机械设计螺纹连接
机械设计基础第9章 螺纹连接
ψ
Fa
11
重物下滑过程分析：
ψ
R
当ψ >ρ时
N
v
ρ
滑块在重力作用下会加速下滑
要使其匀速下滑，还要施加少
量的水平力F（F > 0）
F = Fa tan(ψ-ρ）
fN F
ψ
Fa
此时F 由驱动力变为阻力，而Fa由阻力变为驱动力
当ψ ≤ρ时
由于摩擦力过大，重物不能自行下滑，而在斜面上保持静止
要使其下滑需施加反向力， F ≤ 0，此时F 变为驱动力
tan S np d2 d2
ψ
4
二、螺纹的分类
普通螺纹 三角形
粗牙螺纹 一般连接 细牙螺纹 薄壁零件或微调装置
管 螺 纹 管路连接
牙 矩形 型 梯 形 传递运动或传力
锯齿形 (效率高)
牙顶较大圆角，旋合 后无径向间隙，英制
细牙螺纹
5
四种螺纹的牙侧角：
β=0° β=3°
β=15°
β=30°
螺纹旋向： 常用右旋，特殊要求时用左旋
一、螺旋线方向的判定
左(右)手自然展开成掌， 使拇指与螺纹轴线平行，若左 手四个指头的指向与螺纹牙走 向一致，则螺纹为左旋螺纹； 则螺纹为右旋螺纹。(见右图 中左旋螺纹的判定)
二、螺纹轴向力的判定
在螺母固定的情况下，旋动螺杆时，螺杆将沿轴线方 向前进或后退，这说明螺杆受到了一个沿运动方向的作用 力。该作用力方向的判定方法是对左、右旋螺纹分别采用 左、右手定则。具体做法如下：拇指伸直，其余四指握拳， 令四指弯曲方向与螺杆转动方向一致，拇指的指向即是螺 杆前进的方向。
此种现象称为“自锁”，自锁条件是： ψ ≤ρ
12
§9-2 螺纹副受力分析、效率和自锁
机械设计螺纹连接
其中：d1、p 分别为螺纹小径和螺距。
[σ ] —— 许用应力，N / mm2 ，[σ ] ＝ σs /[ Ss ] ，
见表6.3（P110）。
第28页/共57页
机械设计
螺纹连接 28
dc
4F
[ ]
(mm) —— 设计式
∵ 螺栓为标准件 ∴ 查标准，选螺栓
第29页/共57页
机械设计
螺纹连接 29
克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T第1 8页F/共5d272页
d2 2
Q
tan
机械设计
螺纹连接
8
旋转螺母一周，输入的驱动功W1 = 2πT1 ，有效功W2 = Q S ， 故螺旋副的效率为：
W2 W1
QS
2 T1
2
Q d2 tan
d2 Q tan
tan
tan
2
由上式知：λ↑，ρ↑ —→ η↑；当：λ= 45°-ρ/2 时 —→ ηmax
其相对运动相当于楔形滑块沿楔形槽斜
面移动。故非矩形螺纹的受力分析与矩形螺
纹的受力分析过程一样。由图知：
F = Q tan（λ +ρv ） 克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T1
F
d2 2
d2 2
Q tan v
第10页/共57页
机械设计
螺纹连接 10
螺旋副的效率为：
W2 W1
QS
2 T1
2
Q d2 tan
1）直径 大径 d 、小径 d1 、中径 d2 大径 d ： 公称直径。 小径 d1 ：螺纹的最小直径。 中径 d2 ：齿厚 = 齿槽宽处直径，几何计算用。 d2 ≈ (d + d1 )/2 M 20 —→ d = 20 mm
机械设计ch21螺纹连接
• 当量摩擦系数
f f tg cos
矩形螺纹与非矩形螺纹旳法向力
第一章 多媒体CAI课件设计基础
1）滑块沿斜面等速上升
• 驱动力
F Fa tg( )
• 驱动力矩
T
F
d2 2
Fa
d2 2
tg(
)
2）滑块沿非矩形螺纹等速下滑
• 平衡力
F Fa tg( )
• 平衡力矩
T
Fa
d2 2
第一章 多媒体CAI课件设计基础
螺旋线旳形成
2．螺纹旳分类
不同线数旳右旋螺纹
1）按照螺旋线方向分：左旋螺纹和右旋螺纹。
2）按位置分：外螺纹，如螺栓；内螺纹，如螺母。
3）按照螺旋线旳数目分：单线螺纹和等距排列旳多 线螺纹。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
4）按照制式分：米制螺纹和英制螺纹。 5）按照母体形状分：圆柱螺纹和圆锥螺纹。 6）按照功能分：
1．矩形螺纹 1）滑块沿斜面等速上升，Fa为阻力，F 为驱动力。
F Fa tg( )
