螺纹连接设计
机械设计基础课件06-04螺纹连接的结构设计
6.4 螺纹连接的结构设计
螺纹连接与螺旋传动
3. 螺栓排列应有合理的间距和体壁间的最 小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
6.4 螺纹连接的结构设计
4. 对于压力容器等紧密性要求较高的重要连接，螺栓的间距有要求。
螺纹连接与螺旋传动
6.4 螺纹连接的结构设计
螺纹连接与螺旋传动
5.分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。 同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。
6.避免螺栓承受附加的弯曲载荷。对于在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或 沉头座。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈等。
6.4 螺纹连接的结构设计
螺纹连接与螺旋传动
螺栓组连接结构设计的主要目的，在于合理地确定连接接合面的几何形状和螺栓的布置形式， 力求各螺栓和连接接合面间受力均匀，便于加工和装配。
1. 连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形、环形、矩形、框形、 三角形等，这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和连接接合 面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。
机械设计螺纹连接设计
σPmin =σP − ∆σPmax
＞0
§5-6 螺纹联接的强度计算
1 螺纹联接的失效形式和设计准则 螺纹联接的失效形式和设计准则 2 松螺栓联接的强度计算 3 紧螺栓联接的强度计算
潘存云教授研制
1 螺纹联接的失效形式和设计准则 螺纹联接的失效形式和设计准则
受拉螺栓 轴向力作用下螺栓杆和螺纹部分发生 塑性变形或断裂
紧螺栓联接 强度计算
⑵受横向工作载荷的紧螺栓联接 受横向工作载荷的紧螺栓联接
⑶同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接 同时受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接
3 紧螺栓联接的强度计算 仅受预紧力的紧 ⑴仅受预紧力的紧螺栓联接
拉伸应力（预紧力 拉伸应力（预紧力F0 ）
F0
σ =
F0 1 πd 4
2 1
扭转切应力（螺纹摩擦力矩 扭转切应力（螺纹摩擦力矩T1 ）
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ =
δ max
Fmax
假设底板为完全刚体
δ i ∝ ri
∴
F1 F2 Fz Fmax = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⋅ = = r1 r2 rz rmax
例：联轴器
r1 = r2 = ⋅⋅⋅ = rz = r T ∴F= zr
（3）受轴向载荷的螺栓组联接 ）
总轴向载荷的作用线与螺栓轴 线平行，且通过螺栓组的对称中心。 线平行，且通过螺栓组的对称中心。 可认为每个螺栓上所受轴向工作载 荷都相等。 荷都相等
②铰制孔用螺栓组联接
Fi
铰制孔用螺栓
ri
T
F2 F1
F1r1 + F2 r2 + L + Fz rz = T
z
∑Fr
i =1
i i
=T
螺纹连接设计实验报告
螺纹连接设计实验报告螺纹连接是一种常见的机械连接方式，适用于许多工业领域。
本次实验主要目的是设计一种螺纹连接，并通过实验验证其连接强度和可靠性。
实验材料和装置：1. 材料：螺纹连接零件（两个金属管道），螺纹连接螺母。
2. 装置：螺纹连接试验机。
实验步骤：1. 准备螺纹连接零件：选择合适大小的两个金属管道，确保其表面光滑和无任何损伤。
2. 设计螺纹连接：根据螺纹连接的设计原则，确定螺纹的直径、螺距和螺母的尺寸，并用工具制作螺纹。
3. 进行连接：将螺纹连接螺母旋入其中一个管道，并将另一个管道插入螺纹连接螺母中，手动旋紧。
4. 进行拉力测试：将装有螺纹连接的管道放入螺纹连接试验机中，逐渐加大加载力，直到螺纹连接脱落或者出现明显变形。
