连接与弹簧资料

11.1.5 螺纹的预紧及防松
（1）螺纹预紧 拧紧力矩：
Fa d2 T T1 T2 tan ψ ρv f c Fa rf 2
式中：T1—螺纹副摩擦阻力矩； T2—螺母环形端面与被联接件间的摩 擦力矩； Fa—轴向力，对于不承受工作载荷的 螺纹，即预紧力； 小直径螺栓装配时应施加小的 拧紧力矩，否则容易拉断螺栓；对 于重要的联接，应尽可能不采用直 径＜M12的螺栓。
图11-9 六角头螺栓
（2）双头螺柱 双头螺柱旋入被连接件螺 纹孔的一端称为座端,另一端 为螺母端。
图11-10 双头螺柱
11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
螺纹紧固件 （3）螺钉
头部形状有圆头、扁圆头、六角 头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有 一字槽、十字槽和内六角孔等形式。
（4）紧定螺钉
攻丝和套丝 螺纹车削 螺纹加 工方法 螺纹滚压 生产效率高,螺纹精度高,但需专用设 备,设备投资大； 加工精度比较高,主要用来加工尺寸较 大的螺纹；
生产效率高，主要用于大批量生产标 准紧固件和其他螺纹连接件的外螺纹；
加工精度和效率具有极大优势,且加工 时不受螺纹结构和旋向的限制。
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螺纹数控铣削
此外，还有螺纹磨削等加工方法。
紧定螺钉常用的末端形式有锥端、 平端和圆柱端等各种形状。
图11-11 螺钉
图11-12紧定螺钉
（5）自攻螺钉
图11-13 自攻螺钉
11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
螺纹紧固件 （6）螺母 螺母的形状有 六角形、圆形等, 最常用的为六角形。
（a）六角形 图11-14 螺母 （b）圆形
（7）垫圈 垫圈常放在螺母与被连接件之间,其作用是减小接触处压 强和避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。
图11-6 套丝
图11-7 车削
11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
螺纹连接的基本类型 普通螺栓连接 螺栓连接
铰制孔用螺栓连接
螺钉联接
螺纹连接
双头螺柱联接
紧定螺钉联接
11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
螺纹连接的基本类型 地脚螺栓 其他螺纹 连接 吊环螺钉 主要应用于将机座或机架固定在地基 上。 主要装在机器或零部件的顶盖或外壳 上，以便于对设备实施起吊。
图11-4 矩形螺纹副受力分析a
d2
11.1.2 螺纹的受力分析与自锁
Fa 同理，拧松螺母所需平衡力及力矩： F
F Fa tan - d2 T Fa tan - 2
F为负值，得螺纹副自锁条件：
F d2
Fa
v
Fn Ψ
FR
fFn F FR L Fa
Ψ-ρ
ρ
Ψ
Fa πd2
图11-2 螺纹
11.1.1 螺纹的类型与参数
工作性质 连接用螺纹 传动用螺纹 三角形 矩形 梯形 锯齿形等
平面图形形 状（牙形） 螺纹 螺旋线旋向 螺旋线数目
左旋螺纹 右旋螺纹
单线螺纹 多线螺纹 外螺纹 内螺纹
螺纹分布 表面
11.1.1 螺纹的类型与参数
大径d —与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面 直径，亦称公称直径； 小径 d1—与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面 直径，常用于强度校核； 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； 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； 导程L —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； 线数 n —螺纹螺旋线数目，一般n≤4 ， 螺 距、导程、线数关系：L=nP； 牙型角α —螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边 的夹角； 螺旋升角ψ —中径圆柱面上螺旋线的切线与 垂直于螺旋线轴线的夹角。
图11-3 螺纹参数
arctan
L nP arctan d2 d2
11.1.2 螺纹的受力分析与自锁
Fa F 螺纹副（螺旋副）—外螺纹与内螺 纹旋合而组成。 螺旋副摩擦 =>斜面摩擦 螺纹拧紧－滑块沿斜面等速上升； 螺纹拧松－滑块沿等速下滑。 F Fa 则拧紧时所需驱动力及力矩： F Fa tan Fn ψ d2 d2 FR v T F F tan ρ 2 2 F FR fFn Ψ+ρ Fa L ψ Fa F πd2
T型槽螺栓 主要用于工装设备中的工装零件与工 装机座的连接。 等…
（a）地脚螺栓
（b）吊环螺钉 图11-8其他螺纹连接
（c）T型槽螺栓
11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
螺纹紧固件 螺纹紧固件类型繁多，多已标准化；设计时可以根据有关 标准选用。 （1）螺栓 螺栓的头部形状有六角头、 方头、沉头、半圆头等多种形 式，其中六角头螺栓最常用。
F
图11-4 矩形螺纹副受力分析b
11.1.2 螺纹的受力分析与自锁
Fa
Fa
图11-5 矩形螺纹
图11-6 非矩形螺纹
Fn=Fa
Fn=Fa/cosß
将非矩形螺纹法向力的增加看成摩擦因素增加，则： Fa f f Fa f v Fa Fa tan v cos cos
11.1.3 螺纹制造工艺及装备简介
图11-15 垫圈
11.1.5 螺纹的预紧及防松
（1）螺纹预紧 预紧目的： 增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间 出现缝隙或发生相对移动。
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，这个预加作用力称为预紧力。 预紧力的确定原则： 为保证工作能力和预紧可靠，螺纹联接件的预紧应力一 般不超过材料屈服极限的80％。
第11章 连接与弹簧 Connections and Springs
湖南大学 莫富灏
重难点
重点： （1）螺纹连接的预紧及放松； （2）螺栓连接的设计与强度计算； （3）键连接的类型及强度校核。
难点：
（1）紧螺栓连接的设计及强度计算； （2）普通螺旋传动的计算。
教学内容
11.1 螺纹连接及螺旋传动
11.2 键、花键、销连接 11.3 其他连接
11.1 螺纹连接及螺旋传动
螺纹的形成
螺旋线：将一直角三角形沿底 边与一圆柱体底面圆周复合而绕在 圆柱体上 , 则其斜边在圆柱体表面 形成一条螺旋线。
图11-1 螺旋的形成
螺纹：一个平面图形 K 沿螺旋 线运动并使 K 平面始终通过圆柱体 轴线 YY- 这样就形成了螺纹。改变 平面图形 K ，可得到三角形、矩形、 梯形、锯齿形、管螺纹等。