最新机械设计基础课件第10章联接

β
螺母 Fa
α
形螺纹所产生的摩擦力相当。 故称 f ’ 为当量摩擦系数。
β 螺杆 Fn Fa
f ' f tg' cos
称 ρ’ 为当量摩擦角
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引入参数f ’和ρ’ 就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进 行力的分析。
水平推 : F力 Fatg(')
滑块上升：
驱动力 : T矩 d2 2
Fatg(')
∠FRFa = ψ+ρ
FR = Fn +F’ FR =(1 + f ) Fn 列出力平衡方程：
ψ+ρ FR
Fa F
ψ+ρ
FR + Fa +F =0
作力多边形
得： F=Fatg(ψ+ρ )
驱动力矩：
Fn FR ρ ψ v
F F’
T
F
d2 2
d2 2
Fatg()
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ψ
Fa
πd2
F
d2 Fa
F
F
d2 2
d2 2
Fatg()
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Fa F
F
d2Fa
F
Td2 2
Fat
g()
若ψ >ρ ，则T为正值，其方向与螺
母运动方向相反，是阻力； F
若ψ ≤ ρ ，则T为负值，方向相反，
其方向与预先假定的方向相反，而与螺 母运动方向相同，成为放松螺母所需外 T
加的驱动力矩。
F
提问：当ψ≤ρ时，若没有力矩T，螺
滑块下降：
F Fatg( ')
T
d2 2
Fatg(
')
非矩形螺旋的自锁条件： ψ≤ρ’ 对于联接螺纹必须满足自锁条件
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螺旋转动一圈时，有效功为FaS, 输入功为2πT。 定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：
当ρ’一定时，效
tg 率只是螺纹升角的
函数，由此可以绘
tg( ) 出效率曲线.
S
当螺纹拧松(滑块下滑)时：
Fa ---为驱动力，F成为阻力， 滑块在F、FR 、Fa三力作
摩擦力F’沿斜面朝上。
用下处于平衡状态
∠FRFa = ψ-ρ
列出力平衡方程：
FR
Fn ψ ψ-ρ
ρ
FR + Fa +F =0 作力多边形可得：
v
F’ F
ψ
Fa
F=Fatg(ψ-ρ )
ψ-ρ FR
驱动力矩：
T
缺点：不耐磨易滑扣。 应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。
P 60˚
P
P
粗牙
d
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细牙 d
细牙 d
普通细牙螺纹
管螺纹 非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁α = 55˚） 用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁α = 55˚）
60˚圆锥管螺纹
机械设计基础课件第10章联接
§10－1 螺纹参数
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
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矩形螺纹
按螺纹的牙型分
合的假想圆柱体的直径。
(2) 小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)
相重合的假想圆柱体的直径。
(3)中径d d
2 也是一个假想圆柱的直径，该
圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。
d2 d1
(4) 螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间
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
F a S Fa 2 T Fatg(
')
S d2
'
当ρ’一定时，在ψ=45˚-ρ’/2 处效率曲线有极大值。
对于传动螺旋，一般取： 效率 100
ρ’ <ψ ≤25˚
η% 80
升角过大, 制造困难，且效率增高也不明显。
60
对于联接螺纹，必须取：
ψ≤ρ’ = 5.7˚
40
20
f ’ =tgρ’ =0.1
ψ
((67))牙螺型纹角升角α ψ 的平面的夹角
中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线
tgψ= πndP2
轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹
轴线的垂线间的夹角。
牙侧角 β
S ψ
πd2
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PS
α ββ
§10－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹β= 0º
螺旋副在轴向载荷Fa作用 下相对运动，可看作在中
径的水平力F推动滑块(重
展开中径d2 圆柱面得一斜面. 物)沿螺纹运动
Fa ----轴向载荷 Fn ----法向反力 f ----摩擦系数 ρ ----摩擦角
F ----水平推力
F’=f Fn ----摩擦力 FR ----总反力
螺 纹 的 拧 紧 ---- 螺 母 在 F 和 Fa
的 联 合 作 用 下 ， 逆 着 Fa 等 速 向上运动。
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
联接螺纹 传动螺纹
按母体形状分
圆柱螺纹 圆锥螺纹
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圆柱螺纹
圆锥螺纹
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管螺纹
二、螺纹的主要几何参数
P/2 P/2
(1)大径d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重
Fn FR ρ
v
螺 纹 的 拧 松 ---- 螺 母 在 F 和 Fa 的 联 合 作 用 下 ， 顺 着 Fa 等 速 向下运动。
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v F’ F Fa
πd2
F
d2Fa
F
S
当螺纹拧紧(滑块上升)时： 滑块在F、FR 、Fa三力作用 下处于平衡状态
Fa ---为阻力，F为驱动力，摩擦力F’ 沿斜面朝下。
母在Fa的作用下会运动吗？
不会！ --这种现象称为自锁。
F
d2 Fa
T
F
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二、 非矩形螺纹β≠ 0º
轴
矩形螺纹忽略升角的影响时有： 线
Fa 螺母
Fn=Fa 当β≠ 0º时，摩擦力为：
F' f
Fn
f
cos
Fa
螺杆 Fn
f 'Fa
轴
摩擦系数为f 的非矩形螺纹所产生 线
的摩擦力与摩擦系数为f ’ ，的矩
自锁极限 紧固螺纹区
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0˚ 10˚ 20˚ 30˚ 40˚ 50˚
§10－3 机械制造常用螺纹
三角形螺纹 普通螺纹α = 60˚ 管螺纹α = 55˚
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 细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高，
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
联接螺纹 传动螺纹
螺旋传动
按母体形状分
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联接螺纹
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传动螺纹
矩形螺纹
Fra Baidu bibliotek按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