螺纹连接和螺旋传动(1)
螺纹连接和螺旋传动
型
H2 l1 HH1
潘存云教授研制
a
参数l1 、e、a与螺栓相同 座端拧入深度H，当螺孔材料为：
钢或青铜 H=d;
铸铁 H=(1.25~1.5)d 铝合金 H=(1.5~2.5)d
潘存云教授研制
螺纹孔深度 H1=H+(2~2.5)P; 钻孔深度 H2=H1+(0.5~1)d;
H2 l1 HH1
ed
潘存云教授研制
d2 d1
(4) 螺距P 相邻两牙在中径线上相应两点间
旳轴向距离。
(5) 导程S S = nP
同一条螺旋线上旳相邻两牙在中径线上相应两点间旳轴向距P
ψ
((67))牙螺型纹角升角α ψ 旳平面旳夹角
中径d2圆柱上，螺旋线旳切线与垂直于螺纹轴线
tanψ= πndP2
轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边旳夹角。牙型侧边与螺纹
L
L1
L0
d L1 ——座端长度 L0 ——螺母端长度
二、螺纹紧固件 螺栓
螺 双头螺柱 纹 螺钉、紧定螺钉 紧 固 件
头部 构造
末端 构造
二、螺纹紧固件 螺栓
螺 双头螺柱 纹 螺钉、紧定螺钉 紧 专用螺纹连接 固 件
潘存云教授研制
起吊螺钉
潘存云教授研制
地脚螺栓
潘存云教授研制
T 型螺栓
二、螺纹紧固件
小径 D2 d2 2.459 3.242
螺距P 0.35
3.545 5.350
4.134 4.918
0.5
7.188
6.647
9.026
8.376
1.25, 1 0.75
12
1.75
10.863
10.106
5-4-1 《螺纹连接与螺旋传动》练习题(一)
☼ 5-4-1《螺纹连接与螺旋传动》练习题（一）☼班级姓名学号一、填空题：1、在圆柱表面上，沿螺旋线加工所产生的连续、称为。
2、螺纹在圆柱外表面的叫，在孔内表面的叫。
3、形成螺旋线的直角三角形斜边AB与底边AC之间的夹角ψ叫。
4、螺纹升角相当于斜面的斜角α，摩擦角为Ф，当αψ时，不论螺杆举升重量有多大，螺杆都不会自动下降。
5、摩擦角的大小取决于。
6、摩擦角一定时，螺纹升角越小，螺纹连接的自锁性越。
7、螺纹具有自锁性，其螺纹升角应摩擦角。
8、与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径为，也叫。
9、图1螺纹为旋线螺纹。
10、图2所示螺纹旋向为。
Φ是，P是，α是，d和D是螺纹大径，d1和D1是，d2和D2是。
图1 图211、普通螺纹的公称直径为螺纹径。
12、螺纹按照其用途不同，一般可分为螺纹和螺纹。
13、公称直径和线数都相同的细牙螺纹与粗牙螺纹相比，其螺纹升角ψ较小，联接时的性能更好而不易松脱。
14、螺纹主要参数的“三径”分别是、和。
15、相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，称为螺纹的。
16、螺纹按旋向来分，有螺纹和螺纹两种。
二、判断题：（）1、螺纹在螺旋线上形成的剖面形状各处相同。
（）2、摩擦角的大小取决于摩擦因数。
（）3、摩擦角一定时，螺纹升角越小，螺纹连接的自锁性越好。
（）4、螺纹的牙形角越大，螺旋副就越容易自锁。
（）5、两个相互配合的螺纹，其旋向相同。
（）6、螺纹的牙侧角就是牙型半角。
（）7、公称直径相同的粗牙普通螺纹的强度高于细牙螺纹。
（）8、螺纹的旋向可以用右手来判定。
（）9、螺距和导程是相等的。
（）10、螺纹标注中未标旋向的是左旋螺纹。
（）11、螺纹中公称直径指的是螺纹中径。
（）12、在外螺纹中，大径一定大于小径。
（）13、在内螺纹中，大径一定大于小径。
三、单项选择题：1、普通螺纹的公称直径是（）。
A、螺纹的中径B、螺纹的小径C、螺纹的大径2、与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径是螺纹的（）。
机械制图习题3.1
螺纹连接与螺旋传动（一）一、单选题1.采用凸台或沉头座其目的为。
A 便于放置垫圈B 避免螺栓受弯曲力矩C 减少支承面的挤压应力D 增加支承面的挤压应力2.联接螺纹要求自锁性好，传动螺纹要求。
A 平稳性B 效率高C 螺距大D 螺距小3.连接用的螺纹，必须满足条件。
A 不自锁B 传力C 自锁D 传递扭矩4.单线螺纹的螺距导程。
A 等于B 大于C 小于D 与导程无关5.管螺纹的公称直径是指。
A 螺纹内径B 螺纹外径C 管子内径D 管子外径二、判断题1.螺栓的标准尺寸为中径。
2.螺旋传动中，螺杆一定是主动件。
3.三角螺纹具有较好的自锁性能，在振动或交变载荷作用下不需要防松。
4.弹簧垫圈和对顶螺母都属于机械防松。
１5.同一直径的螺纹按螺旋线数不同，可分为粗牙和细牙两种。
三、填空题1.螺栓联接中，自动松脱的原因是：（）；（）。
2.在螺纹联接中，相对刚度Kc值=0时，其螺栓中总拉力为（）。
3.螺纹联接在拧紧时要克服（），（）力矩。
4.受拉螺栓联接中危险截面取为（）。
5.当承受横向载荷时，如采用铰制孔用螺栓联接，其螺栓杆上承受（）和（）载荷。