5. 记录结果：记录加载力和连接失效的情况，并进行数据分析。
实验结果：经过实验测试，我们得到了以下结果：1. 连接强度：螺纹连接能够承受较大的加载力，在一定程度上确保连接的强度和可靠性。
2. 连接失效形式：在实验中，我们观察到连接失效时出现了螺纹连接脱落和螺纹连接变形两种情况。
这种连接失效形式与实际应用中的情况相对应，使我们更好地了解了螺纹连接的性能。
3. 数据分析：通过对实验数据的分析，我们可以得到螺纹连接的最大承载力和连接变形程度，并与设计要求进行比较。
实验结论：1. 螺纹连接设计合理，具有较高的连接强度和可靠性。
2. 螺纹连接的失效形式主要有螺纹连接脱落和螺纹连接变形两种情况。
3. 实验结果可以为螺纹连接在实际应用中的设计和选择提供一定的理论参考。
总结：通过本次实验，我们深入了解了螺纹连接的设计原理和性能，并通过实验验证了其连接强度和可靠性。
在实际应用中，我们应根据不同的需求选择合适的螺纹连接设计，并对其性能进行全面的评估。
螺纹联接设计要点
螺纹联接设计要点（最新版）目录1.螺纹联接设计的重要性2.螺纹联接的基本概念和分类3.螺纹联接设计的要点4.螺纹联接设计中应注意的问题5.结论正文一、螺纹联接设计的重要性螺纹联接是一种广泛应用于机械工程中的连接方式，它具有结构简单、传动效率高、拆卸方便等优点。
在机械设备的设计中，螺纹联接的设计质量直接影响到设备的性能、使用寿命和安全性能。
因此，螺纹联接设计具有重要的意义。
二、螺纹联接的基本概念和分类螺纹联接是指通过螺纹零件将两个或两个以上的零件连接在一起。
根据螺纹的形状和用途，螺纹联接可以分为连接螺纹和传动螺纹。
连接螺纹主要用于零件之间的连接，而传动螺纹主要用于传递力和运动。
三、螺纹联接设计的要点1.选择合适的螺纹类型：根据连接零件的材质、厚度和连接强度要求，选择合适的螺纹类型，如普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿螺纹等。
2.确定螺纹的基本参数：根据螺纹的类型和连接零件的尺寸，确定螺纹的直径、螺距、螺纹长度、螺纹根部圆角等基本参数。
3.设计螺纹连接结构：根据连接零件的形状、尺寸和受力情况，设计合理的螺纹连接结构，确保连接强度和拆卸方便。
4.考虑螺纹的防松措施：为了防止螺纹连接在受力过程中松动，应采取有效的防松措施，如加装垫圈、使用双头螺纹、采用粘结剂等。
5.考虑螺纹的磨损和寿命：在设计螺纹联接时，应充分考虑螺纹的磨损和寿命，采取相应的措施提高螺纹的耐磨性和寿命，如选择耐磨材料、采用特殊的螺纹形状等。
四、螺纹联接设计中应注意的问题1.防止螺纹受力过大：在设计螺纹联接时，应确保螺纹的强度和刚度，防止螺纹在受力过程中产生过大的变形或破坏。
2.避免螺纹产生松动：在设计螺纹联接时，应采取有效的防松措施，避免螺纹在受力过程中产生松动，影响连接的可靠性。
3.考虑螺纹的装配和拆卸：在设计螺纹联接时，应充分考虑螺纹的装配和拆卸方便，确保螺纹连接的可维护性。
4.注意螺纹的密封性能：在设计螺纹联接时，应考虑螺纹的密封性能，防止连接零件之间的泄漏。
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-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
螺纹连接件及其连接的画法
螺栓连接通常由螺栓和螺母组成，通过将螺栓穿过被连接件上的孔洞，然后旋 紧螺母，使被连接件紧密结合在一起。在画法上，需要画出螺栓和螺母的形状、 尺寸以及被连接件上的孔洞位置。
实例二：螺柱连接的画法
总结词
螺柱连接是一种常见的垂直连接方式，通过螺柱和螺母的配合实现两个部件的紧 固连接。
详细描述
螺柱连接通常由螺柱、螺母和垫圈组成，通过将螺柱旋入被连接件的一端，然后 加上垫圈和螺母，使被连接件紧密结合在一起。在画法上，需要画出螺柱、螺母 和垫圈的形状、尺寸以及被连接件上的孔洞位置。
螺纹连接件的标注方法
尺寸标注
根据需要标注各部分的尺寸，如螺栓长度、直径 等。
公差标注
根据连接件的实际需求，标注必要的公差，如螺 栓与螺孔的配合公差等。
标记标注
在图纸上标注各连接件的名称或代号，以便识别 和管理。
03
螺纹连接件的安装与维护
螺纹连接件的安装步骤
清理连接表面
确保连接表面干净、无油污、 无锈迹，以便螺丝顺利拧入。