第一章 多媒体CAI课件设计基础
作用在螺旋副上旳相应驱动力矩
T Fd 2 2 Fa d 2 tg( ) 2
2）滑块沿斜面等速下滑，轴向力Fa变为驱动力，而F 变为维持滑块等速运动所需旳平衡力
F Fa tg( ) 作用在螺旋副上旳相应驱动力矩
传动旳螺纹，一般角也不不小于25°。
2.3 机械制造常用螺纹
• 三角螺纹 ——其牙形为等腰三角
形，主要有一般螺纹和管螺纹，其
当量摩擦角´大，自锁性好，且强
度高，主要用于联接。一般螺纹多 用于紧固联接，管螺纹则用于紧密 联接。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
机械设计基础10联接(螺纹联接)
基本原理
螺纹联接的基本原理是通过螺纹的咬合来实现连接 和紧固。
设计要求
螺纹联接的设计要考虑螺纹的类型、尺寸、加工精 度、连接长度等因素。
螺纹联接的计算和选取方法
计算方法
螺纹联接的计算方法需要考虑载荷情况、材料性能、 螺纹类型等因素。
选取方法
螺纹联接的选取应考虑加载情况、工作环境、连接 性能要求等因素。
螺纹联接的制造和装术包括螺纹加工、表面处理等环节。
2
装配技术
螺纹联接的装配技术要注意正确的装配顺序、力矩控制等。
3
检测技术
螺纹联接的检测技术包括外观检查、力矩测试等方法。
螺纹联接的常见问题和解决方法
常见问题
螺纹联接中常见的问题包括松动、脱螺纹、过紧等。
解决方法
解决螺纹联接问题的方法包括增加紧固力、正确选择螺纹类型、使用螺纹锁紧剂等。
机械设计基础10联接(螺 纹联接)
欢迎来到机械设计基础系列第十讲！本讲将介绍螺纹联接，包括定义、分类、 特点、优点、应用领域、基本原理、设计要求等内容。
螺纹联接的定义和概念
螺纹联接是一种常用的紧固连接方式，通过螺纹的互相嵌合实现连接和紧固。 它由一个内螺纹和一个外螺纹构成，通过旋转使螺纹互相咬合达到紧固的效 果。
螺纹联接的分类和特点
分类
螺纹联接可以分为内螺纹联接和外螺纹联接两种 类型。
特点
螺纹联接具有承载能力强、可重复使用、连接牢 固等特点。
螺纹联接的优点和应用领域
1 优点
2 应用领域
提供均匀的紧固力、承载能力高、便于拆卸、 可重复使用等。
广泛应用于机械制造、汽车工程、航空航天、 建筑等领域。
螺纹联接的基本原理和设计要求
机械设计-螺纹连接
确定连接力矩
4
尺寸和参数。
根据连接件的材料和负载确定合适的 连接力矩。
螺纹连接的优缺点
• 优点：简便快捷、拆卸方便、承载能力高。 • 缺点：可能出现螺纹磨损、连接失效、腐蚀等问题。
应用案例
汽车制造
螺纹连接广泛应用于汽车底 盘、引擎和车身结构等部件 的装配与固定。
机械设备
螺纹连接被用于机械设备零 件的固定，如电机、减速器 等重要部件。
机械设计-螺纹连接
螺纹连接是一种常用的机械连接方式，通过螺纹的互相咬合来实现紧固与连 接。本演示将介绍螺纹连接的分类、构成、力学原理、设计方法，以及优缺 点和应用案例。
螺纹连接的分类
内螺纹连接
常见于螺母与螺杆的连接，通过内螺纹互相咬合实现固定。
外螺纹连接
常见于螺纹孔与螺纹螺栓的连接，通过外螺纹互相咬合实现固定。
螺纹连接可通过螺纹的剪切形变，实现力的传 递与承载。
由于螺纹的咬合，螺纹连接具有较高的阻拆力， 能够提高连接的稳定性。
如何设计一个螺纹连接
1
确定连接类型
根据连接件的形状和要求选择内螺纹
选择螺纹规格
2
连接或外螺纹连接。
根据连接件的负载和使用环境选择合
适的螺纹规格。
3
计算螺纹尺寸
根据连接件的要求和标准计算螺纹的
精密螺纹连接
采用更高精度的制造工艺，用于对连接要求更严格的领域。
螺纹连接的构成
螺母
用于咬合螺杆的螺纹连接件。
Hale Waihona Puke 螺杆用于与螺母互相咬合的螺纹连 接件。
螺纹
螺纹是螺母与螺杆的互相咬合 结构，实现紧固与连接。
螺纹连接的力学原理
张力力学原理 剪切力学原理 阻拆力学原理
机械设计基础10联接螺纹联接
T F
匀速下降:
Ｆd22＝Fa·Ftga(φtg－(ρ′)
) d2
2
(10-6a)
T
F
d2 2
Fatg(
)
d2 2
自锁条件： φ ≤ρ′
(10-7)
(10-5b) (10-6b)
α (β )↑ ρ′ ↑ →
自锁性↑
φ ↑ → 自锁性↓
α
要自锁好→ α (β ) ↑ , φ ↓(单头)
β