四、简答题1.螺纹联接预紧的目的是什么？２2.试述螺栓联接的适用条件和特点？3.试述双头螺柱联接的适用条件和特点？4.试述螺钉联接的适用条件和特点？5.当被联接件受横向载荷时，螺栓是否一定受剪切？五、计算分析题1.如图所示一矩形钢板用两个M20的普通螺栓联接到机架上。
已知作用于钢板的载荷σ=，不控制预紧力F=2000N，螺栓小径d1=17.29mm，板和螺栓材料为Q235，235MPas的安全系数S=2.4，板与机架间摩擦系数f=0.2，可靠性系数K f=1.1，α=200mm，L=300mm，试校核螺栓联接的强度？３2.如图所示普通螺栓联接中采用两个M16的螺栓，已知螺栓小径d1=13.84mm，螺栓材料σ=，被联接件接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数K f=1.2，为35钢，[]105MPa试计算该联接允许传递的最大横向载荷F R。
05 机械设计作业参考答案_螺纹连接和螺旋传动
螺纹连接和螺旋传动1、【答】普通螺纹：牙型为等边三角形，牙型角60度，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。
同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙，细牙螺纹升角小，自锁性好，抗剪切强度高，但因牙细不耐磨，容易滑扣。
应用：一般连接多用粗牙螺纹。
细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用。
矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角 0α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副=磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。
梯形螺纹：牙型为等腰梯形，牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好。
主要用于传动螺纹。
锯齿型螺纹：牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度。
外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内外螺纹旋合后，大径无间隙便于对中，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。
用于单向受力的传动螺纹。
普通螺纹适合用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。
普通螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。
2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？【答】可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓连接的强度。
3、【答】连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接一般都不会自动松脱。
但在冲击、振动、变载荷及温度变化较大的情况下，连接有可能松动，甚至松开，造成连接失效，引起机器损坏，甚至导致严重的人身事故等。
所以在设计螺纹连接时，必须考虑防松问题。
螺纹连接防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。
具体的防松装置或方法很多，按工作原理可分为摩擦防松、机械防松和其它方法，如端面冲点法防松、粘合法防松，防松效果良好，但仅适用于很少拆开或不拆的连接。
【答】螺纹联接的主要类型有螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接和紧定螺钉联接四种。
机械设计(1)
二、受剪螺栓联接的强度计算
采用铰制孔螺栓联接时，被联接件上的外载荷是靠螺栓杆的 剪切及螺栓杆与被联接件之间的挤压来传递，故联接只需较 小的F'，一般忽略不计。
h3
Fs
d0
Fs Fs
Fs Fs
h
h1 d0
h2
Fs
强度条件 F
1）螺栓杆的抗剪切条件： ）螺栓杆的抗剪切条件：
τ=
4 2）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为： ）螺栓杆与孔壁接触表面的挤压强度条件为：
σ=
F′ 1 πd12 4
F′ d2 tan( + ρv ) ψ 2 1 πd13 16
F'
T1
T1 τT = = WT
T3 T4
F'
一般情况
对于M10~M68普通螺栓，有如下统计规律： 普通螺栓，有如下统计规律： 对于 普通螺栓
tan ρ v = 0.17
d 2 = 1.1d1
tanψ = 0.05
Fs max =
Trmax
z
ri2 ∑
i =1