02
03
螺丝松动
拧紧螺丝或增加防松装置， 如弹簧垫圈。
螺纹损坏
修复或更换损坏的螺纹部 分，保持表面光洁。
安装困难
清理连接表面，确保螺丝 和螺孔对齐，必要时可加 润滑剂。
04
螺纹连接件的设计与优化
螺纹连接件的设计原则
功能性原则
可靠性原则
确保螺纹连接件能够满足使用要求，如承 受足够的载荷、保证密封性等。
定期检查
定期检查螺纹连接件的使用情况，发 现松动或损坏应及时处理。
防腐蚀处理
对金属螺纹连接件进行防锈、防腐蚀 处理，以延长其使用寿命。
更换损坏件
对于损坏或磨损严重的螺纹连接件应 及时更换，防止影响设备的正常运行。
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。
螺纹设计原则
螺纹设计原则螺纹设计是一种常见的机械连接方式，它具有良好的承载能力和固定性能，广泛应用于各个领域。
螺纹设计原则是指在设计和使用螺纹连接时应遵循的准则和规范，以确保螺纹连接的可靠性和安全性。
下面将介绍几个重要的螺纹设计原则。
一、合理选择螺纹类型和规格螺纹的类型有很多，常见的有三角形牙型、矩形牙型和梯形牙型等。
在选择螺纹类型时，需要考虑连接的特点和工作环境，以及所需的承载能力和紧固力。
此外，还要根据连接件的材料和尺寸选择合适的螺纹规格，确保螺纹的匹配性和稳定性。
二、确定适当的螺纹剖面和角度螺纹剖面的形状和角度对螺纹连接的性能有重要影响。
一般来说，三角形牙型的螺纹具有良好的自锁性和紧固性能，适用于大多数情况。
而矩形牙型的螺纹则具有更高的紧固力，适用于需要较大紧固力的场合。
梯形牙型的螺纹在传递扭矩方面具有优势，适用于需要承受较大扭矩的连接。
三、确定合适的螺纹长度和直径螺纹的长度和直径是决定螺纹连接强度和稳定性的关键因素。
螺纹长度应根据连接件的要求和工作环境来确定，一般应保证螺纹的完全嵌入。
螺纹直径应根据连接件的材料、尺寸和所需的承载能力来选择，以保证螺纹的强度和可靠性。
四、合理选择螺纹材料和表面处理螺纹连接的材料和表面处理对其性能和寿命有重要影响。
一般来说，螺纹连接的材料应具有良好的强度和耐腐蚀性，以及适当的弹性和韧性。
常用的螺纹材料有碳钢、合金钢和不锈钢等。
此外，螺纹连接的表面处理也很重要，可以采用镀锌、磷化、涂覆和阳极氧化等方法来提高螺纹的耐腐蚀性和摩擦性能。
五、正确使用螺纹连接工具和方法在使用螺纹连接时，需要选择合适的螺纹连接工具和方法，确保连接的正确安装和拆卸。
螺纹连接工具应具有足够的扭矩和控制力，以及良好的适配性和稳定性。
在安装螺纹连接时，应注意正确的拧紧顺序和力度，避免过紧或过松造成螺纹损坏或松动。
螺纹设计原则是确保螺纹连接可靠性和安全性的重要准则和规范。
合理选择螺纹类型和规格、确定适当的螺纹剖面和角度、确定合适的螺纹长度和直径、合理选择螺纹材料和表面处理，以及正确使用螺纹连接工具和方法，都是保证螺纹连接性能的关键因素。
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。
螺纹联接设计要点
螺纹联接设计要点螺纹联接是一种常见且重要的机械连接方式，广泛应用于各个领域。
它通过螺纹的结构使得零件能够牢固地连接在一起，并且能够承受一定的载荷和力矩。
在进行螺纹联接设计时，我们需要注意以下几个要点。
首先，选择合适的螺纹类型非常重要。
常见的螺纹类型有公制螺纹、英制螺纹和管螺纹等。
不同类型的螺纹适用于不同的情况。
在选择螺纹类型时，需要考虑到连接零件的材料和尺寸，以及所需的承载能力和使用环境等因素。
其次，正确选择螺纹的尺寸和公差是确保螺纹联接质量的关键。
螺纹的尺寸包括直径、螺距和长度等，这些尺寸需要根据实际情况来确定。
公差则决定了螺纹联接的精度和可靠性，必须符合设计要求和相关标准。
此外，需要注意螺纹的配合方式，包括内螺纹和外螺纹之间的配合方式，以及配合面的润滑和保护等。
另外，正确进行螺纹的加工和装配是确保螺纹联接质量的关键。
螺纹加工包括内螺纹和外螺纹的加工，需要使用适当的工具和工艺来完成。
在装配时，需要保证螺纹的正确对中和正确的拧紧力矩，防止螺纹损坏或者螺纹联接松动。
同时，需要注意使用适当的润滑剂和紧固剂来提高螺纹联接的质量和可靠性。
最后，进行螺纹联接设计时，还需要考虑到螺纹联接的可拆卸性和可靠性。
螺纹联接通常是一种可拆卸的连接方式，但在一些特殊情况下，可能需要考虑到联接的永久性。