三.效率:
max 25
要自锁好→α↑ φ ↓(单) ;要效率高→α↓φ↑(多)
§10-3 机械制造常用螺纹及标准
螺 联接(可靠) → 旋 →要自锁
ρ′↑ →α↑ φ ↓ →单线ｎ=1
副 传动→ 效率高
ρ′↓→α↓ φ ↑→多线ｎ＞１
p.134
1.三角形／普通螺纹(M) →α＝60°, β=30°
螺纹
→紧固→联接(单线、α大)(粗,细)
§10-5 螺纹联接的预紧和防松 P.140
(一)拧紧力矩T0 目的：→防止松动→提高可靠、强度、紧密性
T0 的大小: 拧紧时→ 锁紧力 螺栓→轴向拉力
→Ｔ0＝Ｔ1＋Ｔ2 ＦS
被联接件→轴向压力
螺纹阻力矩 T1 :(10-5b)
Ｔ1＝F d2/2＝Fa tg(φ ＋ρ’) d2 /2
T0
螺母支持面上的摩擦阻力矩T2
α （牙型角） ; β (牙側角) ;φ（升角）=?
d2
S (n p)
tgφ＝n p／πｄ2
(10－1)
牙型:
60 ° 普通 α =60 ° β＝30°
矩形 α =0 ° β＝0°
30 ° 梯形
α =30 ° β＝15°
05 机械设计作业_螺纹连接和螺旋传动
05机械设计作业_螺纹连接和螺旋传动一、螺纹连接1.螺纹连接的概念螺纹连接是一种常用的机械连接方式，通过螺纹的相互螺合实现零件的固定和连接。
螺纹连接的主要特点是具有较强的可拆卸性，方便零件的拆卸和装配。
同时，螺纹连接还具有较高的连接强度和刚度，使得连接的零件能够承受一定的拉力和扭矩。
2.螺纹连接的类型螺纹连接主要分为内螺纹和外螺纹两种类型。
内螺纹一般为鞘形结构，用于接收外螺纹的螺纹连接。
外螺纹一般为柱形结构，用于与内螺纹相互螺合，实现连接和固定。
3.螺纹连接的应用螺纹连接广泛应用于机械设计中，特别是需要拆卸和装配的部件。
常见的应用包括螺纹连接螺杆和螺母、螺纹连接法兰和轴等。
4.螺纹连接的设计考虑因素螺纹连接的设计需要考虑以下因素：•强度和刚度：螺纹连接需要能够承受一定的拉力和扭矩，因此需要根据实际应用情况选择适当的螺纹尺寸和材料。
•可靠性：螺纹连接应设计为可靠的连接方式，即使在受到外部力的作用下也不易松动或脱落。
•拆卸性：螺纹连接需要方便零件的拆卸和装配，因此需要选择适当的螺纹类型和松紧方式。
•密封性：螺纹连接需要具有一定的密封性能，特别是在液压和气动系统中应用时，需要防止泄漏。
•耐磨性：螺纹连接需要具有一定的耐磨性能，特别是在高频率的拧紧和松开过程中。
二.螺旋传动1螺旋传动的概念螺旋传动是一种常用的动力传递方式，通过螺旋副的互相啮合传递动力。
螺旋传动的主要特点是具有较高的传递效率和承载能力，适用于大功率传动和重载工作。
2.螺旋传动的类型螺旋传动主要分为螺旋圆柱齿轮传动和螺旋锥齿轮传动两种类型。
螺旋圆柱齿轮传动适用于轴平行的传动，螺旋锥齿轮传动适用于轴倾斜或交叉的传动。
3.螺旋传动的优点螺旋传动相比其他传动方式具有以下优点：•传递效率高：螺旋传动具有较高的传递效率，一般可达到90%以上,适用于大功率传动。
•承载能力大：螺旋传动的螺旋副结构紧凑，齿轮之间的啮合面积大，能够承受较大的载荷。
•平稳运行：螺旋传动的齿轮啮合面积大，传动过程中啮合点多，运转平稳，减少振动和噪声。
机械设计基础10+螺纹连接与键连接
螺钉无头，无螺母，直接拧入被连接 件中，通过拧紧使螺钉产生预紧力。
螺柱连接
由一端带孔的螺柱和两个螺母组成， 一个螺母固定在被连接件上，另一个 螺母拧紧使螺柱伸出端产生预紧力。
螺纹连接的预紧与防松
预紧
在装配时，通过拧紧螺母或螺钉 ，使螺栓、螺柱或螺钉产生预拉 力，以提高连接的刚性和紧密性 。
防松
为防止螺纹连接在承受外载荷时 松动，采取各种措施来阻止松动 。常用的防松方法有弹簧垫圈、 自锁螺母、开口销等。
坏或磨损现象。
润滑
定期对键连接进行润滑 ，以减少摩擦和磨损，
延长使用寿命。
紧固
对于松动的键连接，应 及时进行紧固，防止出
现意外事故。
更换
对于磨损严重的键连接 ，应及时进行更换，防
止出现安全事故。
05
螺纹连接与键连接的发展趋势
新型螺纹连接的开发与应用
自锁螺纹连接
这种新型螺纹连接具有自锁功能，能 够在无外力的情况下保持紧密，防止 松动。广泛应用于需要高稳定性的机 械装置。
02
键连接
键连接的类型与特点
平键连接