受轴向载荷Q的螺栓组联接
每个螺栓承受的工作载荷为： 每个螺栓承受的工作载荷为：
F Q
Q F= z
D p
螺纹联接
第五节 螺纹联接的强度计算
概述
普通螺栓联接在工作时，螺栓主要受轴向拉力，故又 称受拉螺栓联接。在静载荷作用下：螺栓的主要失效 形式为螺纹部分的塑性变形或断裂；在变载作用下， 螺栓的主要失效形式为疲劳断裂。 铰制孔用螺栓联接，其工作时，螺栓只承受横向载荷， 故又称受剪螺栓联接，其主要失效形式为螺栓剪断、 栓孔或孔壁压溃。
1）确定拧紧力矩
F'预紧力 预紧力 T拧紧力矩 拧紧力矩 T1螺纹阻力矩 T2螺母支承面摩擦力矩 T3螺钉头支承面摩擦力矩 T4夹持力矩
05第五章螺纹联接和螺旋传动(1)
4F 设计式：d1 [ ]
（5 8）
(5 9)
4.螺栓材料和许用应力 5.查手册确定d，及其它 有关尺寸。
二、紧螺栓联接
F0 拉应力： d12 4
d2 F0 tg ( v ) 2 切应力： d13 16 2d 2 F0 tan( v ) 2 d1 d1 4
横向荷载+轴向载荷+翻转力矩
受复合载荷的螺栓组联接
横向载荷+旋转力矩
受复合载荷的螺栓组联接
计算时应求出受力最大螺栓的受力
§5-7 螺纹联接件的材料和许 用应力（自学）
§5-8 提高螺纹联接强度的措施
1.降低螺栓总拉伸载荷的变化范围 螺栓的总拉力与螺栓和被联接件的刚 度有关，减小螺栓刚度或增大被联接 件刚度都能降低应力幅。
（二）滑动螺旋的结构和材料
1、滑动螺旋的结构 整体螺母：结构简单，但由磨损而产生的轴向 间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的螺旋中 使用。 组合螺母或剖分螺母：对于经常双向传动的传 导螺旋，为了消除铀向间隙和补偿旋合螺纹的磨 损，避免反向传动时的空行程，常采用组合螺母 或剖分螺母。
滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形 和锯齿形。其中以梯形和锯齿形螺纹应 用最广。 螺杆常用右放螺纹，只有在某些特殊的 场台，如车床横向进给丝杠，为了符合 操作习惯， 才采用左旋螺纹。 传力螺旋和调整螺旋要求自锁时，应采 用单线螺纹。对于传导螺旋，为了提高 其传动效率及直线运动速度，可采用多 线螺纹(线数n=3~4，甚至多达6)。
功能
传力螺旋
特
点
以传递动力为主，受力大，速度低，间歇工 作，通常要求自锁。
以传递运动为主，要求较高的运动速度和精 传导螺旋 度，
螺纹联接与螺旋传动_题目与答案
螺纹联接与螺旋传动一、简答题(1)为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？ 试指出普通螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ (2)试指出普通螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ (3)一螺栓联接预紧后，受轴向变载荷作用，在最大工作载荷max F 及剩余预紧力不变的情况下，试问提高这种螺栓疲劳强度的具体措施有哪些？(4)为提高螺栓的疲劳强度，欲减小螺栓的应力幅，请举出一个措施，并用螺栓受力—变形协调图来说明。
(5)螺栓的主要失效形式有哪些？(6)拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计算？哪些螺纹参数影响螺纹副的效率？ 二、填空（1）螺纹的公称直径是指螺纹的 径，螺纹的升角是指螺纹 径处的升角。
螺纹的自锁条件为 ，拧紧螺母时效率公式为 。
（2）螺纹联接常用的防松原理有， ， ， 。
其对应的防松装置有 ， ， 。
（3）三角形螺纹主要用于 ，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 。
（4）标记为螺栓GB5782—86 M16×80的六角头螺栓的螺纹是 形，牙形角等于度，线数等于 ，16代表 ，80代表 。
（5）若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的导程S和牙形角。
（6）为了提高螺栓强度，防止螺栓的疲劳破坏，通常采用的方法之一是减小 刚度或增大 刚度。
（7）有一单个紧螺栓连接，已知该螺栓所受预紧力N Q 10000=，所受轴向工作载荷N Q l 500=，螺栓的相对刚度系数2.0=+cb bK K K ，则螺栓所受的总拉伸载荷 ，残余预紧力 ；为保证结合面不出现缝隙，则该联接允许的最大轴向工作载荷 。
（需注明式中各符号的意义） （8）受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是 与 之和。
（9）压力容器的紧螺栓联接中，若螺栓的预紧力和容器的压强不变，而仅将凸缘间的铜垫片换成胶垫片，则螺栓所受的总拉力b Q 和联接的紧密性 。
螺纹连接和螺旋传动
pmin 0.72MPa 0
pmax p
5. 校核预紧力：
碳素钢： F0 0.6 ~ 0.7 s A1