此外，需要根据实际应用情况来设计合适的螺纹联接结构，使得螺纹联接能够满足要求的承载能力和使用寿命，同时保证联接的可靠性和安全性。
综上所述，螺纹联接设计要点包括选择合适的螺纹类型、正确选择螺纹尺寸和公差、正确进行螺纹的加工和装配，以及考虑到螺纹联接的可拆卸性和可靠性。
通过合理应用这些要点，我们能够设计出高质量、可靠且耐用的螺纹联接，在实际工程设计中发挥重要作用。
螺纹连接设计
例：如图5-39所示为一个固定在 钢制立柱上的铸铁托架，P92 将 F 力分解并向螺栓组 形心及结合面平移，得： 轴向载荷 横向载荷 翻转力矩
O O
A
F h B
F h
M
F h
F v
M F V A F h B
F v
F v
F
设计中，需要防止如下四种可能的失效形式： 支架下滑； 需要足够大的 F 。 螺栓拉断； 需要足够大的螺栓直径 d1 。 上沿开缝； s p max ［s p］ s p min 0 下沿压溃
通过计算或实验确定
d1 / 4
静强度条件： s ca 1.3F2 s 2
疲劳强度校核
5-6 螺纹连接的强度计算
螺纹连接的强度计算4
承受工作剪力的紧螺栓连接
螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
F sP s P d 0 Lmin
F Lmin d0 F
螺栓杆的剪切强度条件为：
5-7 螺纹连接件的材料与许用应力
螺纹连接件的材料与许用应力
螺纹连接件的许用应力
螺纹连接件的许用拉应力
[s ]
ss
S
螺纹连接件的许用剪应力和许用挤压应力
[ ]
ss
S
[s P ]
ss
SP
（被连接件为钢）[s P ]
sB
SP
（被连接件为铸铁）
螺纹连接件的安全系数，表5-10
5-8 提高螺纹连接强度的措施
摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副防松等见表5-3。
5-5 螺栓组连接的设计
螺纹连接组的设计1
大多数机械中螺栓都是成组使用的。 设计螺栓组连接的步骤： 螺栓组连接的结构设计
螺纹连接设计
螺纹的牙型
30º
11
15º
30º
3º
三角形螺纹
矩形螺纹
潘存云教授研制
梯形螺纹
锯齿形螺纹
潘存云教授研制
➢ 矩形螺纹效率高，但加工困难，磨损后对中性差，螺纹根部强度较 弱，应用较少；
➢ 梯形螺纹和锯齿形螺纹常用于传动，锯齿形螺纹只用于单向传动。
➢ 除矩形螺纹外，其他都已标准化。
12
螺纹的分类
矩形螺纹
P
60˚
P
P
粗牙
d
细牙
d
细牙 d
普通细牙螺纹
33
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˚）
圆锥管螺纹
公称直径----管子的孔径。
55˚
55˚
d
d2 d1
P
d
d2 d1
P
φ
非螺纹密封的管螺纹
2φ 用螺纹密封的管螺纹
7-3 机械制造常用螺纹
34
梯形螺纹： β=15º
S
tan
d2 = tan( + ')
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： ρ’ <ψ ≤25˚
升角过大, 制造困难，且效率增高也不明显。
对于连接螺纹，必须取： ψ≤ρ’ = 5.7˚
7-2螺旋副中力的关系、效率和自锁
29
非矩形螺纹
矩形螺纹忽略升角的影响时有：Fn=Fa 当β≠ 0º时，摩擦力为：
F'=
f
Fn
=
f
cos
Fa
= f 'Fa
摩擦系数为f 的非矩形螺纹所产生的摩擦 力与摩擦系数为f ’ 的矩形螺纹所产生的 摩擦力相当。故称 f ’ 为当量摩擦系数。
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。
螺纹连接的设计准则
螺纹连接的设计准则
1. 螺纹尺寸的选择，在设计螺纹连接时，需要根据连接件的材料和使用环境的要求选择合适的螺纹尺寸。
螺纹尺寸的选择应考虑到连接件的承载能力、抗拉强度和耐腐蚀性等因素。
2. 螺纹类型的选择，根据连接件的使用要求和工作环境，需要选择合适的螺纹类型，包括内螺纹和外螺纹、粗螺纹和细螺纹等。
不同的螺纹类型具有不同的承载能力和紧固效果。
3. 螺纹的加工质量，螺纹的加工质量直接影响着连接的可靠性和密封性。
在设计螺纹连接时，需要确保螺纹的加工质量符合标准要求，避免螺纹的磨损和松动现象。
4. 螺纹连接的预紧力，在设计螺纹连接时，需要根据连接件的使用要求和工作环境确定合适的预紧力。
