆之间有间隙
螺钉螺纹部分过短
此处为螺纹孔
*
12.图示螺纹联接防松装置中，哪一种是靠摩擦力防松的？
带翅垫片 --机械式
开口销与开槽螺母 --机械式
对顶螺母 --摩擦力
冲点 --不可拆卸
*
1 螺纹连接基本类型
二、螺纹连接及标准件
螺栓连接
查看教材中P34页表4-1
普通螺纹:牙形角为60°三角形米制圆柱螺纹
联 接 螺 纹
传 动 螺 纹
M
G
Tr
B
粗牙
细牙
螺 纹
管 螺 纹
梯形螺纹
锯 齿 形 螺 纹
普 通
是最常用的连接螺纹
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，用于管路的连接。
用于各种机床的丝杠，做 传动用。
只能传递单方向的动力。
一、螺纹连接的基本知识
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 侧边的夹角。 牙型斜角β--在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂线之间的夹角 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－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。
双头螺柱连接
螺钉连接
被连接件不太厚，能制成通孔的场合
被连接件之一较厚或较软，需经常拆装
被连接件之一较厚，无需经常拆装
*
四、单个螺栓连接强度计算
普通螺栓连接
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设计准则：
对受拉螺栓联接 以螺栓杆的抗拉强度条件作为计算依据 (危险截面为螺纹小径d1处)；
对受剪螺栓联接 以螺栓的抗剪强度、螺杆或孔壁的挤压强度条件作为计算依据 (危险截面为光杆直径ds处)。
一、普通螺栓联接
螺纹联接在安装时一般均需要拧紧为紧螺栓联接，此时螺栓受 到的轴向拉力称为预紧力F0，不需拧紧的为松螺栓联接。
可拆联接：不需毁坏联接中的任何一个零件
联
就可拆开的联接。
例如：螺纹联接、键联接。 接
不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能 拆开的联接。 例如：铆接、焊接等。
第一节 螺 纹
一、螺纹的形成和种类
矩形、三角形或梯形等平面图形沿螺旋 线移动，图形所扫出的轨迹便形成相应的螺 纹。
按牙型分类： 普通螺纹（三角形螺纹）——联接 矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动
（1）螺栓、螺柱和螺钉
（2）螺母
（3）垫圈
根据GB\T3103.1－1982的规定，螺纹联接件分为三个精度等级， 其代号为：A、B、C （精度由高→低）
A类用于要求配合精确、防止振动的重要场合 B类用于受载大且常拆、调整或变载荷的场合 C类用于一般的螺纹联接的场合
第四节 螺纹联接的强度计算
螺栓联接中的螺栓受力分为受轴向力和受横向力两种。前者 的失效形式多为螺纹部分的塑性变形或断裂；后者在工作时，失 效形式为螺杆被剪断，螺杆或孔壁被压溃等。
(1) 仅受预紧力作用的紧螺栓联接 （ 如图2.4.20所示）
载荷FR靠被联接件接合面之间产生的摩擦力来传递，根据接合 面不发生滑移的力平衡条件，可求得所需的预紧力F0。
普通螺栓联接在装配时需拧紧螺母，所以螺栓除受预紧力F0作 用外，还受摩擦力矩T1的作用。
螺栓杆危险截面处受预紧力F0所产生的拉应力为
二、非矩形螺纹（ 0o）
பைடு நூலகம்
非矩形螺纹副相对转动时，可看成楔
形滑块沿楔形斜面移动。
fv
f
cos
tg v
f v — 当量摩擦系数，ρv—当量摩擦角
非矩形螺纹与矩形螺纹的运动关系相同， 分析方法也相似，只需将 f v 、ρv代替 f 、ρ， 得到三角螺纹的受力及效率公式：
水平推力 Ft F tan( v )
按螺旋线绕行方向分类： 左旋——如图 右旋——常用 按螺旋线头数分类：
单线螺纹（n=1）——用于联接 多线螺纹（n≥2）——用于传动
内螺纹和外螺纹组成螺纹副。
右旋、单线螺纹
左旋、双线螺纹
二、螺纹的主要参数
d (D) — 螺纹大径（公称直径） d1 (D1) — 螺纹小径 d2 (D2) — 螺纹中径 n — 螺纹线数
（下册）
第四章 螺纹联接与螺旋传动
第一节 螺 纹 第二节 螺纹副受力分析、效率和自锁 第三节 螺纹联接的基本类型与螺纹联接件 第四节 螺纹联接的强度计算 第五节 螺栓组联接的力分析 第六节 螺纹联接的结构设计及应注意的问题 第七节 螺旋传动
组成机械的各个部分需要用各种联接零件或各种方法组合 起来，称为联接。
p — 螺距
s — 导程，s = np