s 240 MPa
A1
d12
4
3.1416
10.106 2 4
80.214 mm 2
F0 6520 N
0.6 s A1 11550 .8N
所以，预紧力的大小也是满足要求的。
2. 适合制造螺纹的材料
一般连接用途：
低碳钢：Q215、10号钢； 中碳钢：Q235、35号钢、45号钢；
冲击、振动、变载荷情况下：
合金钢：如15Cr、40Cr等。
特殊用途（防锈、耐高温等）：
特种钢、铜合金、铝合金等
等级8.8级以上的螺纹，材料需要热处理
二、螺纹连接件的许用应力 1．螺纹连接件的许用拉应力
每个螺栓所受轴向工作载荷为：
F F z
螺栓还承受预紧力 F0 的作用，每个螺栓所承受的总载荷 F2
F2
F0
Cb Cb Cm
F
4．受倾覆力矩螺纹连接的组的设螺计6 栓组连接
①受力最大的螺栓强度校核
作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M平衡:
z
M Fi Li i 1
Fmax Fi Lmax Li
§5-9 螺旋传动
螺旋传动1
一、螺旋传动的类型和应用
螺旋传动：螺杆和螺母组成的螺旋副实现传动。 运动形式转换：回转运动转变为直线运动，同时传递动力。
4
d12
或
d1
4 1.3F2
3．承受工作剪力的紧螺栓连接
依靠铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷。螺栓杆与孔壁之 间无间隙，接触表面受挤压。在连接结合面处，螺栓杆则受 剪切。
机械设计第五章螺纹连接和螺旋传动
F2
d12 /
4
应力幅:
m in
F0
d12 / 4
a
max min
2
F2 F0
d12 4
Cb Cb Cm
2F
d12
安全系数:
min C :
S
ca
2 1tc (K ) min (K )(2 a min )
S
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 79 倾覆力矩
F0
F0
8
率
T1
Q
d2 2
tg
v
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 33
F Qtg v
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 34
螺纹自锁条件: f < jv
螺纹效率:
tgf tg(f jv )
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 35
螺栓组的布局
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 36
TT2 2
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 42
§ 5-2 螺栓的强度计算
1) 失效形式: 断裂, 压溃
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 43 2) 松螺栓联接计算
crane
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 44
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 45
校核公式:
F
4
d12
[ ]
吊环螺钉
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 29
防盗螺母
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 30
螺栓的防松
摩擦防松
锁紧螺母
机械设计 第五章 螺纹连接和螺旋传动 31 机械防松
开口销
split cotter pin
《机械常识》课件-第三章 螺纹连接和螺旋传动
常见螺纹的种类、特征代号和牙型
1．大径
螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想 圆柱的直径。
2．小径
螺纹的小径是 指与外螺纹牙底或 内螺纹牙顶相切的 假想圆柱的直径。
3．中径
螺纹的中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过 牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
4．公称直径
公称直径是 指代表螺纹规格大 小的直径。除管螺 纹外，公称直径是 指螺纹的大径。
（1）单动螺旋传动
单动螺旋传动是指螺杆或螺母有一件不动，另一件既旋 转又移动的普通螺旋传动。
1）螺母固定不动，螺 杆旋转并做直线运动
2）螺杆固定不动，螺 母旋转并做直线运动
（2）双动螺旋传动
双动螺旋传动是指螺杆和螺母都做运动的普通螺
旋传动。
1）螺杆原位旋转， 螺母做直线运动
2）螺母原位旋转， 螺杆做直线运动
5．线数