预紧力的大小直接影响着连接件的紧固效果和承载能力，过大或过小的预紧力都会影响连接的安全性。
5. 螺纹连接的润滑和防锈，在设计螺纹连接时，需要考虑连接件的润滑和防锈措施，以延长连接件的使用寿命和保证连接的可靠
性。
总之，设计螺纹连接时需要综合考虑连接件的材料、使用要求和工作环境等因素，遵循上述准则，才能设计出安全可靠的螺纹连接。
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螺纹连接设计习题与参考答案一、复习思考题1 常用螺纹按牙型分为哪几种各有何特点各适用于什么场合2 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3 螺纹联接有哪些基本类型各有何特点各适用于什么场合4 为什么螺纹联接常需要防松按防松原理，螺纹联接的防松方法可分为哪几类试举例说明。
5 螺栓组联接受力分析的目的是什么在进行受力分析时，通常要做哪些假设条件6 有一刚性凸缘联轴器，用材料为Q235的普通螺栓联接以传递转矩T。
现欲提高其传递的转矩，但限于结构不能增加螺栓的直径和数目，试提出三种能提高该联轴器传递转矩的方法。
7 提高螺栓联接强度的措施有哪些这些措施中哪些主要是针对静强度哪些主要是针对疲劳强度8 为了防止螺旋千斤顶发生失效，设计时应对螺杆和螺母进行哪些验算 9 对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采取哪些措施来减小螺栓的应力幅σa 10 为什么对于重要的螺栓联接要控制螺栓的预紧力F′控制预紧力的方法有哪几种二、单项选择题1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。
A. 好B. 差C. 相同D. 不一定 2 用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。
A. 牙根强度高，自锁性能好B. 传动效率高C. 防振性能好D. 自锁性能差3 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。
A. 螺距和牙型角B. 升角和头数C. 导程和牙形斜角D. 螺距和升角 4 对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用。
A. 升角小，单线三角形螺纹B. 升角大，双线三角形螺纹C. 升角小，单线梯形螺纹D. 升角大，双线矩形螺纹 5 用于薄壁零件联接的螺纹，应采用。
A. 三角形细牙螺纹B. 梯形螺纹C. 锯齿形螺纹D. 多线的三角形粗牙螺纹6 当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。
A. 必受剪切力作用 B. 必受拉力作用C. 同时受到剪切与拉伸D. 既可能受剪切，也可能受挤压作用7 计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的倍。
A. B. C. D. 8 采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。
A. 螺栓的横截面受剪切B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压1C. 螺栓同时受剪切与挤压D. 螺栓受拉伸与扭转作用9 在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。
A. 单线矩形螺旋副B. 单线梯形螺旋副C. 双线矩形螺旋副D. 双线梯形螺旋副 10 在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。
A. 提高强度B. 提高刚度C. 防松D. 减小每圈螺纹牙上的受力 11 在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。
A. 受力均匀B. 便于装配.C. 外形美观D. 降低成本12 螺栓的材料性能等级标成级，其数字代表。
A. 对螺栓材料的强度要求B. 对螺栓的制造精度要求C. 对螺栓材料的刚度要求D. 对螺栓材料的耐腐蚀性要求 13 螺栓强度等级为级，则螺栓材料的最小屈服极限近似为。