平键连接是最常见的键连接类型，主要用于传递扭矩和旋 转运动。它具有结构简单、工作可靠、装拆方便等优点， 但承受的载荷较小。
楔键连接
楔键连接主要用于固定轴的位置，并传递扭矩。楔键连接 具有较高的承载能力和定位精度，但装拆不太方便。
花键连接
花键连接是一种多齿的键连接，能够承受较大的载荷。花 键连接具有较高的承载能力和较高的效率，但制造较复杂 ，成本较高。
键连接在机械中的应用
固定轴与轮毂
键连接主要用于固定轴与轮毂之 间的连接，如汽车变速箱中的轴
和齿轮等。
传递扭矩
机械设计-螺纹联接
2.1 螺纹联接的基本类型
2. 螺纹联接
普通螺栓 联接
铰制孔用 螺栓联接
螺栓联接
双头螺柱联接
螺钉联接
紧定螺钉联接
2.2 常用的螺纹联接件
2. 螺纹联接
② 板牙加工 ➢ 内螺纹：① 车削加工
② 丝锥加工
1. 螺纹
车削外螺纹
车削内螺纹
1.2 螺纹的分类 按分布位置分
1. 螺纹
按螺纹旋向分
按螺纹线数分
按母体形状分
外螺纹/内螺纹
左旋/右旋
单线/双线/多线
圆柱螺纹/圆锥螺纹
1.2 螺纹的分类 按螺纹牙型分
1. 螺纹
按作用分
联接螺纹
传动螺纹
1. 螺纹
1.3 螺纹的主要参数
一个假想圆柱面的直径，其母线通过牙型上牙厚和牙间宽相等的圆柱面的直径，也称作配 合直径
螺纹相邻两个牙在中径圆柱面上对应两点的轴向距离
同一条螺旋线上的相邻两牙在中径圆柱面上对应两点的轴向距离 若螺旋线数为n，则Ph＝nP 在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角 tanΦ＝Ph/πd2＝nP/πd2 轴向剖面内螺纹牙型两侧面的夹角
测力矩扳手
力矩扳手 定力矩扳手
3. 螺纹联接的预紧和防松
3.2 螺纹联接的防松 螺纹联接防松的本质就是要防止螺旋副的相对运动。 3.2.1 摩擦防松
对顶螺母防松
弹簧垫圈防松
尼龙圈锁紧螺母防松
3. 螺纹联接的预紧和防松
3.2 螺纹联接的防松 螺纹联接防松的本质就是要防止螺旋副的相对运动。 3.2.2 机械防松
机械设计螺纹连接和螺旋传动
中国地质大学专用 ห้องสมุดไป่ตู้ 作者： 潘存云教授
按螺纹旳牙型分
螺纹旳分类
按螺纹旳旋向分
按螺旋线旳根数分
按回转体旳内外表面分
按螺旋旳作用分
按母体形状分
矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹
右旋螺纹
左旋螺纹
单线螺纹多线螺纹
外螺纹内螺纹
连接螺纹传动螺纹
圆柱螺纹圆锥螺纹
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
缺陷：不耐磨，易滑扣。
应用：薄壁零件、受动载荷旳连接和微调机构。
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
潘存云教授研制
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
第5章 螺纹连接和螺旋传动
§5－1 螺纹
§5－2 螺纹连接旳类型及原则连接件
§5－3 螺纹连接旳预紧
§5－6 螺纹连接旳强度计算
§5－7 螺栓旳材料和许用应力
§5－8 提升螺栓连接强度旳措施
§5－9 螺旋传动
§5－4 螺纹连接旳防松
§5－5 螺栓组连接旳设计
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
潘存云教授研制
潘存云教授研制
梯形螺纹：
为了降低摩擦和提升效率，这两种螺纹旳牙侧角β比三角形螺纹旳要小得多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生旳间隙，应用较广。锯齿形螺纹旳效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。
锯齿形螺纹:
β= 15º
β= 3º
粗牙一般螺纹、细牙一般螺纹和梯形螺纹旳基本尺寸见后续各表（或查阅有关机械设计手册）。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
一、螺纹旳形成
§5－1 螺 纹
螺旋线——一动点在一圆柱体旳表面上，一边绕轴线等速旋转，同步沿轴向作等速移动旳轨迹。
机械设计基础 第4章 螺纹连接
圆柱管螺纹