螺纹的线数是指螺纹的螺旋线数量。沿一 条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿两条或 两条以上螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹。
6．螺距
螺距是指相邻两牙体上的对应牙侧与中径线（中径圆柱 的母线）相交两点间的轴向距离。
7．导程
导程是指最邻近 的两同名牙侧（处在 同一螺旋面上的牙侧） 与中径线相交两点间 的轴向距离。
1）焊接防松
2）铆接防松
3）冲点防松
4）粘接防松
螺旋传动
螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的 螺旋副来实现传动。螺旋传动具有结构简单，工作 连续、平稳，承载能力强，传动精度高等优点，广 泛应用于各种机械和仪器中。
由一个螺杆和一个螺母组成的简单螺旋副实现的传动称 为普通螺旋传动。
1．普通螺旋传动的形式
第三章 螺纹连接和螺旋传动
第五章螺纹连接与螺旋传动
5 、圆柱管螺纹
特点：用于管件连接的三角螺纹，=55
螺纹面间没有间隙，密封性好，适用于压强在 1.6MPa以下的连接。
6、 圆锥螺纹
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。
（2）铰制孔螺栓连接
螺栓杆的剪切强度条件为:
4Fs
d 0 2 m
[ ]
MPa
螺栓与孔壁的挤压强度条件为：
p
Fs d 0 hm in
[ ]p
MPa
式中 d 0 —螺栓抗剪面直径，mm
m —螺栓抗剪面数目
hm in
—螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度
设计时应使 hmin 1.25d0
mm，
[ ] —螺栓的许用剪切应力，MPa
二、螺纹副的受力关系、效率和自锁
圆周力：拧紧时 Ft F tan(y )
松开时 效率：拧紧时
Ft F tan(y )
tany tan(y )
松开时 tan(y ) tany
自锁条件 y
式中:′ --当量摩擦角
f --当量摩擦系数
arctan f
cos
f f
F--轴向力, N f--摩擦系数
扳手空间
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
5 、避免螺栓承受偏心载荷 产生偏心载荷的原因
避免偏载的结构
凸面和沉头座的应用 斜垫圈的应用
二、 螺栓组连接的受力分析 1 、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
螺纹连接和螺旋传动【共35张】
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。
哈工大机械设计基础第十章 螺纹联接 (1)
max
4 F0 2 d1
min
4F 2 d1
'
Cb 1 1 4 F0 4 F ' 2F a ( max min ) ( ) 2 2 2 2 d1 Cb Cm d1
为了减少螺栓刚度，可适当增大螺栓的长度 、减少螺栓杆的直径、做成空心杆或在螺母 下面安装弹性元件等措施。
拧紧螺母时的力矩和预紧力
拧紧螺母时，所施加的扳手力矩T
，用来克服螺纹副间的阻力矩T1和
螺母与支承面上的摩擦力矩T2，即
T T1 T2
对于常用的粗牙三角螺纹，有如下 近似关系
T 0.2F d
装配时控制预紧力的方法。
二、螺纹连接的防松
防松实质：防止螺纹副间的相对转动。
防松方法按其工作原理可分为： 摩擦防松 机械防松 永久性防松
F (0.2 0.6) F '' F (0.6 1.0) F '' F (1.5 1.8) F
''
设计时根据工作载荷F和工作要求选择剩余预 紧力，再求螺栓的总拉力F0，对螺栓进行强度 计算。
或
4 1.3F0
d1
2
[ ] MPa
d1
4 1.3F0 [ ]
便于加工和便于对称布置螺栓，使螺栓组的 对称中心和结合面的形心重合，保证连接结 合面受力比较均匀。
2. 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理
3. 螺栓的排列应有合理的间距、边距
对于压力容器等紧密性要求较高的重要连接 ，螺栓的间距t0不得大于手册中的推荐值。
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。同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长 度均应相同。
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。
机械设计考研练习题-螺纹联接和螺旋传动
螺纹联接和螺旋传动一 选择题（1) 在常用螺纹中，效率最低、自锁性最好的是 C ，效率较高,牙根强度较大、制造方便的是B ；螺纹联接常用C ，传动螺纹常用 B 。
A. 矩形螺纹B. 梯形螺纹 C 。
三角螺纹（2) 螺纹副在摩擦因数一定时，螺纹的牙型角越大，则 D 。
A. 当量摩擦因数越小，自锁性能越好B 。