A. 480 MPaB. 6 MPaC. 8 MPaD. 0. 8 MPa14 不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为。
A. 直径小，易过载B. 直径小，不易控制预紧力C. 直径大，材料缺陷多D. 直径大，安全 15 对工作时仅受预紧力F′作用的紧螺栓联接，其强度校核公式为=的系数是考虑。
A. 可靠性系数B. 安全系数C. 螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响D. 过载系数16 紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的倍，这是考虑的影响。
A. 螺纹的应力集中B. 扭转切应力作用C. 安全因素D. 载荷变化与冲击17 预紧力为F的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0 F+FA. 大于B. 等于C. 小于D. 大于或等于18 一紧螺栓联接的螺栓受到轴向变载荷作用，已知Fmin=0，Fmax=F，螺栓的危险截面积为AC，螺栓的相对刚度为Kb，则该螺栓的应力幅为。
A.≤[σ]，式中d12/4a(1Kb)FKF B. ab AcAc 2C.a(1Kb)FKbF D. a2Ac2Ac19 在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是。
A. 增大螺栓刚度Kb，减小被联接件刚度KcB. 减小Kb，增大KcC. 增大Kb和KcD. 减小Kb和Kc 20 若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓联接的疲劳强度，则可。
A. 在被联接件间加橡胶垫片B. 增大螺栓长度C. 采用精制螺栓D. 加防松装置21 有一单个紧螺栓联接，要求被联接件接合面不分离，已知螺栓与被联接件的刚度相同，螺栓的预紧力为F，当对联接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷F与预紧力F相等时，则。
A. 被联接件发生分离，联接失效B. 被联接件将发生分离，联接不可靠C. 联接可靠，但不能再继续加载D. 联接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷F接近但小于预紧力F的两倍。
22 对于受轴向变载荷作用的紧螺栓联接，若轴向工作载荷F在0～1 000 N之间循环变化，则该联接螺栓所受拉应力的类型为。
A. 非对称循环应力B. 脉动循环变压力C. 对称循环变应力D. 非稳定循环变应力23 对于紧螺栓联接，当螺栓的总拉力F0和残余预紧力F″不变，若将螺栓实心变成空心，则螺栓的应力幅a与预紧力F会发生变化，。
a增大，F应适当减小 B. a增大，F应适当增大C. a减小，F应适当减小D. a减小，F应适当增大A.24 在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是。
A. 避免螺栓受附加弯曲应力作用B. 便于安装C. 为安置防松装置D. 为避免螺栓受拉力过大三、填空题1 三角形螺纹的牙型角α= ，适用于，而梯形螺纹的牙型角α= ，适用于。
2 螺旋副的自锁条件是。
3 常用螺纹的类型主要有、、、和。
4 传动用螺纹的牙型斜角比联接用螺纹的牙型斜角小，这主要是为了。
5 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的和。
36 螺纹联接的拧紧力矩等于和之和。
7 螺纹联接防松的实质是。
8 普通紧螺栓联接受横向载荷作用，则螺栓中受应力和应力作用。
9 被联接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓联接，则螺栓受载荷作用，可能发生的失效形式为。
10 有一单个紧螺栓联接，已知所受预紧力为F，轴向工作载荷为F，螺栓的相对刚度为Kb/，则螺栓所受的总拉力F0= ，而残余预紧力F″= 。
若螺栓的螺纹小径为d1，螺栓材料的许用拉伸应力为[σ]，则其危险剖面的拉伸强度条件式为。
11 受轴向工作载荷F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力F0等于和之和。