牙型角为=55的英制螺纹，内、外螺纹旋合后无径向间 隙。螺纹副本身不具密封性，连接要求密封时，可压紧被连接 件螺纹副外的密封面，也可在密封面间添加密封物。多用于压 力为1.568Pa以下的水、煤气管路，润滑和电线管路系统。
15
2.矩形螺纹
牙型角为0 ，传动效率高于其他螺纹，但牙根强度低，精 确制造困难，对中精度低，未标准化，逐渐被梯形螺纹代替。
第四章
连接的分类
螺纹连接
1.按机械工作时被连接零（部）件间是否有相对运动分 静连接 连接 动连接 2.按能否拆开分 可拆连接 螺纹连接、键连接，销连接、型面连接 焊接、粘接和铆接等
1
螺纹连接、键连接、花键连接、销连接 导向平键连接、导向花键连接及各种运动副
连接
不可拆连接
d2
4.1
螺纹的主要参数和常用类型 螺纹的形成及其分类
43
5.自攻螺钉——由螺标准，扁，厚
45
圆螺母+止退垫圈——带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入
轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧
46
7.垫圈
平垫圈
斜垫圈
h
d1 d2
47
4.4
螺栓连接的强度计算
螺栓连接强度计算的目的是：根据强度条件确定螺 栓直径或校核其强度 ，而螺栓和螺母的螺纹牙及其他各 部分尺寸均按标准选定。 普通螺栓连接在工作时，螺栓主要承受轴向力(包 括预紧力)，故又称受拉螺栓。 铰制孔用螺栓连接工作时，螺栓只承受横向力，又称 受剪螺栓。
受力时被连接件接合面间不 应相对滑移失效，预紧力F 的大 小根据板件的静力平衡条件可得 ：
F f s zm k f FR (即F
k f FR f s zm
机械设计考研题库螺纹联接
机械设计考研题库螺纹联接螺纹联接是机械设计中常用的一种连接方式，它通过螺纹的旋合来实现两个或多个零件的紧固。
在考研的机械设计题库中，关于螺纹联接的题目通常涉及螺纹的类型、设计、计算以及螺纹联接的失效分析等方面。
以下是一些可能的题目内容：1. 螺纹的分类：螺纹按照其用途可以分为紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹等。
请列举每种螺纹的特点和应用场景。
2. 螺纹的参数：螺纹的主要参数包括螺距、公称直径、外螺纹和内螺纹等。
请解释这些参数的定义，并说明它们是如何影响螺纹联接的性能的。
3. 螺纹联接的设计：设计螺纹联接时需要考虑哪些因素？请列出至少三个主要因素，并解释它们对设计的影响。
4. 螺纹的制造与加工：螺纹可以通过切削、滚压或铸造等方式制造。
请简述每种方法的优缺点，并讨论它们在实际生产中的应用。
5. 螺纹联接的失效模式：螺纹联接可能因为过载、疲劳或腐蚀等原因失效。
请描述这些失效模式，并提出预防措施。
6. 螺纹联接的预紧力：预紧力是螺纹联接中的一个重要概念。
请解释预紧力的作用，并讨论如何确定合适的预紧力。
7. 螺纹联接的计算：在设计螺纹联接时，需要进行哪些计算？请给出计算螺栓拉伸应力、螺栓剪切应力和螺栓的许用载荷的公式。
8. 螺纹的标准化：螺纹的标准化对于机械设计和制造具有重要意义。
请讨论标准化螺纹的好处，并列举一些常见的螺纹标准。
9. 螺纹联接的维护：为了确保螺纹联接的可靠性，需要进行定期的维护。
请列出螺纹联接维护的步骤，并解释每步的重要性。
10. 螺纹联接的新材料应用：随着新材料的发展，螺纹联接材料的选择也更加多样化。
请讨论新型材料如高强度钢、钛合金等在螺纹联接中的应用及其优势。
通过上述题目，考生可以对螺纹联接有一个全面而深入的理解，从而在机械设计的考研中取得好成绩。
机械设计 螺纹连接
G
将字母更换：
F0 = G =
D0 d0
T 2 螺母和支承面上的摩擦阻力矩
fCF 0 D d T 2 3 D d
3 0 2 0 3 0 2 0
f F d d C 0D 2 T F tan( ) 0 v 2 3D d
120
r1
F max
Tr max
z
i 1
ri
2
F r Fmax F1 . 18 max 1 21 F 60 12 . 7 N 1 rmax r1 r max 100
3、受轴向力的紧螺栓组连接
工作拉力
F p D /4 F z z
2
F
p
D
气缸螺栓连接图
F 0 预紧力
