螺纹连接 精品优秀课件
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W W 1 22 F Q T SF QtF aQ n d 2 tad 2 2n 2ta t a n n
二、非矩形螺纹
螺纹的牙型角α≠0时的螺纹为非矩形螺纹，如教材图9—11所示。非矩形螺纹
的螺杆和螺母相对转动时，可看成楔形滑块沿楔形斜面移动；
平面时法向反力FN=FQ;
平面时摩擦力Ff =fFN =fFQ;
使滑块等速运动所需要的水平力
等速上升： Ft=FQtan(ψ+ρV)
等速上升所需力矩： T= Ftd2/2= FQtan(ψ+ ρV)d2/2
等速下降： Ft=FQtan(ψ-ρV)
等速下降所需力矩： T= Ftd2/2= FQtan(ψ-ρV)d2/2
自锁条件：ψ≤ ρV
效率为：
tan
tan V
由于三角形螺纹的β=α/2=300；梯形螺纹β=α/2=150；锯齿形螺纹β=30； 矩形螺纹β=00，所以各种螺纹的当量摩擦系数之间有如下关系：
fv三角＞fv梯形＞fv锯齿＞fv矩形 可见，三角形螺纹的fv大，自锁性能好，且牙根强度高，故常用于联结。梯形、 锯齿形及矩形螺纹，多用于传动。
§9—3 螺纹联结的基本类型及其预紧和防松
装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被 联接件中拧d d 出。
l3 l3
l2 l2
H H
l2 l2
( a( )a )
dd
楔形面时法向反力F'N=FQ/cosβ；楔形面摩擦力F'f =fF'N =fFQ/ cosβ;
令f' =f/ cosβ称当量摩擦系数。F'f =f'Q；与当量摩擦系数对应的摩擦角称为 当量摩擦角，用ρV 表示。拧紧螺母时所需的水平推力及转矩：由于矩形螺纹 与非矩形螺纹的运动关系相同，将ρV代替ρ后可得：
2、螺纹的类型 (1)按螺纹在轴向剖面内的形状，分为矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹及锯齿 形螺纹。
(2)按螺纹旋线绕行的方向，分为右旋螺纹和左旋螺纹。只有在特殊需要时，才采 用左螺纹。比如煤汔罐等危险设备中使用的螺纹。
(3)按螺纹的线数，分为单线螺纹和多线螺纹。
◇沿一条螺旋线所形成的螺纹为单线螺纹。单线螺纹多用于联接。 ◇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为多线螺纹。多 线螺纹多用于传动。 ◇多线螺纹由于加工制造的原因，线数一般不超过4条。
d d0 d0 0
b) 铰制孔用螺栓联接——装配后无间隙，主要承
受横向载荷，也可作定位用，采用
l1 l l1 1 l1
基孔制配合铰制孔螺栓联接
a a a a
2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时
dd
一端旋入被联接件，另一端配以螺母。
适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折
l1 wk.baidu.com1
H H
5）导程（S）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面母线 上的对应两点间的轴向距离
6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4 螺距、导程、线数之间关系：S =nP
7）螺旋升角λ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋
线轴线的平面的夹角
arcSt/gd2a
rcntgP
d2
8）牙型角α ——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
螺纹连接 精品
§9—1 机械制造中的常用螺 纹
一、螺纹的形成 1、螺纹的形成
将一直角三角形abc绕在直径为d2的圆柱表面上，使三角形底边ab与圆柱体的底 边重合，则三角形的斜边amc在圆柱体表面形成一条螺旋线am1c1。三角形abc 的斜边与底边的夹角ψ，称为螺纹升角。若取一平面图形，使其平面始终通过圆 柱体的轴线并沿着螺旋线运动，则这平面图形在空间形成一个螺旋形体，称为 螺纹。
二、螺纹的主要参数
1）外径（大径）d（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱 面直径，亦称公称直径
2）内径（小径）d1(D1) ——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径（危险剖面直径）
3）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，d2≈0.5(d+d1)
4）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