12 对受轴向工作载荷作用的紧螺栓联接，当预紧力F′和轴向工作载荷F一定时，为减小螺栓所受的总拉力F0，通常采用的方法是减小的刚度或增大的刚度。
13 采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了。
14 在螺纹联接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是。
15 在螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加应力。
16 螺纹联接防松，按其防松原理可分为防松、防松和防松。
四、分析计算题1 有一受预紧力F和轴向工作载荷F=1 000 N作用的紧螺栓联接，已知预紧力F=1 000N，螺栓的刚度Kb与被联接件的刚度Kc相等。
试计算该螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力F″。
在预紧力F不变的条件下，若保证被联接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少2 题 2图所示为一圆盘锯，锯片直径D=500 mm，用螺母将其夹紧在压板中间。
已知锯片外圆上的工作阻力Ft=400N，压板和锯片间的摩擦系数f=，压板的平均直径D0=150mm，可靠性系数C=，轴材料的许用拉伸应力[σ]=60MPa。
试计算轴端所需的螺纹直径。
3 题3图所示为一支架与机座用4个普通螺栓联接，所受外载荷分别为横向载荷FR=5 000N，轴向载荷FQ=16 000N。
已知螺栓的相对刚度系数Kb/=，接合面间摩擦系数，f=，可靠性系数C=，螺栓材料的机械性能级别为级，最小屈服极限σ安全系数[S]=2，试计算该螺栓小径d1的计算值。
min=640MPa，许用题 2 图题 3图4 一牵曳钩用2个M10的普通螺栓固定于机体上，如题4图所示。
已知接合面间摩擦系数f=。
4题 4 图可靠性系数C=，螺栓材料强度级别为级，屈服极限σs=360MPa，许用安全系数[S]=3。
试计算该螺栓组联接允许的最大牵引力FRmax。
5 题5图所示为一凸缘联轴器，用6个M10的铰制孔用螺栓联接，结构尺寸如图所示。
两半联轴器材料为HT200，其许用挤压应力为[σ]P1=100MPa，螺栓材料的许用切应力[τ]=92MPa，许用挤压应力[σ]P2=300MPa，许用拉伸应力[σ]=120MPa。
试计算该螺栓组联接允许传递的最大转矩Tmax。
若传递的最大转矩Tmax不变，改用普通螺栓联接，试计算螺栓小径dl的计算值。
6 有一提升装置如题 6图所示。
题 5 图题 6 图卷筒用6个M8的普通螺栓固联在蜗轮上，已知卷筒直径D=150mm，螺栓均布于直径D0=180mm的圆周上，接合面间摩擦系数f=，可靠性系数C=，螺栓材料的许用拉伸应力[σ]=120MPa，试求该螺栓组联接允许的最大提升载荷Wmax。
若已知Wmax=6 000N，其他条件同，试确定螺栓直径。
五、结构题1 试画出普通螺栓联接结构图。
已知条件：两被联接件是铸件，厚度各约为15mm和20mm；采用M12普通螺栓；采用弹簧垫圈防松。
要求按1：1的比例画出。
2 试画出铰制孔用螺栓联接结构图。
已知条件：两被联接件是厚度约为20mm的钢板；采用M10铰制孔用螺栓。
要求按1：1的比例画出。
例解.1. 一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固联在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，螺栓的布置有、两种方案，如图所示。
已知：螺栓材料为Q235，[σ]=95MPa、[τ]=96 MPa，钢板[σ]P=320 MPa，铸铁[σ]P1=180 MPa，接合面间摩擦系数f=，可靠性系数Kf=，载荷FΣ=120XXN，尺5寸l=400mm，a=100mm。
试比较哪种螺栓布置方案合理？按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径。
解题分析：本题是螺栓组联接受横向载荷和旋转力矩共同作用的典型例子。
解题时，首先要将作用于钢板上的外载荷FΣ向螺栓组联接的接合面形心简化，得出该螺栓组联接受横向载荷FΣ和旋转力矩T两种简单载荷作用的结论。