当量摩擦因数越小，自锁性能越差C. 当量摩擦因数越大，自锁性能越差D 。
当量摩擦因数越大，自锁性能越好(3) 当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用 A 来轴向定位，所能承受的轴向力较大。
A. 圆螺母B. 紧定螺钉 C 。
弹性挡圈（4） 一箱体与箱盖用螺纹联接，箱体被联接处厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆箱盖进行修理，则一般宜采用 A 联接。
A 。
双头螺柱联接 B. 螺栓联接 C. 螺钉联接(5) 在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为 B 。
A. 间隙配合B. 过渡配合 C 。
过盈配合（6） 紧螺栓联接受轴向外载荷，假定螺栓的刚度b C 与被联接件的刚度m C 相等，联接的预紧力为0F ，要求受载后结合面不分离，当外载荷F 等于预紧力0F 时,则 D .A. 被联接件分离，联接失效B 。
被联接件即将分离，联接不可靠C 。
联接可靠，但不能继续再加载D 。
联接可靠，只要螺栓强度足够，还可以继续加大外载荷F(7） 受轴向载荷的紧螺栓联接，为保证被联接件不出现缝隙，因此 BA. 残余预紧力1F 应小于零 B 。
残余预紧力1F 应大于零C 。
残余预紧力1F 应等于零 D. 预紧力0F 应大于零(8） 图5—1所示钢板用普通螺栓联接。
已知横向工作载荷为F 结合面之间的摩擦因数15.0=f ，为使联接可靠,取防滑系数2.1s =K ，则每个螺栓需要的预紧力0F 为 B 。
A 。
0。
5FB 。
FC 。
2FD 。
4F图5—1（9） 某螺栓的材料性能等级为6。
8级，其数字6。
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§5-0 引 言
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：
静联接：被联接件之间相互完全固定。（形锁合、摩擦锁合、材料锁合）
动联接：被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。
本课程介绍的联接主要是静联接。
联接的类型：
可拆
联 联接 接 过盈联接
连接螺纹
潘存云教授研制
传动螺纹
机械设计
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
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 多线螺纹
分 类
按回转体的内外表面分
外螺纹 内螺纹
按螺旋的作用分
连接螺纹 传动螺纹
按母体形状分
圆柱螺纹 圆锥螺纹
机械设计
潘存云教授研制
圆柱螺纹
分 按回转体的内外表面分 类
SP
SP P
按螺旋的作用分
S=P
S=2P
按母体形状分
单线螺纹
多线螺纹
机械设计
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
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 多线螺纹
分 类
按回转体的内外表面分
外螺纹 内螺纹
按螺旋的作用分
按母体形状分
螺纹副
的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。
牙侧角 β
α ββ
(8)接触高度 h 内外螺纹旋合后，接触面
的径向高度。
螺纹的精度等级:
S ψ
πd2
A级 公差小，精度最高，用于配合精确，防振动等场合
B级 受载较大且经常拆卸，调整或承受变载荷的连接 C级 用于一般连接，最常用
机械设计
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。
机械设计
公称直径（大径） Dd
3 4 5 6 8 10
12
(14) 16 (18) 20 (20) 24 (27) 30
螺距P 0.5 0.7 0.8 1 1.25 1.5
1.75
2 2 2.5 2.5 2.5 3 3 3.5
粗
牙
中径 D2 d2 2.675 3.545
3.545 5.350 7.188
机械设计
第5章 螺纹连接和螺旋传动
§5－0 引言 §5－1 螺纹 §5－2 螺纹连接的类型及标准连接件 §5－3 螺纹连接的预紧
§5－4 §5－5 §5－6 §5－7 §5－8 §5－9
螺纹连接的防松 螺纹连接的强度计算 螺栓组连接的设计 螺栓的材料和许用应力 提高螺栓连接强度的措施 螺旋传动
机械设计
H/4
P/8
H=0.866P d2=d-0.6495、d1——内、外螺纹小径
P——螺距
d1=d-1.0825P
Dd D2 d2 D1 d1
标记示例： M24(粗牙普通螺纹、直径24、螺距3) M24×1.5(细牙普通螺纹,直径24,螺距1.5)
梯形 螺纹的基本尺寸：
3º
锯齿形 30º