α — 牙型角
— 螺纹升角 tg S nP
( d2 圆周上)
d2 d2
第二节 螺纹副受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹（ = 0°)
（1）螺纹副受力分析
匀速拧紧螺母时
摩擦角ρ = arctg f
水平推力为 Ft = Ftg( +ρ）
旋转力矩为
（2）双头螺柱联接：被联接件不能打成通孔，经常拆卸的场合。
（3）螺钉联接： 被联接件不能打成通孔，不经常拆卸的场合。
（4）紧定螺钉联接： 用于轴向或周向固定，传递不大的力或力矩
双头螺柱联接
螺钉联接
紧定螺钉联接
锥端紧定螺钉 平端紧定螺钉
二、螺纹联接件
螺纹联接件包括螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈以及 防松零件等
（一）松螺栓联接
在承受工作载荷之前，螺栓不受力，工作 时承受轴向工作载荷F作用。
失效形式为螺栓杆的拉断，故螺栓的强度
条件为
ca
F
1 4
d12
[ ]
或
4F
d1 [ ]
求出d1后，应按螺纹标准选取螺纹公称直径d。
（二）紧螺栓联接
装配时需要拧紧螺母，未受到工作载荷前已受到预紧力F0的作用。
ca 2 3 2 1.3
即
ca
1.3F0
1 4
d
1
2
设计式为
d1
4 1.3F0
[ ]
求出d1后应按螺纹标准选取公称直径。
(2) 受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接 （ 如图2.4.21所示 ）
螺栓个数为z，此时螺栓组联接所受 载荷为FQ=pπD2/4，则每个螺栓联接所受 的轴向工作载荷为F=FQ/z。
T
Ft
d2 2
F d2 2
tg( )
匀速松退螺母时
水平阻力为 Ft = Ftg( -ρ）
阻力矩为
T
Ft
d2 2
F tan( ) d2
2
（2）螺纹副效率
拧紧螺母或滑块上升时螺纹副的效率为
W2 tan W1 tan( )
松退螺母或滑块下降时螺纹副的效率为
F0
1 4
d12
摩擦力矩T1所产生的扭转切应力为
T1 WT
F0
tan(
v
)
d2 2
16
d13
2d2 d1
tan(
v
)
F0
4
d12
对M10～M64的普通螺纹，取d2、d1及的平均值，并取tanρv=fv =0.15代入得到 0.5。
螺栓杆处于拉、扭组合的复合应力状态下，螺栓联接的失效可 能为螺栓杆的断裂。由第四强度理论计算，得到螺栓的强度条件为
W2 tan( )
W1
tan
（3）螺纹副自锁条件
在螺纹副之间不管加多大的轴向载荷F，也不会使螺杆与螺母
发生相对运动，即螺纹副不会发生自动松退的现象称为螺纹副具有
自锁性。
螺纹副具有自锁的条件为
≤ρ
单线螺纹升角小(一般<5°)，易于自锁，多用于联接；多线
螺纹升角大，效率高，多用于传动。
旋转力矩：
T
F d2 2
tg(
v )
螺纹副效率：
tg tg( v )
自锁条件： ≤ v
ρv ＞ ρ ，故自锁性好
第三节 螺纹联接的基本类型与螺纹联接件
一 、螺纹联接的基本类型
（1）螺栓联接： 被联接件必须打成通孔，通常用于被联接件不太 厚和便于加工通孔的场合。 I. 普通螺栓联接 II. 铰制孔螺栓联接
对受拉螺栓联接 以螺栓杆的抗拉强度条件作为计算依据 (危险截面为螺纹小径d1处)；
对受剪螺栓联接 以螺栓的抗剪强度、螺杆或孔壁的挤压强度条件作为计算依据 (危险截面为光杆直径ds处)。
一、普通螺栓联接
螺纹联接在安装时一般均需要拧紧为紧螺栓联接，此时螺栓受 到的轴向拉力称为预紧力F0，不需拧紧的为松螺栓联接。
可拆联接：不需毁坏联接中的任何一个零件
联
就可拆开的联接。
例如：螺纹联接、键联接。 接
不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能 拆开的联接。 例如：铆接、焊接等。
第一节 螺 纹
一、螺纹的形成和种类
矩形、三角形或梯形等平面图形沿螺旋 线移动，图形所扫出的轨迹便形成相应的螺 纹。
按牙型分类： 普通螺纹（三角形螺纹）——联接 矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动
（1）螺栓、螺柱和螺钉
（2）螺母
（3）垫圈
根据GB\T3103.1－1982的规定，螺纹联接件分为三个精度等级， 其代号为：A、B、C （精度由高→低）
A类用于要求配合精确、防止振动的重要场合 B类用于受载大且常拆、调整或变载荷的场合 C类用于一般的螺纹联接的场合
第四节 螺纹联接的强度计算
螺栓联接中的螺栓受力分为受轴向力和受横向力两种。前者 的失效形式多为螺纹部分的塑性变形或断裂；后者在工作时，失 效形式为螺杆被剪断，螺杆或孔壁被压溃等。