双头螺柱受拉力
3、螺钉连接 用于不经常装拆的场合
F 0 预紧力
螺钉受拉力
4、紧定螺钉连接
一、螺纹连接的预紧 目的：增强连接的可靠性和 紧密性，防止松动。
§5-3 螺纹连接的预紧和防松
T
F0
T 1 螺旋副摩擦阻力矩 T T T 1 2 T 2 螺母和支承面上的摩擦阻力矩
T 1 螺旋副摩擦阻力矩
r
i 1
z
i
连接的不滑移条件： F 0 fr i KST
i 1
z
例：
120
160
T
r1
r2
T=10Nm, Z=6, f =0.15, Ks=1.2 求 F0=?
r1 =60mm, r2 =100mm K ST
z
机械设计螺纹连接的强度计算
机械设计螺纹连接的强度计算1. 引言螺纹连接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各种工程领域中。
在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是至关重要的，以确保连接的稳定性和可靠性。
本文将介绍螺纹连接的强度计算方法。
2. 螺纹连接的基本原理螺纹连接是通过螺纹的相互摩擦力和压力来传递力量的。
在螺纹连接中，螺纹的轴向力将产生一个剪切力，并且螺纹的几何特征将决定其承载能力。
主要的螺纹连接参数包括螺纹规格、螺母和螺纹之间的接触面积、螺纹材料和预紧力等。
3. 螺纹连接的强度计算方法螺纹连接的强度可以通过以下几种方法进行计算：3.1 标准表格法标准表格法是最简单和常用的计算螺纹连接强度的方法之一。
该方法基于统计数据和经验公式，通过查表找到相应的螺纹规格和材料对应的承载力，并结合预紧力进行计算。
3.2 理论计算法理论计算法是通过数学模型和理论分析进行螺纹连接强度计算的方法。
该方法首先确定螺纹连接的载荷和边界条件，然后利用螺纹材料的力学性质和几何形状进行力学计算，最后得出连接的强度和可靠性。
3.3 有限元分析法有限元分析法是一种基于数值计算和计算机模拟的计算方法。
该方法将螺纹连接模型分割成许多小的单元，通过求解有限元方程组来计算连接的应力分布和变形情况。
然后，根据应力和变形的结果，进行强度评估和优化设计。
3.4 实验测试法实验测试法是通过构建实际螺纹连接样品，进行加载实验来获得连接的强度数据。
该方法可以直接从实验数据中得出连接的承载能力和可靠性，但是需要耗费较多的时间和资源。
4. 选择合适的计算方法在实际应用中，选择合适的计算方法需要考虑多个因素，包括设计要求、时间和资源限制、计算准确度等。
对于一般的机械设计而言，标准表格法和理论计算法往往是较为常用和合适的方法。
而对于复杂的结构和严格的设计要求，有限元分析法和实验测试法可以提供更准确和可靠的结果。
5. 结论在机械设计中，准确计算螺纹连接的强度是确保连接稳定性和可靠性的重要一步。
螺纹连接(机械设计课件)
标记: 螺栓 标准号 螺纹规格 × 有效长度
螺纹紧固件连接
例:螺纹规格D=M12，性能等级为10级，不经表面处理，A级的六角螺母。 螺母 GB/T 6170-2000 M12
b）螺母
标记: 螺母 标准号 螺纹规格
螺纹紧固件连接
例: 标准系列，公称尺寸d=8，性能等级为140HV，不经表面处理的平垫圈 垫圈 GB/T 97.1-2000 8
联接的类型：
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
联接
可拆 联接
不可拆 联接
过盈联接
（介于两者之间）
螺纹的形成
d2
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。
螺纹
牙顶
牙顶
小径
大径
外螺纹
内螺纹
牙顶
牙底
牙底
牙顶
大径 D、d
小径D1、d1
中径D2、d2
螺纹的中径：
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。
⑶ 螺纹的线数n
沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做多线螺纹。
六角螺母
盖形螺母
开槽六角螺母
翼形螺母
螺纹连接
§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：
被联接件之间相互完全固定。（形锁合、摩擦锁合、材料锁合）