一、螺纹联接主要类型
1、螺栓联接 a) 普通螺栓联接——被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带
d d0 d0 0
螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用
。装配后孔与杆间有间隙，并在工作
中不许消失，结构简单，装拆方便，
l1 l1 1 l1
可多个装拆，应用较广。
a a a
ddd ( a( )a( )a )
( b( )b( )b )
9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角
三.几种常用螺纹的特点和应用
按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 ——联接螺纹
矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹
§9—2 螺旋副的受力分析，效率和自锁
一、矩形螺纹（牙型角α=00） 受力分析 螺纹副中，螺母所受到的轴向载荷Q是沿螺纹各圈分布的，为便于分析，用集中载 荷Q代替，并设Q作用于中径d2圆周的一点上。这样，当螺母相对于螺杆等速旋转时， 可看作为一滑块(螺母)沿着以螺纹中径d2展开，斜度为螺纹升角ψ的斜面上等速滑动 匀速拧紧螺母时，相当于以水平力推力F推动滑块沿斜面等速向上滑动（图教材98a）。设法向反力为N，则摩擦力为fN，f为摩擦系数，ρ 为摩擦角，ρ = arctan f。 由于滑块沿斜面上升时，摩擦力向下，故总反力R与Q的的夹角为ψ+ρ 。由力的平衡 条件可知，R、F和Q三力组成力封闭三角形，由图可得：
Q
使滑块等速运动所需要的水平力 等速上升： Ft=FQtan(ψ+ρ) 等速上升所需力矩： T= Ftd2/2= FQtan(ψ+ρ)d2/2 等速下降： Ft=FQtan(ψ—ρ) 等速下降所需力矩： T'= Ftd2/2=FQtan(ψ—ρ)d2/2
2.螺纹的自锁 螺母等速松退时的受力分析：观察教材图9—10，此时相当于滑块沿斜面等速 下滑，由力的封闭三角形，得： 若ψ≤ρ，则Ft≤0，这时必须加一反向作用力Ft 才会使滑块下滑，若不加外力，则不论FQ有多大，滑块也不会下滑，这种现象叫" 自锁"。自锁条件：ψ≤ρ 3.螺旋副的效率 螺旋副效率为有效功W2与输入功W1之比。螺母在力矩T作用下转动一周时， 输入功W1=2лT，此时升举重物所作的有效功W2=QS；故螺旋副的效率为：
二、非矩形螺纹
螺纹的牙型角α≠0时的螺纹为非矩形螺纹，如教材图9—11所示。非矩形螺纹
的螺杆和螺母相对转动时，可看成楔形滑块沿楔形斜面移动；
平面时法向反力FN=FQ;
平面时摩擦力Ff =fFN =fFQ;
使滑块等速运动所需要的水平力
等速上升： Ft=FQtan(ψ+ρV)
等速上升所需力矩： T= Ftd2/2= FQtan(ψ+ ρV)d2/2
等速下降： Ft=FQtan(ψ-ρV)
等速下降所需力矩： T= Ftd2/2= FQtan(ψ-ρV)d2/2
自锁条件：ψ≤ ρV
效率为：
tan
tan V
由于三角形螺纹的β=α/2=300；梯形螺纹β=α/2=150；锯齿形螺纹β=30； 矩形螺纹β=00，所以各种螺纹的当量摩擦系数之间有如下关系：
fv三角＞fv梯形＞fv锯齿＞fv矩形 可见，三角形螺纹的fv大，自锁性能好，且牙根强度高，故常用于联结。梯形、 锯齿形及矩形螺纹，多用于传动。
§9—3 螺纹联结的基本类型及其预紧和防松
装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被 联接件中拧d d 出。
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H H
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( a( )a )
dd
楔形面时法向反力F'N=FQ/cosβ；楔形面摩擦力F'f =fF'N =fFQ/ cosβ;
令f' =f/ cosβ称当量摩擦系数。F'f =f'Q；与当量摩擦系数对应的摩擦角称为 当量摩擦角，用ρV 表示。拧紧螺母时所需的水平推力及转矩：由于矩形螺纹 与非矩形螺纹的运动关系相同，将ρV代替ρ后可得：
2、螺纹的类型 (1)按螺纹在轴向剖面内的形状，分为矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹及锯齿 形螺纹。
(2)按螺纹旋线绕行的方向，分为右旋螺纹和左旋螺纹。只有在特殊需要时，才采 用左螺纹。比如煤汔罐等危险设备中使用的螺纹。
(3)按螺纹的线数，分为单线螺纹和多线螺纹。
◇沿一条螺旋线所形成的螺纹为单线螺纹。单线螺纹多用于联接。 ◇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为多线螺纹。多 线螺纹多用于传动。 ◇多线螺纹由于加工制造的原因，线数一般不超过4条。