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）。
机械设计
机械设计
机械设计
机械设计
机械设计
机械设计
机械设计
机械设计
机械设计
直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mm
P/8
P P/8
60˚
P/230˚
90˚
P/4
按螺纹的牙型分
矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
按螺纹的旋向分
螺
纹 按螺旋线的根数分 的
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
机械设计
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
潘存云教授研制
潘存云教授研制
机械设计
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
圆锥螺纹
潘存云教授研制
管螺纹
潘存云教授研制
机械设计
二、螺纹的主要几何参数
P/2P/2
PS
(1)大径d 与外螺纹牙顶(或
内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体
(的2直)径小。径 d1 与外螺纹牙底
h
(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆 柱体的直径。
d d2 d1
(3)中径d2 也是一个假想圆
柱的直径，该圆柱的母线上牙型
9.026
10.863
12.701 14.701
16.376 18.376 20.376 22.052 25.052 27.727
注：括号内的公称直径为第二系列
小径 D2 d2 2.459 3.242 4.134 4.918 6.647 8.376
机械设计
内螺纹
潘存云教授研制
外螺纹
潘存云教授研制
机械设计
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
纹 按螺旋线的根数分 单线螺纹
的
多线螺纹
分 类
按回转体的内外表面分
外螺纹 内螺纹
按螺旋的作用分
连接螺纹 传动螺纹
螺旋传动
按母体形状分
机械设计
潘存云教授研制
不可拆 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）
机械设计
§5－1 螺 纹
一、螺纹的形成
螺旋线——一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，
同时沿轴向作等速移动的轨迹。
螺纹——一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆
柱体的轴线，就得到螺纹。
d2
螺纹
机械设计
沟槽和凸起宽度相等。
(4)螺距P 相邻两牙在中径线
ψ
上对应两点间的轴向距离。
(5)导程S S = nP
同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P
(线6与)垂螺直纹于升螺角纹ψ轴线的中平径面d2的圆夹柱角上，螺旋线的切tanψ=πnPd2
机械设计
(7)牙型角 α 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边
锯齿形螺纹
螺 按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
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
机械设计
按螺纹的牙型分
矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
螺 纹 的
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
按螺旋线的根数分
单线螺纹 多线螺纹
n线螺纹:S = n·P 一般: n ≤ 4
细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高 缺点：不耐磨，易滑扣。 应用：薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。
60˚
P
P
P
粗牙
d
细牙 d
细牙 d
机械设计
梯形螺纹： β= 15º 锯齿形螺纹:β= 3º
30º
常用于传动。
为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角 β比三角形螺纹的要小得多。用于剖分螺母时， 梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙，应用较广。 锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高，但只适合单向 传动。