被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。
机械设计CH2-1螺纹连接
常见的螺纹连接形式
内螺纹外螺纹连接
通过零件上的内螺纹和外螺纹实现紧固。
螺母和螺栓连接
通过螺纹螺母和螺栓实现紧固。
螺纹销
通过零件上的螺纹孔和螺纹销实现紧固。
螺钉连接
通优点
具有较高的连接强度，并且可以进行拆卸和重复使用。
2 缺点
安装和拆卸相对麻烦，需要特殊的工具和技巧。
螺纹连接的应用领域
机械工程
螺纹连接广泛应用于机械工程领域，如机床、 机械设备和汽车制造等。
建筑工程
螺纹连接用于建筑结构的连接，如钢结构和混 凝土结构等。
电子设备
螺纹连接用于电子设备和电路板的固定和连接。
机械设计CH2-1螺纹连接
螺纹连接是一种常见的机械连接方式，通过螺旋形的凹凸结构实现零件间的 紧固。本节将详细介绍螺纹连接的原理和应用，以及设计和安装注意事项。
螺纹连接的定义
螺纹连接是一种机械连接方式，通过螺旋形的凹凸结构实现零件间的紧固。它常用于需要可拆卸的连接，并且 具有一定的承载能力。
螺纹连接的基本原理
根据连接零件的载荷要求，选择合适的螺纹 尺寸和材料。
螺纹连接的安装与拆卸技巧
1
安装前准备
清洁零件表面并涂抹适量的润滑剂，准备好所需的工具。
2
正确安装
使用正确的拧紧力度和顺时针方向拧紧螺纹，确保连接牢固。
3
安装检查
检查螺纹连接是否均匀，没有松动或过紧的情况。
航空航天
螺纹连接在航空航天领域中起着重要的作用， 如飞机发动机和航天器组件的连接。
螺纹连接的设计考虑因素
1 负载要求
根据连接零件的负载要求选择合适的螺纹和 螺纹材料。
机械设计基础-螺纹连接
FS
Fs
F
F
T
*
机械设计基础
*
(3)、承受轴向静载荷的紧螺栓联接强度计算
*
机械设计基础
*
①工作特点：工作前拧紧，有F0；工作后加上工作载荷F 工作前、工作中载荷变化
②工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F
③解决问题： a) 保证安全可靠的工作，F0=？ b) 工作时螺栓总载荷， F=？
机械设计基础——联接
计算螺栓小径时采用试算法来选用
*
机械设计基础
*
螺栓组连接的结构设计 螺栓组连接的受力分析与计算
§1.4 螺栓组连接的设计
*
机械设计基础
*
1 、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单几何形状
*
机械设计基础
*
2、 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理
*
机械设计基础
*
3 、螺栓的排列应有合理的间距、边距
*
机械设计基础
*
定力矩扳手
测力矩扳手
机械设计基础——联接
4、装配时控制预紧力的方法
*
机械设计基础
*
定力矩扳手
*
机械设计基础
*
二、螺纹连接的防松
（一） 、摩擦防松
1 、双螺母 在螺母和螺栓之间形成内力，保证摩擦力。 结构简单、使用方便。 可靠性不高。 用于平稳、低速、重载。
*
机械设计基础
*
2 、弹簧垫圈 其反弹力使螺纹间保持一定压力，切口处的尖端也能阻止螺母转动脱落。 不十分可靠，用于不太重要的连接。
挤压强度： 剪切强度：
机械设计基础——联接
*
机械设计基础
*
机械设计-螺纹连接
F [ ]
4
d12
设计式为
4F
d1 [ ]
式中 d1——螺栓小径，mm； [σ]——螺栓许用拉应力，MPa。
设计出的直径应按螺纹标准取值，并标出 螺纹的公称直径（大径）。
2）受拉紧连接螺栓强度计算
（1）仅受预紧力F‘ 的紧连接螺栓 如图所示，仅受预紧力F‘ 的紧连接螺栓是指一组螺栓，当外载荷
【铆钉连接、焊接、胶接等】
连接类型的选择
可拆连接：多是由于结构、安装、运输、维 修等方面的原因；
不可拆连接：多是考虑制造及经济上的原因； 制造成本通常较可拆连接低廉。
具体选择连接的类型时，还须考虑到连接的加工条件和被连接零件 的材料、形状及尺寸等因素。
10.2 螺纹连接
螺纹连接是一种可拆连接，它是通过螺 纹连接件把需要相对固定在一起的零件连接 起来。
普通螺纹(代号：M GB 192-81)
特点：螺纹的牙型角=2=60。因牙型角大，