d d0 d0 0
b) 铰制孔用螺栓联接——装配后无间隙，主要承
受横向载荷，也可作定位用，采用
l1 l l1 1 l1
基孔制配合铰制孔螺栓联接
a a a a
2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时
dd
一端旋入被联接件，另一端配以螺母。
适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折
l1 wk.baidu.com1
H H
5）导程（S）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面母线 上的对应两点间的轴向距离
6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4 螺距、导程、线数之间关系：S =nP
7）螺旋升角λ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋
线轴线的平面的夹角
arcSt/gd2a
rcntgP
d2
8）牙型角α ——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
螺纹连接 精品
§9—1 机械制造中的常用螺 纹
一、螺纹的形成 1、螺纹的形成
将一直角三角形abc绕在直径为d2的圆柱表面上，使三角形底边ab与圆柱体的底 边重合，则三角形的斜边amc在圆柱体表面形成一条螺旋线am1c1。三角形abc 的斜边与底边的夹角ψ，称为螺纹升角。若取一平面图形，使其平面始终通过圆 柱体的轴线并沿着螺旋线运动，则这平面图形在空间形成一个螺旋形体，称为 螺纹。
二、螺纹的主要参数
1）外径（大径）d（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱 面直径，亦称公称直径
2）内径（小径）d1(D1) ——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径（危险剖面直径）
3）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，d2≈0.5(d+d1)
4）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
一、螺纹联接主要类型
1、螺栓联接 a) 普通螺栓联接——被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带
d d0 d0 0
螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用
。装配后孔与杆间有间隙，并在工作
中不许消失，结构简单，装拆方便，
l1 l1 1 l1
可多个装拆，应用较广。
a a a
ddd ( a( )a( )a )
( b( )b( )b )
9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角
三.几种常用螺纹的特点和应用
按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 ——联接螺纹
矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹
§9—2 螺旋副的受力分析，效率和自锁
一、矩形螺纹（牙型角α=00） 受力分析 螺纹副中，螺母所受到的轴向载荷Q是沿螺纹各圈分布的，为便于分析，用集中载 荷Q代替，并设Q作用于中径d2圆周的一点上。这样，当螺母相对于螺杆等速旋转时， 可看作为一滑块(螺母)沿着以螺纹中径d2展开，斜度为螺纹升角ψ的斜面上等速滑动 匀速拧紧螺母时，相当于以水平力推力F推动滑块沿斜面等速向上滑动（图教材98a）。设法向反力为N，则摩擦力为fN，f为摩擦系数，ρ 为摩擦角，ρ = arctan f。 由于滑块沿斜面上升时，摩擦力向下，故总反力R与Q的的夹角为ψ+ρ 。由力的平衡 条件可知，R、F和Q三力组成力封闭三角形，由图可得：
Q
使滑块等速运动所需要的水平力 等速上升： Ft=FQtan(ψ+ρ) 等速上升所需力矩： T= Ftd2/2= FQtan(ψ+ρ)d2/2 等速下降： Ft=FQtan(ψ—ρ) 等速下降所需力矩： T'= Ftd2/2=FQtan(ψ—ρ)d2/2
2.螺纹的自锁 螺母等速松退时的受力分析：观察教材图9—10，此时相当于滑块沿斜面等速 下滑，由力的封闭三角形，得： 若ψ≤ρ，则Ft≤0，这时必须加一反向作用力Ft 才会使滑块下滑，若不加外力，则不论FQ有多大，滑块也不会下滑，这种现象叫" 自锁"。自锁条件：ψ≤ρ 3.螺旋副的效率 螺旋副效率为有效功W2与输入功W1之比。螺母在力矩T作用下转动一周时， 输入功W1=2лT，此时升举重物所作的有效功W2=QS；故螺旋副的效率为：