(1) 仅受预紧力作用的紧螺栓联接 （ 如图2.4.20所示）
载荷FR靠被联接件接合面之间产生的摩擦力来传递，根据接合 面不发生滑移的力平衡条件，可求得所需的预紧力F0。
普通螺栓联接在装配时需拧紧螺母，所以螺栓除受预紧力F0作 用外，还受摩擦力矩T1的作用。
螺栓杆危险截面处受预紧力F0所产生的拉应力为
二、非矩形螺纹（ 0o）
பைடு நூலகம்
非矩形螺纹副相对转动时，可看成楔
形滑块沿楔形斜面移动。
fv
f
cos
tg v
f v — 当量摩擦系数，ρv—当量摩擦角
非矩形螺纹与矩形螺纹的运动关系相同， 分析方法也相似，只需将 f v 、ρv代替 f 、ρ， 得到三角螺纹的受力及效率公式：
水平推力 Ft F tan( v )
按螺旋线绕行方向分类： 左旋——如图 右旋——常用 按螺旋线头数分类：
单线螺纹（n=1）——用于联接 多线螺纹（n≥2）——用于传动
内螺纹和外螺纹组成螺纹副。
右旋、单线螺纹
左旋、双线螺纹
二、螺纹的主要参数
d (D) — 螺纹大径（公称直径） d1 (D1) — 螺纹小径 d2 (D2) — 螺纹中径 n — 螺纹线数
（下册）
第四章 螺纹联接与螺旋传动
第一节 螺 纹 第二节 螺纹副受力分析、效率和自锁 第三节 螺纹联接的基本类型与螺纹联接件 第四节 螺纹联接的强度计算 第五节 螺栓组联接的力分析 第六节 螺纹联接的结构设计及应注意的问题 第七节 螺旋传动
组成机械的各个部分需要用各种联接零件或各种方法组合 起来，称为联接。
p — 螺距
s — 导程，s = np
α — 牙型角
— 螺纹升角 tg S nP
( d2 圆周上)
d2 d2
第二节 螺纹副受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹（ = 0°)
（1）螺纹副受力分析
匀速拧紧螺母时
摩擦角ρ = arctg f
水平推力为 Ft = Ftg( +ρ）
旋转力矩为
（2）双头螺柱联接：被联接件不能打成通孔，经常拆卸的场合。
（3）螺钉联接： 被联接件不能打成通孔，不经常拆卸的场合。
（4）紧定螺钉联接： 用于轴向或周向固定，传递不大的力或力矩
双头螺柱联接
螺钉联接
紧定螺钉联接
锥端紧定螺钉 平端紧定螺钉
二、螺纹联接件
螺纹联接件包括螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈以及 防松零件等
（一）松螺栓联接
在承受工作载荷之前，螺栓不受力，工作 时承受轴向工作载荷F作用。
失效形式为螺栓杆的拉断，故螺栓的强度
条件为
ca
F
1 4
d12
[ ]
或
4F
d1 [ ]
求出d1后，应按螺纹标准选取螺纹公称直径d。
（二）紧螺栓联接
装配时需要拧紧螺母，未受到工作载荷前已受到预紧力F0的作用。
ca 2 3 2 1.3
即
ca
1.3F0
1 4
d
1
2
设计式为
d1
4 1.3F0
[ ]
求出d1后应按螺纹标准选取公称直径。
(2) 受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接 （ 如图2.4.21所示 ）
螺栓个数为z，此时螺栓组联接所受 载荷为FQ=pπD2/4，则每个螺栓联接所受 的轴向工作载荷为F=FQ/z。
T
Ft
d2 2
F d2 2
tg( )
匀速松退螺母时
水平阻力为 Ft = Ftg( -ρ）
阻力矩为
T
Ft
d2 2
F tan( ) d2
2
（2）螺纹副效率
拧紧螺母或滑块上升时螺纹副的效率为
W2 tan W1 tan( )
松退螺母或滑块下降时螺纹副的效率为
F0
1 4
d12
摩擦力矩T1所产生的扭转切应力为
T1 WT
F0
tan(
v
)
d2 2
16
d13
2d2 d1
tan(
v
)
F0
4
d12
对M10～M64的普通螺纹，取d2、d1及的平均值，并取tanρv=fv =0.15代入得到 0.5。
螺栓杆处于拉、扭组合的复合应力状态下，螺栓联接的失效可 能为螺栓杆的断裂。由第四强度理论计算，得到螺栓的强度条件为
W2 tan( )
W1
tan
（3）螺纹副自锁条件
在螺纹副之间不管加多大的轴向载荷F，也不会使螺杆与螺母
发生相对运动，即螺纹副不会发生自动松退的现象称为螺纹副具有
自锁性。
螺纹副具有自锁的条件为
≤ρ
单线螺纹升角小(一般<5°)，易于自锁，多用于联接；多线
螺纹升角大，效率高，多用于传动。
旋转力矩：
T
F d2 2
tg(
v )
螺纹副效率：
tg tg( v )
自锁条件： ≤ v
ρv ＞ ρ ，故自锁性好
第三节 螺纹联接的基本类型与螺纹联接件
一 、螺纹联接的基本类型
（1）螺栓联接： 被联接件必须打成通孔，通常用于被联接件不太 厚和便于加工通孔的场合。 I. 普通螺栓联接 II. 铰制孔螺栓联接