所以当量摩擦系数大，自锁性能好，主要用于 连接。
细牙螺纹与粗牙螺纹的比较
粗牙：常用 细牙：自锁性能更好。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。 细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣。
特点：结构简单、连接可靠、装拆方便， 且多数螺纹连接件已标准化，生产率高，因 而应用广泛。
10.2.1 螺纹
1.螺纹的主要参数
d--螺纹大径
d1-螺纹小径 d2 --螺纹中径 p--螺距
n--线数
S--导程 y --螺纹升角 --牙型角 --牙型斜角
旋向
10.2.1 螺纹
2.螺纹的分类
螺纹有外螺纹和内螺纹之分，具有内、外螺纹的零件组成螺纹副。
机械结构常用连接方式
机械结构常用连接方式机械结构连接方式是机械设计中非常重要的一环，它关系到机械的安全性、可靠性和使用寿命等方面。
现在，我们来介绍一些常用的机械结构连接方式。
1. 螺纹连接螺纹连接是一种常见的连接方式，它可以将两个或多个零件连接在一起。
螺纹连接分为内螺纹和外螺纹两种，内螺纹通常用于连接螺栓、螺母等零件，外螺纹则用于连接管道、轴承等零件。
螺纹连接的优点是连接力矩大，连接可靠性高，但缺点是拆卸困难。
2. 键连接键连接是一种通过键槽和键连接零件的方式。
它通常用于连接轴和轴套、齿轮和轴等零件。
键的种类有平键、半圆键和楔形键等。
键连接的优点是连接可靠性高，但缺点是需要加工键槽，加工难度较大。
3. 滑动连接滑动连接是一种通过轴套和轴连接零件的方式。
它通常用于连接滑动轴承、传动轴等零件。
滑动连接的优点是摩擦力小，连接平稳，但缺点是需要润滑剂，容易出现磨损。
4. 焊接连接焊接连接是一种通过熔化连接零件的方式。
它通常用于连接金属零件。
焊接连接的优点是连接牢固，但缺点是需要专业技能和设备，难以拆卸。
5. 铆接连接铆接连接是一种通过铆钉连接零件的方式。
它通常用于连接薄板、管道等零件。
铆接连接的优点是连接可靠性高，但缺点是需要专业设备，难以拆卸。
6. 夹紧连接夹紧连接是一种通过夹紧力连接零件的方式。
它通常用于连接管道、阀门等零件。
夹紧连接的优点是连接简单、拆卸方便，但缺点是连接力矩小，可靠性较低。
7. 弹性连接弹性连接是一种通过弹性元件连接零件的方式。
它通常用于连接机械震动较大的零件，如发动机和传动系统之间的连接。
弹性连接的优点是可以吸收振动和冲击，减少机械零件的磨损，但缺点是连接可靠性较低。
机械结构连接方式有很多种，每种连接方式都有其优点和缺点，需要根据具体情况选择合适的连接方式。
在机械设计中，正确选择连接方式对于机械的安全性、可靠性和使用寿命等方面都至关重要。
机械设计第五章-螺纹连接与螺旋传动精选全文
3.防松的方法：
• 摩擦防松：摩擦防松简单方便，不如以下两种方法可靠。 • 机械防松： 机械防松可靠，可和摩擦防松联合使用。 • 永久防松：用于不再拆卸连接。这种方法是将螺旋副变成非运动副，
底板受力分析
C2
F1m Fm
B2
Fm
F2m
B1
F
C1
F2
F1
螺栓所受的工作拉力
Fmax Fi
变形条件：F1 F2 Fz Fmax
Lz Lmax
L1 L2
螺栓所受的 工作拉力与距 离成正比
Li
Lm a x
变形条件：F1 F2 L1 L2
Fz Lz
Fmax Lmax
Fi
Fmax Lmax
§5-3 螺纹连接的预紧
在装配时，螺纹连接都必须预紧。对于重要的螺纹连接，还应 控制其预紧力的大小。
1.预紧力： 使连接在承受工作载荷之前预先受到力的作用， 这个力称为预紧力。
2.预紧的目的：
1）增加连接的可靠性； 2）增加连接的刚性； 3）防松； 4）受横向载荷作用时，增大
摩擦力，防止相对滑动； 5）增大疲劳强度。
普通螺栓连接
两种情况的工作原理不同！
铰制孔用螺栓连接
1）普通螺栓组连接
螺栓组受力 F 单个螺栓受力 F 0
受力平衡条件： fF0 zi K s F
或
F0
K s F fzi
f ___ 接合面间的摩擦系数，P76表 5 5； i ____ 接合面数目； Ks ___ 可靠性系数（防滑系数），取 1.1～1.3。
特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。它综合了